泼河水库叶绿素a的分布特征与环境因子的关系

吴坤杰

（1.信阳农林学院水产学院，河南 信阳 464000；2.河南省渔业生物工程技术研究中心，河南 信阳 464000）

泼河水库叶绿素a的分布特征与环境因子的关系

吴坤杰

（1.信阳农林学院水产学院，河南 信阳 464000；2.河南省渔业生物工程技术研究中心，河南 信阳 464000）

本实验在2012年9月～2013年9月期间，每季节采样一次，测定泼河水库叶绿素a（chl.a）的浓度，分析泼河水库叶绿素a的分布特征及其与总氮（TN）及总磷（TP）等环境因子的相关性。结果发现，泼河水库叶绿素a浓度的季节分布由高至低为夏季＞春季＞秋季＞冬季；空间分布为春季和夏季河流入库口叶绿素a的浓度高于其他水域；因子相关性分析表明，春季和夏季泼河水库叶绿素a浓度与水体中总磷的浓度相关，其中夏季相关性极其显著。

泼河水库；叶绿素a；环境因子；相关性

水体富营养化主要是水体接纳过量的营养盐（如氮、磷等），浮游植物大量生长繁殖的过程。水体富营养化发展快、危害大、治理难、恢复慢，已成为全球性的水污染问题[1,2]。据统计，中国大部分水库已发生了不同程度的富营养化，均处于中富营养化水平[3]，严重影响了水库的供水安全和水产品安全。为了保证人类饮用水安全、水产品质量安全及湖泊水库的合理开发利用，研究湖泊水库的富营养化状态及防治十分必要。

叶绿素a（chl.a）含量受环境因子的制约，是藻类现存量的主要表征指标之一，也是水体理化和生物指标的综合表现。研究叶绿素a的分布特征及其与环境因子的关系，对认识湖泊富营养化的机理十分必要。目前有关叶绿素a的浓度与环境因子关系的研究主要侧重在大型湖泊方面。荀尚培等[4]分析了春季巢湖水温和水体叶绿素a浓度变化的关系，认为巢湖东半湖叶绿素a浓度变化与前期单天、累积水温变化密切相关。杨志岩等[5]研究了乌梁素海叶绿素a浓度时空分布及其与氮、磷浓度关系，认为2006年5月和10月乌梁素海的叶绿素a与氮、磷浓度存在明显的相关性。不同地区的水体环境条件存在地域性差别，水体叶绿素a浓度与环境因子的关系具有地域特征。研究各地区水体中叶绿素a的分布特征及其与环境因子关系，对该地区水资源的保护具有重要意义。

泼河水库位于河南省东南部革命老区新县、光山两县交界处，是河南光山和潢川的饮用水水源。本文用叶绿素a来表征浮游植物生物量，测定丘陵地区典型中小型水库泼河水库叶绿素a的时空分布特征，探讨叶绿素a与总氮（TN）、总磷（TP）、透明度（SD）和化学需氧量（CODMn）等环境因子的相关性，分析影响泼河水库叶绿素a时空分布的主要环境因子，以期为该水库的水资源保护和合理开发利用提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 采样

在泼河水库设置6个采样点（图1），分别在秋季（2012年11月）、冬季（2013年2月）、春季（2013年5月），和夏季（2013年8月）采样。采样方法按《水和废水监测分析方法》（第4版）[6]进行。

图1 泼河水库采样点分布Fig.1 Distribution of sampling sites in Pohe Reservoir

1.2 理化指标测定

叶绿素a、总氮、总磷、透明度和化学需氧量分别按照《水和废水监测分析方法》（第4版）[6]叶绿素a的测定、钼锑抗分光光度法、过硫酸钾氧化紫外分光光度法、塞氏盘法，以及高锰酸盐指数酸性法进行测定。

2 结果与分析

2.1 泼河水库叶绿素a的分布特征

2.1.1 泼河水库叶绿素a的空间分布特征

由图2可知，在春季和夏季，位于河流入库口的5#采样点的叶绿素a的浓度最高。从图3可知，秋季位于上游的2#采样点的叶绿素a的浓度最高；冬季最高的是同样位于上游的1#采样点。

图2 春季和夏季泼河水库叶绿素a的空间分布特征Fig.2 Spatial profile of chlorophyll-a content in Pohe Reservoir in spring and summer

图3 秋季和冬季泼河水库叶绿素a的空间分布特征Fig.3 Spatial profile of chlorophyll-a content in Pohe Reservoir in autumn and winter

2.1.2 泼河水库叶绿素a的季节分布特征

由图4可知，泼河水库叶绿素a的季节分布特征显著。各个采样点各季节叶绿素a浓度由高至低依次均为：夏季、春季、秋季、冬季。泼河水库叶绿素a季节变化特征与南方降雨量充沛的水库相反[7]，也与受多种污染的乌梁素海的分布特征不同[5]。

图4 泼河水库叶绿素a的季节分布特征Fig.4 Seasonal profile of chlorophyll-a content in Pohe Reservoir

2.2 泼河水库叶绿素a的分布与环境因子的关系

2.2.1 泼河水库的环境因子与叶绿素a空间分布的关系

大量的研究表明[8-10]，叶绿素a浓度的对数与总氮（TN）、总磷（TP）含量的对数呈线性关系，但直

线的斜率和截距因水体影响因子的不同而异。由表1可知，泼河水库叶绿素a四季的空间分布与总磷都呈正相关，其中夏季相关性极其显著（R2=0.9038，P=0.004），说明TP是泼河水库藻类生长的限制因子；与总氮也呈正相关，但相关性不显著。泼河水库叶绿素a四季的空间分布与CODMn及SD都呈一定相关，但相关性不显著。

表1 泼河水库叶绿素a的空间分布与环境因子的关系Tab.1 Relationship between spatial profile of chlorophyll-a content and environmental factors in Pohe Reservoir

表2 泼河水库叶绿素a的季节分布与环境因子的关系Tab.2 Relationship between seasonal profile of chlorophyll-a content and environmental factors in Pohe Reservoir

2.2.2 泼河水库叶绿素a的季节分布与环境因子的关系

由表2可知，所有采样点叶绿素a浓度的对数都与温度呈显著相关，其中6#采样点叶绿素a浓度的对数与温度的相关性极其显著（P=0.002）。6#采样点叶绿素a浓度的对数与TN呈显著相关（P=0.033）。1#采样点叶绿素a浓度的对数与TN的相关性极其显著（P=0.004）。3#和4#采样点叶绿素a浓度的对数与 TP的相关性显著（P3=0.016，P4=0.032）。2#、5#和6#采样点叶绿素a浓度的对数与 TP的相关性极其显著（P2=0.005，P5=0.004，P6=0.006）。所有采样点叶绿素a浓度的对数与CODMn及SD都不相关。

3 讨论

水体中氮和磷的浓度是影响浮游植物生长和增殖的最重要营养盐。磷酸盐在水体中易与重金属离子产生难溶性磷化合物沉淀，降低其在水中的含量，与氮营养盐相比，磷更易成为各种水体藻类生长的限制性因子[11-13]。泼河水库叶绿素a四季的空间分布与温度、总磷和总氮的相关性研究表明，总磷是夏季泼河水库藻类生长的限制性因子，温度则是其他季节泼河水库藻类生长的限制性因子。

CODMn和SD是藻类生长的被动因子，藻类的生长和增殖使得水的透明度减少、有机物增加。Paerl等[14]研究发现水体中有机物浓度增高不是蓝藻水华暴发的原因，而是蓝藻水华造成的结果。研究表明，泼河水库叶绿素a四季的空间分布与CODMn及SD都呈正相关，但相关性不显著。许多研究表明，透明度与叶绿素a浓度有较高的负相关性。泼河水库叶绿素a四季的空间分布与SD的相关性和其他水库不同[7]，这说明泼河水库浮游植物的生物量不大，不是影响SD的主要因素。

总之，春季和夏季泼河水库河流入库口叶绿素a的浓度高于其他水域，温度是除夏季外其他季节泼河水库藻类生长的限制性因子，总磷是夏季泼河水库藻类生长的限制性因子，应当采取措施预防泼河水库受总磷污染，防止水体发生水华。

［1］Heidemarie H.The relative importance of climate and nutrients in controlling phytoplankton growth in Saidenbach Reservoir［J］.Hydrobiologia,2003,504（1-3）:159-166.

［2］Shang G P and Shang J C.Spatial and temporal variations of eutrophication in Western Chaohu Lake,China［J］.Environmental Monitoring Assessment,2007,130（123）:99-109.

［3］孟红明,张振克.我国主要水库富营养化现状评价［J］.河南师范大学学报:自然科学版,2007,35（2）:133-136.

［4］荀尚培,杨元建,何彬方,等.春季巢湖水温和水体叶绿素a浓度的变化关系［J］.湖泊科学,2011,23（5）:767-772.

［5］杨志岩,李畅游,张生,等.内蒙古乌梁素海叶绿素a浓度时空分布及其与氮、磷浓度关系［J］.湖泊科学,2009,21（3）:429-433.

［6］国家环境保护局.水和废水监测分析方法（第4版）［M］.北京:中国环境科学出版社,2002.

［7］王伟,顾继光,韩博平.华南沿海地区小型水库叶绿素a浓度的影响因子分析［J］.应用与环境生物学报,2009,15（1）:64-71.

［8］阮晓红,石晓丹,赵振华,等.苏州平原河网区浅水湖泊叶绿素a与环境因子的相关关系［J］.湖泊科学,2008,20（5）: 556-562.

［9］任学蓉,张宁惠.沙湖水体富营养化限制性因子分析［J］.宁夏工程技术,2006,5（3）:288-291.

［10］宋敬阳.湖泊富营养化相关物理量的定量关系［J］.中国环境管理干部学院学报,1999,9（1）:33-36.

［11］李柱,郭伟杰,成水平,等.南淝河叶绿素a时空分布特征及环境因子影响分析［J］.水生生物学报,2014,38（2）: 342-350.

［12］周贝贝,王国祥,徐瑶,等.南京秦淮河叶绿素a空间分布及其与环境因子的关系［J］.湖泊科学,2012,24（2）: 267-272.

［13］李培培,史文,刘其根,等.千岛湖叶绿素a的时空分布及其与影响因子的相关分析［J］.湖泊科学,2011,23（4）: 568-574.

［14］Paerl H W,Fulton R S,Moisander P H,et al.Harmful freshwater algal blooms,with an emphasis on Cyanobacteria［J］.Scientific World Journal,2001,1:76-113.

Profile of Chlorophyll-a Concentration and Its Correlation to Environmental Factors in Pohe Reservoir

WU Kun-jie
（1.Fishery Science Department,Xinyang Agricultural and Forestry College,Xinyang 464000,China; 2.Fishery Biological Engineering Technology Research Center of Henan Province,Xinyang 464000,China）

The spatial and temporal distribution of chlorophyll-a content and relationship between the chlorophyll-a level and environmental factors were studied from September of 2012 to September of 2013 in Pohe Reservoir.The results showed that there was significant difference in spatial and temporal distribution of chlorophyll-a levels,with descendant order of summer＞spring＞autumn＞winter.There was higher concentration of chlorophyll-a in the estuary than in other area during the spring and summer.The findings indicated that the concentration of chlorophyll-a was involved in the concentration of total phosphorus in the water of Pohe Reservoir during the spring and summer,especially very significant difference in the summer.

Pohe Reservoir;chlorophyll-a;environmental factor;correlation

S932.7

A

1005-3832（2016）03-0049-04

2015-12-29

信阳农林学院青年教师科研基金项目（201201014）.

吴坤杰（1979-），男，福建寿宁人，讲师，硕士，从事水产养殖水环境保护研究.E-mail:sparks1980111@163.com