卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）—北方池塘蓝藻新记录种及水华爆发的生境特点

董文广，赵文武，庞显炳，张曼，王一帆，曾大庆

（1.河南师范大学水产学院，河南 新乡 453007；2.安阳市水产科学研究所，河南 安阳 455000）

近年来，随着我国淡水养殖业的发展以及水域生态环境调查和修复工作的开展，我国养殖池塘的水华蓝藻已有报道。2017 年，范立民等[1]报道了宜兴罗非鱼（Oreochroms mossambicus）养殖池塘的水华蓝藻。2018 年，于宏伟等[2]报道了辽宁省泥鳅（Misgurnus anguillicaudatus）养殖池塘蓝藻毒素造成泥鳅死亡。养殖其他种类的池塘中也有关于水华蓝藻的文献报道，包括中华鳖（Trionyx sinensis）[3]、中华绒螯蟹（Eriocheir sinensis）[4]、凡纳滨对虾（Litopenaeus vannamei）[5-7]、鲤（Cyprinus carpio）[8]、罗氏沼虾（Macrobrachium rosenbergii）[9]养殖池塘和草鱼（Ctenopharyngodon idellus）、鲤、鲢（Hypophthalmichthys molitrix）混养池塘[10]。

蓝藻水华的发生破坏我国养殖池塘水体的生态环境，严重阻碍水域生态环境的治理和修复。在养殖池塘爆发水华蓝藻时，蓝藻覆盖水面，阻隔光线，竞争溶氧，水体的透明度下降，水质条件恶化，水体中浮游生物的多样性下降。大量蓝藻水华的爆发会抑制有益藻类的生存，蓝藻分解会产生羟胺和硫化氢，损害鱼类肝脏，破坏鱼类肠道消化酶，影响养殖池塘内鱼类的正常生长[11]。孙洪杰等[12]证实了蓝藻水华的衍生污染物非离子氨在高浓度下会抑制幼鱼的生长；微囊藻（Microcystis sp.）毒素能够明显抑制鲢、鳙（Aristichthys nobilis）体长生长。谢平[13]的研究结果表明：微囊藻毒素损害鱼类的神经系统以及内脏器官。姚雁鸿等[14]报道显示：蓝藻水华爆发的池塘，水中溶解氧浓度下降，养殖鱼类窒息死亡。微囊藻产生蒜味化合物，在鱼皮肤富集，影响鱼类的品质[15]。全世界水华蓝藻爆发的强度和频率也逐渐增加[16,17]。金孢藻属（Chrysosporum）的种类在水华蓝藻中并不常见。金孢藻属的藻类是由单列细胞组成的丝状体，在淡水中营浮游生活[18]。金孢藻属的卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）虽然不常见，却在世界范围内有报道[19]。

对卵孢金孢藻的研究主要集中在形态学和生态分布。1911 年，Forti[19]首次报道了采集于土耳其的卵孢金孢藻。卵孢金孢藻主要分布在地中海地区，在以色列[20,21]以及黎巴嫩[22]等国家发现的卵孢金孢藻最有代表性。卵孢金孢藻在西班牙[23]、意大利[24]等多个欧洲国家的水库和湖泊中爆发水华。在亚洲的新加坡[25]、北美洲的一些地区[26]以及俄罗斯远东地区[27]，也有关于卵孢金孢藻的采集报道。

2013 年，张玮等[19]通过形态学和16S rRNA 基因序列分析，证明采自上海滴水湖的卵孢金孢藻物种在我国上海滴水湖存在。但是，我国养殖池塘发生该种藻类水华却未见报道，卵孢金孢藻在我国的河流、湖泊、水库、池塘中是否已经扩散和蔓延也无报道。在养殖池塘中爆发水华时，卵孢金孢藻生境的营养、温度与土著物种的关系均无相关的研究。

在藻类调查工作中，在河南省安阳市区的易园太极湖养殖池塘中发现了卵孢金孢藻。为深入了解该种藻类的生态习性、生境特点以及在养殖池塘爆发水华的成因，于2019 年8 月该藻爆发季节，拍摄了该藻在池塘中的原色照片，并分析水体的理化因子和藻类的群落结构组成。

1 材料和方法

1.1 样品采集地

安阳市易园太极湖（113°38'47.72"E，34°46'48.04"N）处于暖温带大陆性季风气候区的安阳市文峰区，夏季气温在19～30℃之间，年降水量在581.00～693.00 mm 之间。海拔高度64.00 m，为集养殖和景观为一体的池塘，为相对独立封闭的水生态系统[28]。池塘用水为深层地下水，砂石底质。池塘四周边坡为水泥基质，水深较浅，水面无污染物，水域周围没有大型维管束植物的分布。池塘面积为8 831.25 m2，主养锦鲤（Cyprinus carpio）、混养鲫（Carassius auratus）和条（Hemiculter leucisclus）。

1.2 样品采集及测定

2019 年8 月和12 月参考《湖泊生态调查观测与分析》采集太极湖养殖池塘中的藻类[29]。在池塘的南北两侧设置采样点1 和采样点2 采集浮游藻类及水样（图1），用25#浮游生物网采集定性浮游植物，加入2%～4%的酒精或2%～4%的甲醛固定藻类，依据《中国淡水藻类志》鉴定种类[30]。定量采集水样1 L，加入2%～4%的甲醛固定，经48 h 的静置沉降，用虹吸管抽出上清液，留下50.00 mL 左右的水样，在显微镜下0.10 mL 浮游植物计数框中计数藻类的个数。

图1 采样点分布图Fig.1 Sketch map of sampling sites

现场测定养殖池塘水体的温度（WT）、电导率（EC）、pH、溶氧（DO）含量。取1 000 mL 水样，于48 h 内参考《水和废水监测分析方法》[31]测定水体的碱度、可溶性有机碳（TOC）、可溶性无机碳（IC）、可溶性总碳（TC）、氨氮、正磷、硝氮、亚硝氮、叶绿素a 等含量。

1.3 藻类形态观察和测量

用尼康E100 光学显微镜分别在400×光镜和1 000×油镜下观察藻类的形态，利用LIOO 软件拍照。参照《中国淡水藻类：系统、分类及生态》[32]方法测量藻类厚壁孢子、营养细胞、异形胞的形态结构。

2 结果与分析

2.1 卵孢金孢藻的特征

卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）属于蓝藻门（Cyanophyta）、念珠藻科（Nostocaceae）、金孢藻属（Chrysosporum）[18]。卵孢金孢藻的藻丝为单生，藻丝长直，显微镜下为蓝绿色或者淡紫褐色（图2-A～C）。卵孢金孢藻的厚壁孢子为圆形或椭圆形，个体较大，呈蓝绿色或紫褐色，具有油滴，部分藻丝个体的厚壁孢子外侧有胶被包裹。卵孢金孢藻的营养细胞从两端到中部大小一致，为蓝绿色或紫褐色。卵孢金孢藻的异形胞形状不规则，透明且细胞体积小，常位于丝状体端位。

卵孢金孢藻的形态学参数如下:厚壁孢子长8.00～17.00 μm，平均12.50 μm，宽8.00～16.00 μm，平均12.00 μm；营养细胞长3.00～12.00 μm，平均7.50 μm，宽3.00～6.00 μm，平均4.50 μm；异形胞长3.00～5.00 μm，平均4.00 μm，宽2.00～3.00 μm，平均2.50 μm。本次安阳易园太极湖报道的卵孢金孢藻与上海滴水湖报道的卵孢金孢藻都有两个厚壁孢子，厚壁孢子没有固定的位置分布，部分藻株的厚壁孢子处于胞间位（图2-D），部分藻株的厚壁孢子处于胞端位（图2-B、图2-C）。

图2 卵孢金孢藻的形态Fig.2 Morphology of bluegreen alga Chrysosporum ovalisporum

2.2 采集地水体理化特性

2019 年8 月，安阳易园太极湖水温（29.00±0.10）℃，水体电导率为（786.00±2.97）μs/cm，pH（8.14±0.01），溶氧为（7.72±0.01）μmol/L，碱度为（1 053.92±2.84）μmol/L，硬度为（5200.00±2.83）μmol/L，TOC 为（39 050.00±4.24）μg/L，IC 为（8 920.00±3.54）μg/L，TC 为（47 490.00±5.80）μg/L，氨氮含量为（72.53±1.37）μg/L，硝氮含量为（203.39±1.40）μg/L，亚硝氮含量（62.69±0.03）μg/L，正磷含量为（16.71±0.01）μg/L，叶绿素a 含量为（7.34±0.93）μg/L（表1）。池塘水体中氮磷含量、可溶性总碳含量及碱度和pH 均较高，水体偏碱性，电导率较低。

表1 养殖池塘水质指标浓度值Tab.1 Values of water quality index in aquaculture ponds

按照《GB11607-89 渔业水质标准》[33-35]，太极湖养殖池塘水体没有异味臭味，水体表面没有漂浮物。水中氨氮含量高于50.00 μg/L 的标准，表明池塘水质恶化。太极湖养殖池塘水体中硝氮、亚硝氮、正磷和叶绿素a 含量均大于水体富营养理化指标。

2.3 游藻类群落结构

在太极湖池塘中共计采集到18 种藻类，属4门18 属（表2）,以绿藻门的种类最多，包括小球藻（Chlorella sp.）、卵囊藻（Oocystis sp.）等10 种，占采集藻类总数的55.56%。蓝藻门藻类有5 种，占总数的27.78%。本次采集到的藻类的总丰度为404.83×106个/L，蓝藻门的藻类丰度最大，为217.10×106个/L，占藻类总丰度的53.63%。池塘中藻类的优势种主要为针杆藻（Synedra sp.）和平裂藻（Merismopedia sp.）。针杆藻的丰度为1 438.96×105个/L，占藻类总丰度的35.55%。平裂藻的丰度为1 935.65×105个/L，占藻类总丰度的47.81%，平裂藻为养殖池塘中最占优势的种类。卵孢金孢藻的藻丝个体丰度为193.37×105个/L，占藻类总丰度的4.78%。

表2 养殖池塘藻类的丰度与生物量Tab.2 Abundance and biomass of different algae in the culture ponds

太极湖采集到藻类的总生物量为145.35×103μg/L，其中以硅藻门藻类生物量占的比重最大，为77.98×103g/L；绿藻门总生物量所占的比例最小，为2.82×103g/L。蓝藻门藻类的总生物量为55.42×103g/L，占藻类总生物量的38.13%，蓝藻门藻类的生物量在藻类总生物量中占优势。卵孢金孢藻的生物量为54.17×103g/L，占池塘藻类总生物量的37.27%。

3 讨论

3.1 卵孢金孢藻的分布特点

据报道，卵孢金孢藻水华主要发生在北纬66°34'和南纬66°34'之间的中低纬度地区的河流、湖泊以及水库中[19-24]。2011 年在低纬度地区的新加坡淡水水库中发现了卵孢金孢藻[25]；2016 年在南半球澳大利亚中纬度地区的墨累河报道了蓝藻水华[36]。研究显示：卵孢金孢藻可能随着气候变暖向全球扩散[37]。2019 年，尚光霞等[38]探究了卵孢金孢藻对磷的利用和扩散机制以及相关的生态学研究，发现卵孢金孢藻在水体中可以合成碱性磷酸酶，水解有机磷化合物或者直接利用无机磷，促进藻细胞的生长，加快藻细胞的扩散。在纬度为34°46'48.04"N 的安阳池塘采集的卵孢金孢藻，属于中纬度地区。

历年来有关卵孢金孢藻水华的报道，集中在河流、湖泊以及水库，未见在养殖池塘中爆发水华的报道。河流、湖泊、水库生态系统为开放型水体，而养殖池塘为封闭型水体。上海滴水湖的水主要来源于周围河流，与外界水域联系密切，卵孢金孢藻更易扩散和蔓延。与滴水湖不同的是：安阳市易园太极湖为封闭型水体，与外界自然水域无沟通。太极湖主要以养殖淡水鱼类和提供景观效益为主，主养锦鲤、混养鲫和条，水的来源为深层地下水，水生态系统的结构较为单一。湖泊水生态系统的结构更为复杂，养殖池塘的生态系统结构较为单一，食物链传递单一，人为可操纵性强，自我调节能力弱，主要依赖于人为干预。卵孢金孢藻在封闭的池塘中出现的原因尚不明确，可能与人为干预有关。

3.2 卵孢金孢藻水华发生的温度条件

安阳市夏季较高的气温、丰沛的降水以及丰富的地下水资源为卵孢金孢藻的生长提供了适宜的条件。2019 年8 月夏季，池塘中大量出现了卵孢金孢藻。2019 年12 月，在相同采样点再次采样未发现卵孢金孢藻，冬季池塘中为微囊藻（Microcystis sp.）水华。安阳易园太极湖自8 月采样到12 月采样期间并未换水，只在夏季采样发现卵孢金孢藻，可能是冬季温度较低，不适宜卵孢金孢藻的生长。

据张玮[39]研究，水温是影响卵孢金孢藻生长的重要因素。水温在20℃时上海滴水湖开始检测出卵孢金孢藻，水温低于15℃时检测不出孢子。相关报道显示：在水温高于22℃时卵孢金孢藻有爆发水华的可能，西班牙[23]、澳大利亚墨累河[36]以及中国上海滴水湖[39]等地的卵孢金孢藻均出现在夏季高温季节。在安阳易园太极湖爆发卵孢金孢藻水华时正值夏季，水温为（29.00±0.10）℃。

3.3 卵孢金孢藻的营养条件

张玮[39]研究表明：当氮、磷的浓度达到1.20 mg/L和0.05 mg/L 时，二者不再是影响卵孢金孢藻种群变动的限制性因子。王梦梦等[40]报道了营养盐的浓度对卵孢金孢藻生长的影响，在总氮浓度1 200.00 μg/L、总磷浓度80.00 μg/L 的水体中成倍添加氮磷营养盐，可以促进卵孢金孢藻生长，但是小型绿藻的生长速率比卵孢金孢藻快。2019 年8 月，太极湖养殖池塘卵孢金孢藻生长的pH 为（8.14±0.01），氨氮浓度为（72.53±1.37）μg/L，硝氮浓度为（203.39±1.40）μg/L，亚硝氮浓度为（62.69±0.03）μg/L，正磷浓度为（16.71±0.01）μg/L。Jensen 等[41]发现，水体总氮浓度小于250.00 μg/L 时，绿藻丰度较低，固氮蓝藻占优势。在富营养化的水体中，总氮浓度低于113.00 μg/L 时，绿藻丰度低，蓝藻成为优势种[42]。本研究中，太极湖养殖池塘藻类的总生物量为145.35×103μg/L，总丰度为404.83×106个/L，其中绿藻门的丰度为235.58×105个/L，占池塘藻类总丰度的5.82%，绿藻门的丰度并不占优势。蓝藻门的藻类丰度为217.10×106个/L，占藻类总丰度的53.63%，蓝藻门的藻类丰度占优势。

太极湖养殖水体氮、磷含量和叶绿素a 浓度均超出《GB11607-89 渔业水质标准》[33]。根据《GB11607-89 渔业水质标准》，叶绿素a 的含量大于10 μg/L 为富营养型[33]。本次安阳易园太极湖养殖池塘藻类的总生物量为145.35×103μg/L，叶绿素a 的浓度为（277.34±0.93）μg/L，水体处于富营养化。根据《湖泊富营养化调查规范》的优势种评价法，太极湖养殖池塘的优势种类为蓝藻门中的平裂藻以及硅藻门的针杆藻，是富营养化的优势种[43]。浮游植物丰度在富营养化评价中应用广泛[44,45]。太极湖池塘浮游植物丰度为404.83×106个/L，浮游植物丰度大于10.00×105个/L，水体处于富营养化状态[46]。综合易园太极湖水体的理化性质以及采样季节判断，夏季养殖池塘水温高，水体富营养化，为卵孢金孢藻提供了适宜的生长条件，可能是其在该水体中发生水华的原因之一。

3.4 防控卵孢金孢藻水华形成的建议

鱼类在太极湖养殖池塘生态系统中占据最高营养级，但是，锦鲤、鲫和条为杂食性鱼类，在水生态系统中无法有效控制水华蓝藻。可以调整鱼类群体结构，放养一定比例的鲢、鳙（Aristichthys nobilis）来调控水华蓝藻[47,48]。

采用鲢、鳙来防控水华蓝藻已有成功案例。2006 年，贾亚梅[49]在江苏苗家河投放鲢、鳙总密度在40.00 g/m3时，浮游植物丰度变小。胡忠军等[50]在千岛湖沿岸池塘投放不同密度的鲢，浮游植物总丰度和蓝藻总丰度都明显降低。张玮等[39]研究显示：6.00 g/L 以及8.00 g/L 浓度的蟛蜞菊（Wedelia chinensis）水提液可抑制卵孢金孢藻生长或使卵孢金孢藻死亡，有效防控卵孢金孢藻蓝藻水华。

3.5 结论

本次在河南省各地市的215 个不同养殖种类的池塘藻类监测中，在安阳市易园太极湖发现卵孢金孢藻，证实了其在河南省内的分布，但并非养殖池塘中的广布种类。卵孢金孢藻蓝绿色或者淡紫褐色，藻丝长直，个体较大，直观反映了卵孢金孢藻在养殖池塘中的形态和颜色。卵孢金孢藻水华在夏季高温季节发生在富营养化的养殖池塘中。水华爆发期间，卵孢金孢藻的生物量占池塘藻类总生物量的37.27%，仅次于针杆藻（Synedra sp.）。有关卵孢金孢藻的扩散机制，在养殖池塘中出现的原因等有待进一步的研究。对卵孢金孢藻的发生机理，是否产生蓝藻毒素，对水生态系统是否有危害，对养殖池塘经济效益的损害以及如何进行有效的防控，需进一步的探究。