李艷紅，葛　剛，王茂林，周曉嵐，胡春華**

(1：南昌大學(xué)鄱陽(yáng)湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330029)(2：江西省水利科學(xué)研究院，南昌 330029)(3：江西省鄱陽(yáng)湖水資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330029)

?

垂向歸納模型下鄱陽(yáng)湖豐、枯水期初級(jí)生產(chǎn)力特征及與環(huán)境因子相關(guān)性分析*

李艷紅1,2,3，葛剛1，王茂林1，周曉嵐1，胡春華1**

(1：南昌大學(xué)鄱陽(yáng)湖環(huán)境與資源利用教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330029)(2：江西省水利科學(xué)研究院，南昌 330029)(3：江西省鄱陽(yáng)湖水資源與環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南昌 330029)

于2014年1月(枯水期)、7月(豐水期)對(duì)鄱陽(yáng)湖湖水進(jìn)行采集，測(cè)定相應(yīng)的理化參數(shù)、葉綠素a濃度和光合有效輻射，結(jié)合初級(jí)生產(chǎn)力垂向歸納模型估算浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力，分析湖區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力特征及與環(huán)境因子的相關(guān)性. 結(jié)果表明，鄱陽(yáng)湖枯水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)范圍為83.50～355.43 mg C/(m3·d) ，平均值為193.33 mg C/(m3·d)，初級(jí)生產(chǎn)力空間分布特征主要受水體類(lèi)型的影響，枯水期初級(jí)生產(chǎn)力與氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度呈負(fù)相關(guān)，其中與銨態(tài)氮濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，枯水期不會(huì)出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)鹽限制現(xiàn)象；豐水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)范圍為113.80～1134.06 mg C/(m3·d)，平均值為412.12 mg C/(m3·d) ，初級(jí)生產(chǎn)力空間分布主要受河流注入的影響，豐水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與總磷及懸浮物濃度呈顯著正相關(guān)，由于懸浮物對(duì)浮游植物生長(zhǎng)的促進(jìn)作用大于抑制作用，鄱陽(yáng)湖豐水期會(huì)出現(xiàn)磷營(yíng)養(yǎng)鹽的限制；鄱陽(yáng)湖整體平均流速約為0.28 m/s，易于浮游植物的生長(zhǎng)，南鄱陽(yáng)湖平均流速約為0.21 m/s，而北鄱陽(yáng)湖平均流速約為0.35 m/s，所以南鄱陽(yáng)湖比北鄱陽(yáng)湖更容易發(fā)生水體富營(yíng)養(yǎng)化并暴發(fā)水華.

初級(jí)生產(chǎn)力；垂向歸納模型；豐枯水期；影響因子；相關(guān)分析；鄱陽(yáng)湖

湖泊初級(jí)生產(chǎn)力是指浮游植物、著生藻類(lèi)、水生維管束植物和自養(yǎng)細(xì)菌通過(guò)光合作用把無(wú)機(jī)物轉(zhuǎn)化成有機(jī)物的能力，一般浮游植物是主要的生產(chǎn)者[1]，特別是在深水水域，水草和底生藻類(lèi)微不足道，浮游植物幾乎是唯一的生產(chǎn)者[2]，是其生態(tài)系統(tǒng)食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)及功能的基礎(chǔ)環(huán)節(jié). 自Nielsen[3]利用同位素14C示蹤法測(cè)定浮游植物光合作用以來(lái)，世界范圍內(nèi)開(kāi)展了大量關(guān)于浮游植物初級(jí)生產(chǎn)的研究，國(guó)外對(duì)于這方面的研究主要側(cè)重于氧同位素技術(shù)測(cè)定浮游植物初級(jí)光合速率和呼吸速率[4]、集水區(qū)和魚(yú)類(lèi)的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)對(duì)水體初級(jí)生產(chǎn)力的影響[5]以及微量元素對(duì)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的影響[6-7]. 國(guó)內(nèi)研究側(cè)重水體葉綠素a、浮游植物與初級(jí)生產(chǎn)力的時(shí)空分布特征和影響因子[8-12]以及遙感技術(shù)及模型在初級(jí)生產(chǎn)力研究上的應(yīng)用[13-15]. 海洋初級(jí)生產(chǎn)力遙感估算模型包括假設(shè)葉綠素垂向分布均勻和光照強(qiáng)度呈正弦函數(shù)變化前提下的BMP(Bedfor Productivity Model)模型、在考慮光合器官對(duì)光的吸收過(guò)程前提下的LPCM(Laboratoire de Physique et Chimie Marines)模型以及VGPM(Vertically Generalized Production Model)模型等[16-18]. 初級(jí)生產(chǎn)力垂向歸納模型(VGPM模型)是綜合考慮水溫、光照條件、葉綠素含量和真光層深度等影響初級(jí)生產(chǎn)力的因素，來(lái)估算浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的方法. VGPM模型經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)期、大范圍、不同水域上千個(gè)站點(diǎn)的上萬(wàn)個(gè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，不僅計(jì)算精確，而且運(yùn)用廣泛. 雖然VGPM模型最初運(yùn)用于海洋，但對(duì)內(nèi)陸水體同樣適用[13]. 國(guó)內(nèi)學(xué)者已經(jīng)運(yùn)用VGPM模型分別對(duì)太湖、長(zhǎng)江中下游湖區(qū)以及梅梁灣等內(nèi)陸水體的浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力進(jìn)行了估算[13-14,19].

鄱陽(yáng)湖位于長(zhǎng)江中下游，是我國(guó)最大的淡水湖，也是我國(guó)淡水漁業(yè)主要基地之一，對(duì)長(zhǎng)江中下游生態(tài)環(huán)境具有重要意義[20]. 鄱陽(yáng)湖是一個(gè)吞吐性、過(guò)水性和季節(jié)性的湖泊，具有“高水是湖，低水似河，枯水似溝”、“洪水一片，枯水一線”的典型特征，其季節(jié)性變化顯著，出入湖口的通量變化明顯，導(dǎo)致水質(zhì)變化頻繁，對(duì)鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力的估算產(chǎn)生較大的影響. 近年來(lái)，由于湖泊周?chē)?jīng)濟(jì)的發(fā)展，鄱陽(yáng)湖水質(zhì)不可避免遭到一定的影響，作者前期研究成果表明鄱陽(yáng)湖已局部具備了發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的氮、磷條件，有逐步向富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)展的趨勢(shì). 對(duì)于鄱陽(yáng)湖富營(yíng)養(yǎng)化的研究相對(duì)較多，但主要都是從氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽單方面分析富營(yíng)養(yǎng)化，本文運(yùn)用VGPM模型估算浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力并分析其分布特征及其與環(huán)境因子的相關(guān)性，為鄱陽(yáng)湖富營(yíng)養(yǎng)化研究及治理提供理論依據(jù)，同時(shí)也為鄱陽(yáng)湖漁業(yè)發(fā)展提供依據(jù).

1　材料與方法

1.1樣品采集與分析

分別于2014年1、7月對(duì)鄱陽(yáng)湖湖水進(jìn)行采樣(圖1)，采樣點(diǎn)通過(guò)GPS定位. 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定水溫(T)、pH值、溶解氧(DO)等易變參數(shù)以及葉綠素a(Chl.a)濃度、光合有效輻射(PAR)，并采用塞氏盤(pán)測(cè)定水體透明度(SD). 水樣采集后裝入聚乙烯瓶中并寫(xiě)好標(biāo)簽，加H2SO4酸化至pH值小于2，置于4℃冰箱保存，運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室后立即進(jìn)行化學(xué)分析.

圖1 鄱陽(yáng)湖枯水期(a)和豐水期(b)采樣點(diǎn)分布Fig.1　Distribution of sampling sites in dry season(a) and wet season(b) of Lake Poyang

1.2VGPM模型概述

Behrefeld等[18]收集1971-1994年間北緯80°至南緯70°共1698個(gè)測(cè)站的11283個(gè)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)集包含了Ⅰ類(lèi)和Ⅱ類(lèi)水體的寡營(yíng)養(yǎng)環(huán)流海域到高度富營(yíng)養(yǎng)水域的不同區(qū)域的實(shí)測(cè)資料，根據(jù)這些實(shí)測(cè)資料，Behrefeld等標(biāo)準(zhǔn)化葉綠素濃度、光照周期和真光層深度后，綜合考慮水溫、光照條件、葉綠素含量和真光層深度等影響水柱初級(jí)生產(chǎn)力的因素，建立了依據(jù)水溫、葉綠素a濃度等參數(shù)來(lái)估算海洋初級(jí)生產(chǎn)力的VGPM模型[18]. VGPM模型經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)期大范圍不同水域上千個(gè)站點(diǎn)的上萬(wàn)個(gè)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證，不僅計(jì)算精確而且運(yùn)用廣泛[19]. 建立表達(dá)式后，又將其進(jìn)行簡(jiǎn)化成如下形式：

(1)

(2)

另外，水表面溫度為-1.0

(3)

根據(jù)公式(1)計(jì)算得到浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力.

1.3真光層深度定義及計(jì)算

水體真光層深度定義為水柱中支持凈初級(jí)生產(chǎn)力的水體部分，其底部臨界深度，即水柱的日凈初級(jí)生產(chǎn)力為0的深度[21]. 對(duì)于以非色素顆粒物主導(dǎo)的渾濁Ⅱ類(lèi)水體，真光層深度很大程度上受制于非色素顆粒物濃度，其次才是葉綠素濃度[19,22-23]. 利用公式Zeu=1.7239 SD+0.1865(R2=0.8408)計(jì)算鄱陽(yáng)湖真光層深度[24]，其中，SD為湖泊水體透明度.

1.4數(shù)據(jù)處理及分析

湖泊采樣點(diǎn)分布圖及初級(jí)生產(chǎn)力的分布圖的繪制采用ArcGIS軟件，初級(jí)生產(chǎn)力與環(huán)境因子的相關(guān)性分析采用SPSS 16.0軟件，數(shù)據(jù)處理采用Excel軟件.

2　結(jié)果與討論

2.1鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力特征

2.1.1枯水期初級(jí)生產(chǎn)力特征鄱陽(yáng)湖枯水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力較小，分布較為均勻，其中東部湖區(qū)最大，主航道區(qū)鄱陽(yáng)湖北部湖區(qū)高于南部湖區(qū). 以都昌和吳城的松門(mén)山為界，把鄱陽(yáng)湖分為南、北兩湖，松門(mén)山西北為北湖，松門(mén)山東南為南湖. 枯水期鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)較大，范圍為83.50～355.43 mg C/(m3·d)，平均值為193.33 mg C/(m3·d). 北鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)范圍為176.18～206.68 mg C/(m3·d)，平均值為188.17 mg C/(m3·d)；南鄱陽(yáng)湖整體初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)較大，范圍為83.50～355.43 mg C/(m3·d)，平均值為194.91 mg C/(m3·d)(圖2a).

南、北鄱陽(yáng)湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力平均值相差不大，但是各自變化范圍區(qū)別較大(圖2a). 北鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力比較平均，基本與湖泊整體初級(jí)生產(chǎn)力持平，波動(dòng)較小，這主要是因?yàn)榭菟诒臂蛾?yáng)湖主要是河道型水體，水體以河流的形式快速交換，更新快，水體理化狀態(tài)基本比較相似，而且可以接受來(lái)自邊緣生活區(qū)的營(yíng)養(yǎng)鹽，對(duì)浮游植物生長(zhǎng)比較有利，所以初級(jí)生產(chǎn)力基本與湖泊均衡，沒(méi)有出現(xiàn)極大或極小值現(xiàn)象. 南鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力分布比較復(fù)雜，主要是因?yàn)槟羡蛾?yáng)湖水體類(lèi)型比較復(fù)雜. 其中，枯水期初級(jí)生產(chǎn)力較高值主要出現(xiàn)在邊緣深水區(qū)，其在枯水期水體比較淺，水溫相對(duì)較高，且水體幾乎不流動(dòng)使得懸浮物濃度比較低，有利于光合作用，而水體中營(yíng)養(yǎng)鹽水平較高，這些有利條件導(dǎo)致邊緣深水區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力較高. 滯留水體區(qū)域水體初級(jí)生產(chǎn)力也比較高，這主要是因?yàn)樯嫌嗡w主要都是來(lái)自灌區(qū)，且有大面積水產(chǎn)養(yǎng)殖，其中上游周溪鎮(zhèn)是我國(guó)著名的珍珠之鄉(xiāng)，這些人為因素導(dǎo)致有機(jī)物濃度較高，促進(jìn)浮游植物生長(zhǎng)，從而出現(xiàn)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力極大值[12]；南鄱陽(yáng)湖過(guò)渡型水體中，浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力由西向東呈降低趨勢(shì)，是受水體流動(dòng)性及河流水體注入等因素影響；主湖區(qū)和主航道湖水初級(jí)生產(chǎn)力均不高，并出現(xiàn)初級(jí)生產(chǎn)力極小值，主要是受河流水體注入的影響.

2.1.2豐水期初級(jí)生產(chǎn)力特征鄱陽(yáng)湖豐水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)較大，最大值出現(xiàn)在老爺廟附近，鄱陽(yáng)湖北部高于南部. 鄱陽(yáng)湖豐水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力高于枯水期，波動(dòng)較大，范圍為113.80～1134.06 mg C/(m3·d)，平均值為412.12 mg C/(m3·d)，最高值出現(xiàn)在老爺廟處，最低值出現(xiàn)在饒河入湖口. 北鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)范圍為309.68～1134.06 mg C/(m3·d)，平均值為537.64 mg C/(m3·d)；南鄱陽(yáng)湖整體初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)較大，范圍為113.80～736.26 mg C/(m3·d)，平均值為365.09 mg C/(m3·d)(圖2b).

鄱陽(yáng)湖豐水期邊緣湖區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力分布較均勻，且相比北鄱陽(yáng)湖，南鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力分布更為均衡. 北鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力波動(dòng)較大，老爺廟處最高，由老爺廟到蛤蟆石區(qū)域逐漸降低. 采樣期間，老爺廟附近有水產(chǎn)養(yǎng)殖，產(chǎn)生的有機(jī)污染物可能促進(jìn)了浮游植物生物量的增加，導(dǎo)致初級(jí)生產(chǎn)力最高. 老爺廟附近水動(dòng)力比較復(fù)雜，水體是多種水體混合而成，這些因素對(duì)浮游植物影響比較大，從而影響老爺廟附近的初級(jí)生產(chǎn)力；從蛤蟆石向長(zhǎng)江入湖口處初級(jí)生產(chǎn)力遞增，在采樣同時(shí)監(jiān)測(cè)鄱陽(yáng)湖湖口水體表面流速，流速基本上保持在2.11 m/s，并且入湖口存在長(zhǎng)江水體倒灌現(xiàn)象，導(dǎo)致浮游植物生產(chǎn)量出現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，初級(jí)生產(chǎn)力也隨之增大. 南鄱陽(yáng)湖水體浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力變化比較復(fù)雜(圖2b)，浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力較大程度上受河流水體影響，河流的入湖口處初級(jí)生產(chǎn)力會(huì)出現(xiàn)不同的變化趨勢(shì)，如南磯山處初級(jí)生產(chǎn)力相對(duì)湖泊平均值來(lái)說(shuō)偏大，監(jiān)測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)水體懸浮物濃度并不高，這為浮游植物光合作用提供了足夠光照. 由于受到贛江中支水體營(yíng)養(yǎng)鹽輸入的影響浮游植物生物量增大，因此南磯山附近水體初級(jí)生產(chǎn)力相對(duì)于湖泊平均值偏大；另一方面也表明贛江水體相對(duì)鄱陽(yáng)湖湖區(qū)污染更嚴(yán)重，而贛江上支出現(xiàn)低值，這主要是因?yàn)樾匏c贛江水體混合，緩解了贛江水質(zhì)對(duì)湖泊的影響. 受鄱陽(yáng)湖信江、昌江河水注入的影響，南鄱陽(yáng)湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力相對(duì)湖泊過(guò)渡區(qū)來(lái)說(shuō)較低；湖泊過(guò)渡型水體浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力比較平均，這說(shuō)明過(guò)渡性水體水質(zhì)特征比較相似. 豐水期邊緣型湖泊初級(jí)生產(chǎn)力并沒(méi)有偏離平均值較多(圖2b)，主要是因?yàn)樨S水期湖泊水體可以大量接受河流水，得到比較好的交換，同時(shí)水體自凈能力也較強(qiáng)，水體理化性質(zhì)與整體湖區(qū)相差不大.

圖2 鄱陽(yáng)湖枯水期(a)和豐水期(b)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力空間分布Fig.2　Spatial distribution of phytoplankton primary productivity in dry season(a) and wet season(b) of Lake Poyang

2.2初級(jí)生產(chǎn)力影響因素及與環(huán)境因子的相關(guān)分析

鄱陽(yáng)湖豐水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與各項(xiàng)環(huán)境因子指標(biāo)均呈正相關(guān)，其中與懸浮物濃度和TP濃度的相關(guān)性顯著(表2)，說(shuō)明豐水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力受TP濃度與懸浮物濃度影響比較嚴(yán)重. 相關(guān)性分析中，豐水期浮游植物生產(chǎn)力與氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽濃度呈正相關(guān)，主要是因?yàn)樨S水期適宜的光照時(shí)間、光照強(qiáng)度和溫度，都有利于浮游植物繁殖. 而豐水期水量豐富，對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽有一定的稀釋作用，相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)存在營(yíng)養(yǎng)鹽限制現(xiàn)象，出現(xiàn)正相關(guān)性. 關(guān)于懸浮物對(duì)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的影響，有研究表明：一方面，風(fēng)浪擾動(dòng)造成大量底泥發(fā)生再懸浮，釋放出營(yíng)養(yǎng)鹽，會(huì)部分提高水體初級(jí)生產(chǎn)力[26]；另一方面，懸浮物濃度的增加引起水體透明度和真光層深度的下降，從而降低水體的初級(jí)生產(chǎn)力[27-29]，因此，懸浮物對(duì)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力既有促進(jìn)作用，也存在抑制作用. 在本研究中，浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與懸浮物濃度呈顯著正相關(guān)，說(shuō)明懸浮物對(duì)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力起到促進(jìn)作用，沉積物的再懸浮作用導(dǎo)致?tīng)I(yíng)養(yǎng)鹽釋放. 雖然河流營(yíng)養(yǎng)鹽濃度比湖區(qū)高，但由于河流入湖口處復(fù)雜的水動(dòng)力現(xiàn)象，可能出現(xiàn)懸浮物對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力引起的抑制作用大于促進(jìn)作用. 磷營(yíng)養(yǎng)鹽主要來(lái)源之一是沉積物再懸浮作用，鄱陽(yáng)湖為磷限制，浮游植物吸收磷營(yíng)養(yǎng)鹽，得到比較好的繁殖，初級(jí)生產(chǎn)力也因浮游植物生物量的增加而增大，因此浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與TP濃度呈現(xiàn)正相關(guān)性.

表1　鄱陽(yáng)湖枯水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)

**表示0.01顯著水平；*表示0.05顯著水平；PPeu表示浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力，下同.

表2　鄱陽(yáng)湖豐水期浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與環(huán)境因子的相關(guān)系數(shù)

鄱陽(yáng)湖與太湖初級(jí)生產(chǎn)力的特征表現(xiàn)為時(shí)間的相似性和空間邊緣的類(lèi)比性以及整體差異性. 時(shí)間分布特征都是豐水期高于枯水期，豐水期徑流攜帶大量的外源營(yíng)養(yǎng)鹽進(jìn)入湖泊，加之高溫下PAR處于高值，浮游植物大量繁殖[29]；空間分布同時(shí)具有邊緣效應(yīng)，其高值區(qū)大都集中在邊緣湖泊和過(guò)渡型水體，鄱陽(yáng)湖以“五河”尾閭最為顯著，而太湖則體現(xiàn)在梅梁灣等港灣，說(shuō)明兩者都受到人為活動(dòng)的顯著影響；鄱陽(yáng)湖豐水期大部分區(qū)域初級(jí)生產(chǎn)力基本在平均值附近，這說(shuō)明湖泊在豐水期水體有較好的循環(huán)，且受到汛期長(zhǎng)江倒灌等因素的影響，湖口等地水體反復(fù)變換，湖泊流域整體難以出現(xiàn)浮游植物大面積暴發(fā)水華的現(xiàn)象，而太湖初級(jí)生產(chǎn)力高于鄱陽(yáng)湖，并且邊緣湖泊顯著高于平均值，沒(méi)有大江大河的相貫聯(lián)通，外源河流也極少，水體流通閉塞，水體更新慢，這也是梅梁灣等河段頻繁暴發(fā)藍(lán)藻的原因.

2.3流速對(duì)浮游初級(jí)生產(chǎn)力的影響

鄱陽(yáng)湖是一個(gè)流動(dòng)的水體，特別是枯水期，流速較快，水流流場(chǎng)和流速對(duì)浮游植物的影響很大. 水體流速在0.3m/s時(shí)，浮游植物生長(zhǎng)最佳，當(dāng)流速低于0.3m/s時(shí)，氮、磷營(yíng)養(yǎng)鹽容易不斷積累，其負(fù)荷的增殖速率隨流速的增大而增加；流速超過(guò)0.3m/s時(shí)，浮游植物數(shù)量的增殖速率隨流速的增大而減小，且當(dāng)流速大于0.5m/s時(shí)，浮游植物的增殖速率明顯降低，幾乎沒(méi)有增長(zhǎng)，說(shuō)明流速過(guò)大對(duì)浮游植物生長(zhǎng)有一定抑制作用[30]. 鄱陽(yáng)湖整體平均流速約為0.28 m/s，處于低水流狀態(tài)，易于藻類(lèi)的生長(zhǎng)，南鄱陽(yáng)湖流速約為0.21 m/s，而北鄱陽(yáng)湖流速約為0.35 m/s，所以南鄱陽(yáng)湖比北鄱陽(yáng)湖更容易發(fā)生水體富營(yíng)養(yǎng)化，并暴發(fā)水華. 其中根據(jù)鄱陽(yáng)湖水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)通報(bào)顯示鄱陽(yáng)湖的鄱陽(yáng)一帶在汛期時(shí)出現(xiàn)磷營(yíng)養(yǎng)鹽重度污染[31]，達(dá)到Ⅴ類(lèi)水質(zhì)，該流域流速很小，約0.18 m/s，浮游植物對(duì)營(yíng)養(yǎng)鹽吸收顯著增加，繁殖較快，易發(fā)生水華現(xiàn)象. 北鄱陽(yáng)湖吳城流域以及星子到湖口這段流域流速較大，不利于藻類(lèi)的生長(zhǎng). 這是因?yàn)榱魉龠^(guò)大時(shí)由于水流的沖刷作用，浮游植物的生長(zhǎng)、繁殖環(huán)境受到破壞，難以聚集生長(zhǎng). 所以有必要對(duì)鄱陽(yáng)湖流速較小有出現(xiàn)水華趨勢(shì)的流域加強(qiáng)污染防治及環(huán)境保護(hù).

3　結(jié)論

1)枯水期鄱陽(yáng)湖北湖區(qū)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力與湖泊整體初級(jí)生產(chǎn)力持平，主要是因?yàn)榭菟跒楹拥佬退w，水體更新快，交換能力強(qiáng)；枯水期南湖區(qū)初級(jí)生產(chǎn)力分布較復(fù)雜，邊緣深水區(qū)和靠近灌溉區(qū)，受到高pH值和DO濃度的作用出現(xiàn)初級(jí)生產(chǎn)力高值區(qū)，在過(guò)渡性區(qū)域內(nèi)受到水流的影響初級(jí)生產(chǎn)力由西向東逐漸遞減.

2)豐水期鄱陽(yáng)湖初級(jí)生產(chǎn)力分布較均衡，由于河水大量注入，自凈能力較強(qiáng)，湖區(qū)整體理化性質(zhì)相差較小，南北湖區(qū)局部有差異. 北湖區(qū)從老爺廟到入湖口呈現(xiàn)先遞減后增加的趨勢(shì)，在養(yǎng)殖漁業(yè)區(qū)出現(xiàn)極大值而在倒灌性的湖口則出現(xiàn)極小值；在南湖區(qū)偏離平均值的區(qū)域主要為受污染的水體和懸浮物較少的區(qū)域.

[1]Everett JD, Doblin MA. Characterizing primary productivity measurements across a dynamic western boundary current region.OceanographicResearchPapers, 2015, 100: 105-116.

[2]朱津永, 張克鑫, 萬(wàn)莉等. 一小型藻華池塘浮游植物群落動(dòng)態(tài)及其影響因子研究. 環(huán)境科學(xué), 2015, 4(4): 1310-1314.

[3]Nielsen ES. The use of radio-active carbon(C14) for measuring organic production in the sea.ICESJournalofMarineScience, 1952, 18(2): 117-140.

[4]Ostrom NE , Russ ME , Field Aetal. Ratios of community respiration to photosynthesis and rates of primary production in Lake Erie ria oxygen isotope techniques.ChemicalGeology, 2009, 269(1/2): 3-11.

[5]Vanni MJ, Bowling AM, Dickman EMetal. Nutrient cycling by fish supports relatively more primary production as lake productivity increased.Ecology, 2006, 87(7): 1696-1709.

[6]Alderkamp AC, Mills MM, Dijken GLVetal. Iron from melting glaciers fuels phytoplankton blooms in the Amundsen Sea (Southern Ocean): Phytoplankton characteristics and productivity.Deep-SeaResearchII, 2012, 71-76: 32-48.

[7]Thuróczy CE, Alderkamp AC, Laan Petal. Key role of organic complexation of iron in sustaining phytoplankton blooms in the Pine Isl and Amundsen Polynyas (Southern Ocean).Deep-SeaResearchII, 2012, 71-76(10): 49-60.

[8]郭勁松, 李偉, 李哲等. 三峽水庫(kù)小江回水區(qū)春季初級(jí)生產(chǎn)力. 湖泊科學(xué), 2011, 23(4): 591-596. DOI 10.18307/2011.0415.

[9]蔣萬(wàn)祥, 賴于尼, 龐世勛等. 珠江口葉綠素a時(shí)空分布及初級(jí)生產(chǎn)力. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 2010, 26(2): 132-136.

[10]萬(wàn)蕾, 朱偉. 重污染河道中浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力特征. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2010, 19(1): 34-39.

[11]王生福, 宋星宇, 黃良民等. 南海北部夏季浮游細(xì)菌生長(zhǎng)效率初步研究. 熱帶海洋學(xué)報(bào), 2013, 32(6): 73-79.

[12]汪益濱, 張維硯, 徐春燕等.淀山湖浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力及其影響因子. 環(huán)境科學(xué), 2011, 32(5): 1249-1256.

[13]曾臺(tái)衡, 劉國(guó)祥, 胡征宇. 長(zhǎng)江中下游湖區(qū)浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力估算.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2011, 20(6): 717-722.

[14]殷燕, 張運(yùn)林, 時(shí)志強(qiáng)等. 基于VGPM模型和MODIS數(shù)據(jù)估算梅梁灣浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2012, 32(11): 3528-3537.

[15]Robin J, Wezel A, Bornette Getal. Biodiversity in eutrophicated shallow lakes: determination of tipping points and tools for monitoring.Hydrobiologia, 2014, 723(1): 63-75.

[16]Longhurst A, Sathyendranath S, Platt Tetal. An estimate of global primary production in the ocean from satellite radiometer data.JournalofPlanktonResearch, 1995, 17(6): 1245-1271.

[17]Antoine D, Andrt JM, Morel A. Oceanic primary production 2.Estimation at global scale from satellite(coastal zone color scanner)chlorophyll.GlobalBiogeochemicalCycles, 1996, 10(1): 57-69.

[18]Behrenfeld MJ, Falkowski PG. Photosynthetic rates derived from satellite-based chlorophyll concentration.LimnologyandOceanography, 1997, 42(1):1-20.

[19]張運(yùn)林, 馮勝, 馬榮華等. 太湖秋季真光層深度空間分布及浮游植物初級(jí)生產(chǎn)力的估算. 湖泊科學(xué), 2008, 20(3): 380-388. DOI 10.18307/2008.0319.

[20]傅敏寧, 鄭有飛, 樊建勇等. 鄱陽(yáng)湖地區(qū)生態(tài)環(huán)境與氣象災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng). 自然災(zāi)害學(xué)報(bào), 2008, 17(1): 134-138.

[21]韓博平, 韓志國(guó), 付翔. 藻類(lèi)光合作用機(jī)理與模型. 北京: 科學(xué)出版社, 2003: 180-181.

[22]張運(yùn)林, 秦伯強(qiáng), 胡維平等. 太湖典型湖區(qū)真光層深度時(shí)空變化及生態(tài)意義. 中國(guó)科學(xué): D輯: 地球科學(xué), 2006, 36(3): 287-296.

[23]李云亮, 張運(yùn)林, 劉明亮. 太湖真光層深度的計(jì)算及遙感反演. 湖泊科學(xué), 2009, 21(2): 165-172. DOI 10.18307/2009.0203.

[24]范成新,王春霞. 長(zhǎng)江中下游湖泊環(huán)境地球化學(xué)與富營(yíng)養(yǎng)化. 北京: 科學(xué)出版社, 2007: 434-438.

[25]齊玉春, 彭琴, 董云社等. 不同退化程度羊草草原碳收支對(duì)模擬氮沉降變化的響應(yīng). 環(huán)境科學(xué), 2015, 36(2): 626-630.

[26]Schallenberg M, Burns CW. Effects of sediment resuspension on phytoplankton production: teasing apart the influence of light, nutrients and algal entrainment.FreshwaterBiology, 2004, 49(2): 143-159.

[27]張運(yùn)林, 秦伯強(qiáng), 陳偉民等. 太湖水體中懸浮物研究. 長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境, 2004, 13(3): 266-271.

[28]朱偉, 姜謀余, 趙聯(lián)芳等. 懸浮泥沙對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)影響的實(shí)測(cè)與分析. 水科學(xué)進(jìn)展, 2010, 21(2): 241-247.

[29]張運(yùn)林, 秦伯強(qiáng), 陳偉民等. 太湖梅梁灣沿岸帶水體生物學(xué)與光學(xué)特性. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2005, 25(3): 454-460.

[30]高月香, 張毅敏, 張永春. 流速對(duì)太湖銅綠微囊藻生長(zhǎng)的影響. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào), 2007, 23(2): 57-60.

[31]江西省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心. 鄱陽(yáng)湖水資源動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)通報(bào).

Characteristics of primary productivity of Lake Poyang in wet and dry seasons and the correlations with environmental factors using the Vertically Generalized Production Model

LI Yanhong1,2,3, GE Gang1, WANG Maolin1, ZHOU Xiaolan1& HU Chunhua1**

(1：KeyLabofLakeEcologyandBio-resourceUtilizationofPoyangLake,MinistryofEducation,NanchangUniversity,Nanchang330029,P.R.China)(2：JiangxiProvincialInstituteofWaterScience,Nanchang330029,P.R.China)(3：JiangxiProvincialKeyLabortoryofWaterResourcesandEnvironmentofPoyangLake,Nanchang330029,P.R.China)

Primary productivity；Vertically Generalized Production Model；wet and dry seasons；impact factor；correlation analysis; Lake Poyang

J.LakeSci.(湖泊科學(xué))， 2016， 28(3)： 575-582

10.18307/2016.0313

?2016 byJournalofLakeSciences

*國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2008ZX07526-008-03)、國(guó)際科技合作資助項(xiàng)目(2006DFB91920)、“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目(2007BAB23CO2)、國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(40672159)、中國(guó)經(jīng)濟(jì)改革實(shí)施技術(shù)援助項(xiàng)目(支援期TCC5jxspyhzxh09-03)和鄱陽(yáng)湖環(huán)境與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支持項(xiàng)目(13005879，13005870)聯(lián)合資助. 2015-06-10收稿；2015-09-16收修改稿. 李艷紅(1984～)，女，博士研究生；E-mail:liyanhong012@126.com.

**通信作者；E-mail:nchuchunhua@163.com.