郭子揚(yáng)，李暢游，史小紅，孫標(biāo)，趙勝男，全棟，侯波

內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)水利與土木建筑工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018

水庫、湖泊水體富營養(yǎng)化逐年加劇，目前己成為水環(huán)境保護(hù)突出的問題（Zhu et al.，2010）。葉綠素是浮游植物的重要成分，其中葉綠素a是所有浮游植物門類都含有的葉綠素類型（王震等，2014），同時葉綠素a不僅作為水體營養(yǎng)狀態(tài)劃分的重要依據(jù)（郭勁松等，2011），又可以表征浮游植物的現(xiàn)存量（劉波等，2008）。因此，葉綠素 a是湖泊富營養(yǎng)化調(diào)查的一個重要參數(shù)，并且在水體富營養(yǎng)狀況評價中起關(guān)鍵性作用（呂喚春等，2003）。研究葉綠素a的時空分布變化特征及其影響因子，對了解呼倫湖水體營養(yǎng)狀態(tài)特征及演變情況具有重要意義。

近些年很多國內(nèi)外學(xué)者也對葉綠素a的含量與環(huán)境因子的相關(guān)性進(jìn)行了大量的研究，例：在鄱陽湖Wu et al.（2013）明確了水深、營養(yǎng)物質(zhì)、透明度這3種環(huán)境因子會對浮游植物的生長產(chǎn)生限制；黃慧琴等（2016）在上海崇明島對葉綠素a季節(jié)性變化進(jìn)行了分析，并得出葉綠素a與總氮、總磷及溫度間呈顯著相關(guān)關(guān)系，而與其他環(huán)境因子相關(guān)關(guān)系不顯著的結(jié)論；在對滇池海埂、斗南、羅家村、新街、昆陽等5個樣點(diǎn)水體葉綠素a的含量進(jìn)行了為期1年的動態(tài)監(jiān)測，陳永川等（2010）明確了滇池全湖水體總磷與葉綠素 a周年變化呈顯著正相關(guān)。但目前對于葉綠素a的研究主要集中于我國南方地區(qū)，對于高緯度且具有明顯結(jié)冰過程的寒旱區(qū)湖泊，探究葉綠素a與環(huán)境因子之間的關(guān)系報道比較少。寒旱區(qū)湖泊特殊的地理位置，不一樣的氣候特征，獨(dú)特的水文學(xué)，水文地理學(xué)以及水文地球化學(xué)和水生態(tài)學(xué)特質(zhì)，都決定了它的屬性不同于濕潤區(qū)的湖泊（胡汝驥等，2007）。在寒旱區(qū)湖泊特有的冰封期中，湖面存在的冰蓋大大降低了水體與大氣之間的交換，因此研究冰封期葉綠素a與環(huán)境因子的關(guān)系尤為重要。本文以呼倫湖 2015－2017年冰封期與非冰封期水質(zhì)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)分析了呼倫湖葉綠素a含量分布的時空變化特征，同時，采用相關(guān)性分析法、多元線性逐步回歸分析法和冗余分析法對葉綠素a與環(huán)境影響因子進(jìn)行分析，識別和篩選出決定呼倫湖冰封期與非冰封期葉綠素a的主導(dǎo)環(huán)境因子，為呼倫湖生態(tài)治理提供一些生物學(xué)依據(jù)和理論支撐。

1 區(qū)域概況及材料方法

1.1 研究區(qū)概況

呼倫湖（48°33′－49°20′N，116°58′－117°48′E）位于內(nèi)蒙古呼倫貝爾市新巴爾虎右旗、新巴爾虎左旗和滿洲里市扎賚諾爾區(qū)之間，是國內(nèi)寒冷干旱地區(qū)極為罕見的具有生物多樣性和生態(tài)多功能的草原型湖泊生態(tài)系統(tǒng)。湖面呈不規(guī)則斜長型，湖面面積2043 km2，湖長93 km，平均寬度32 km，湖周長447 km，平均水深5.75 m，最大水深8 m左右。呼倫湖屬于中溫帶大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒漫長，春季干旱多風(fēng)，夏季溫涼短促，秋季降溫急劇，多年平均氣溫0.16 ℃，流域多年平均降雨量264.3 mm，多年平均蒸發(fā)量1411 mm，湖水補(bǔ)給來源除了大氣降水和地下水外，主要來自于克魯侖河和烏爾遜河。湖泊冰封期較長，于每年 11月上旬封冰，翌年5月初解凍開湖，封凍期長達(dá)6－7個月，冰層最大厚度可達(dá)1 m以上（《呼倫湖志（續(xù)志一）》編纂委員會，1998）。

1.2 數(shù)據(jù)來源及檢測方法

于2015－2017年1月（冰封期），6月、7月及8月（非冰封期）對湖泊內(nèi)水體采樣、檢測、分析，湖上一共布設(shè)13個采樣點(diǎn)（如圖1）。測定指標(biāo)為湖泊水體葉綠素a、TN、TP及pH、溶解氧、水溫、TDS、鹽度、冰厚9項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)。其中總氮（TN）采用堿性過硫酸鉀消解－紫外分光光度法測定，總磷（TP）采用鉬銻抗分光光度法測定，葉綠素a采用丙酮萃取分光光度計(jì)法測定（國家環(huán)境保護(hù)總局，2002），由于葉綠素a易降解，因此，水樣采集后立即放置于暗處密封，以4 ℃冷藏方式保存，保存時間不得超過24 h，即開始室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試指標(biāo)。pH、溶解氧、水溫、TDS、鹽度水質(zhì)指標(biāo)均由瑞士梅特勒多參數(shù)儀測定。每一種指標(biāo)重復(fù)測定3次，取平均值作為測定值。測試結(jié)果見表1。

圖1 呼倫湖地理位置與采樣點(diǎn)Fig. 1 Hulun Lake location and sampling points

1.3 研究方法

本文所采用的方法主要是相關(guān)性分析、多元線性逐步回歸方法及冗余分析（RDA），具體原理如下：

（1）相關(guān)性分析：相關(guān)性分析是指對兩個或多個具備相關(guān)性的變量元素進(jìn)行分析，從而衡量變量因素的相關(guān)密切程度。本文選取 2015－2017年呼倫湖3年葉綠素a含量及pH、溶解氧、TN、TP、TN/TP、水溫、TDS、鹽度、冰厚 9個環(huán)境因子，運(yùn)用SPSS 20.0軟件對呼倫湖葉綠素a與環(huán)境因子做相關(guān)性分析。

表1 2015－2017年冰封期及非冰封期環(huán)境因子分析結(jié)果Table 1 analysis results of environmental factors during the freezing period and non-freezing period from 2015 to 2017

（2）多元線性逐步回歸方法：以葉綠素a含量作為自變量，以9項(xiàng)環(huán)境因子為因變量，采用SPSS 20.0軟件，進(jìn)行多元逐步回歸分析，建立葉綠素a與環(huán)境因子的最優(yōu)回歸方程，識別出影響葉綠素 a的環(huán)境因子。方程的建立，不僅要滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)的要求，另一方面也要考慮研究的實(shí)際情況。因此，在建立葉綠素a與水質(zhì)因子逐步回歸方程時，按照如下原則選擇用于回歸的環(huán)境因子：①方程方差分析F值的顯著水平P應(yīng)小于0.05，否則建立的方程不能使用；②自變量與因變量之間因果關(guān)系明確，自變量之間獨(dú)立性較強(qiáng)。

（3）冗余分析（RDA）：RDA是一種典型相關(guān)分析的統(tǒng)計(jì)方法，能定量分析兩組多元變量（響應(yīng)變量組和解釋變量組）之間的線性關(guān)系，分析這種線性關(guān)系引起響應(yīng)變量變異占總變異的比例。本文以13個采樣點(diǎn)的葉綠素a作為響應(yīng)變量組，將通過SPSS 20.0軟件篩選出的水質(zhì)因子作為解釋變量組，數(shù)據(jù)均進(jìn)行Log轉(zhuǎn)換，采用Canoco 4.5軟件進(jìn)行 RDA分析，變量的顯著性用 499次的MonteCarlo檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 葉綠素a含量時空分布特征

通過對2015－2017年1月（冰封期），6月、7月及8月（非冰封期）呼倫湖水體內(nèi)葉綠素a含量測定，繪制不同采樣時間葉綠素a含量最大值、最小值、25%分位點(diǎn)和75%分位點(diǎn)變化如圖2所示。由圖2可知，2015年呼倫湖水體葉綠素a含量的變化范圍在0.985－25.220 mg·m-3之間，2016年呼倫湖水體葉綠素 a含量的變化范圍在 0.707－14.545 mg·m-3之間，2017年呼倫湖水體葉綠素a含量的變化范圍在0.160－3.530 mg·m-3之間，葉綠素a含量在年際間呈現(xiàn)不斷減小的變化趨勢。各年1月冰封期呼倫湖水體葉綠素a的平均含量為0.748－2.000 mg·m-3，而各年6月、7月及8 月份非冰封期呼倫湖水體葉綠素a的平均含量在1.469－4.317 mg·m-3之間，冰封期內(nèi)水體葉綠素a的含量明顯低于非冰封期。對比各年非冰封期內(nèi)6月、7月及8月水體內(nèi)葉綠素 a的含量變化，可知在 2015－2017年 6－8月內(nèi)葉綠素a的含量均成上升變化趨勢，即有葉綠素a含量表現(xiàn)為8月＞7月＞6月。

以2015－2017年1月（冰封期）與8月（非冰封期）為例，分析呼倫湖水體內(nèi)葉綠素a含量在冰封期與非冰封期的空間分布變化特征。由圖3可知，冰封期內(nèi)呼倫湖水體葉綠素a含量呈現(xiàn)由湖區(qū)東北部向南部逐漸減小的變化趨勢；而非冰封期內(nèi)呼倫湖水體葉綠素a含量呈現(xiàn)由湖區(qū)北部及南部向湖心區(qū)減小的變化趨勢。無論冰封期還是非冰封期均有湖心區(qū)葉綠素a相較湖區(qū)四周含量最低，且位于小河口景區(qū)附近的A10點(diǎn)、B9點(diǎn)，烏爾遜河入湖口的D11點(diǎn)、烏都魯漁場附近的I5點(diǎn)在近3年中含量也較其余采樣點(diǎn)偏高。

2.2 葉綠素a與環(huán)境因子的關(guān)系

2.2.1 葉綠素a與環(huán)境因子的相關(guān)性分析

通過SPSS20.0軟件分別對呼倫湖2015－2017年1月（冰封期）與8月（非冰封期）葉綠素a含量與監(jiān)測的環(huán)境因子（pH、溶解氧、TN、TP、TN/TP、水溫、TDS、鹽度、冰厚）進(jìn)行相關(guān)性分析。由表2可知，經(jīng)過SPSS 20.0篩選出冰封期葉綠素a與環(huán)境因子相關(guān)性較高的5個因子，分別是溶解氧、TN、TP、水溫和冰厚，且與溶解氧、水溫、冰厚均有顯著的正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)分別是 0.605、0.421和0.512；而非冰封期葉綠素a含量則與pH、TN、TP、TN/TP及鹽度5個環(huán)境因子相關(guān)性較高，且與pH、TN/TP及鹽度相關(guān)系數(shù)分別0.691、0.502、-0.543；其中TN和TP作為浮游植物主要的營養(yǎng)元素，在冰封期及非冰封期，均與葉綠素a有較高的相關(guān)性，分別為0.503和0.585、-0.600和-0.608。

圖2 呼倫湖葉綠素a含量不同時期分布Fig. 2 Distribution of chlorophyll a content in Hulun Lake at different periods

圖3 2015－2017年冰封期與非冰封期葉綠素a的空間分布Fig. 3 Spatial distribution of chlorophyll a during the freezing and non－freezing periods in 2015 to 2017

表2 冰封期、非冰封期葉綠素a與環(huán)境因子的相關(guān)性分析Table 2 Correlation analysis between chlorophyll a and water quality factors during freezing period and non-freezing period

2.2.2 葉綠素a與環(huán)境因子的多元線性逐步回歸方程

運(yùn)用SPSS 20.0軟件中的線性逐步回歸分析方法建立冰封期、非冰封期內(nèi)呼倫湖水體葉綠素a含量與環(huán)境因子（pH、溶解氧、TN、TP、TN/TP、水溫、TDS、鹽度、冰厚）間的多元線性逐步回歸方程，選擇復(fù)相關(guān)系數(shù)最大的回歸方程作為各個時期所建立的模型，結(jié)果如表3所示。由表3可知，建立的葉綠素a含量與環(huán)境因子的多元線性回歸方程中R2均在0.70以上，說明模型可以很好反映葉綠素a與環(huán)境因子之間的關(guān)系，其中冰封期內(nèi)溶解氧及TP因子對葉綠素a含量變化有顯著影響，非冰封期內(nèi)pH、TP、TN/TP及TN的4個環(huán)境因子對葉綠素a含量變化有顯著影響。經(jīng)F檢驗(yàn)，方差分析F值的顯著性水平P=0.000，均小于0.05，表明回歸極顯著。

2.3 葉綠素a與環(huán)境因子的冗余分析

運(yùn)用Canoca 4.5軟件，選取2015－2017年1月（冰封期）及8月（非冰封期）的葉綠素a與環(huán)境因子進(jìn)行冗余分析。首先對冰封期與非冰封期的葉綠素a進(jìn)行DCA檢驗(yàn)，冰封期最大的梯度長度為0.321，非冰封期最大的梯度長度為0.770，均小于 3，結(jié)果表明可以對所選擇的樣本數(shù)據(jù)和環(huán)境因子進(jìn)行RDA分析。選取13個采樣點(diǎn)即39個葉綠素a的數(shù)據(jù)，依據(jù)前文SPSS 20.0軟件分析結(jié)果，選取冰封期溶解氧、TN、TP、水溫和冰厚因子與非冰封期內(nèi)pH、TN、TP、TN/TP及鹽度因子，進(jìn)一步驗(yàn)證其與葉綠素a的相關(guān)性，并找出影響各個取樣點(diǎn)葉綠素a最大的環(huán)境因子。在RDA的排序圖中，由主軸1和主軸2構(gòu)成的平面內(nèi)，箭頭表征了環(huán)境因子在平面上的相對位置，向量長短代表了其在主軸中的作用（Habib et al.，1997），圓點(diǎn)表示各取樣點(diǎn)葉綠素a在平面中的相對位置，箭頭與圓點(diǎn)之間夾角的余弦值代表該環(huán)境因子與該點(diǎn)葉綠素a值的相關(guān)性，余弦值的正負(fù)代表相關(guān)性的正負(fù)。

表3 葉綠素a與多種環(huán)境因子的多元線性回歸方程Table 3 Multiple linear regression equations for chlorophyll a and water quality factors

通過RDA分析顯示（表4、表5），冰封期軸1和軸2的特征值分別為0.534和0.023，所選的環(huán)境因子共解釋了冰封期55.7%的葉綠素a變化信息，環(huán)境因子軸與物種排序軸之間的相關(guān)系數(shù)為0.760、0.602；非冰封期軸1和軸2的特征值分別為0.458和0.261，所選的環(huán)境因子共解釋了非冰封期71.9%的葉綠素a變化信息，環(huán)境因子軸與物種排序軸之間的相關(guān)系數(shù)為 0.868、0.935。冰封期與非冰封期物種的兩個排序軸之間相關(guān)系數(shù)和環(huán)境因子的兩個排序軸之間的相關(guān)系數(shù)均分別為 0，表明排序結(jié)果是可靠的。

表4 冰封期各取樣點(diǎn)葉綠素a與環(huán)境因子的RDA結(jié)果Table 4 RDA results of chlorophyll and environmental factors at each sampling point during the freezing period

表5 非冰封期各取樣點(diǎn)葉綠素a與環(huán)境因子的RDA結(jié)果Table 5 RDA results of chlorophyll and environmental factors at each sampling point during the non-freezing period

分析冰封期與非冰封期葉綠素a與環(huán)境因子的RDA排序圖（見圖4），由圖4a可知，冰封期在呼倫湖所取的 13個取樣點(diǎn)中，第一象限的取樣點(diǎn)（F9點(diǎn)、H6點(diǎn)）的葉綠素a與水溫、冰厚是正相關(guān)，其余的環(huán)境因子均是負(fù)相關(guān)；第二象限內(nèi)取樣點(diǎn)（B9點(diǎn)、I2點(diǎn)、I5點(diǎn)）的葉綠素a與水溫、冰厚、TN、溶解氧呈明顯的正相關(guān)，其余為負(fù)相關(guān)；第三象限中（D11點(diǎn)、G2點(diǎn)、G8點(diǎn)）葉綠素a的含量與TN、溶解氧、TP均是正相關(guān)；第四象限內(nèi)取樣點(diǎn)（A10點(diǎn)、D7點(diǎn)、E8點(diǎn)、F5點(diǎn)、H3點(diǎn)）的葉綠素a含量與水溫、冰厚、TN呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)性。從圖中也進(jìn)一步證明了對呼倫湖影響最大的環(huán)境因子是 TP、溶解氧和水溫。冰封期取樣點(diǎn)中與TP呈現(xiàn)正相關(guān)的點(diǎn)占所有個取樣點(diǎn)的53.84%；與溶解氧呈現(xiàn)正相關(guān)的點(diǎn)占13個取樣點(diǎn)的53.84%；取樣點(diǎn)中與水溫呈現(xiàn)正相關(guān)的點(diǎn)有7個，占所有個取樣點(diǎn)的53.84%。通過分析RDA排序圖（圖4b），可知非冰封期對呼倫湖葉綠素a影響最大的環(huán)境因子是pH、TN、TP，與SPSS分析結(jié)果一致。非冰封期葉綠素a的含量與pH、TN、TP呈正相關(guān)的點(diǎn)占所有取樣點(diǎn)的百分比分別是：46.15%、53.84%、53.84%。

3 討論

3.1 呼倫湖水體葉綠素 a含量變化特征影響因素討論

通過分析2015－2017年葉綠素a的分布狀況，得出呼倫湖在2015－2017年葉綠素 a的含量呈現(xiàn)逐年遞減的趨勢。非冰封期葉綠素a的含量要明顯高于冰封期的葉綠素a的含量，這是由于冬季水體中溫度低，且日照時間較短，水體中的浮游植物生長活力較低，繁殖速度減慢，數(shù)量上沒有明顯的增長，而6、7、8月隨著溫度的升高，光照時間變長，水體中已經(jīng)積攢的大量氮、磷營養(yǎng)鹽為浮游植物的生長提供了基礎(chǔ)元素，浮游植物的數(shù)量出現(xiàn)明顯的增長，而葉綠素a又是浮游植物內(nèi)的主要色素，所以冰封期葉綠素a的含量比溫度較高的非冰封期的含量低，即非冰封期＞冰封期。比較 6、7、8月的葉綠素a的含量，發(fā)現(xiàn)這3個月葉綠素a的含量呈現(xiàn)8月＞7月＞6月，分析造成這種情況的原因是，本文研究發(fā)現(xiàn)非冰封期葉綠素a與鹽度呈現(xiàn)明顯的負(fù)相關(guān)，葉綠素a又易受鹽度的影響，8月鹽度的平均值為0.745，低于6、7月，使得8月的葉綠素a含量較高。6、7、8月處于呼倫湖地區(qū)最炎熱的夏季，此時溫度是浮游植物凈生物量增加的主要因素（劉菲菲等，2014），近3年呼倫湖流域6月水體溫度范圍在20.77－25.31 ℃；7月水體溫度范圍在 21.26－24.75 ℃；8月水體溫度范圍在 23.09－27.38 ℃之間，由于溫度升高，微生物也處于活躍時期，生長繁殖速度加快，根據(jù)徐兆安等（2012）對呼倫湖非冰封期浮游植物的研究，明確呼倫湖優(yōu)勢種屬為藍(lán)藻，而藍(lán)藻的最適溫度在 25－35 ℃，溫度的升高，使得其在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)優(yōu)勢，因此浮游植物在8月處于一個相對鼎盛的時期。

圖4 冰封期與非冰封期葉綠素a與環(huán)境因子的RDA排序圖Fig. 4 RDA ranking of chlorophyll a and water quality factors during freezing and non-freezing periods

在分析葉綠素a的空間分布時發(fā)現(xiàn)，無論是冰封期還是非冰封期，A10點(diǎn)、B9點(diǎn)、D11點(diǎn)和I5點(diǎn)葉綠素a的含量均很高。由于呼倫湖周圍主要有漁場（五號漁場（F5點(diǎn)）、西河漁場（G2點(diǎn)）和烏都魯漁場（I5點(diǎn)））、小河口景區(qū)（A10點(diǎn)、B9點(diǎn)）、河流入湖口（I2點(diǎn)、D11點(diǎn)），這些年氮磷的含量在此均很高（郭子揚(yáng)等，2019）。從氮磷營養(yǎng)元素考慮：眾多的漁場中用于養(yǎng)殖的餌料、水生動物排泄物、肥料及動物的尸骸分解等會增加湖中N的含量（呂元蛟等，2014），為浮游植物的生長提供營養(yǎng)元素，增加浮游植物的數(shù)量，同時小河口景區(qū)附近，旅游業(yè)發(fā)展的同時帶動了周邊餐飲和交通的發(fā)展，由于人為因素如餐飲污水的排放、化石燃料的燃燒和汽車尾氣的排放等造成小河口旅游景區(qū)附近N、P含量高居不下，所以這附近的葉綠素a含量較高。D11點(diǎn)處于烏爾遜河的入湖口，且在該處存在著村落甘珠花，根據(jù)實(shí)地觀察，日常生活用水及牲畜的糞便都會進(jìn)入河水中，尤其廚余廢水、洗衣廢水等污水中 TN、NH4+含量均很高（尹潔等，2009），這些污染物一方面通過河流本身的自凈能力將其稀釋、沉淀，另一方面超過河流的自凈能力后，這些污染物會隨著水流流入呼倫湖，而D11點(diǎn)附近沒有大型挺水植物如蘆葦對氮磷進(jìn)行吸收，使得一些小型浮游植物生長旺盛，故該點(diǎn)附近葉綠素a的含量高。同理G2點(diǎn)位于呼倫湖西河漁場附近，但近幾年西河漁場逐漸廢棄，所以G2點(diǎn)葉綠素a的含量不是很高。

3.2 呼倫湖水體葉綠素a與環(huán)境因子間的關(guān)系討論

3.2.1 葉綠素a與氮磷關(guān)系分析

在淡水湖泊或水庫中，藻類等浮游植物的生長是由多因素控制的，一般地，影響藻類生長的因子主要有水動力條件、氣象條件、營養(yǎng)鹽等（Bowes et al.，2016）。浮游植物是湖泊中的初級生產(chǎn)者，水體中無機(jī)營養(yǎng)鹽類的豐歉是影響浮游植物光合生產(chǎn)的重要因素，而浮游植物的生長狀況又是可以影響水體中營養(yǎng)鹽類含量變動的主要條件（楊志巖等，2009）。國際經(jīng)合組織（OECD）對水質(zhì)因子和葉綠素 a動態(tài)變化的相互關(guān)系進(jìn)行了大量的研究，表明水體磷為唯一主導(dǎo)因子的占80%，氮為主導(dǎo)因子的占 11%，其余9%的水體為氮和磷共同起作用，在呼倫湖，無論是冰封期還是非冰封期，葉綠素a與TN和TP的相關(guān)性都好，通過SPSS與RDA分析，可以明確看出呼倫湖葉綠素a與TP的相關(guān)性要好于TN，同時TP還入選構(gòu)建的冰封期與非冰封期的多元回歸方程，由此可以得出TP對葉綠素a的影響較大。根據(jù)樣本數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)呼倫湖 TN/TP在 4.38－62.30的范圍內(nèi)，其中有64.1%的樣本點(diǎn)在最佳TN/TP的范圍內(nèi)，說明呼倫湖目前現(xiàn)有的氮、磷濃度可以滿足水體中藻類的生長和繁殖，但若有外部條件的影響，如溫度，外源輸入增加等因素，水體中藻類會過量繁殖，最終會導(dǎo)致呼倫湖水質(zhì)惡化。根據(jù)Guildford et al.（2000）提出的水中營養(yǎng)物限制性分類標(biāo)準(zhǔn)，TN/TP≥50（摩爾比，換算成質(zhì)量比約為22.6）為磷限制狀態(tài)，而TN/TP≤20（摩爾比，換算成質(zhì)量比約為 9.0）為氮限制狀態(tài)，而呼倫湖 TN/TP質(zhì)量比的平均值為24.49，因此可以明確呼倫湖為磷限制性湖泊。

呼倫湖2015年TN、TP的變化范圍在0.48－1.75、0.20－0.54 mg·L-1之間，2016年 TN、TP 的變化范圍是 5.82－14.52、0.17－0.98 mg·L-1，2017年 TN、TP的變化范圍在 6.61－9.04、0.34－0.75 mg·L-1之間，3年TN、TP的含量有顯著的增加，但水體中N，P濃度并不總是與藻類的增殖呈正比，而是表現(xiàn)出非常復(fù)雜的關(guān)系（王瓊等，2017），一些研究指出，N，P是水體浮游植物生長必不可少的物質(zhì)基礎(chǔ)，其濃度變化可影響浮游植物的數(shù)量，而浮游植物的生長狀況又可導(dǎo)致營養(yǎng)鹽濃度變動，因此產(chǎn)生了N，P與Chl.a濃度在特定時期呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系的現(xiàn)象，一方面說明藻類在生長過程中消耗了部分N，P（吳怡等，2013）；另一方面Xu et al.（2012）研究的太湖藻類生長受限的水體磷濃度，提出水體TP濃度應(yīng)低于0.05 mg·L-1才對藻類生物量高低起到明顯影響，而目前呼倫湖的TP含量明顯高于此，這也是TP與Chl.a關(guān)系復(fù)雜的主要原因，非冰封期Chl.a濃度與TN濃度呈負(fù)相關(guān)，這主要是由于藻類大量生長對氮的吸收利用不同步，以及溫度升高造成的水湖體脫氮能力增加造成的（朱廣偉等，2018）。綜上呼倫湖非冰封期葉綠素a與TN、TP呈負(fù)相關(guān)可能就是源于此。

3.2.2 葉綠素a與其他環(huán)境因子關(guān)系分析

相對于溫暖的非冰封期而言，冰封期受外界溫度的影響，湖體處于封凍狀態(tài)，70－100 cm的冰層厚度，以及覆蓋的積雪，大大減少了太陽光的射入，使得浮游植物的光合作用受限，但較厚的冰層對于水體來說，相當(dāng)于一個“保溫罩”，根據(jù)對呼倫湖冰封期長期監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，表層水體的平均溫度為1.016 ℃，雖然在 SPSS相關(guān)性分析中水溫的相關(guān)性不是很好，但進(jìn)一步將水溫進(jìn)行 RDA分析，發(fā)現(xiàn)水溫在所選的環(huán)境因子更為突出，表明冰封期水溫對葉綠素a的影響較大，湖體水溫變高，浮游植物繁殖速度加快，生長旺盛，此外水溫是藻類生長、進(jìn)行光合作用的必要條件，它與藻類細(xì)胞內(nèi)酶反應(yīng)的速率及植物的新陳代謝密切相關(guān)，是影響葉綠素a含量的環(huán)境因子（錢昊鐘等，2013），所以冰封期葉綠素a與水溫、冰厚的相關(guān)性較好，也表明水溫是影響葉綠素a的限制性環(huán)境因子，而冰厚則是受葉綠素a影響的被動因子。溶解氧是體現(xiàn)湖泊水體營養(yǎng)水平的重要指示參數(shù)，不僅是浮游植物生長的重要條件，也是浮游植物代謝過程所必需的（吳阿娜等，2011），溶解氧不僅與葉綠素a的相關(guān)性大于 0.5，而且還入選構(gòu)建的冰封期葉綠素 a的多元線性回歸方程，說明葉綠素a含量變高，會增強(qiáng)浮游植物的光合作用能力，從而增加溶解氧的含量，在 RDA分析中也進(jìn)一步證明冰封期溶解氧是受葉綠素a影響的被動環(huán)境因子。

SPSS相關(guān)性分析與RDA分析中均表示pH是影響非冰封期葉綠素a的主要環(huán)境因子，這是因?yàn)闇囟壬?，水體中浮游植物生長繁殖速度都加快，在進(jìn)行光合作用時會吸收二氧化碳，導(dǎo)致pH值升高，有研究表明，藻類等浮游植物生長的適宜 pH是7－9（陳家長等，2014），根據(jù)對呼倫湖常年監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，非冰封期pH在8.492－9.161之間，這為藻類等浮游植物的生長提供了良好的水環(huán)境，由此也可以得出pH是受葉綠素a影響的被動環(huán)境因子。通過SPSS相關(guān)性分析得出葉綠素a與TN/TP的相關(guān)性為 0.502，在對TN/TP的研究中發(fā)現(xiàn)，TN/TP的比值在 10∶1－12∶1之間，藻類的增值速度隨TN/TP的含量的增加而增加；TN/TP的比值在12∶1－25∶1之間，藻類的增值速度隨TN/TP的含量的增加而減小（盛海燕等，2010），而呼倫湖非冰封期TN/TP的平均值為 24.49，可以看出藻類的增殖速度一定程度上會受TN/TP的含量而受限，從而使得TN/TP對葉綠素a的影響較大，相關(guān)性好。從非冰封期葉綠素a構(gòu)建的多元回歸方程，也可以看出pH和TN/TP均入選了所建立的方程，表明pH與TN/TP對葉綠素a的影響頗大。呼倫湖優(yōu)勢種依次是點(diǎn)狀平裂藻（Merismopedia minima）、螺旋魚腥藻（Anabaena variabilis）和柔細(xì)束絲藻（Aphanizomenon issatschenkoi）（徐兆安等，2012）。對于藍(lán)藻門中的物種，在鹽含量越高的水域，均不能正常完成細(xì)胞的生理活動，鹽度較高會導(dǎo)致細(xì)胞生長遲緩、物質(zhì)合成能力下降、細(xì)胞分裂受阻（聶利華等，2016），并且鹽含量的增加會使柔細(xì)束絲藻光合活性受到顯著的抑制（康麗娟等，2007），因此鹽度與葉綠素a呈現(xiàn)一個明顯的負(fù)相關(guān)。

4 結(jié)論

（1）通過分析2015－2017年葉綠素a含量的時空分布變化特征表明：近年來葉綠素a含量呈現(xiàn)逐漸減小的變化趨勢，冰封期葉綠素a含量變化呈現(xiàn)由湖區(qū)東北向南部逐漸減小，非冰封期內(nèi)葉綠素a的含量變化呈現(xiàn)由湖區(qū)北部及南部向湖心區(qū)減小的趨勢。受營養(yǎng)元素、水溫的影響，葉綠素a含量表現(xiàn)有：非冰封期＞冰封期，8月＞7月＞6月的變化特征。

（2）通過相關(guān)性分析，發(fā)現(xiàn)冰封期及非冰封期TN及TP均與葉綠素a均有較高的相關(guān)性，冰封期與葉綠素 a有顯著相關(guān)性的影響因子是溶解氧、水溫、冰厚，且其均是正相關(guān)，非冰封期與葉綠素a有顯著相關(guān)性的影響因子是pH、TN/TP及鹽度，其中鹽度與葉綠素a呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。建立的葉綠素 a含量與9種環(huán)境因子之間的回歸方程R2在0.70以上，模型可以很好反映葉綠素a與環(huán)境因子之間的關(guān)系，冰封期構(gòu)建的方程中有溶解氧、TP，而非冰封期有 pH、TP、TN/TP、TN、4種環(huán)境因子入選。

（3）通過 RDA分析，進(jìn)一步識別、篩選，明確影響最大的環(huán)境因子。發(fā)現(xiàn)水溫是影響冰封期葉綠素a的限制性環(huán)境因子，溶解氧為受葉綠素a影響的被動環(huán)境因子；而非冰封期 pH是受葉綠素 a影響的被動環(huán)境因子。無論是冰封期還是非冰封期TP和TN均是影響葉綠素a的限制性環(huán)境因子。