草型湖泊叶绿素a 浓度时空分布特征及其与氮磷浓度关系*冯伟莹1，2张生1王圣瑞2焦立新2王利明1崔凤丽1付绪金1杨芳1（1．内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院，呼和浩特010018；2．环境基准与风险评估国家重点实验室/中国环境科学研究院湖泊生态环境创新基地/国家环境保护湖泊污染控制重点实验室，北京100012）摘要：采用2006—2010年5—10月份乌梁素海监测数据，对叶绿素a 浓度的时空分布特征及其与总氮、总磷浓度相关关系进行了分析。
结果表明：乌梁素海叶绿素a 浓度具有明显的时空分布差异性：在时间上，呈现出明显的季节性变化，5、6、9、10月份叶绿素a 浓度较高，7、8月份叶绿素a 浓度偏低，秋季≈春季＞夏季，最高值出现在2007年9月，均值为9.01mg /m 3，最低值出现在2010年7月，均值为1.80mg /m 3；在空间上，南北部叶绿素a 浓度以7.78mg /m 3为界，呈现北部区＞南部区的趋势。
通过叶绿素a 与总氮、总磷浓度相关性分析得出，2006年5月叶绿素a 与总氮、总磷（r =0.7450、0.7596）、2008年5月叶绿素a 与总磷（r =0.5421）、2010年5月叶绿素a 与总氮（r =0.5089）存在较好的相关性。
关键词：线性回归方程；相关性；时空差异DOI ：10.7617/j.issn.1000－8942.2013.04.032SPACE-TIME DISTRIBUTION OF CHLOROPHYLL-a AND ITS RELATIONSHIPWITH TN AND TP CONCENTRATIONS IN PLANT TYPE LAKEFeng Weiying 1，2Zhang Sheng 1Wang Shengrui 2Jiao Lixin 2Wang Liming 1Cui Fengli 1Fu Xujin 1Yang Fang 1（1．College of Water Conservancy and Civil Engineering ，Inner Mongolia Agricultural University ，Hohhot 010018，China ；2．State KeyLaboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment ，Research Center of Lake Eco-Environment ，Chinese ResearchAcademy of Environmental Sciences ，State Environmental Protection Key Laboratory for Lake Pollution Control ，Beijing 100012，China ）Abstract ：Based on the monitoring data from May to October in 2006—2010，the spatial-temporal distribution of chlorophyll-a concentrations and its relationship with and TN and TP concentrations were analyzed．The results showed that chlorophyll-a concentrations significantly change with both time and space ，being timely higher in May ，June ，September and October ，lower in July and August ，concentrations in spring and autumn were higher than those in summer ，the maximum value occurred in september ，2007with an average of 9.01mg /m 3，and the minimum value in July ，2010with an average of 1.80mg /m 3；and spatially they were decreasing from the north to the south ，with the border of 7.78mg /m 3．The correlation between chlorophyll-a with TN ，TP demonstrated evidently in May of 2006（r =0.7450，0.7596），the correlation between chlorophyll-a with TP demonstrated evidently in May of 2008（r =0.5421），the correlation between chlorophyll-a with TN demonstrated evidently in May of 2010（r =0.5089）．Keywords ：linear regression equation ；correlation ；spatial-temporal change*国家自然科学基金项目（51269016，51269017，U1202235，41103070）；内蒙古自治区重大科技项目（20091408）。
0引言湖泊富营养化是由于过量的营养物输入湖泊，导致藻类等浮游植物大量繁殖，水质变坏，进而引起湖泊生态系统的一系列变化［1］。
叶绿素a 最能表现水体富营养化状态进程，也是浮游植物现存量的重要指标之一［2］。
近两年，虞英杰［3］等提出了一种基于微粒群（PSO）算法的BP神经网络模型，对水体叶绿素a进行预测，克服了传统BP模型在训练和测试中易陷入局部最优的缺点，提高了预测精度。
郭劲松［4］等对三峡小江回水区叶绿素a季节变化及其同组主要藻类的相互关系进行了研究，发现叶绿素a季节变化明显，春季最高可达61.08μg/L，而冬季最低值仅为0.19μg/L。
张婷［5］等发现，HJ-1A卫星超光谱数据可以借鉴水体实测光谱数据叶绿素a等不同水质参数敏感波段的分析结果，很好地应用于水质定量遥感。
陈桥［6］等研究证实，太阳辐射和水温与叶绿素a呈显著正相关关系（P ＜0.01），太阳辐射和水温的增加为藻类的大量生长和水华爆发提供了良好的物理条件，太湖蓝藻水华爆发时间有逐年前移的趋势且水华持续时间逐年增加。
曹金玲［7］等利用SPSS统计分析软件的相关性分析和曲线估计功能分析了我国145个湖泊富营养化指标与自然因素之间的关系，发现叶绿素a与湖泊平均水深呈显著负相关（P＜0.05），与年均温和＞0ħ积温呈显著正相关（P＜0.05）。
除了叶绿素a是水质监测的重要参数，是影响湖泊真光层深度和初级生产力的重要因子，总氮和总磷浓度也是浮游植物生长繁殖所必需的营养元素［1，2］。
陈晨［8］等对胶州湾微表层和次表层海水中营养盐的分布特征及富营养化研究发现，不论是微表层还是次表层，营养盐的分布都是从湾内向湾口递减，且胶州湾微表层海水对营养盐氮有不同程度的富集作用，对磷无富集现象。
近几年来，在浅水湖泊中，水体中叶绿素a含量的时空分布状况及季节变化规律具有一定的特殊性，且叶绿素a浓度与总氮、总磷浓度的相关关系因湖泊不同呈现明显的差异性。
因此，本文在分析2006—2010年中5—10月份乌梁素海水体叶绿素a浓度的时空分布特征的基础上，针对乌梁素海富营养化成因机理，分析研究了叶绿素a与总氮和总磷浓度的关系，为乌梁素海富营养化治理提供科学依据。
1研究区概况与研究方法1.1研究区概况内蒙古乌梁素海是我国第8大淡水湖，是内蒙古干旱区最为典型的浅水草型湖泊，是黄河中上游重要的保水、蓄水和调水场地［9］。
乌梁素海属于蒙新高原湖区，其地理坐标介于北纬40ʎ36' 41ʎ03'，东经108ʎ43' 108ʎ57'，现有水域面积285.38km2，其中芦苇区面积为118.97km2，明水区面积为111.13km2，明水区中85.7km2为沉水植物密集区，其余为沼泽区。
乌梁素海是内蒙古河套灌区灌排水系的重要组成部分，处于黄河河套平原末端，属黄河内蒙段最大的湖泊，其补给来源90%经总排干沟汇入乌梁素海后，由西山咀河口排入黄河（见图1），是当地农田退水、工业废水和生活污水的唯一承泄渠道，每年汇入乌梁素海的各种营养盐加速了乌梁素海的沼泽化［10-11］，使乌梁素海成为我国中型湖泊中富营养化水平较为严重的湖泊之一［12］。
图1巴彦淖尔市河套灌区灌排系统Fig．1Irrigation and drainage system of Hetao irrigation in Bayan Nur1.2材料与方法按照我国水环境及湿地生态系统调查规范［8］，根据乌梁素海污染源的分布和水动力特征［9］，将乌梁素海在空间上以2kmˑ2km的正方形网格剖分，利用网格的交点，以梅花形布置24个水样监测点。
但由于乌梁素海的环境复杂，水草、芦苇各月分布情况不同，所以本文选每个月都能取到水样的点，即J11、J13、L11、L15、M12、N13、O10、P9、P11、Q8、Q10、S6、T5、U4、V3、W2共16个点的数据进行分析研究（见图2）。
取样时间为2006—2010年的5—10月份，每月取样1次，每次取样点位置利用GPS定位。
图2乌梁素海（局部）采样分布Fig．2Locations of sampling sites in Lake Wuliangsuhai叶绿素a测定采用丙酮萃取分光光度计法。
取7212013年8月第31卷第4期300mL 水样用What-man GP /C 微孔玻璃纤维滤膜抽滤，滤膜低温干燥后，用90%丙酮低温萃取，离心后取上清液测定光密度。
实验方法和计算按规范进行［13］。
总氮测定采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度计法，总磷采用钼锑抗分光光度计法进行测定。
2结果与讨论2.1乌梁素海水体中叶绿素a 的时间变化采用2006—2010年5—10月各月取样点水体叶绿素a 浓度进行分析，结果见图3。
由图3可看出：近5年乌梁素海水体中叶绿素a 浓度随时间变化基本一致，呈现明显的季节分布，即春季≈秋季＞夏季，即5月、6月、9月、10月偏高，7月、8月偏低的趋势。
最高值出现在2007年9月，均值为9.01mg /m 3，最低值出现在2010年7月，均值为1.80mg /m 3。