2017, Vol. 29 
江西柘林水库是长江中游鄱阳湖流域支流——修河流域的大型峡谷型旅游性水库，位于河流下游，库容79.2×108 m3，长115 km，正常水面面积308 km2，截修河流域面积9340 km2，占流域面积的63.5 % [1-2].水库是武宁县、德安县、共青城市百万人口的主要水源地，也是沿湖城乡生活污水和工业废水的主要纳污水体，另外武宁县城毗邻水库上游，常住人口40万[1-3].水库多年平均降水量1615 mm，库内岛屿众多.近年来，随着库区工农业和旅游业的发展，柘林水库生态环境和水质状况日益成为水库管理部门、自来水部门、旅游部门以及水产养殖工作者关心的问题，并被列入第二批江河湖泊生态环境保护专项，急需开展全面系统的生态环境过程研究[2-4].
浮游藻类是湖泊(水库)主要的初级生产者，其生物量及优势种是衡量湖泊(水库)生态系统以及环境的主要指标[5].叶绿素a(Chl.a)是浮游藻类的重要组成成分，占藻类生物量的比例平均为1/405[6]，其测量技术简易可靠，因此广泛应用Chl.a估计藻类生物量、衡量水体富营养化程度、评价生态和水质状况[7].另外，水体的氮、磷、硅是藻类的生源要素，水温(WT)、浊度(TD)、溶解氧(DO)等是影响藻类生长发育的环境因子，因此，水体的生源要素和环境因子控制着藻类生物量及优势种、Chl.a浓度等生态特征，也是衡量水体水质的主要参数[8-9].比如，随溶解无机磷(DIP)浓度的不断增加，优势藻类由蓝藻演变为绿藻[10]；静水与动水环境中的藻类优势种差异明显，流速对藻类生长有重要影响[11-12]，WT和TD条件不同，藻类优势种也随之变化[13]；且藻类结构与水质有密切关系[14].同样，Chl.a浓度与各环境因子间也存在密切的相互关系[15-17].柘林水库前期的研究多侧重水质、藻类、污染负荷等生态环境历史变化及评价[1-4]，对于探讨湖泊浮游藻类与水体中生源要素和环境因子的相互关系的研究，尚有待于深入.本研究通过对柘林水库进行实地调查，尝试揭示柘林水库藻类生物量、优势种和Chl.a浓度等生态指标，水体的溶解无机氮(DIN)、DIP、溶解硅(DSi)浓度等生源要素和WT、TD、DO浓度等环境因子的分布特征，探讨三者之间的内在关系，以期为水库环境管理与水体利用提供科学依据.
1 样品与方法 1.1 样品采集与分析鉴于春、夏季节是藻类生长较快的季节[18]，根据实际情况，本次调查采样时间选取在2015年4月底.采样分走航测量和定点测量两种方式.走航从下游大坝向上游测量56 km，沿程设置4个采样点，从下游向上游依次为D点(大坝前，下游代表站)、C点(中游代表站)、B点(毗邻武宁县城河段站)和A点(上游代表站).走航的航迹线和采样点位置分布如图 1所示.
|
图 1 柘林水库位置、采样航线和采样点位分布 Fig.1 Sampling route and sites in the Zhelin Reservoir |
走航时航速保持2~3节，利用悬挂在水下1 m处的多参数水质监测仪(Multiparameter system-Manta2)测量水体表层Chl.a浓度.同时利用声学多普勒流速剖面仪(Acoustic Doppler Current Profilers, ADCP)沿程测量水深和流速.多参数水质监测仪的Chl.a浓度测量值与常规的丙酮法测量值相比，其均值相对误差范围为0.7 % ~9.2 % (2014年6月在长江口大戟山水域24 h测量).
定点调查，首先利用多参数水质监测仪和光学后向散射浊度计(Optical Back Scatter Sensor, OBS)沿垂线记录水体Chl.a浓度、WT、TD、DO浓度指标.其次采用垂线5层(表层、5 m、10 m、20 m和底层)采水法调查表层浮游藻类和各层的DIN、DIP和DSi浓度，并用直径为20 cm的黑白塞氏盘(Secchi Disc)进行透明度(SD)的测量.采样方法为：1)前处理：采样瓶均用1 L的PE塑料瓶，并事先用10 %的稀HCl(AR)溶液浸泡7 d，再用去离子水洗净，自然风干后拧盖备用；2)营养盐采样及测定：每个定点分层各采1 L水样，现场将水样用0.45 μm的混合醋酸酯膜抽滤，滤液用1~2滴1 %的HgCl2固定装入50 ml PE塑料瓶中，带回实验室用San Plus营养盐分析仪测量其中的5项营养盐：DSi(SiO3-Si)、DIP(PO43--P)和DIN(NO2--N、NH4+-N、NO3--N之和)浓度.监测及分析方法分别按照《湖泊生态系统观测方法》[19]和《水和废水监测分析方法》[20]进行；3)浮游藻类的采集及鉴定：每个定点表层(水下0.2 m)用PE塑料瓶各采1 L水样，加入10 ml鲁哥试剂保存.样品经沉淀、浓缩、定容后，依据文献[21-22]采用目镜视野计数法进行藻类细胞计数与鉴定，藻类生物量采用细胞体积法推算[23].藻类优势度指数(Y)计算公式为：
| $ Y = {f_i}({n_i}/N) $ | (1) |
式中，ni为样品中第i种浮游藻类的个体数，N为同一样品中所有浮游藻类的总个数体，fi为第i种浮游藻类在各个样点出现的频度，当Y≥0.02时的物种认定为优势种[24].
另外，水库的营养状态类型采用相关加权营养状态指数法(TLI(∑))[25-26]，即综合营养状态指数法，利用Chl.a浓度、SD、TP浓度和TN浓度4个参数评价，公式为：
| $ TLI\left( \sum \right) = \sum\limits_{j = 1}^m {{W_j}} \cdot TLI(j) $ | (2) |
式中，Wj为第j种参数的相关权重；TLI(j)代表第j种参数的营养状态指数；且Chl.a浓度、SD值为实测值，TP浓度根据TP与Chl.a浓度关系[25]进行计算，TN浓度根据DIN与浮游藻类生物量的含氮量之和计算[27].评价分级标准为：TLI(∑) < 30为贫营养，30~50为中营养，>50为富营养[25].
1.2 藻类、Chl.a与环境因子的冗余分析水库浮游藻类繁多，其种类组成本质是一组多元因变量，受外部生源要素及环境因子等一组多元自变量所控制.冗余分析(redundancy analysis, RDA)是一种典型相关分析的统计方法，能定量分析两组多元变量(响应变量组和解释变量组)之间的线性关系，分析这种线性关系引起响应变量变异占总变异的比例.本文将水库中细胞丰度大于1000 cells/L的34种藻类(代码见表 1)作为响应变量组，将环境因子包括DIN浓度、DIP浓度、DSi浓度、WT、TD、DO浓度等6个变量作为解释变量组，原始数据均进行log转换，利用Canoco 4.5软件进行RDA分析，变量的显著性用499次的MonteCarlo检验[28].
|
表 1 柘林水库浮游藻类物种代码、名称和优势度 Tab.1 Codes, names and dominance of phytoplankton taxa species in the Zhelin Reservoir |
柘林水库共检出细胞丰度>1000 cells/L的主要浮游藻类6门24属34种(表 1)，主要优势藻类(Y≥0.02)为硅藻门和蓝藻门，硅藻门以颗粒直链藻、颗粒直链藻最窄变种、梅尼小环藻、美丽星杆藻和尖针杆藻为主要优势种，优势度分别为0.026、0.080、0.021、0.022和0.111；蓝藻门以鱼害微囊藻、卷曲长孢藻、类颤鱼腥藻、阿氏拟鱼腥藻和小席藻为优势种，优势度分别为0.073、0.081、0.110、0.028和0.052(表 1).毗邻武宁县城河段的A和B点藻类分别为22和20种，以蓝藻和硅藻为优势藻类，而自然河段C和D点藻类分别为18和12种，以蓝藻为优势藻类.另外，毗邻城市(武宁县城)河段的A点和B点的生物量和细胞丰度分别为0.39~0.51 mg/L和4.1×106~5.4×106 cells/L，远高于自然河段的C和D点的0.26~0.46 mg/L和2.7×106~3.7×106 cells/L(图 2).
|
图 2 柘林水库4个采样点的细胞丰度和生物量 Fig.2 Cell density and biomass of four sampling sites in the Zhelin Reservoir |
纵向上自上游至下游，柘林水库水体Chl.a浓度在毗邻武宁县城河段(A和B点)和自然河段(C和D点)表层差别显著，自然河段Chl.a浓度稳定在2 μg/L左右，毗邻城市河段高达5.8 μg/L，是自然河段的2.9倍(图 3)，这与上面所述的浮游藻类生物量和细胞丰度的分布基本一致.
|
图 3 柘林水库水体Chl.a浓度的纵向分布 Fig.3 Longitudinal distribution of chlorophyll-a concentration in the water of Zhelin Reservoir |
垂向上，4个采样点水体的Chl.a浓度剖面均出现了次表层叶绿素最大值现象(subsurface chlorophyll maximum，SCM).其SCM均出现在3~8 m，除A点外，其余3个点从3~8 m开始急剧下降，10 m以下稳定在1.5~2 μg/L(图 4).其中，B点SCM(10.29 μg/L)出现在3.2 m，平均垂向浓度为4.19 μg/L，SCM层累积Chl.a占垂向水体的74.1 %.A点SCM(4.2 μg/L)出现在2.78 m，垂线平均值为3.61 μg/L.C点SCM(2.51 μg/L)出现在2.17 m，垂线平均值为1.78 μg/L，SCM层累积Chl.a占垂向水体的27.8 %.D点SCM(2.75 μg/L)出现在2.33~7.26 m，垂线平均值为1.99 μg/L，SCM层累积Chl.a占垂向水体的25.2 % (图 4).
|
图 4 柘林水库水体Chl.a浓度与环境因子的垂向分布 Fig.4 Vertical distribution of chlorophyll-a concentration and environment variables in the water of Zhelin Reservoir |
纵向上自上游至下游，DIN浓度在自然河段(C和D点)和毗邻城市河段(A和B点)表层差别不大，均稳定在0.69~0.84 mg/L.而DIP在毗邻城市河段的浓度(23~36 μg/L)远大于自然河段(7~12 μg/L)，是自然河段的3倍左右，从B点到D点，表层DIP浓度下降了72 %.DSi浓度沿程不断减少，由A点的4.82 mg/L下降到D点的3.8 mg/L(图 4)，下降了21 %，C点由于北岸巾口水的注入而升高到4.48 mg/L.
垂向自表层至底层，随Chl.a浓度的垂直变化，营养盐浓度呈现独特变化.DIN、DIP浓度均在表层和Chl.a浓度的SCM层呈现较小值，而在Chl.a浓度的SCM层下达到最大，然后又不断减少，至10 m以下逐渐稳定；而DSi浓度除B点外均自表层至底层不断增加，增加幅度10 % ~12 % (图 4).
另外，水深0~10 m的Chl.a浓度与DIN、DIP和DSi浓度的相关系数分别为0.154、0.814和0.140(图 5).
|
图 5 柘林水库水体Chl.a浓度与营养盐浓度的相关关系 Fig.5 Interrelation of chlorophyll-a concentration and nutrition concentrations in the water of Zhelin Reservoir |
从纵向上表层水体来看，自上游至下游，上游毗邻城市河段与自然河段(C和D点)WT差别不大，均在20~24℃之间；TD从上游向下游不断增加，从A点的5.1 NTU增加到D点的13 NTU；DO浓度从上游向下游总体呈增加趋势，从上游毗邻城市河段(A和B点)的10.2~10.8 mg/L增加到下游自然河段(C和D点)的11.5~12.0 mg/L(图 4)；从上游到下游流速从0.2 m/s降低至0.1 m/s.从上游向下游SD总体呈升高趋势，A点水深2.8 m，可见底，B、C和D点的SD分别为4.4、7.8和8.1 m.
垂向上0~5 m，各点出现温跃现象，WT急速下降，下降幅度大于1.5℃/m，5~20 m缓慢下降，下降幅度为0.3℃/m左右，20 m以下WT稳定在11℃左右；上游毗邻城市河段(A和B点)水体TD不断增加，而自然河段(C和D点)在0~5 m各点TD均不断降低，5~7 m以下又不断升高；DO浓度的垂向变化与Chl.a浓度剖面类似，在SCM层存在DO浓度的最大值(图 4).
2.4 水库营养状态柘林水库上、中游4个站点水体DIN、DIP和DSi浓度的平均值分别为0.83 mg/L、13.89 μg/L、4.44 mg/L.水库N:P比值均在26以上，最高达116.因此，柘林水库N:P比值远高于Redfield比例(16:1)，说明水库中DIN相对比较充足，而DIP为限制因子.
柘林水库自上游而下A、B、C、D 4个站点的综合营养状态指数(TLI(∑))分别为37.30、43.65、33.04、32.20，平均为36.55，介于30~50之间，属于中营养型水体.
3 讨论 3.1 藻类与环境因子的冗余分析柘林水库主要藻类(细胞丰度>1000 cells/L)有34种，平均细胞丰度为39×104 cells/L，平均生物量为0.41 mg/L，其细胞丰度和生物量均较低，不及同季节的千岛湖[29]，远远小于5月初的洞庭湖和鄱阳湖[30-31].藻类优势度的结果表明硅藻门和蓝藻门为主要优势藻类，冗余分析表明这2种藻类组成与营养盐和WT等环境因子有密切关系(图 6)，经Monte Carlo置换检验所有排序轴均达到显著水平(P＜0.05)，说明排序结果可靠，具体关系如下：6个变量在两主成份轴上共解释了74.9 %的浮游藻类变率，其中在第1轴为42.8 %，在第2轴为32.1 %.12种硅藻(占80 %)、5种绿藻(占55.6 %)和1种裸藻(占50 %)的细胞丰度沿着DSi与DIN浓度的方向排列，DSi浓度与第1轴的相关系数为0.733，与第2轴的相关系数为-0.181；DIN浓度与第1轴的相关系数为0.601，与第2轴的相关系数为-0.342，表明硅藻和绿藻的生长更依赖DSi和DIN.这是因为Si元素是构成硅藻骨架和外壳的必需元素，其生长发育对DSi的需求敏感所致.5种蓝藻(占71.4 %)、5种硅藻(占33.3 %)、2种绿藻(44.4 %)、2种甲藻(占100 %)和1种隐藻(占100 %)的细胞丰度沿着DIP浓度和WT的方向排列，呈现出正相关关系，DIP浓度与第1轴的相关系数为-0.202，与第2轴的相关系数为0.911，WT与第1轴的相关系数为0.345，与第2轴的相关系数为0.671，表明蓝藻、甲藻的生长更多依赖DIP和较高的WT.这是因为在同等营养条件下，多数蓝藻、甲藻对磷的获取、储存能力大于其他藻类，使水体中DIP浓度降低，抑制其他藻类生长[3, 32]，而且其最适生长WT较高[33](高于大多数硅藻和绿藻)，柘林水库表层WT均接近25℃，高温有利于蓝藻优先生长，成为优势藻类.另外，TD和DO浓度等因子与大多数藻类细胞丰度的方向夹角大于90°(图 6)，而且与第1、2轴相关系数小于0.45，说明TD和DO浓度对藻类组成的影响较小.上述分析表明，相比于其他环境因子，柘林水库中DIN浓度、DIP浓度、DSi浓度和WT可能对藻类组成有更多的影响和控制作用.本次藻类与优势种的调查结果与2012 2013年的调查结果一致，均表明柘林水库藻类以蓝藻和硅藻为优势藻类[3].其中蓝藻门的类颤鱼腥藻和硅藻门的尖针杆藻是富营养化乃至发生水华事件的主要藻类.
|
图 6 浮游藻类(细胞丰度)与环境因子的RDA排序图 Fig.6 Correlation plots of RDA on the relationship between the environment variables and cell density of phytoplankton taxa |
上游毗邻武宁县城河段(A和B点)水体的Chl.a浓度垂向均值(4.0~5.8 μg/L)明显高于下游自然河段(C和D点，约2 μg/L)(图 3)，这表明人类排放对Chl.a浓度变化有显著的影响.B点DIP浓度(23~36 μg/L)也远高于自然河段(C点和D点，7~12 μg/L)，这说明武宁县城向柘林水库排放了大量的营养盐，导致毗邻武宁县城河段藻类物种的多样性、生物量显著增加(表 1)，Chl.a浓度也显著增加(图 3、4).
3.2.2 Chl.a浓度的SCM特征及与营养盐浓度垂向分布的关系柘林水库水体Chl.a浓度有显著的SCM现象，SCM层深度为3~8 m，厚度为2~7 m，SCM层占整个水体的25.2 % ~74.1 % (图 4).另外，《中国湖泊志》曾报道镜泊湖等少数深水湖泊生物量的垂向分层现象[18].近期滦河流域潘家口水库、新安江水库和抚仙湖也报道了显著的SCM现象[34-36].SCM最早报道于海洋研究中，指弱混合(层化)水体中，叶绿素浓度最大值出现在海面以下一定深层.柘林水库与其他湖泊和水库中的SCM现象表明，SCM也是湖泊和水库普遍存在的现象，但是SCM层的深度和厚度比海洋小.
柘林水库水体营养盐浓度随Chl.a浓度垂向变化而变化的特征表明，Chl.a浓度的垂向变化导致营养盐浓度变化.在表层和SCM层藻类吸收DIN、DIP，致使其浓度减少；SCM层的下层尽管仍有藻类吸收DIN、DIP，但SCM层死亡的大量藻类分解的DIN、DIP的沉降效应，导致其浓度增加；然后随沉降效应减弱，DIN浓度减小，DIP浓度略有减小(图 4).而DSi浓度自表向底不断增加的特点表明，尽管表层和SCM层藻类也吸收DSi致使其浓度减少，该层内的藻类死亡后，并不能快速溶出释放DSi，从而SCM层的下层并未出现因DSi沉降累积效应而出现最大值，DSi和DIN、DIP吸收及分解的差异，以及沉积物界面的再释放导致其最大值出现在底部(图 4).
另外，柘林水库水体N:P值均在26以上，最高达116.而Redfield定律表明，浮游藻类的生长繁殖对无机氮和磷酸盐的摄取基本按照16:1的比例进行[37].因此，柘林水库水体N:P远高于Redfield比例，说明水库中DIN相对比较充足，而DIP为限制因子.另外，深度10 m以上的水体Chl.a浓度与DIN、DIP和DSi浓度相关系数分别为0.154、0.814和0.140(图 5)，这表明柘林水库水体Chl.a浓度的分布也受到DIP浓度的影响.
3.2.3 Chl.a浓度与WT、DO浓度和TD的垂向分布关系首先，Chl.a浓度在水体垂向3~8 m出现明显的SCM层，而WT在0~5 m出现明显的温跃层，表明SCM层与WT温跃层基本一致，SCM层发育在WT温跃层内或者下部(图 4).这说明SCM层发育与WT温跃层有密切关系.其次，在SCM层，DO浓度达到最大值，而在其上层和下层，DO浓度均减少，这说明Chl.a浓度的垂直分布控制了DO浓度的分布(图 4).其机理即为SCM层藻类的大量生长，释放出大量的氧气，导致DO浓度增加并达到最大值.另外，TD在0~5 m呈现不断降低的趋势(图 4)，这种现象主要是调查期间漂浮的大量花粉随深度减少所造成.在5 m以下，TD基本稳定(图 4).B点5 m以下TD升高主要是底层泥沙的再悬浮所造成.C点的TD在12~20 m出现峰值，其原因可能是温跃层的存在限制了物质向下传递，从而北岸巾口水的注入由于介质不同(WT不同)形成平面射流，从而在此层内累积，导致汇入区出现12~18 m的高浊度区(图 4).
3.2.4 柘林水库水体Chl.a浓度的SCM层发育机理Chl.a浓度的SCM现象早在1935年就有报道[38]，1958年Sverdrup用真光层深度(Zeu，表面光强减到1 %的深度)与混合层深度(Zmix，水体温度或密度沿深度变化很小的垂直混合充分的水层)的比值变化描述湖泊SCM的产生机理，提出比值的临界值理论，当水体Zeu/Zmix高于临界值(混合层深度浅于临界层深度)，藻类迅速生长，反之则抑制其生长[39].该理论广泛用于探讨水库SCM的机理[40-41].该理论的本质是浮游植物初级生产力与水体垂向层化稳定度的关系，而水体垂向层化稳定度的核心是温跃层的存在与否[42-43]，水库中SCM形成首先有赖于温跃层的存在与否，温跃层阻碍水体的上下混合交换，在层内形成相对静止稳定的环境[44]；其次浮游植物对弱光的适应原理导致大部分种类的藻类在位于水体表面光强1 % ~12 %的水下层(光饱和层)光合作用最强[45-47]；另外温跃层内营养盐自底部向上的输送及营养盐沉降累积，导致温跃层内尤其是下部区域营养盐的富集，为藻类生长提供了充足的营养来源[48].上述温跃层、藻类对弱光的适应原理及营养盐富集机制相互作用，致使海洋、湖泊与水库中普遍存在Chl.a浓度的SCM现象.从上述讨论可以看出，对于柘林水库而言，柘林水库温跃层的存在也是与Chl.a浓度的SCM层发育密切相关，温跃层的存在造成层内稳定静止的环境，同时也阻碍了营养盐的上下交换，致使营养盐在沉降作用下在层内出现富集(图 4).另外，由于水库光衰减系数远比海洋(0.04~0.2)要高，如果假定水库光衰减系数为0.6，水表面光强(调查时为晴天)为100000 lux，根据光衰公式(Lambert-Beer Law)[49]：Id=I0·ekd(Id为深度d处的光强，I0为水表层晴天光照，k为光衰系数)，则光强衰减到10 %的深度约为4.6 m.因此，根据浮游植物对弱光的适应原理，柘林水库浮游藻类在水下4.6 m左右光合作用最强.因此，本研究表明，温跃层是水库SCM发育的前提，藻类对弱光的适应性是SCM发育的生态学基础，而温跃层内营养盐富集机制是SCM发育的物质基础，三者相互作用，形成SCM现象.
3.3 水库的自净能力及营养盐的过滤器效应柘林水库水体Chl.a和DIP浓度从B点到C点不断减少，但C点至D点基本稳定(图 3、4)，说明尽管水库接纳了来自县城排放的大量DIP等营养盐，造成了藻类的大量繁殖，但是经过18 km长的河段(B~C段)的自净，藻类与水质都达到稳定.另外，营养状态评价表明柘林水库整体处于中营养状态.上述分析说明柘林水库的自净能力非常强，一个人口40万的县城，经过初级处理的废水排入水库，经过18 km长的弱流动水体(流速0.1 m/s)的自净，水体水质便达到稳定.
水库的自净能力的本质是藻类吸收消化营养盐，导致营养盐产生了显著的生物过滤器效应，即营养盐通过浮游藻类的吸收，固定于藻类中，并随藻类沉降沉积于库内.首先，水库的自净表明水库对氮和磷均产生了吸收固定作用，但是垂向分布也表明，藻类在沉降过程中，具有明显的分解释放氮、磷的现象，导致SCM层下水体的DIP和DIN浓度出现最大值，这说明水库尽管有吸收固定氮、磷的现象，但大部分又在藻类沉降过程迅速释放回归水体，并没有随沉降藻体沉积于库内，因此水库对氮和磷的过滤器效应不显著.
但是对于DSi而言，其纵向不断减少表明水体中DSi浓度不断减少(减少21 %)(图 4).其垂向上(除B点外)不断增加的趋势表明，水体上层吸收固定DSi能力大于下层，而且藻类沉积过程没有显著溶出再释放DSi的现象，因此上层被吸收固定的DSi均随藻体沉降而沉积于库内.DSi垂向累积计算表明，如以底层DSi浓度为河流原始浓度，则垂向上，经藻类吸收固定的DSi约为11 % ~12 % (C和D点)(图 4).这种垂向上DSi的吸收固定正是导致DSi从上游向下游不断减少的原因.综合评价，柘林水库生物过滤器效应导致21 %的DSi滞留于库内.这种水库的DSi滞留现象也是其他成千上万水库的普遍现象，导致长江入海DSi通量自1960 s以来下降了2/3，导致河口营养盐比例失调，生态结构改变[50-51].
3.4 水库富营养化水平柘林水库4个站点水体的DIN和DIP浓度平均值分别为0.69~0.84 mg/L和7~36 μg/L，根据国家水质标准[52]，调查期间干流区域水体水质良好，属于Ⅲ类水体.江西省环境保护科学研究院于2012年8月—2013年7月对柘林水库16个监测点的调查数据表明：DIN浓度全年平均在0.65 mg/L左右，DIP浓度全年平均在30 μg/L左右，其中4月份的DIN浓度约0.6 mg/L，DIP浓度约20 μg/L[1, 3].本次调查与2012—2013年度的调查结果基本一致.其次，本次调查的营养状态指数均介于30~50之间，说明调查期间干流水域属于中营养型水体，也与2012—2013年度调查结果一致[1, 3].另外，柘林水库水体TN、TP浓度和营养状态指数自2008年以来呈现不断减小的趋势，其主要原因是流域污染治理水平的提高[1, 3].
| [1] |
Liu Huili, Dai Guofei, Zhang Wei et al. Analysis of the water ecological environment changes of the large lakes and driving factors in Lake Poyang basin: A case study of Lake Zhelin. J Lake Sci, 2015, 27(2): 266-274. [刘慧丽, 戴国飞, 张伟等. 鄱阳湖流域大型湖库水生生态环境变化及驱动力分析——以柘林湖为例. 湖泊科学, 2015, 27(2): 266-274. DOI:10.18307/2015.0210] |
| [2] |
Chen Ran, Fan Hua, Liu Zhigang. Feasibility analysis of Zhelin Reservoir as backup water source for city based on fuzzy evaluation. China Rural Water and Hydropower, 2010(1): 24-27. [陈然, 樊华, 刘志刚. 柘林水库作为城市备用水源地可行性分析——基于模糊评价. 中国农村水利水电, 2010(1): 24-27.] |
| [3] |
Dai Guofei, Liu Huili, Zhang Wei et al. Spatio temporal variation of algae and eutrophic status of Lake Zhelin, Jiangxi Province. J Lake Sci, 2015, 27(2): 275-281. [戴国飞, 刘慧丽, 张伟等. 江西柘林湖富营养化现状与藻类时空分布特征. 湖泊科学, 2015, 27(2): 275-281. DOI:10.18307/2015.0211] |
| [4] |
Liu Huili, Feng Minglei, Xiong Peng. Non-point source into lake load estimation and countermeasure research on Zhelin Lake. Journal of Anhui Agriculture Science, 2013, 41(4): 1670-1673. [刘慧丽, 冯明雷, 熊鹏. 柘林湖非点源入湖负荷估算及对策研究. 安徽农业科学, 2013, 41(4): 1670-1673.] |
| [5] |
Liu Jiankang. Advanced hydrobiology. Beijing: Science Press, 1999, 176-198. [刘建康. 高级水生生物学. 北京: 科学出版社, 1999, 176-198.]
|
| [6] |
Wang Ji, Wang Jian. Some problems in the coversion among chlroophlyl-a, biomass, and production of phytoplankton. Plant Science Journal, 1984, 2(2): 249-258. [王骥, 王建. 浮游植物的叶绿素含量、生物量、生产量相互换算中的若干问题. 植物科学学报, 1984, 2(2): 249-258.] |
| [7] |
Kalff J. Limnology: Inland water ecosystems. New Jersey: Prentice Hall, 2002, 1-640.
|
| [8] |
Neal C, House WA, Jarvie HP et al. The water quality of the River Dun and the Kennet and Avon Canal. Journal of Hydrology, 2006, 330(1): 155-170. |
| [9] |
Engle VD, Summers JK, Macauley JM. Dissolved oxygen conditions in northern Gulf of Mexico estuaries. Environmental Monitoring and Assessment, 1999, 57(1): 1-20. DOI:10.1023/A:1005980410752 |
| [10] |
Jensen JP, Jeppesen E, Olrik K et al. Impact of nutrients and physical factors on the shift from cyanobacterial to chlorophyte dominance in shallow Danish Lakes. Canadian Journal of Fisheries & Aquatic Sciences, 1994, 51(8): 1692-1699. |
| [11] |
Zhang Yimin, Zhang Yongchun, Zhang Longjiang et al. The influence of lake hydrodynamics on blue algal growth. China Environmental Science, 2007, 27(5): 707-711. [张毅敏, 张永春, 张龙江等. 湖泊水动力对蓝藻生长的影响. 中国环境科学, 2007, 27(5): 707-711.] |
| [12] |
Liao Ping'an, Hu Xiulin. Experimental study on the effect of flow velocity on algal growth. Beijing Water Resources, 2005(2): 12-14. [廖平安, 胡秀琳. 流速对藻类生长影响的试验研究. 北京水利, 2005(2): 12-14.] |
| [13] |
Wu N, Schmalz B, Fohrer N. Distribution of phytoplankton in a German lowland river in relation to environmental factors. Journal of Plankton Research, 2011, 33(5): 807-820. DOI:10.1093/plankt/fbq139 |
| [14] |
Gou Ting, Xu Zhencheng, Li Jie et al. Phytoplankton community structure and water quality assessment of Hejiang River, a branch of Xijiang River, Pearl River drainage basin. J Lake Sci, 2015, 27(3): 412-420. [苟婷, 许振成, 李杰等. 珠江流域西江支流贺江浮游藻类群落特征及水质分析. 湖泊科学, 2015, 27(3): 412-420. DOI:10.18307/2015.0307] |
| [15] |
Neal C, Hilton J, Wade AJ et al. Chlorophyll-a in the rivers of eastern England. Science of the Total Environment, 2006, 365(1): 84-104. |
| [16] |
Wang Zhen, Zou Hua, Yang Guijun et al. Spatial-temporal characteristics of chlorophyll-a and its relationship with environmental factors in Lake Taihu. J Lake Sci, 2014, 26(4): 567-575. [王震, 邹华, 杨桂军等. 太湖叶绿素a的时空分布特征及其与环境因子的相关关系. 湖泊科学, 2014, 26(4): 567-575. DOI:10.18307/2014.0411] |
| [17] |
Wu E'na, Zhu Mengjie, Tang Lin et al. Dynamics of chlorophyll-a and analysis of environmental factors in Lake Dianshan during summer and autumn. J Lake Sci, 2011, 23(1): 67-72. [吴阿娜, 朱梦杰, 汤琳等. 淀山湖蓝藻水华高发期叶绿素a动态及相关环境因子分析. 湖泊科学, 2011, 23(1): 67-72. DOI:10.18307/2011.0111] |
| [18] |
Wang Sumin, Dou Hongshen. Chinese lakes. Beijing: Science Press, 1998. [王苏民, 窦鸿身. 中国湖泊志. 北京: 科学出版社, 1998, 114-122.]
|
| [19] |
Chen Weimin, Huang Xiangfei, Zhou Wanping. Observation method of lakes ecosystem. Beijing: China Environmental Science Press, 2005, 1-259. [陈伟民, 黄祥飞, 周万平. 湖泊生态系统观测方法. 北京: 中国环境科学出版社, 2005, 1-259.]
|
| [20] |
"Water and wastewater monitoring and analysis method" editorial board of State Environmental Protection Administration of China ed. Monitoring and analysis methods of water and wastewater: fourth edition. Beijing: China Environmental Science Press, 2002. [国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法:第4版. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.]
|
| [21] |
Hasle GR, Sournia A eds. Phytoplankton manual, monographs on oceanographic methodology. Paris: UNESCO, 1978.
|
| [22] |
Hu Hongjun, Wei Yinxin. The freshwater algae of China: Systematics, taxonomy and ecology. Beijing: Science Press, 2006, 1-1023. [胡鸿均, 魏印心. 中国淡水藻类——系统, 分类及生态. 北京: 科学出版社, 2006, 1-1023.]
|
| [23] |
Sun Jun, Liu Dongyan, Qian Shuben. Study on phytoplankton biomass Ⅰ. Phytoplankton measurement biomass from cell volume or plasma volume. Acta Oceanologica Sinica, 1999, 22(2): 75-85. [孙军, 刘东艳, 钱树本. 浮游植物生物量研究Ⅰ.浮游植物生物量细胞体积转化法. 海洋学报(中文版), 1999, 22(2): 75-85.] |
| [24] |
Wu Dan, Wang Haiying, Zhang Zhen. Investigation of summer plankton community structure in Yuqiao Reservoir, Tianjin. J Lake Sci, 2013, 25(5): 735-742. [武丹, 王海英, 张震. 天津于桥水库夏季浮游生物调查及群落结构变化. 湖泊科学, 2013, 25(5): 735-742. DOI:10.18307/2013.0516] |
| [25] |
Jin Xiangcan, Tu Qingying. Specifications for lake eutrophication survey. 2nd Edition. Beijing: China Environmental Science Press, 1990, 286-302. [金相灿, 屠清瑛. 湖泊富营养化调查规范. 第2版. 北京: 中国环境科学出版社, 1990, 286-302.]
|
| [26] |
Wang Mingcui, Liu Xueqin, Zhang Jianhui. Evaluate method and classification standard on lake eutrophication. Environmental Monitoring in China, 2002, 18(5): 47-49. [王明翠, 刘雪芹, 张建辉. 湖泊富营养化评价方法及分级标准. 中国环境监测, 2002, 18(5): 47-49.] |
| [27] |
Du Jiawei. Elemental and trace metal composition of nano-phytoplankton in natural assemblage[Dissertation]. Taibei: Institute of Oceanography, NTU, 2014. [杜家玮. 天然群落中微型浮游植物的元素含量及组成变化[学位论文]. 台北: 台湾大学海洋研究所, 2014. ]
|
| [28] |
Pierre I. Study Beta diversity: Ecological variation partitioning by multiple regression and canonical analysis. Journal of Plant Ecology, 2007, 31(5): 976-981. DOI:10.17521/cjpe.2007.0124 |
| [29] |
Zhou Xiaoyu. The planktonic algae succession in relation to environmental factors of Lake Qiandao Lake and the influence mechanism [Dissertation]. Shanghai: Shanghai Ocean University, 2012. [周小玉. 千岛湖浮游藻类演替格局与环境因子的关系及其机理的初探[学位论文]. 上海: 上海海洋大学, 2012. http://d.wanfangdata.com.cn/Thesis/D366231 ]
|
| [30] |
Zeng Chunfang, Huang Xiangrong, Li Xiaoling. Plankton resources in South Dongting Lake. Inland Fisheries, 2007(1): 24-26. [曾春芳, 黄向荣, 李小玲. 南洞庭湖浮游生物资源调查. 内陆水产, 2007(1): 24-26.] |
| [31] |
Chen Gejun, Zhou Wenbin, Li Meiting et al. Research of the nitrogen and phosphorus on the phytoplankton community in Poyang Lake. China Rural Water and Hydropower, 2013(3): 48-52. [陈格君, 周文斌, 李美停等. 鄱阳湖氮磷营养盐对浮游植物群落影响研究. 中国农村水利水电, 2013(3): 48-52.] |
| [32] |
Fujimoto N, Sudo R, Sugiura N et al. Nutrient-limited growth of Microcystis aeruginosa and Phormidium tenue and competition under various N:P supply ratios and temperatures. Limnology & Oceanography, 1997, 42(2): 250-256. |
| [33] |
Dokulil MT, Teubner K. Cyanobacterial dominance in lakes. Hydrobiologia, 2000, 438(1/2/3): 1-12. |
| [34] |
Zhou Yuyan, Xiao Weihua, Bao Zhu et al. Research of the Panjiakou Reservoir chlorophyll-a distribution and its correlation analysis with physical and chemical factors. China Rural Water and Hydropower, 2014(4): 34-38. [周毓彦, 肖伟华, 暴柱等. 潘家口水库叶绿素a分布及与理化因子的相关分析. 中国农村水利水电, 2014(4): 34-38.] |
| [35] |
Wu Zhixu, Liu Mingliang, Lan Jia et al. Vertical distribution of phytoplankton and physico-chemical characteristics in the lacustrine zone of Xin'anjiang Reservoir (Lake Qiandao) in subtropic China during summer stratification. J Lake Sci, 2012, 24(3): 460-465. [吴志旭, 刘明亮, 兰佳等. 新安江水库(千岛湖)湖泊区夏季热分层期间垂向理化及浮游植物特征. 湖泊科学, 2012, 24(3): 460-465. DOI:10.18307/2012.0319] |
| [36] |
Liu Zhensheng, Wang Chunsheng, Ni Jianyu et al. Ecological distribution characteristics of chlorophyll a in Fuxian Lake. Acta Ecologica Sinica, 2003, 23(9): 1773-1780. [刘镇盛, 王春生, 倪建宇等. 抚仙湖叶绿素a的生态分布特征. 生态学报, 2003, 23(9): 1773-1780.] |
| [37] |
Redfield AC. The biological control of chemical factors in the environment. Science Progress, 1958, 46(11): 150-70. |
| [38] |
Gran HH, Braarud T. A quantitative study of the phytoplankton in the Bay of Fundy and the Gulf of Maine (including observations on hydrography, chemistry and turbidity). Journal of the Biological Board of Canada, 1935, 1(5): 279-467. DOI:10.1139/f35-012 |
| [39] |
Sverdrup HU. On conditions for the vernal blooming of phytoplankton. Journal du Conseil, 1953, 18(3): 287-295. DOI:10.1093/icesjms/18.3.287 |
| [40] |
Tirok K, Gaedke U. The effect of irradiance, vertical mixing and temperature on spring phytoplankton dynamics under climate change: Long-term observations and model analysis. Oecologia, 2007, 150(4): 625-642. |
| [41] |
Townsend DW, Keller MD, Sieracki ME et al. Spring phytoplankton blooms in the absence of vertical water column stratification. Nature, 1992, 360(6399): 59-62. DOI:10.1038/360059a0 |
| [42] |
Liu Liu, Liu Defu, Xiao Shangbin et al. Effects of thermal stratification on spring blooms in Xiangxi Bay of the Three Gorges Reservoir. Environmental Science, 2012, 33(9): 3046-3050. [刘流, 刘德富, 肖尚斌等. 水温分层对三峡水库香溪河库湾春季水华的影响. 环境科学, 2012, 33(9): 3046-3050.] |
| [43] |
Chen Yang, Yang Zhengjian, Huang Yuling et al. Research on the influence of mixing layer depth on algal growth. Environmental Science, 2013, 34(8): 3049-3057. [陈洋, 杨正健, 黄钰铃等. 混合层深度对藻类生长的影响研究. 环境科学, 2013, 34(8): 3049-3057.] |
| [44] |
Chen Xingqun, Chen Qihuan, Zhuang Liangzhong. Distribution of chlorophyll-a and photosynthesis and its relations with environmental factors in Central South China Sea. Acta Oceanologica Sinica, 1989, 11(3): 349-355. [陈兴群, 陈其焕, 庄亮钟. 南海中部叶绿素a分布和光合作用及其与环境因子的关系. 海洋学报(中文版), 1989, 11(3): 349-355.] |
| [45] |
Martin J, Tremblay JÉ, Gagnon J et al. Prevalence, structure and properties of subsurface chlorophyll maxima in Canadian Arctic waters. Marine Ecology Progress Series, 2010, 412: 69-84. DOI:10.3354/meps08666 |
| [46] |
Richardson K, Beardall J, Raven JA. Adaptation of unicellular algae to irradiance: An analysis of strategies. New Phytologist, 1983, 93(2): 157-191. DOI:10.1111/nph.1983.93.issue-2 |
| [47] |
Anderson GC. Subsurface chlorophyll maximum in the northeast Pacific ocean. Limnology & Oceanography, 1969, 14(3): 386-391. |
| [48] |
Gong Xiang, Shi Jie, Gao Huiwang. Subsurface chlorophyll maximum in ocean: Its characteristics and influencing factors. Advances in Earth Science, 2012, 27(5): 539-548. [宫响, 史洁, 高会旺. 海洋次表层叶绿素最大值的特征因子及其影响因素. 地球科学进展, 2012, 27(5): 539-548.] |
| [49] |
Stavn RH. Lambert-Beer law in ocean waters: Optical properties of water and of dissolved/suspended material, optical energy budgets. Applied Optics, 1988, 27(2): 222-231. DOI:10.1364/AO.27.000222 |
| [50] |
Li Maotian, Sun Qianli, Wang Hong et al. The filter effect of big reservoirs on dissolved silicate flux decrease in the Yangtze River drainage basin. J Lake Sci, 2014, 26(4): 505-514. [李茂田, 孙千里, 王红等. 长江流域水库"过滤器效应"对入海溶解硅通量的影响. 湖泊科学, 2014, 26(4): 505-514. DOI:10.18307/2014.0403] |
| [51] |
Li M, Xu K, Watanabe M et al. Long-term variations in dissolved silicate, nitrogen, and phosphorus flux from the Yangtze River into the East China Sea and impacts on estuarine ecosystem. Estuarine & Coastal Marine Science, 2007, 71(1/2): 3-12. |
| [52] |
Environmental protection department, Development and Reform Commission, Treasury Department eds. Overall planning of lake ecological environment protection with better water quality. Bulletin of the State Council of the People's Republic of China, 2014: 3-47. [环境保护部, 发展改革委员会, 财政部.水质较好湖泊生态环境保护总体规划.中华人民共和国国务院公报, 2014: 3-47. ]
|