王 敏,張建云,,陳求穩(wěn),*,施文卿,孫秋根

1 水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,南京 210012 2 南京水利科學(xué)研究院生態(tài)環(huán)境研究中心,南京 210024 3 水利部應(yīng)對(duì)氣候變化研究中心,南京 210024

浮游植物作為水生態(tài)系統(tǒng)的主要初級(jí)生產(chǎn)者之一,可以通過光合作用將無機(jī)物轉(zhuǎn)化為有機(jī)物,從而開啟食物網(wǎng)能量流動(dòng),在水生生態(tài)系統(tǒng)的正常運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用[1-2]。浮游植物群落結(jié)構(gòu)受水體理化因子與生物因子的雙重影響,光照強(qiáng)度、溫度、營養(yǎng)鹽及浮游動(dòng)物牧食等條件的改變都會(huì)引起浮游植物群落結(jié)構(gòu)的變化[3-5]。藍(lán)藻是淡水湖泊浮游植物群落中較為常見的物種,對(duì)環(huán)境氣候條件的適應(yīng)性較其他藻類更強(qiáng),能夠迅速在群落中占據(jù)優(yōu)勢(shì),大量繁殖并上浮至表層水體,聚集形成水華。近年來,不斷擴(kuò)張的藍(lán)藻水華已成為全球性的重大環(huán)境問題之一。水華暴發(fā)時(shí),藍(lán)藻聚集堆積在水面上,造成水體透明度迅速下降,溶解氧降低,并散發(fā)出難聞的腥臭味,嚴(yán)重影響生態(tài)景觀及居民日常生活；水華末期,藻細(xì)胞大量衰亡,引起水質(zhì)急劇惡化；同時(shí),大量細(xì)胞內(nèi)毒素的釋放嚴(yán)重影響水生動(dòng)植物的生存,并對(duì)人類的飲用水安全構(gòu)成威脅[6]。

目前,國內(nèi)外學(xué)者普遍認(rèn)為氮磷釋放導(dǎo)致的水體富營養(yǎng)化是藍(lán)藻水華的主要誘因,并在此基礎(chǔ)上開展了大量的研究工作,試圖闡明氮、磷營養(yǎng)鹽與浮游植物群落結(jié)構(gòu)演替及藍(lán)藻水華間的關(guān)系。研究表明,磷是淡水系統(tǒng)中浮游植物生長(zhǎng)最為關(guān)鍵的限制因子,磷濃度的增加使藍(lán)藻在浮游植物群落演替中獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),顯著促進(jìn)藍(lán)藻水華的發(fā)生[7-8]。同時(shí),當(dāng)水體中磷源充足時(shí)藻類的生長(zhǎng)也受到氮源的限制[9]。此外,溫度也是影響浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化的重要因素,溫度的上升導(dǎo)致藍(lán)藻成為優(yōu)勢(shì)種,快速大量增殖形成水華[10-11]。過去30年以來,眾多湖泊實(shí)施了大規(guī)模水環(huán)境治理,入湖污染負(fù)荷得到較好控制,湖體營養(yǎng)鹽水平出現(xiàn)一定程度持續(xù)下降,但藍(lán)藻水華卻日益嚴(yán)重,并表現(xiàn)出強(qiáng)度大、時(shí)間早、持續(xù)長(zhǎng)的特點(diǎn),引起了學(xué)者和管理者的廣泛關(guān)注[12-13]。

本研究利用太湖多站點(diǎn)水體理化與浮游植物序列數(shù)據(jù),分析2003—2012年間太湖水溫、氮磷營養(yǎng)鹽和浮游植物豐度及組成的變化規(guī)律,闡明浮游植物主要類群和藍(lán)藻水華動(dòng)態(tài)變化特征及其影響因素,力圖回答兩個(gè)假設(shè)：(1)氣候變暖是否在一定程度上影響了營養(yǎng)鹽控制產(chǎn)生的控藻效果？(2)未來營養(yǎng)鹽控制策略包括濃度水平和結(jié)構(gòu)是否需要調(diào)整？

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

太湖位于長(zhǎng)江三角洲核心區(qū)域的太湖平原上,地跨江蘇、浙江兩省,東連蘇州,南瀕湖州,西接宜興、長(zhǎng)興,北臨無錫,流域總面積36500 km2,屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,雨水豐沛,熱量充裕。太湖水域面積2338 km2,最大水深2.6 m,平均水深1.9 m,是典型的平原淺水湖泊,入湖河流主要集中在湖區(qū)西北方向的無錫市區(qū)以及常州武進(jìn)地區(qū)、宜興地區(qū),占入湖徑流總量的83%,出湖河流集中在湖區(qū)東南部的湖州、蘇州地區(qū)[14]。

根據(jù)太湖水環(huán)境特征,共劃分竺山湖、梅梁灣、貢湖灣、湖心區(qū)、東太湖、西部沿岸區(qū)、南部沿岸區(qū)和東部沿岸區(qū)8個(gè)湖區(qū),其中竺山湖和西部沿岸區(qū)兩個(gè)湖區(qū)上游流域工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),港口眾多,入湖水量及入湖污染物通量最高,對(duì)太湖整體水質(zhì)狀況影響較大。

1.2 數(shù)據(jù)情況

圖1 太湖監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)Fig.1 The distribution of sampling sites in Lake Taihu

研究采用了2003—2012年間竺山湖和西部沿岸區(qū)兩個(gè)湖區(qū)共4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(圖1)的水溫、氮磷營養(yǎng)鹽及浮游植物的逐月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),其中,氮磷營養(yǎng)鹽指標(biāo)包括總氮(TN)、氨態(tài)氮(NH3-N)、硝酸鹽氮(NO3-N)和總磷(TP)；浮游植物指標(biāo)包括豐度和主要組成類群。樣品采集于每月月中進(jìn)行,現(xiàn)場(chǎng)使用便攜式水質(zhì)參數(shù)測(cè)定儀原位測(cè)定水溫；使用有機(jī)玻璃采水器采集水下0.5 m處水樣3次,均勻混合后取1 L水樣避光冷藏保存后盡快送至實(shí)驗(yàn)室用于氮磷營養(yǎng)鹽濃度測(cè)定,另取1 L水樣現(xiàn)場(chǎng)加入15 mL魯哥氏液固定浮游植物,帶回實(shí)驗(yàn)室靜置48 h后濃縮至100 mL用于浮游植物鑒定。營養(yǎng)鹽濃度分析參照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[15],用紫外分光光度法測(cè)定TN及NO3-N,水楊酸-次氯酸鹽光度法測(cè)定NH3-N,鉬酸銨分光光度法測(cè)定TP。浮游植物鑒定參照《中國淡水藻志》、《淡水浮游生物圖譜》和《中國淡水生物圖譜》[16-18]進(jìn)行,將濃縮樣品搖勻后隨機(jī)取0.1 mL加入20 mm×20 mm計(jì)數(shù)框內(nèi)置于顯微鏡下進(jìn)行浮游植物計(jì)數(shù)及種類鑒定。

1.3 數(shù)據(jù)處理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)在Excel中完成,兩個(gè)湖區(qū)內(nèi)氮磷營養(yǎng)鹽濃度和浮游植物豐度為該湖區(qū)內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的平均值。根據(jù)太湖流域氣象環(huán)境特征,氮磷營養(yǎng)鹽及浮游植物季節(jié)變化為春(3—5月)、夏(6—8月)、秋(9—11月)、冬(12—2月)4個(gè)季節(jié)內(nèi)各月平均值,年平均變化為全年各月平均值。采用SPSS Statistics 22.0對(duì)浮游植物豐度和環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析,分析前用K-S方法檢驗(yàn)各變量是否滿足正態(tài)分布,不滿足正態(tài)分布的變量進(jìn)行Log(X+1)轉(zhuǎn)化。

2 結(jié)果

2.1 氮磷營養(yǎng)鹽濃度變化

2003—2012年竺山湖和西部沿岸區(qū)氮磷營養(yǎng)鹽濃度變化如圖2所示?？傮w上,竺山湖TN濃度呈春冬季高于夏秋季的趨勢(shì),且10年間春、夏、秋、冬四季TN濃度均顯著下降,分別由2003年的8.54、5.04、5.83 mg/L和8.52 mg/L下降至2012年的5.92、2.59、2.74 mg/L和5.75 mg/L。年均TN濃度自2004年的7.30 mg/L下降至2009年的4.28 mg/L,后基本維持恒定。竺山湖NH3-N和NO3-N濃度的季節(jié)變化趨勢(shì)與TN相同,10年間各季節(jié)及年均NH3-N濃度均顯著下降,但是NO3-N濃度卻有所上升,無機(jī)氮主要形態(tài)由NH3-N逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)镹O3-N。西部沿岸區(qū)TN、NH3-N和NO3-N濃度季節(jié)變化特征與竺山湖類似,均呈現(xiàn)春冬季高于夏秋季的趨勢(shì),但西部沿岸區(qū)無機(jī)氮形態(tài)始終以NO3-N為主。10年間西部沿岸區(qū)各季節(jié)及年均TN和NH3-N濃度總體略有下降,至2012年TN和NH3-N年均濃度分別下降至2.27 mg/L和0.32 mg/L；同時(shí),各季節(jié)及年均NO3-N濃度總體顯著下降,NO3-N年均濃度由2003年的1.66 mg/L下降至2012年的0.75 mg/L。竺山湖TP濃度季節(jié)變化趨勢(shì)與TN相反,呈現(xiàn)夏秋季高于春冬季的趨勢(shì),10年間各季節(jié)內(nèi)TP濃度雖上下波動(dòng),但總體有所下降,特別是夏季,由2004年的0.37 mg/L下降至2012年的0.19 mg/L。TP年均濃度在2003—2011年間有所波動(dòng),自0.24 mg/L下降至0.13 mg/L,2012年上升至0.19 mg/L。西部沿岸區(qū)TP濃度季節(jié)變化不顯著,各季節(jié)及年均TP濃度均呈先上升后下降的趨勢(shì),但變化范圍均較小,TP年均濃度2003—2008年間自0.10 mg/L上升至0.17 mg/L,后逐漸下降至2012年的0.10 mg/L。

兩個(gè)湖區(qū)內(nèi)TN/TP總體表現(xiàn)為春季>冬季>夏、秋季,各季節(jié)及年均TN/TP隨時(shí)間略有波動(dòng),總體呈下降趨勢(shì)。2004—2012年竺山湖春、秋、冬季TN/TP顯著下降,分別由56.0、57.3、69.5下降至38.8、12.4、39.0,年均TN/TP由51.9下降至26.1。10年間西部沿岸區(qū)春季TN/TP波動(dòng)較大,變化范圍為35.1—71.5,秋季TN/TP則相對(duì)穩(wěn)定,變化范圍為15.9—29.5,年均TN/TP在2003—2008年為32.6—39.8,2009—2012年由45.5逐年下降至24.4。

2.2 浮游植物豐度及主要類群變化

10年間竺山湖和西部沿岸區(qū)浮游植物豐度季節(jié)變化表現(xiàn)為夏秋季大于春冬季,且秋季浮游植物豐度隨時(shí)間顯著增加(圖3)。兩個(gè)湖區(qū)的年均浮游植物豐度總體均呈上升趨勢(shì),2003—2006年間,竺山湖和西部沿岸區(qū)年均浮游植物豐度略有增加,變化范圍分別為2140.2×104—2396.2×104個(gè)/L和764.0×104—1400.5×104個(gè)/L；2007—2012年間,兩個(gè)湖區(qū)的年均浮游植物豐度均隨時(shí)間有所波動(dòng),尤其是竺山湖,但總體上均顯著高于2003—2006年。至2012年,竺山湖和西部沿岸區(qū)年均浮游植物豐度分別上升至5293.2×104個(gè)/L和3802.8×104個(gè)/L。

圖3 2003—2012年竺山湖和西部沿岸區(qū)浮游植物豐度變化Fig.3 Variations of phytoplankton abundances in Zhushan Bay and West Coast of Lake Taihu during 2003—2012

圖4 2003—2012年竺山湖和西部沿岸區(qū)浮游植物主要類群變化Fig.4 Annual variations of phytoplankton community structure in Zhushan Bay and West Coast of Lake Taihu during 2003—2012

10年間竺山湖和西部沿岸區(qū)浮游植物主要類群變化顯著(圖4)。2003—2006年,兩個(gè)湖區(qū)藍(lán)藻在浮游植物群落中所占比例分別為17.6%—55.4%和18.9%—39.1%,浮游植物主要種類為綠藻或藍(lán)藻；2007—2012年,竺山湖藍(lán)藻占比為74.0%—90.4%,西部沿岸區(qū)藍(lán)藻占比為83.3%—87.5%,兩個(gè)湖區(qū)內(nèi)浮游植物均以藍(lán)藻為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種群。

2.3 浮游植物群落結(jié)構(gòu)變化與環(huán)境因子的關(guān)系

不同種類浮游植物與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系如表1所示。藍(lán)藻及其在浮游植物中所占比例與水溫呈顯著正相關(guān)(P<0.01),與TN/TP呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01)。如圖5所示,2003—2012年兩個(gè)湖區(qū)年均水溫總體呈上升趨勢(shì),且年均水溫與年均藍(lán)藻豐度線性正相關(guān)(P<0.01)。此外,2003—2012年兩個(gè)湖區(qū)藍(lán)藻豐度與TN/TP的逐月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明(圖6),TN/TP的下降往往伴隨著藍(lán)藻豐度升高,10年間隨著TN/TP的總體下降,藍(lán)藻豐度顯著上升。

目前,大多數(shù)學(xué)者普遍認(rèn)為,藍(lán)藻水華是在富營養(yǎng)化水體中藍(lán)藻豐度超過1500×104個(gè)/L,并在水面形成一層藍(lán)綠色或有惡臭的浮沫[19]。如圖6所示,2003—2012年竺山湖和西部沿岸區(qū)藍(lán)藻豐度超過水華閾值的時(shí)間逐漸提前至4月,而下降至水華閾值以下的時(shí)間則逐漸滯后,12月份氣溫大幅度下降后藍(lán)藻豐度仍然較高。10年間太湖水華呈現(xiàn)出暴發(fā)時(shí)間提前、暴發(fā)頻次上升、持續(xù)時(shí)間延長(zhǎng)達(dá)6—8個(gè)月的趨勢(shì)。

表1 浮游植物豐度與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系

*P<0.05,**P<0.01；藍(lán)藻占比：藍(lán)藻在浮游植物群落中所占比例；WT：水溫,Water temperature；TN：總氮,Total nitrogen；NH3-N：氨態(tài)氮,Ammonium；NO3-N：硝酸鹽氮,Nitrate；TP：總磷,Total phosphorus

圖5 2003—2012年年平均水溫的變化及其與藍(lán)藻豐度的關(guān)系Fig.5 Annual variations of water temperature during 2003—2012 and its relation with cyanobacterial abundance

圖6 2003—2012年竺山湖和西部沿岸區(qū)藍(lán)藻豐度及TN/TP月變化Fig.6 Monthly variations of cyanobacteria abundance and TN/TP in Zhushan Bay and West Coast of Lake Taihu during 2003—2012

3 討論

太湖是我國第三大淡水湖泊,流域內(nèi)自然條件優(yōu)越、物產(chǎn)豐富、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口密集[20]。伴隨著流域內(nèi)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,人口大規(guī)模增長(zhǎng),高強(qiáng)度的人類活動(dòng)造成入湖氮磷負(fù)荷急劇增加,湖泊富營養(yǎng)化日益嚴(yán)重,1987年左右已進(jìn)入富營養(yǎng)化狀態(tài)[21]。20世紀(jì)90年代后期,太湖治理受到高度重視,入湖污染物開始得到一定程度的控制。本研究中,2003—2012年竺山湖和西部沿岸區(qū)氮磷濃度水平均有所下降,特別是2007年后,除竺山湖NO3-N年均濃度略有上升外,兩個(gè)湖區(qū)氮磷年均濃度均顯著下降。這是由于2007年無錫突發(fā)飲用水污染事件后,相關(guān)部門開展了一系列綜合治理工作,如流域內(nèi)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)、截污納管和生態(tài)修復(fù),一定程度上控制了外源營養(yǎng)鹽的輸入。由于竺山湖周邊工業(yè)區(qū)眾多,且主要以紡織、化工、機(jī)械、電子信息等高氨氮污染產(chǎn)業(yè)為主[22],所以竺山湖NH3-N污染程度顯著高于西部沿岸區(qū)。但是,10年間竺山湖NH3-N濃度顯著下降,2011年NH3-N年均濃度不足2004年的20%,這可能是由于湖區(qū)上游流域工業(yè)點(diǎn)源污染治理不斷加強(qiáng),同時(shí)污水處理率及處理效果不斷提高,導(dǎo)致入湖水體中NH3-N濃度得到有效控制。從季節(jié)變化來看,兩個(gè)湖區(qū)氮濃度總體表現(xiàn)為春冬季節(jié)高于夏秋季節(jié),而TP濃度則呈相反的趨勢(shì)。就氮而言,首先春冬季節(jié)降水較夏秋兩季少,湖泊水位相對(duì)較低,入湖污染物濃度稀釋作用較弱,而且溫度的下降導(dǎo)致水體中微生物活性減弱,反硝化速率降低,不利于脫氮[23]；其次,兩個(gè)湖區(qū)上游農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá),春季化肥的大量施用導(dǎo)致湖泊氮營養(yǎng)鹽輸入急驟增加[24]。夏秋兩季,特別是夏季TP濃度的升高則與太湖內(nèi)源磷污染的釋放有關(guān),夏季水華暴發(fā)時(shí)藻類光合作用增加,導(dǎo)致水體pH升高,致使底泥中內(nèi)源磷釋放量增加[25-26]。

2003—2012年竺山湖及西部沿岸區(qū)浮游植物豐度總體呈上升趨勢(shì),且藍(lán)藻在浮游植物群落中逐步占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。相關(guān)性分析結(jié)果表明,10年間兩個(gè)湖區(qū)浮游植物豐度及主要類群的變化受到水溫和營養(yǎng)鹽的共同影響。藍(lán)藻豐度及其在浮游植物中所占比例與水溫呈顯著正相關(guān)(P<0.01),且10年間隨著年平均水溫的升高藍(lán)藻豐度總體呈上升趨勢(shì),而其他浮游植物種群與水溫相關(guān)性不強(qiáng),說明溫度的升高是藍(lán)藻豐度顯著增加并形成優(yōu)勢(shì)的重要原因之一。與其他浮游植物相比,藍(lán)藻對(duì)高溫的耐受力強(qiáng),最適生長(zhǎng)溫度為25—30℃,遠(yuǎn)高于綠藻(20—25℃)和硅藻(14—18℃)[27-28],微囊藻甚至在水溫超過35℃時(shí)仍能正常生長(zhǎng)[23],一般當(dāng)水溫超過20℃時(shí),藍(lán)藻就已經(jīng)開始表現(xiàn)出生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)[29-30]。同時(shí),溫度與藍(lán)藻水華的發(fā)生息息相關(guān),春季溫度的升高會(huì)促進(jìn)水華藍(lán)藻種群優(yōu)勢(shì)地位的更早確立,夏季的高溫會(huì)加劇水華暴發(fā)的強(qiáng)度,秋季的高溫會(huì)引起水華消退時(shí)間的滯后,而冬季溫度的升高則為來年水華藍(lán)藻的復(fù)蘇蓄積了能量[31-33]。因此,10年間兩個(gè)湖區(qū)藍(lán)藻水華強(qiáng)度及暴發(fā)頻次的增加可能與水溫的升高有關(guān)。10年間氮營養(yǎng)鹽,特別是NH3-N濃度的下降也是藍(lán)藻獲得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)的重要原因。相關(guān)性分析結(jié)果表明,藍(lán)藻豐度及其在浮游植物中所占比例與氮營養(yǎng)鹽濃度呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),而其他浮游植物種群與氮營養(yǎng)鹽濃度則呈正相關(guān)關(guān)系(P<0.05或P<0.01)。與其他浮游植物相比,藍(lán)藻生長(zhǎng)需要的氮濃度更低,對(duì)氮的競(jìng)爭(zhēng)能力更強(qiáng)[34],當(dāng)表層水體氮濃度降低時(shí),藍(lán)藻可以下沉到底部尋找營養(yǎng)物質(zhì)[35]；當(dāng)外源氮濃度不足時(shí),部分藍(lán)藻能夠固定大氣中游離態(tài)的氮以獲得充足的營養(yǎng),所以氮濃度的下降對(duì)其他浮游植物的限制作用多于藍(lán)藻。同時(shí),各種藻類豐度與NH3-N的相關(guān)性均高于NO3-N,這是由于浮游植物優(yōu)先選擇利用還原態(tài)的NH3-N來降低自身的能量消耗[23]。藍(lán)藻豐度與NH3-N濃度的負(fù)相關(guān)性則是因?yàn)樗{(lán)藻的大量增殖消耗了水體中的NH3-N,導(dǎo)致了NH3-N濃度的下降。然而,隨著藍(lán)藻豐度的上升,呼吸作用的增強(qiáng)造成水體溶解氧下降,促進(jìn)了底泥中NH3-N的釋放[36]；并且消亡的藻類提供了大量有機(jī)氮,通過細(xì)菌氨化作用轉(zhuǎn)化為NH3-N,補(bǔ)入的NH3-N又能導(dǎo)致藍(lán)藻生物量的進(jìn)一步上升[37-38],致使NH3-N在藍(lán)藻水華暴發(fā)期始終處于相對(duì)較低水平。

本研究中,各種藻類豐度與TP均存在正相關(guān)關(guān)系,而藍(lán)藻在浮游植物中所占比例與TP不相關(guān),說明10年間TP濃度的變化不是導(dǎo)致藍(lán)藻成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種的原因。這主要是因?yàn)?盡管10年間竺山湖TP濃度有所下降,但仍遠(yuǎn)高于限制藻類生長(zhǎng)的閾值,兩個(gè)湖區(qū)內(nèi)TP濃度在多數(shù)情況下均超過0.1 mg/L,磷已不再是影響浮游植物生長(zhǎng)和群落結(jié)構(gòu)變化的主要因子。此外,藍(lán)藻豐度及其在浮游植物中所占比例與TN/TP呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01),且兩個(gè)湖區(qū)藍(lán)藻豐度與TN/TP的逐月監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)具有良好的反向?qū)?yīng)關(guān)系。目前,關(guān)于氮磷比與藍(lán)藻水華之間的關(guān)系并沒有一致的結(jié)論。Smith[39]的低氮磷比學(xué)說認(rèn)為藍(lán)藻水華時(shí)TN/TP應(yīng)小于29,而也有研究表明,無論TN/TP是否小于29,都會(huì)有水華發(fā)生,氮磷比的下降是由于藍(lán)藻對(duì)氮的吸收速率比磷快,同時(shí)水華期間反硝化作用的加強(qiáng)帶走了大量的氮,而藻類光合作用引起的水體pH升高卻造成了磷濃度的下降,所以氮磷比的降低不是水華的原因,而是水華的結(jié)果[40-42]。本研究中,每年夏秋季節(jié)TN/TP下降至全年最低時(shí),藍(lán)藻生長(zhǎng)旺盛發(fā)生水華,但二者間的對(duì)應(yīng)關(guān)系并不表現(xiàn)在一個(gè)確定的值上。同時(shí),從長(zhǎng)時(shí)間序列來看,兩個(gè)湖區(qū)在不易發(fā)生水華的春冬兩季,TN/TP與藍(lán)藻豐度間也有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系,10年間隨著春冬季節(jié)TN/TP的逐年下降,藍(lán)藻豐度逐年上升。以往的研究也表明,硅藻和綠藻均喜歡生長(zhǎng)在氮磷比較高的水體中,而低氮磷比條件下藍(lán)藻易于形成優(yōu)勢(shì)[43-44]。所以,10年間氮磷比的下降在一定程度上影響了浮游植物群落結(jié)構(gòu)的改變,促進(jìn)了藍(lán)藻優(yōu)勢(shì)。

4 結(jié)論

(1)2003—2012年太湖竺山湖和西部沿岸區(qū)氮磷濃度水平均有所下降,其中竺山湖TN、NH3-N濃度和西部沿岸區(qū)NO3-N濃度下降顯著。

(2)2003—2012年太湖竺山湖和西部沿岸區(qū)浮游植物豐度總體呈上升趨勢(shì),尤其秋季浮游植物豐度隨時(shí)間顯著增加；浮游植物主要類群變化顯著,藍(lán)藻成為絕對(duì)優(yōu)勢(shì)種群,且水華暴發(fā)時(shí)間逐漸提前,消退時(shí)間逐漸滯后,水華持續(xù)時(shí)間逐年上升。

(3)10年間兩個(gè)湖區(qū)浮游植物豐度及主要類群的變化受到水溫和營養(yǎng)鹽的共同影響,水溫的升高及NH3-N濃度和TN/TP的下降是藍(lán)藻豐度增加并形成絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵原因。在溫度和營養(yǎng)鹽的共同作用下,10年間兩個(gè)湖區(qū)水華暴發(fā)強(qiáng)度及持續(xù)時(shí)長(zhǎng)逐漸增加,在全球氣候變暖背景下,太湖水華治理需采取更加嚴(yán)格的營養(yǎng)鹽限制標(biāo)準(zhǔn),且在重污染的西北部湖區(qū)控磷依然是關(guān)鍵。