滇池浮游植物碳氮同位素时空分布特征及其影响因子分析

陈 蓉,王明果,黄林培,郭 雯,李 蕊,王教元,陈光杰

滇池浮游植物碳氮同位素时空分布特征及其影响因子分析

陈 蓉1,2,王明果3,4,黄林培1*,郭 雯1,李 蕊1,王教元5,陈光杰1

(1.云南师范大学地理学部,云南省高原地理过程与环境变化重点实验室,云南 昆明 650500；2.福建师范大学地理科学学院,湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地,福建 福州 350007；3.云南省地质科学研究所,云南 昆明 650501；4.云南省地矿测绘院,云南 昆明 650218；5.淮阴师范学院,江苏 淮安 223300)

通过对旱季、旱雨季过渡期和雨季3个不同时期滇池浮游植物13C、15N的研究发现,滇池浮游植物13C、15N存在显著的时空分布特征.从旱季、过渡期到雨季,浮游植物13C值分别为-20.44‰±0.72‰、-17.32‰±1.09‰和-15.92‰±1.74‰,呈逐渐升高趋势;而浮游植物15N值的季节变化模式则相反,雨季(13.55‰±0.85‰)显著低于旱季(15.33‰±0.31‰)和过渡期(15.02‰±1.12‰).空间分布上,浮游植物13C值呈现南高北低的变化特征,极差为13.17‰,15N值则中部湖区高,南北部湖区低,极差为11.37‰.统计分析表明,浮游植物13C值与水温、降水量、电导率和pH值等多因素相关,反映了生物生长速率和无机碳源的影响显著;浮游植物15N值季节变化受降水量、总氮(TN)、总磷(TP)的影响,其空间变化与滇池流域内土地利用的空间分布格局一致.上述结果显示,城市生活污水仍然是滇池重要的污染来源,而农业化肥等面源污染对15N值的时空变化起到显著的调控作用.因此,滇池流域土地利用与营养盐来源的空间差异以及西南季风区降水的季节变化是影响湖泊生态系统碳氮循环与同位素生物示踪信号的重要因子.

滇池；碳氮稳定同位素；富营养化；浮游植物；时空分布

滇池作为云南面积最大的淡水湖泊,是昆明市重要的淡水资源库,水体富营养化对滇池生态系统产生重要影响[1],滇池浮游植物群落结构在20世纪70～80年代以颗粒直链藻()、铜绿微囊藻()、小颤藻()和转板藻为主[2]演替为现如今的以微囊藻为绝对优势种[3],水体富营养化已经成为影响滇池浮游植物群落构建的主控因子[3].近年来,滇池治理取得一定成效,滇池水体总磷(TP)、总氮(TN)浓度呈显著降低趋势[4],2018年全湖水质从V类转为IV类[5],综合富营养指数有所下降,但水体富营养化现象依然很严重.在长期的营养盐负荷及水污染防治的双重影响下,研究者多重视对滇池浮游植物群落结构的改变及物种多样性的研究,但其对滇池生态系统碳氮循环过程可能产生的影响同样应该引起关注.

稳定同位素技术具有高精准度的示踪、溯源、指示特征[6-7],可以追踪碳、氮等重要元素的地球化学循环过程[8].有机碳稳定同位素(13C)不随能量流动和物质循环过程而变化[9],常用于识别水体中有机质来源[10],示踪有机物在食物网中迁移和转化[11-12].氮稳定同位素(15N)能够示踪污染物的来源及其组成[13],反映氮素利用和分馏过程[14].对滇池沉积物[15-16]及分子生物标志物[17]13C和15N的研究,揭示了滇池及其流域的生态环境演变过程,较好地记录了近几十年来滇池富营养化过程的加剧,是反映湖泊重富营养化进程的重要指标[18-20].通过滇池流域硝酸盐污染的氮同位素示踪研究发现,流域内硝酸盐污染存在较大的空间差异,流域居民区地下水与主城区河水中硝酸盐主要来源于生活污水,流域南部以农业化肥面源污染为主[21-23].

然而,前人多集中于滇池沉积物有机碳和水体营养盐氮素等非生命物质的同位素研究,对滇池生物碳氮地球化学循环过程的研究也多限于食物网的构建[27-28]和软体动物壳体恢复古气候环境[29-30],缺少针对环境变化敏感、生物量高的浮游植物的影响评价.浮游植物是水生生态系统中食物网的基础,与生态系统的各个环节密切相关,同时也是各种养分(碳、氮等)循环的关键环节[31-33],在水域生态系统碳氮循环过程中起着重要作用.因此,识别浅水富营养化湖泊滇池的浮游植物13C、15N信号时空分布特征,有利于对滇池污染来源进行示踪,有助于深入了解滇池富营养状况及湖泊生态系统碳氮循环过程,可为滇池蓝藻水华治理及水生态修复等研究提供参考.

1 材料与方法

1.1 研究区概况

滇池(24°40′～25°02′N,102°37′～102°48′E)地处云南省中部,位于昆明市西南,滇池东南临农业相对发达的呈贡区和晋宁县,东北近人口密集的西山、官渡两区.大体呈南北向展布,南北长41.2km,东西平均宽7.2km.滇池湖面海拔1886.35m,面积297.9km2,最大水深5.87m,平均水深2.93m[34].新运粮河、盘龙江、大清河、宝象河、洛龙河、捞鱼河、大河、柴河、大东河、古城河等二十多条主要河流注入滇池,构成滇池流域,流域面积2866.0km2(图1),流域土地利用以森林(25.47%)、耕地(27.56%)和建筑用地(17.79%)为主.研究区属亚热带高原季风气候,干湿季分明,其中4月平均气温16.6℃,平均降水量仅23.5mm,从5月开始,气温和降水量开始上升,平均气温19.0℃,降水量增加至97.4mm,最高降水量出现在8月,为204.0mm,平均气温19.4℃(图2).

图1 滇池流域水系与采样点分布

图2 昆明地区各月气温和降水量

为遏制滇池水质恶化问题,于1996年修建船闸和节制闸将滇池分为2部分,以北为草海,以南为外海,是滇池主体部分(图1).草海流域内由于人口密度大,污染较为严重.2015年将牛栏江水经盘龙江引入草海作为生态补水,对草海水质有明显改善[32-33].

1.2 样品采集与处理

根据昆明地区气温及降水的逐月分布情况,于2017年8月和2018年4, 5月进行采样,分别代表雨季、旱季和旱雨季过渡期.2017年8月、2018年4月在滇池外海设置10个样点,2018年5月设置41个样点,其中4个样点位于草海,37个样点位于外海,以考察旱雨季过渡期滇池浮游植物同位素的空间变化规律.在每个样点使用多参数水质分析仪(美国Xylem公司,型号YSI6600V2)测定表层水温、pH值、溶解氧(DO)、氧化还原电位(ORP)和电导率(Cond)等水质参数,用塞氏盘测量水体透明度(SD),用测探仪测量水深.采集表层水质样品1L,于4 ℃低温保存,带回实验,参照《水和废水检测分析方法》[34]对总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chl.a)等指标进行测定.

先使用22μm浮游生物网在湖泊表层0～2m拖曳采集,再经64μm网筛过滤获得浮游植物同位素样品(22～64μm).在22～64μm粒径下浮游植物占比最高,>64μm浮游动物含量增加浮游植物含量减少, <22μm的颗粒沉降慢,陆源及其他非生命有机质多,如大小为10μm的颗粒,其典型沉降速率约为0.25m/d[35].经镜下检验,所有同位素样品均以浮游植物为主,浮游动物少,陆源有机碎屑及其他杂质极少或未检出.在同位素样品中加入1mol/L的盐酸浸泡,静置24h以去除无机碳再用去离子水反复洗涤直到溶液呈中性,然后置于冻干机(意大利EYELA公司,型号FDU-1110),在-50℃下冻干至恒重,包于锡囊中待测.

浮游植物碳、氮同位素测试使用气体同位素比质谱仪(美国Thermo Scientific公司,型号MAT-253)联用Flash EA元素分析仪,采用快速燃烧法测定.浮游植物碳、氮稳定同位素比值(13C、15N)计算公式为:

(‰)=(sample/standard-1)×1000 (1)

式中:表示13C或15N,sample和standard分别表示样品和标准物质中重同位素与轻同位素的比值(13C/12C或15N/14N),分析精度<0.1‰.样品测试在云南省高原地理过程与环境变化重点实验室完成.

2 结果与分析

2.1 滇池水化学参数

滇池表层水体温度季节变化显著,旱季水体温度较低,平均为(18.82±0.71)℃,过渡期水温上升,为(21.66±0.97)℃,雨季水温较高,为(23.20±0.87)℃(表1).过渡期滇池外海透明度最低,仅为(0.19±0.03) m.滇池表层水体pH值季节变化不明显,全年平均为8.91±0.26.电导率在旱季最高,为(505.20±15.20) μS/ cm,过渡期的草海最低,为(389.75±43.89) μS/cm.在营养盐方面,TN、TP雨季最高,分别为(4.39±2.74) mg/L和(317.63±198.58)μg/L,旱季最低,分别为(1.58±0.28) mg/L和(152.99±13.05) μg/L.总体而言,滇池营养盐浓度季节差异显著,空间差异较大.滇池叶绿素浓度(Chl.a)季节变化趋势与营养盐一致,旱季浓度最低,平均值为(80.30±13.92) μg/L,雨季浓度最高,为(214.68±106.87) μg/L.

根据OECD湖泊营养水平分类标准[36],并结合所有水质参数表明,滇池旱季水体质量相对较好,过渡期水体富营养化加重,草海水质优于外海,雨季水质较为恶劣,污染最为严重.

表1 滇池湖沼学基本特征

2.2 滇池外海浮游植物δ13C、δ15N季节分布特征

箱线图上下两条短线表示数据范围,箱子中包含中间50%分位数的数据值,箱子的中横线为中位数,菱形表示异常值;表示样点数量,不同小写字母表示显著差异,<0.05

滇池旱雨季节和过渡期的浮游植物同位素结果表明,滇池外海浮游植物13C、15N季节差异明显(图3).雨季浮游植物13C值最高,平均值为-15.92‰±1.74‰,旱季13C值最小,平均值为-20.44‰±0.72‰,季节间13C差异达到4.52‰.过渡期碳同位素值介于两者中间,为-17.32‰±1.09‰.经Student's-test检验,不同时期浮游植物13C存在显著差异(<0.05).浮游植物氮同位素则表现出相反的季节变化趋势,旱季15N值最高,为15.33‰±0.31‰,过渡期15N值下降,为15.02‰±1.12‰,而雨季15N值最小(13.55‰±0.85‰).季节间15N差异为1.78‰,小于碳同位素的季节变幅.检验结果表明,旱季和过渡期滇池外海浮游植物15N值不存在显著差异(>0.05),而雨季则显著降低(>0.05)(图3).

旱季滇池浮游植物13C、15N值变异系数较小,分别为3.50%和2.10%,雨季滇池浮游植物13C、15N值变异系数较大,分别为10.92%和6.25%.过渡期滇池外海浮游植物13C变异系数为6.32%,15N变异系数值为7.46%.总体上,滇池浮游植物碳氮同位素旱季变幅小于过渡期和雨季.

2.3 过渡期滇池浮游植物δ13C、δ15N空间分布特征

过渡期滇池全湖浮游植物13C值变化范围大,最高值出现在东南沿岸,为-14.73‰,最低值在草海,为-27.90‰,整体呈现南高北低的空间变化特征,平均值-18.24‰±3.02‰,极差为13.17‰(图4a).草海浮游植物13C平均值为-26.73‰±1.07‰,显著低于外海(-17.32‰±1.09‰,<0.001).滇池西南部古城河及东部捞鱼河、洛龙河等河流入湖口浮游植物13C值低于周围水体的.

在氮同位素方面,过渡期滇池浮游植物15N值分布在8.10‰～19.47‰之间,最高值位于中部,靠近昆明主城区,整体分布趋势中部湖区高,往南部湖区、北部湖区逐渐变小(图4b),极差为11.37‰.全湖浮游植物15N平均值为14.48‰±1.54‰,其中草海为11.04‰±2.00‰,显著低于外海(14.89‰±0.82‰,<0.001).

总体上,过渡期滇池草海浮游植物13C、15N值均显著低于外海.滇池外海浮游植物13C值为南高北低,15N值则南低北高,呈现大致相反的空间变化模式(图4).

图4 滇池流域土地利用类型及过渡期浮游植物δ13C(a)、δ15N(b)空间分布

2.4 滇池浮游植物δ13C、δ15N与环境因子关系

对滇池各采样点的环境因子分别进行季节尺度和空间尺度上的主成分分析(PCA),将筛选出的主要环境因子与浮游植物碳氮同位素进行相关分析,以找出影响浮游植物碳氮同位素时空分布的关键环境因子.

图5 季节(a)和空间(b)尺度上滇池环境因子PCA分析

实心圆为旱季样点,方形为过渡期样点,菱形为雨季样点

滇池环境因子的PCA分析表明,季节上PCA两轴分别解释了数据承载量的48.65%和16.09%,主轴一解释的环境因子为TN、TP、Chl.a、降水量、Cond等,代表了营养盐特征;主轴二解释的环境因子为pH和水温,代表了滇池的生境状况(图5a).水温与降水量矢量线夹角较小,指示研究区雨热同期的气候特点.Chl.a与TN、TP矢量线方向一致,指示滇池浮游植物生物量受营养盐控制显著.降水量与电导率矢量线方向相反,表明雨水的稀释作用会降低滇池水体离子浓度,导致电导率下降.空间上PCA两轴分别解释了数据承载量的34.44%和21.66%,主轴1解释的环境因子为pH值、ORP、DO和TP;主轴2解释的环境因子为Chl.a和TN(图5b).

在季节上,对滇池外海10个样点浮游植物碳氮同位素与环境因子进行Pearson相关分析发现,滇池外海浮游植物13C值与温度(2=0.61,<0.05)、降水量(2=0.66,<0.001)呈正相关,与电导率呈负相关关系(2=0.64,<0.05).浮游植物15N值则与TN(2= 0.48,<0.001)、TP(2=0.34,<0.01)等营养盐浓度以及降水量(2=0.57,<0.001)呈负相关(图6).

在空间上,过渡期滇池外海浮游植物13C值受pH影响(2=0.25,<0.05),随pH值的升高而升高.外海浮游植物15N值空间变化上仍与营养盐TN(2= 0.33,<0.05)、TP(2=0.64,<0.05)呈显著负相关(图7).与草海相比,外海浮游植物13C、15N均显著偏高,可能与外海较高的营养水平有关(表1).

与不同氮素来源15N值的对比结果表明,滇池浮游植物15N与生活污水的分布范围高度重叠,而与农业化肥、土壤流失等的15N分布范围差异较大(图8).

3 讨论

3.1 滇池浮游植物碳同位素时空变化的影响因子识别

滇池不同季节浮游植物13C值变化受水温、降水量和电导率影响显著.温度是一切酶促反应的控制因子,浮游植物光合作用中酶催化过程的速度受温度影响[41-42].当水温范围有利于浮游植物生长,代谢作用的速率随温度的上升而加快,浮游植物的13C温度呈对数相关[43],水温每上升10℃,细胞分裂速度可增加1～3倍[44].实验室研究表明,浮游植物生长速率会影响其同位素组成,快的生长速率导致浮游植物具有较高的13C值[45].滇池外海在旱季、过渡期和雨季3个季节水温逐步升高,浮游植物生长速率加快,进而导致其13C值偏高.研究结果与广东水库悬浮颗粒物以及云南抚仙湖、阳宗海浮游植物的碳同位素季节调查结果相吻合[46-47],表明水温影响下的浮游植物生长速率改变是造成浮游植物13C值季节变化的主要因素之一.水温同样会对浮游植物群落结构产生重要影响[48],硅藻类和金藻类喜欢在水温较低的季节生长,蓝藻和绿藻喜欢水温较高的环境,而不同藻类的13C值存在差异.对不同藻类13C值的研究发现,蓝藻和绿藻的13C值分布范围较大,为-32.4～-5.9‰和-20.1～-8.9‰,而硅藻和金藻的13C值分布范围较窄且小,为-30.6～-26.6‰和-34.4～-31.3‰[49-50].Xiao等[51]研究表明,蓝藻和甲藻占优的浮游植物群落中,其13C偏高,而硅藻占优时,13C则偏低.然而,滇池目前为重富营养湖泊,全年以蓝藻和绿藻为优势类群,蓝藻生物量占明显优势[1-3].因此,藻类群落变化不是滇池浮游植物13C值季节变化的主要影响因素.

降水量也是影响滇池浮游植物13C值季节变化的重要因素之一,呈现从旱季到雨季13C值逐步升高的变化趋势.由于研究区位于季风气候区,具有雨热同期的特点,降水量季节变化与温度密切相关(图2),降水量充沛的雨季正是水温高、浮游植物13C值高的季节,因此降水量与浮游植物13C值间接相关.此外,雨季的到来会导致滇池流域农业面源氮、磷污染输入增加,促进浮游植物生长.滇池雨季表层水体氮、磷营养盐浓度最高,是旱季的2倍(表1).高营养盐浓度叠加雨季高温的双重影响,造成滇池浮游植物在雨季快速生长,蓝藻水华频发,浮游植物13C值增大.

电导率是反映水体可电离的带电微粒的含量,水体中离子总浓度越大,则电导率就越大[35].淡水湖泊中阴离子以HCO3-为主,约占阴离子总数的70%[52],而云南地区石灰岩广布,水体中HCO3-浓度占比更高[53],因此,滇池水体电导率很大程度上能够反映HCO3-浓度变化.前人研究表明,水体中溶解无机碳浓度与水生植物13C值呈负相关关系[54].旱季滇池电导率最高,指示水体中可被浮游植物利用的无机碳库(主要为HCO3-)更多,浮游植物更容易吸收利用其中轻的同位素,从而导致13C亏损,13C值降低.相反,雨季电导率下降,可利用的HCO3-浓度降低,浮游植物13C值升高.

图8 滇池浮游植物以及不同氮素来源δ15N值的分布范围 [37-40]

空间变化上,过渡期滇池外海浮游植物13C值受pH值影响显著.pH值能够反映水中溶解CO2和HCO3-两种碳源相对浓度关系[35].众多研究表明,对不同碳源的吸收和利用是造成浮游植物13C值差异的重要原因之一[55-56].pH值高时HCO3-占比升高,浮游植物会利用更多的HCO3-碳源(13C偏高)进行光合作用,导致浮游植物13C值升高.此外,营养盐浓度可能也是引起滇池浮游植物13C值空间变化的原因.滇池浮游植物较高的13C值出现在东南部湖区,周围土地利用类型以耕地为主(图4),过渡期降水带来的面源污染输入滇池,导致东南部湖区,特别是沿岸带浮游植物生长速率加快,造成浮游植物13C值偏高.草海由于营养盐浓度总体低于外海(表1),因此草海的浮游植物13C值最低.由此可见,水温或营养盐影响下的浮游植物生长速率是造成滇池浮游植物13C值时空变化的主因,水体中无机碳源及无机碳浓度同样会对浮游植物13C值产生重要影响.

3.2 浮游植物氮同位素示踪滇池水体污染源

浮游植物15N值可作为示踪污染物来源的有效代用指标[47,57].滇池浮游植物不同时期15N值均较高,全年平均为14.54‰±1.40‰,与城市污水的15N值接近,指示滇池水体氮素污染来源主要来自城市居民排放的生活污水.滇池位于昆明主城区下游,是昆明城区海拔最低的地带.长期以来,流域污染物大量输入滇池,其中生活污水是最主要的污染物来源[58-59].城镇生活污水由于硝化作用和氨的挥发,其15N值可高达10‰～20‰[37-40],并通过生物吸收作用导致浮游植物15N值偏高.尽管现在入滇生活污水已经过净化,城市纳污型河流盘龙江和城乡结合型河流宝象河的氮磷营养盐负荷显著低于农田型河流大河和村镇型河流柴河[60],但滇池浮游植物偏高的15N值表明,底泥营养盐的持续释放仍会长期影响浮游植物的生长及其同位素信号特征.研究结果与余丽燕等[60]认为的内源释放是滇池北部水体富营养化的主要影响因素的研究结论相吻合.因此,滇池底泥的污染物释放已成为滇池富营养化治理的重要瓶颈.

浮游植物15N值季节变化受降水量、TN、TP的影响,呈现旱季高雨季低的特点,与浮游植物13C值的季节变化模式相反(图3),指示降水量对滇池浮游植物碳氮同位素信号的驱动机制并不相同.滇池浮游植物13C值是受雨季面源输入的营养盐浓度升高影响,生物生长速率快,其13C升高.而浮游植物15N值的季节变化更多的是受污染源的15N信号控制[46-47],雨季浮游植物15N降低表明滇池受到来自低15N值污染源的影响.雨季是面源污染输入为主的季节,流域内亏损15N的陆源有机质[40]、农业化肥(-3‰～3‰)[39]等污染负荷增加,水体中TN、TP随雨季的到来而快速升高(表1),导致浮游植物15N值随降水量增加和营养盐浓度上升而降低的季节变化模式(图6).浮游植物15N值的空间调查结果同样证明, 滇池中部湖区靠近人口密集的昆明主城区,生活污水负荷重,而南部沿岸带的土地利用类型中建筑用地占比较小,耕地较多[61],农业化肥负荷明显高于中部湖区(图4),形成滇池浮游植物15N值南低中高的空间变化特点,与滇池流域内土地利用的空间分布格局一致.因此,滇池流域土地利用与营养盐来源的空间差异与西南季风区降水的季节变化是影响湖泊生态系统碳氮循环与同位素生物示踪信号的重要因子.从总体上看,滇池外海浮游植物15N值较高,表明农业化肥对滇池污染物来源的贡献度比较有限.与草海相比,滇池外海浮游植物15N值显著偏高,可能是由于牛栏江-滇池补水工程改善了草海水质[62],草海水体TP、TN等达到Ⅲ、IV类水指标[63],水体置换使草海水质朝良好的方向发展.Cole等[64]和梁红等[55]研究发现,营养水平低的湖泊浮游生物和水生植物往往具有较低的15N值.草海水质优于外海,因此草海浮游植物15N值更低.由此可见,浮游植物15N值降低可作为水质改善的参考指标,但要注意排除15N值低的污染源(如农业化肥)输入影响.

4 结论

4.1 滇池浮游植物碳氮同位素组成存在显著的时空分布特征.季节上,从旱季、过渡期到雨季,浮游植物13C值逐渐升高,而15N值降低.空间上,滇池浮游植物13C值呈现南高北低的变化趋势,15N值则中部湖区高,南部北部湖区低.

4.2 滇池浮游植物13C值时空变化与水温、降水量、电导率和pH值等多因素相关,反映浮游植物13C值受生长速率、无机碳来源及浓度等的影响.

4.3 浮游植物15N值可指示不同污染来源,较高的15N值表明,滇池水体氮污染源主要来自城市生活污水,而雨季面源污染负荷的时空差异性则是导致浮游植物δ15N值季节和空间变化的主要因子.因此,城市点源污染和农业面源污染防治仍是影响滇池富营养化治理和湖泊生态系统健康的重要内容.

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Spatio-temporal distribution and influencing factors of stable carbon and nitrogen isotopes of phytoplankton in Dianchi Lake.

CHEN Rong1,2, WANG Ming-guo3,4, HUANG Lin-pei1*, GUO Wen1, LI Rui1, WANG Jiao-yuan5, CHEN Guang-jie1

(1.Yunnan Key Laboratory of Plateau Geographic Processes and Environmental Change, Faculty of Geography, Yunnan Normal University, Kunming 650500, China；2.State Key Laboratory of Humid Subtropical Mountain Ecology Cultivation Base, School of Geography, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China；3.Yunnan Institute of Geological Sciences, Kunming 650501, China；4.Yunnan Institute of Geology and Mineral Surveying and Mapping, Kunming 650218, China；5.Huaiyin Normal University, Huaian 223300, China), 2022,42(2)：843～853

A comparative study of13C and15N values of phytoplankton in Dianchi during the dry, transitional and rainy seasons showed that the13C and15N levels of phytoplankton were characterized by significant spatial and temporal fluctuations. During the dry, transitional and rainy seasons, the13C of phytoplankton were respectively at -20.44‰±0.72‰, -17.32‰±1.09‰ and -15.92‰±1.74‰, showing a gradually increasing trend. However, the opposite trend was recorded for the seasonal variation of15N levels in phytoplankton, because in rainy season the level was significantly lower (13.55‰±0.85‰) than in the transitional period (15.02‰±1.12‰), and in the dry season (15.02‰±1.12‰). The average of the spatial distribution of the13C levels in phytoplankton is 13.17‰, with an upper level in the south basin and a lower level in the north basin. For the15N levels of spatial distribution in phytoplankton, the average was 11.37‰, with a high value n the central basin and lower values in the southern and northern basins of the lake. About the level influencing factors, the statistical analyses showed that the13C value of phytoplankton in Dianchi was strongly related to multiple factors such as water temperature, precipitation, electrical conductivity and pH value, indicating that13C level of phytoplankton was significantly affected by cell growth rate and inorganic carbon sources. The seasonal variation in the15N values of phytoplankton in the lakes was mainly related to precipitation, and to the total nitrogen, and total phosphorus levels in the waters. The spatial variation in the15N was consistent with the spatial pattern of catchment land uses in Dianchi. This indicated that urban domestic sewage still remains an important pollution source of Dianchi, while agricultural fertilizer and other non-point source pollution played an important role in modulating both spatial and temporal variation of the phytoplankton15N levels. Therefore, spatial patterns of land use and seasonal variations in precipitation, were importantly affecting the ecosystem nutrient cycling and isotopic levels in the biota of the Dianchi lake.

Dianchi；stable carbon and nitrogen isotopes；eutrophication；phytoplankton；spatio-temporal distribution；influencing factors (levels)

X524

A

1000-6923(2022)02-0843-11

陈 蓉(1997-),女,云南昭通人,福建师范大学硕士研究生,主要从事高原湖泊生态研究.

2021-05-26

国家自然科学基金资助项目(42067064,41771239);云南省John P. Smol院士工作站(202005AF150005)

* 责任作者, 讲师, huanglinpei@gmail.com