2023, Vol. 35 
(2: 河海大学浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室，南京 210098)
(3: 内蒙古大学生态与环境学院，呼和浩特 010021)
(2: Key Laboratory of Integrated Regulation and Resource Development on Shallow Lake of Ministry of Education, Hohai University, Nanjing 210098, P.R.China)
(3: College of Ecology and Environment, Inner Mongolia University, Hohhot 010021, P.R.China)
岱海是内蒙古自治区第三大内陆湖泊，是一个典型的内陆封闭式深水藻型湖泊[1]。岱海在维持区域生态系统服务方面发挥着重要的作用，是我国北方生态安全屏障的重要组成部分[2]，也是候鸟重要的迁徙途径地和繁殖地[3]。近二十年来，在气候和人类活动的双重影响下，岱海生态环境发生了显著变化，表现为水位逐渐下降、湖面不断萎缩，湖水咸化程度逐渐增高，水环境恶化加剧[4]，鱼类消失，藻类大量繁殖。近年来，岱海水质持续为劣Ⅴ类标准，且超标项增多[5]，属于重度污染型水体，局部地区在夏季有藻类水华发生，湖泊处于中度富营养状态[6]，湖泊湿地面临着巨大的生态风险考验[7]。Lu等[8]发现夏季岱海北部及湖泊边界区为中富营养化区。岱海藻类优势种已由绿藻和硅藻向蓝藻转变，且夏季局部区域藻类生物量较高[9]，而蓝藻优势地位常常被认为是富营养化的征兆[10]，说明岱海夏季已具有明显的富营养化特征。
浮游植物群落对外界环境变化具有敏感性[11]，且与水环境因子之间具有复杂的相互关系。其可能受到气候、气象、水文条件、营养盐等多种环境因素的影响[12]。叶绿素a(Chl.a)是浮游植物生物体重要组成成分之一，所有的浮游植物门类均含有Chl.a[13]，是浮游植物进行光合作用的重要成分，其浓度能反映出湖泊浮游植物生物量或初级生产力的高低，是评价湖泊富营养化状态的一个重要指标[14]，已被广泛应用于水生环境的评估及监测[15]。营养元素是浮游植物生长必需的物质，是浮游植物重要的生长限制性因素[16]，其中氨氮和硝态氮是浮游植物利用的主要形式[17]。溶解氧(DO)是评价水质状况的一个重要指标[18]，且与浮游植物生长状况存在复杂的关系：浮游植物光合作用会使得DO值升高，若DO值较低又会抑制浮游植物生长[19]。电导率表征了水体可电离的带电微粒的浓度，是用作指示环境状况的重要指标[20]，一定程度上可以表征水体盐度，且盐度对浮游植物的生长及水体富营养化有重要的影响[21]。浊度的变化是影响浮游植物光合代谢的主要环境因素，电导率和浊度与Chl.a呈高度相关性，是Chl.a预测的关键参数[22]。
不同地理位置与气候环境下，湖泊的浮游植物生物量受到各因素的影响不同，因而对湖泊浮游植物生物量影响要素的分析要充分考虑其地理位置与气候环境状况[23]。已有研究表明，地理位置是Chl.a/TP和Chl.a/TN空间变异性的主要驱动因素[24]，我国湖泊主要分布在云贵高原湖区、青藏高原湖区、东北平原与山地湖区、东部平原湖区和蒙新高原湖区，位于不同的地理位置的湖区其特性也各具差异：云贵高原湖区地处亚热带地区，湖泊多属封闭和半封闭型，湖泊差异显著[25]；青藏高原是我国湖泊分布最密集的地区，水体富营养化程度较低[26]；东北平原与山地湖区地处温带湿润、半湿润季风气候带，降水多集中在夏季[27]，湖泊基本均处于中营养-轻度富营养之间[26]；东部平原湖区气候温暖湿润，湖泊处于不同程度的富营养化过程之中[26]；蒙新高原湖区地处内陆，属干旱半干旱气候特征，占据十分重要的区位，在气候变化和自然演化背景下，本湖区湖泊水环境问题具有其特殊性[28]。
目前已有许多学者对不同湖区湖泊水体中Chl.a浓度与环境因子的关系进行研究。现有研究多集中在程海湖[29]、松花湖[30]、鄱阳湖[31]等非蒙新高原湖区湖泊，研究结果不尽相同，且对蒙新高原湖区湖泊尤其是岱海研究较少。探究岱海叶绿素a与环境因子的相互作用关系，可填补岱海此方面研究的空白，为藻类水华暴发防控提供建议。综上，现有研究对于蒙新高原湖泊尤其是岱海Chl.a与环境因子空间分布特征及其相关关系略显薄弱，探索岱海Chl.a浓度空间分布状况及其与环境因子之间的响应关系，细化探讨各湖区Chl.a与环境因子的关系，对于了解岱海水质特征、改善水污染状况及富营养防治具有重要意义。
本文以蒙新高原湖区、干旱半干旱地区湖泊岱海为研究区，根据2019年浮游植物生长季(8月)水样的实测数据，分析Chl.a及环境因子的空间分布状况，运用相关性分析、主成分分析、逐步线性回归分析等方法，分区域探究了夏季岱海Chl.a与环境因子的关系，且基于上述分析结果与我国其他湖区湖泊进行对比讨论，旨在为今后改善岱海水质提供理论研究基础，也可为其它高原湖泊尤其是封闭性的湖泊研究提供一定程度的参考依据。
1 材料与方法 1.1 研究区域岱海(40°32′~40°36′N，112°37′~112°45′E)位于内蒙古自治区乌兰察布市凉城县境内，为蒙新湖区典型内陆封闭微咸水湖泊，位于典型农牧交错带[4]，曾有22条河流汇入湖中，现绝大多数已经干枯，入湖水系以季节性河流为主[32]。湖泊补给主要方式为流域内降水、地表径流及地下水补给[33]。
2019年8月，结合湖泊实际情况且以尽可能覆盖湖区为原则，在岱海湖区布设118个采样点(图 1)。使用GPS测距定点，湖泊整体基本采用环形采样，样点间隔1 km。另外为了研究外源输入的影响，在具有入湖水源附近进行水样加密采集，样点间隔50 m。为了便于描述湖泊环境因子分布状况，将研究区划分为北湖区、南湖区、西湖区、东湖区及湖心区5个区域。
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图 1 岱海不同湖区采样点布设 Fig.1 The distributions of sampling sites in Lake Daihai |
采用有机玻璃采水器采集水面以下0.5 m水样，本文共测定如下指标：1)富营养化特征指标：总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)、硝态氮(NO3--N)、正磷酸盐(PO43--P)、叶绿素a(Chl.a)、蓝绿藻丰度(CYANO)；2)水质指标：pH、电导率(Cond)、溶解氧(DO)、浊度(Turbidity)、悬浮物(SS)，并计算二次指标氮磷比(TN/TP)。样品保存及测定方法按照《水和废水监测分析方法》(第四版)(增补版)及相应国家标准文件中相关要求执行，部分指标测定方法参考相关文献[34-35]。具体测定方法及参照标准见附表Ⅰ。
1.3 数据处理方法本文对初始数据进行汇总整理，剔除了地下水及重复采样点。使用ArcGIS 10.2软件Geostatistical Analyst克里金插值法(Kriging)绘制环境因子空间分布图[36]。使用SPSS 25对数据进行正态性检验，将各环境因子做对数转换，再计算Pearson相关系数[37]，构建多元线性回归方程。相关系数热图及PCA分析, 由Origin Pro 2021软件实现。
基于《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)[38]对地表水环境质量标准基本项目限值的划分方式，手动设置分类点，易于体现相应指标的水体等级空间分布状况。并将相应指标浓度空间分布情况以等值线的形式汇集在水质等级分布图上，便于对应观察水质指标浓度空间分布状况及水质等级分布特征；对于国标中未界定限值的环境因子，基于几何间隔绘制空间分布图，旨在表明其空间分布情况与特征。
由于相关性分析只能表达变量之间的密切程度，并不能确切表达Chl.a与环境因子之间的因果关系[39]，因此以Chl.a浓度为因变量，其余环境因子为自变量进行多元线性回归分析，采用步进方法逐步筛选构建回归方程。
将Chl.a值作为观测值赋予各点位绘制PCA图，图中各环境因子箭头与各点位到主成分轴的投影表示了其与主成分的关系，各环境因子箭头之间的投影表示了环境因子之间的相互关系。
2 结果分析与讨论 2.1 岱海水体Chl.a浓度等水环境因子空间分布特征Chl.a浓度超过65.0 μg/L为富营养化，超过160 μg/L为重富营养化[40]。实测数据表明，岱海Chl.a浓度在2.35~275.24 μg/L，平均浓度为37.4 μg/L，说明采样期内岱海局部区域水质状况已达富营养状态至重富营养化。岱海水体Chl.a浓度的空间分布特征如图 2所示。Chl.a高值区出现在北、东、西湖区临近岱海旅游区码头及入湖河流处，向湖中心呈降低趋势。与湖心区四周比较，湖心区中心部分Chl.a浓度相对较高且分布较为均匀。Chl.a空间分布高值区临近入湖河流及岱海旅游区码头，并由该区域向其余水域扩散。Chl.a浓度空间分布呈上述状态可能有以下原因：1)与入湖河流将其周边的农业产生的湖泊浮游植物生长所必须的营养物质输入及边缘区域人类活动如放牧有关[8]，北湖区岱海旅游区码头的建立使得岱海原本的水动力环境产生了变化，固定的栈桥及停泊的游艇会截流或搅动水体，对浮游植物生长、Chl.a空间分布产生影响；2)与河流与湖泊的连通性显著改变TP与Chl.a浓度之间的关系[41]，河湖连通使得营养物质与Chl.a关系发生变化，该变化也表征在Chl.a空间分布状况上；3)风力对漂移型浮游植物空间分布具有一定影响，湖区盛行西风[42]，由入湖河流汇入，湖区主导风向、湖泊测深和河流流入共同驱动浮游植物的空间分布[43]。
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图 2 岱海Chl.a空间分布特征 Fig.2 Spatial distributions of chlorophyll-a concentration in Lake Daihai |
各采样点TN浓度在0.9~7.04 mg/L之间，均值为3.04 mg/L。全湖TN浓度介于Ⅲ~劣Ⅴ类水体限值，总体分布状态为湖泊外围为劣Ⅴ类，湖心部分区域为Ⅳ类。通过TN浓度等值线分布可以看出，TN浓度除湖心区外，其他4个湖区各有1个相对高值区。西、北、东湖区TN相对高值区临近岱海旅游区码头及入湖河流，南湖区TN高值区临近岱海电厂。值得注意的是，北湖区、西湖区与东湖区各有1处TN高值区，其分布与Chl.a分布特征相似(图 3a)；各采样点TP浓度为0.05~0.98 mg/L，均值为0.29 mg/L。全湖TP浓度处于Ⅳ~劣Ⅴ类范围，其中北、西、东湖区各有1个TP高值区域，西南、东南角为TP相对低值区。TP空间分布特征基本与Chl.a相似(图 3b)；NH3-N是藻类主要的氮源，为藻类提供了生长的机会，且其多来源于人类活动的排放[44]，各采样点NH3-N浓度为0.01~2.29 mg/L，均值为0.44 mg/L。全湖NH3-N浓度介于Ⅰ~劣Ⅴ类水体限值，大部分湖区NH3-N符合Ⅱ类水体限值。其高值区出现在北湖区和东湖区入流河附近水域，其空间分布特征与Chl.a相似，东北及西南角出现局部低值区。但西湖区并未与Chl.a一样出现明显高值区(图 3c)，这可能是由西湖区藻类生长将大量NH3-N消耗所致；各采样点NO3--N浓度分布在0~4.89 mg/L范围内，均值为0.54 mg/L。高值区出现在湖泊外围，低值区集中在湖泊东南角，总体呈现由湖泊外缘向湖泊中心降低趋势(图 3d)；各采样点PO43--P浓度在0~0.57 mg/L范围内，均值为0.11 mg/L。PO43--P浓度在北、西、东湖区各有1个高值区，其余水域为低值区(图 3e)，这可能由于沉积物内源磷的释放导致[45]，空间分布特征与Chl.a基本相近；各采样点TN/TP值分布在4.33~34.76 mg/L范围内，均值为12.23 mg/L。TN/TP高值区出现在北湖区岱海码头附近和湖泊西南角、东南角，湖心区TN/TP值相对较低，总体分布趋势由四周向湖心降低(图 3f)。Smith[46]认为TN/TP < 29时，可以形成水华的蓝藻会占优势, 说明岱海绝大部分水域可能会形成蓝藻优势。
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图 3 岱海夏季各水环境因子空间分布特征 Fig.3 Spatial distribution characteristics of various water environmental factors in summmer in Lake Daihai |
各采样点DO值在1.36~7.54 mg/L范围内，均值为6.48 mg/L。绝大部分水域溶解氧浓度符合Ⅰ~Ⅱ类水体标准(图 3g)，湖泊西南区域及南部外缘、东北湖区DO值较高，基于DO值这一单一指标判断，该水域水质较好，岱海DO值分布基本与Chl.a分布呈相反的趋势，即Chl.a高值区对应DO值低值区，这可能是由于藻类腐烂需要消耗一定的DO、并且藻类大量漂浮聚集在水面也阻碍了覆氧所致[47]；各采样点Cond.值分布在609~23700 μS/cm范围内，均值为17680.5 μS/cm。Cond.值在除南湖区外4个湖区均存在明显高值区，但同时也存在显著低值区域，多数水域值相对偏高(图 3h)，其空间分布特征与Chl.a无显著相似性；各采样点pH值分布在8.2~9.43范围内，均值为8.8，湖泊整体呈偏碱性，在北、南、东、西湖区均存在明显高值区，低值区基本在湖心区域(图 3i)，南湖区临近岱海电厂水域pH相对较高；各采样点SS值分布在8.29~685.06 mg/L范围内，均值为95.1 mg/L，SS值在北、东湖区及湖心区出现相对高值区，其它水域相对较低(图 3j)；各采样点Turbidity值在4.16~74.8 NTU之间，均值为15 NTU。Turbidity值在湖心区及北、西、东湖区出现高值区，这可能与当地的放牧，游船及鸟类的觅食有关，总体上Turbidity较低，呈由东向西递减趋势(图 3k)。
各采样点CYANO值分布在2013~120071 cells/mL范围内，均值为7213.43 cells/mL。CYANO空间分布特征大体上与Chl.a相近，CYANO值在北、西、东湖区尤其湖心区存在较为明显的高值区，而南湖区其高值区不明显(图 3l)。结合Chl.a空间分布状况(图 2)可知，湖心区物种蓝藻门丰度较高，其他门藻类较少，这也与TN/TP分布规律相符；而北、西、东湖区除蓝藻门较高外，还存在较多其他门藻类。蓝藻的最适温度为25~35℃[48]，且南湖区临近岱海电厂，电厂排出的冷却水温度较高(31.2℃)[49]，导致湖水温度升高近1.8℃[50]，南湖区水温接近蓝藻生长最适温度区。但南湖区并未出现明显的CYANO高值区，这可能由于蓝藻爆发并非是单一环境因素的作用结果，而是由温度、营养条件和物种相互作用的影响[51]。
2.2 Chl.a浓度与水环境因子相关性分析 2.2.1 Pearson相关系数分析根据转换后数据的Pearson相关性分析(n=118)，环境因子之间相关关系如图 4所示，结果显示：Chl.a分别与Turbidity(R=0.71，P < 0.01)、CYANO(R=0.69，P < 0.01)、TN(R=0.48，P < 0.01)、PO43--P(R=0.48，P < 0.01)、TP(R=0.44，P < 0.01)、氨氮(R=0.41，P < 0.01)、硝态氮(R=0.29，P < 0.01)、SS(R=0.29，P < 0.01)、pH(R=0.26，P < 0.01)呈极显著正相关；与DO(R=-0.20，P < 0.05)呈显著负相关；与Cond.(R=0.075，P>0.05)和TN/TP(R=-0.094，P>0.05)相关性不显著。Chl.a与TN、TP呈正相关关系且相关性较高，与pH呈正相关关系且相关性略低，与Hou等[52]研究结果一致；Chl.a与pH呈显著正相关、DO呈负相关、TP呈正相关、TN/TP呈负相关，与刘钰等[47]研究一致，这说明岱海的Chl.a的分布特征是多因子综合作用的结果。岱海SS浓度在一定范围内与Chl.a存在正相关关系，可能是悬浮物提供给藻类生长所需的物质，需要在未来开展相关的研究。因此，Chl.a与各环境因子的相关关系也证明了Chl.a空间分布特征受相关环境因子影响。
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图 4 岱海Chl.a与水环境因子相关系数热图(*表示显著性水平P≤0.05, **表示显著性水平P≤0.01) Fig.4 Heat diagram of correlation coefficient between chlorophyll-a and waterenvironmental factors in Lake Daihai |
以Chl.a浓度为因变量，其余环境因子为自变量进行多元线性回归分析。以VIF值< 5为原则筛选回归最优方程，Chl.a与环境因子的逐步线性回归最优方程(P < 0.01)及相关参数如表 1所示。各湖区Chl.a回归方程中环境因子各不相同，说明各环境因子对不同湖区Chl.a的影响程度不同。不同湖区环境因子对Chl.a浓度的影响存在差异：1)北湖区NO3--N、pH及TN/TP对Chl.a浓度显著影响，根据回归方程偏回归系数，三者对Chl.a浓度的影响的重要程度排序为NO3--N>TN/TP>pH，且均与Chl.a浓度呈正相关关系。已有研究表明TN/TP < 29可以形成水华的蓝藻会占优势[46]，而北湖区TN/TP对Chl.a浓度呈显著影响，说明北湖区蓝绿藻对Chl.a浓度的影响相对其他藻门植物影响更大，其他湖区则与之相反；2)东湖区NH3-N、TN、TP及Cond.对Chl.a浓度有影响，且对Chl.a浓度的影响重要程度排序为NH3-N>TN>TP>Cond.；3)西湖区仅有NH3-N入选方程，且对Chl.a浓度呈正向影响。该湖区Chl.a浓度相对较高，可能是由于岱海旅游区码头位于西湖区，聚集了大量游艇及游客，旅游业发展带来的点源污染会增加营养盐的排放[53]，进而导致浮游植物的过量增殖；湖泊北、西、东侧有常年/季节性河流汇入岱海，入流水源可能会将N、P等营养物带入湖泊，营养物质可能会聚集在沉积物中，释放后导致营养盐分布的空间差异性，从而导致Chl.a分布的空间差异性；4)南湖区TN、Turbidity和TP对Chl.a浓度有显著影响，且TN对Chl.a影响程度最大，Turbidity和TP影响程度相近，均为正相关。岱海周边农业面源以及南侧岱海发电厂排污[54]也是导致湖区浮游植物产生差异的原因；除湖心区外其他浅水区植物腐烂沉积，增加了湖泊底泥沉积物、腐殖质等营养物质，在一定条件下释放，加剧了水体营养物质浓度；5)湖心区TN、TP、CYANO对Chl.a浓度有影响，且影响重要程度TN>TP>CYANO，其中Chl.a与TN、TP呈显著正相关，而与CYANO呈负相关，说明湖心区其他门类浮游植物相较蓝绿藻对Chl.a浓度影响程度更大；6)全湖pH、DO、NH3-N、Tubidity及CYANO浓度对Chl.a浓度有显著影响，影响的重要程度排序为pH>DO>NH3-N>Tubidity>CYANO，其中Chl.a与DO为负相关，其余为正相关。通过比较，回归方程中TN系数均大于TP系数，说明与TP相比，Chl.a与TN相关性更强。
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表 1 Chl.a与环境因子的逐步线性回归方程 Tab. 1 Step-up linear regression equation between chlorophyll-a and environmental factors |
寒旱区湖泊具有特殊的地理位置、气候特征，独特的水文学、水文地理学以及水文地球化学和水生态学特质，都决定了它的属性不同于湿润区的湖泊[55]。对比岱海的研究结果，发现同为蒙新高原湖泊(表 2)，岱海Chl.a与环境因子的关系与呼伦湖、乌梁素海的研究结果不大相同，但是与云贵高原的草海较相近。这可能由于草海湖同为封闭-半封闭性湖泊，水源补给主要依靠自然降水[56]所致。说明位于同一湖区的不同湖泊，其性质依然可能存在较大的差异，而湖泊的封闭与否可能在一定程度上影响了湖泊的特性，使得位于不同湖区的湖泊具备了相近的性质。其余湖泊所建立的逐步线性回归方程都不相似，说明湖泊具有的地理性质上的差异以及营养物质N、P浓度都是影响Chl.a与环境因子之间关系的重要因素。因此，对于岱海Chl.a的防治的问题，需要建立长期监测及预警机制，根据具体的环境问题进行相应的处理措施。因此，本文研究结果可为相似性质的湖泊提供研究基础。
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表 2 我国夏季典型湖泊Chl.a与环境因子的相关关系 Tab. 2 Correlation between chl.a and environmental factors in typical lakes of China in summer |
根据表 3，前4个主成分特征值大于1，依次为TN、TP、TN/TP、NO3--N，累计方差解释率为66.01763 %。岱海监测点位的水环境因子及第1、2主成分的空间分布情况如图 5。沿横轴即第1主成分排序轴从左向右TP、PO43--P、Cond.、pH贡献率逐渐降低，SS、CYANO、DO、Turbidity、NO3--N、TN/TP、TN、NH3-N贡献率逐渐升高；沿纵轴即第2主成分排序轴从下向上NO3--N、TN/TP、TN、NH3-N贡献率逐渐降低，TP、PO43--P、Cond.、pH、SS、CYANO、DO、Turbidity贡献率逐渐升高。不同湖区点位分布较分散，说明各湖区Chl.a与环境因子相关关系不同(图 5)。与上文各湖区建立的Chl.a逐步回归方程特征相符。整体上看，北湖区和西湖区样点Chl.a浓度与主成分1关系更强，东湖区和南湖区和湖心区样点Chl.a浓度与主成分2关系更强，且东湖区、南湖区和湖心区与北湖区、西湖区采样点位性质差异性较大。
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表 3 岱海不同环境因子主成分分析成分矩阵和贡献率 Tab. 3 Eigenvalue and principal component of different environmental factors in Lake Daihai |
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图 5 岱海水环境因子主成分二维排序 Fig.5 Principal component analysis of environmental factors in Lake Daihai |
岱海是典型的内陆封闭湖，岱海流域内流域周边曾有热电厂、制药废水排放设施，另外还有大面积的农田以及大量的畜禽养殖业存在，主要污染源为城镇生活、工业点源和农业面源。水源补给方式主要为自然补给，主要包括地表径流、地下水、降水等。岱海污染物质浓度受支流汇入水的水质影响较大，各区域由降雨带来的支流入湖水量和污染物量均不同，且排入湖泊的污染物质未完全扩散时采样分析也会发现空间分布不均的规律[5]。研究期间Chl.a空间分布呈上述特征主要有以下两大方面原因：
2.3.1 环境因子与Chl.a的相互作用根据Pearson相关性系数，Chl.a浓度与Turbidity、CYANO、TN、PO43--P、TP、NH3-N、NO3--N、SS、pH呈极显著正相关；与DO呈显著负相关；与Cond.和TN/TP相关性不显著。Chl.a与TN、TP呈正相关关系且相关性较高，与pH呈正相关关系且相关性略低。根据逐步回归方程及PCA分析，在各湖区中Chl.a驱动因子各不相同。
2.3.2 湖泊特性、人类活动及气候变化影响岱海水没有直接的排泄途径，进入湖泊的营养物质只能依靠湖泊自净功能去除。随着农业的发展、岱海电厂耗水量的增加和流域气候的干旱，湖区面积逐渐减少[62]。入湖水量有所减少，外源地下水对岱海的补给无法维持其巨大的人口消耗[63]，湖泊自净能力受到一定程度的削弱；另外湖泊水量的减少也使得湖泊营养物质浓缩、浓度增大；岱海流域人口增加，城镇排污量增大；岱海周边农田中未被充分利用的化肥通过淋溶、渗透等途径以地表径流的形式进入水体，也是岱海中污染物质的来源之一；岱海周边曾建立过酒业、建材、印刷等小型工厂向岱海排污，这些工业污染源对岱海水环境状况产生一定程度影响[64]，人类活动对水土资源的过度开发利用、废水的不合理排放使得湖区环境污染严重；修建岱海旅游区码头、停泊游船等改变了岱海水动力条件，影响了浮游植物的生长；季节性因素，岱海的雨旱季节变化是湖泊水质变化的主要因素。在雨季，WT较高，水中的浮游植物产生和代谢能力强；较高的WT促进了湖泊沉积物的释放，有机物和氮浓度升高；降雨主要集中在雨季，工、农和家庭生活用水的排水中含有大量的CODMn和TN，它们通过降水形成的径流进入湖泊[65]。在环境因子及非环境因子协同作用下，Chl.a呈现出该分布特征。
2.4 岱海水污染及浮游植物防治对策Guildford等[66]研究表明，TN/TP < 20(molar)(质量比约为9)时湖泊为氮限制状态，TN/TP>50(molar)(质量比约23)时湖泊为磷限制状态，在二者之间可能为氮磷共同限制。结合水体理化参数统计表(附表Ⅰ)，发现本研究TN/TP平均值为12.23，说明岱海可能是N、P共同限制型湖泊。而Hou等[52]基于2007年9月数据发现水体N/P比值较低(0.42~2.59)，岱海藻类生长的限制营养物质为N；杨文焕等[67]发现P为岱海冰封期初级生产力的主要限制因子，说明不同季节时期内，岱海N、P限制类型不同。根据相关性系数、多元线性逐步回归方程和PCA分析均可发现岱海Chl.a与TN的相关性大于TP，这是由于TP浓度高(>107 μg/L)时，TN对Chl.a的变化更重要，且岱海富营养程度较高，在该状态下，TN和TP都被认为是Chl.a的限制因素[68]。此外，约61 % 样点TN/TP处于藻类生长最佳N/P比值10~25内，说明岱海大部分水域适合藻类生长。
因此，为防止藻类大量暴发、影响湖泊的生态系统健康，岱海需要同时控制N和P的流入量[69]，并且加强湖泊底泥P的治理。在考虑水文条件与水质变化的同时，关注非营养因素如人类活动等的变化[70]以防止岱海富营养化的加重。在营养盐的控制中，由于氮会经反硝化作用自然转移出水体，而磷则会一直在湖内积累形成内源污染[71]，因此相对来讲控磷这一过程尤为重要；岱海水质问题诱因之一为水量减少、生态补水不足，预计2023年开始正式输水的“引黄济岱”工程将会给岱海环境带来一定正向影响[72]，但实施的同时应控制泥沙入湖量，保障岱海水体面积稳定[73]。
3 结论1) Chl.a空间分布高值区临近入湖河流及岱海旅游区码头附近，并由该区域向其余水域扩散分布。TN、TP、NH3-N、NO3--N、PO43--P空间分布特征与Chl.a空间分布特征相似。Chl.a空间分布差异特征与其与环境因子的相互作用及湖泊特性、人类活动、气候变化相关。Chl.a与Turbidity、TP、TN、SS、pH、NO3--N、NH3-N、PO43--P、CYANO呈极显著正相关，与Cond.、DO、TN/TP相关性不显著。不同湖区环境因子对Chl.a浓度的影响均存在差异，各湖区Chl.a与环境因子相关关系显著不同，Chl.a的变化具有显著的空间异质性。
2) 岱海不同湖区Chl.a对环境因子的响应不同，Chl.a浓度未必可以在所有水体中都较好地表征蓝绿藻信息。在今后进行蓝绿藻预测等研究时，应根据湖泊情况确定仅利用Chl.a表征其生物量是否合理。岱海全湖逐步线性回归方程为YChl.a=-21.42+8.658XpH-0.865XDO+0.779XNH3-N+0.699XTurbidity +0.502XCYANO。湖泊地理属性的差异及营养物质浓度是影响Chl.a变化的重要因素。夏季岱海的Chl.a变化为氮磷共同限制。
3) 为防止岱海藻类大量暴发、湖泊富营养程度进一步加剧，可通过同时控制氮磷输入、加强底泥磷治理、规范人类活动等途径，多措并举促进湖泊生态健康发展。
4 附录附表Ⅰ见电子版(DOI: 10.18307/2023.0419)。
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附表Ⅰ 指标检测方法及参照标准汇总 Appendix Ⅰ Summary of indicator detection methods and reference standards |
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