劉 莎，宋凌云，李 輝，魏淑珍,c

荷花覆蓋度對衡水湖葉綠素a含量變化的影響

劉 莎a，宋凌云a，李 輝b，魏淑珍b,c

（衡水學(xué)院 a. 生命科學(xué)學(xué)院；b. 濕地保護(hù)與研究中心；c. 河北省濕地生態(tài)與保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 衡水 053000）

在衡水湖選取5個(gè)荷花樣區(qū)，在每個(gè)樣區(qū)選擇生長狀況相對一致的低覆蓋度、中覆蓋度和高覆蓋度位點(diǎn)。2019年5—9月，每月采集水樣一次，分別測定葉綠素a含量。結(jié)果表明：衡水湖葉綠素a含量變化與荷花覆蓋度有關(guān)；合適的覆蓋度（中覆蓋度）對葉綠素a的合成有明顯抑制作用；荷花覆蓋度對衡水湖葉綠素a含量變化的影響有明顯的季節(jié)性，6、7月份影響較大，這與荷花及藻類的生長規(guī)律有關(guān)；6、7月份溫度適合荷花的快速生長，對浮游植物藻類的生長形成一個(gè)天然的遮光屏障，藻類日照時(shí)數(shù)降低從而葉綠素a含量也呈現(xiàn)相應(yīng)變化。加強(qiáng)荷花的科學(xué)管理，根據(jù)荷花的生長狀況及時(shí)調(diào)整荷花的植株密度和蓋度，與此同時(shí)，加強(qiáng)湖泊水質(zhì)的綜合管理，預(yù)防藻類水華的危害。

衡水湖；荷花；覆蓋度；葉綠素a

湖泊富營養(yǎng)化已經(jīng)成為中國一個(gè)突出的環(huán)境問題。葉綠素a（Chlorophyll-a）是水體初級生產(chǎn)力和富營養(yǎng)化程度的重要指標(biāo)，其濃度的調(diào)查通常被應(yīng)用于描述水體富營養(yǎng)化狀態(tài)和研究水質(zhì)動態(tài)的變化[1-2]。目前研究表明，葉綠素a濃度的垂向分布受光照、溫度[3]、溶解氧、營養(yǎng)鹽[4,5]、湍流與水動力[6-7]等多方面的影響，其變化十分復(fù)雜，目前得出的規(guī)律與結(jié)論以區(qū)域性的為主。荷花作為淡水湖泊主要挺水植物之一，集觀賞性與生態(tài)效應(yīng)為一體。浮游植物藍(lán)藻等的生長離不開光照，荷花的葉子大而舒展，漂浮于水面，對浮游植物藍(lán)藻等的生長形成一個(gè)天然的遮光屏障，對浮游植物生長具有一定的抑制作用，本研究主要研究葉綠素a濃度的水平分布及其與環(huán)境的相關(guān)性。通過不同季節(jié)荷花覆蓋度對衡水湖葉綠素a含量變化影響的研究，對荷花覆蓋度與衡水湖葉綠素a含量的相關(guān)性做出分析，從而加強(qiáng)荷花的管理，指導(dǎo)荷花的種植與疏剪，充分發(fā)揮荷花對藻類暴發(fā)的生態(tài)學(xué)效應(yīng)，減少水華的產(chǎn)生。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

衡水湖國家級自然保護(hù)區(qū)坐落在河北省衡水市境內(nèi)，2003年6月，衡水湖自然保護(hù)區(qū)被批準(zhǔn)為國家級自然保護(hù)區(qū)（國辦發(fā)[2003]54號）。自然保護(hù)區(qū)總面積163.65 km2，東至五開河，西至小寨，南至堤里王，北至趙杜村，地理位置坐標(biāo)范圍在115°28′27″～115°41′54″（E）、37°31′39″～37°41′16″（N）之間，海拔在18～25 m左右。衡水湖總蓄水面積為75 km2，全湖以南北向中隔堤為界，分為東湖、西湖兩部分，其中東湖面積42.5 km2，西湖面積32.5 km2。衡水湖國家級自然保護(hù)區(qū)是華北平原唯一保持沼澤、水域、灘涂、草甸等完整濕地生態(tài)系統(tǒng)的自然保護(hù)區(qū)。

1.2 研究方法

1.2.1 樣品采集位點(diǎn)及采樣時(shí)間

在衡水湖選取5個(gè)荷花區(qū)，采樣區(qū)分別命名為H1、H2、H3、H4、H5（見圖1）。在每個(gè)采樣區(qū)分別篩選3個(gè)不同覆蓋度的位點(diǎn)。根據(jù)覆蓋度的大小，低覆蓋度以D表示、中覆蓋度以Z表示、高覆蓋度以G表示。分別在2019年的5月、6月、7月、8月、9月進(jìn)行樣品采集，采集時(shí)間為每月的25日。

1.2.2 樣品采集

用2 L有機(jī)玻璃采水器，在H1、H2、H3、H4、H5五個(gè)荷花樣區(qū)中選擇不同覆蓋度的區(qū)域采集水體樣品。采集水體表層以下0.3 m處樣品。每次采集水樣500 mL。標(biāo)記后的水樣帶回實(shí)驗(yàn)室備用。

1.2.3 荷花覆蓋度的測算與劃分

荷花覆蓋度測定采用葉片大小、水面上葉片數(shù)及植株密度的綜合測算方法。選擇生長狀況相對一致的荷花（葉片大小、水面上葉片數(shù)相對一致），在約500 m2范圍內(nèi)，篩選出平均每平方米范圍內(nèi)荷花1株左右、2株左右、3株左右的三種區(qū)域。分別依次標(biāo)注為低覆蓋度、中覆蓋度和高覆蓋度位點(diǎn)。在每個(gè)荷花樣區(qū)中低覆蓋度、中覆蓋度和高覆蓋度位點(diǎn)的篩選原則：從該區(qū)域的外圍向中心逐漸篩選，分別標(biāo)記出低覆蓋度、中覆蓋度和高覆蓋度位點(diǎn)（水樣采集位點(diǎn)）。

圖1 采樣點(diǎn)分布圖

1.2.4 葉綠素a測定方法

水樣處理和葉綠素a的測定均依據(jù)《水和廢水監(jiān)測方法》（第四版）水樣處理標(biāo)準(zhǔn)和初級生產(chǎn)力的測定[8]。

2 結(jié)果與分析

2.1 荷花低覆蓋區(qū)葉綠素a含量的變化

在衡水湖選取的5個(gè)荷花區(qū)中，在每個(gè)荷花區(qū)分別選取低覆蓋度的位點(diǎn)，分別為H1-D、H2-D、H3-D、H4-D、H5-D，隨時(shí)間變化荷花低覆蓋區(qū)葉綠素a含量變化情況見圖2。由圖2可知，荷花低覆蓋區(qū)葉綠素a含量5月份最低，隨著溫度的升高，6月份有一定幅度的增高，7月份增幅較大，8、9月份趨于平緩。這說明荷花低覆蓋區(qū)荷花葉片遮光度較差，對藻類葉綠素a合成的影響較小。

圖2 荷花低覆蓋區(qū)葉綠素a含量的變化

2.2 荷花中覆蓋區(qū)葉綠素a含量的變化

在衡水湖選取的5個(gè)荷花區(qū)中，在每個(gè)荷花區(qū)分別選取中覆蓋度的位點(diǎn)，分別為H1-Z、H2-Z、H3-Z、H4-Z、H5-Z，隨時(shí)間變化荷花中覆蓋區(qū)葉綠素a含量變化情況見圖3。由圖3可知，荷花中覆蓋區(qū)葉綠素a含量5月份不同樣區(qū)差距較小，6、7月份雖有增加但增幅較小，8、9月份含量變化較小。6、7月份荷花葉片處于快速生長期，8月份葉片一般最大，在中覆蓋度的樣區(qū)中，由于覆蓋度合適，荷花葉片的快速生長與伸展，提供了抑制藻類葉綠素合成的條件。

圖3 荷花中覆蓋區(qū)葉綠素a含量的變化

2.3 荷花高覆蓋區(qū)葉綠素a含量的變化

在衡水湖選取的5個(gè)荷花區(qū)中，在每個(gè)荷花區(qū)分別選取高覆蓋度的位點(diǎn)，分別為H1-G、H2-G、H3-G、H4-G、H5-G，隨時(shí)間變化荷花高覆蓋區(qū)葉綠素a含量變化情況見圖4。圖4表明，荷花高覆蓋區(qū)葉綠素a含量5月份數(shù)據(jù)與荷花低、中覆蓋區(qū)葉綠素a含量數(shù)據(jù)相近。6、7月份增幅較荷花低覆蓋區(qū)小、較荷花中覆蓋區(qū)大。8、9月份含量變化規(guī)律與其他覆蓋區(qū)一致。這說明荷花葉片的遮光作用對藻類葉綠素合成的抑制作用，在其覆蓋度適合的一定范圍內(nèi)作用明顯，過高、過低效果都會下降。

圖4 荷花高覆蓋區(qū)葉綠素a含量的變化

2.4 同一樣區(qū)中不同覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量的變化

在衡水湖選取的5個(gè)荷花區(qū)中，隨機(jī)選擇樣區(qū)H1和H2，H1樣區(qū)中不同覆蓋度位點(diǎn)H1-D、H1-Z、H1-G葉綠素a含量變化情況見圖5；H2樣區(qū)中不同覆蓋度位點(diǎn)H2-D、H2-Z、H2-G葉綠素a含量變化情況見圖6。圖5顯示，同一樣區(qū)（H1）不同覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量在不同月份中含量變化不同。5月份，荷花葉片處于生長初期，不同覆蓋度位點(diǎn)對葉綠素a影響很小。6、7月份不同覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量差距較大，中覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量最低，低覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量最高，高覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量處于兩者之間。8、9月份葉綠素a含量變化規(guī)律與6、7月份相同。圖6顯示樣區(qū)H2與樣區(qū)H1不同覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量的變化規(guī)律一致，H3、H4、H5數(shù)據(jù)結(jié)果（圖2、圖3、圖4）表明，不同覆蓋度位點(diǎn)葉綠素a含量的變化規(guī)律與H1、H2樣區(qū)一致。

圖5 樣區(qū)H1不同荷花覆蓋度葉綠素a含量變化

圖6 樣區(qū)H2荷花不同覆蓋度葉綠素a含量變化

3 結(jié)論與討論

日照時(shí)數(shù)在一定程度上影響葉綠素a濃度[9]。衡水湖葉綠素a含量變化與荷花覆蓋度有關(guān)。合適的覆蓋度（中覆蓋度）對葉綠素a的合成有明顯抑制作用。湖泊葉綠素在時(shí)空動態(tài)變化中具有季節(jié)性特征[10]，荷花覆蓋度對衡水湖葉綠素a含量變化的影響有明顯的季節(jié)性。6、7月份影響較大，這與荷花及藻類的生長規(guī)律有關(guān)。6、7月份的溫度適合荷花的快速生長，藻類生長受到荷花遮光的影響，其日照時(shí)數(shù)降低，從而葉綠素a含量也呈現(xiàn)相應(yīng)變化。湖泊葉綠素在時(shí)空動態(tài)變化中具有異質(zhì)性特征[10]。不同調(diào)查樣區(qū)中葉綠素a分布也存在一定的空間異質(zhì)性，這主要與其氮磷營養(yǎng)鹽的分布及人為活動程度密切相關(guān)。所以加強(qiáng)荷花的科學(xué)管理，根據(jù)荷花的生長狀況及時(shí)調(diào)整荷花的植株密度和蓋度，與此同時(shí)，還要加強(qiáng)湖泊水質(zhì)的綜合管理，預(yù)防藻類水華的危害。

[1] CARNEIRO F M, NABOUT J C, VIEIRA L C G, et al. Determinants of chlorophyll a concentration in tropical reservoirs[J]. Hydrobiologia, 2014,740(1):89-99.

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Effect of Lotus Coverage on Chlorophyll-a Content in Hengshui Lake

LIU Shaa, SONG Lingyuna, LI Huib, WEI Shuzhenb,c

(a. College of Life Science; b. The Center of Wetland Conservation and Research; c. Hebei Key Laboratory of Wetland Ecology and Conservation, Hengshui University, Hengshui, Hebei 053000, China)

Five lotus plots were selected in Hengshui Lake, and low coverage, medium coverage and high coverage sites with relatively consistent growth status were selected in each plot. From May to September in 2019, water samples were collected once a month to determine chlorophyll a content. The results showed that the change of chlorophyll-a content in Hengshui Lake was related to the coverage of lotus. The suitable coverage (medium coverage) could significantly inhibit the synthesis of chlorophyll-a. The effect of lotus coverage on chlorophyll-a content in Hengshui Lake was seasonal. In June and July, the effect is greater, which is related to the growth of lotus and algae. The temperature in June and July is suitable for the rapid growth of lotus, which forms a natural shading barrier for the growth of phytoplankton and algae, and reduces the sunshine hours of algae, resulting in the corresponding change of chlorophyll-a content. It is necessary to strengthen the scientific management of lotus, timely adjust the plant density and coverage of lotus according to the growth status of lotus, and at the same time, strengthen the comprehensive management of lake water quality and prevent the harm of algae bloom.

Hengshui Lake; lotus; coverage; chlorophyll-a

10.3969/j.issn.1673-2065.2021.04.002

劉 莎（1991－），女，河北黃驊人，講師。

魏淑珍（1966－），女，河北武邑人，教授。Email：weishuzhen66@163.com

衡水學(xué)院校級課題（2020ZR24)

X524

A

1673-2065(2021)04-0005-05

2021-05-17

（責(zé)任編校：李建明 英文校對：李玉玲）