辽河流域太子河流域N、P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化*

王 琼,卢 聪,范志平,李法云

(1：辽宁石油化工大学生态环境研究院，抚顺 113001)(2：湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128)

辽河流域太子河流域N、P和叶绿素a浓度空间分布及富营养化*

王 琼1,2,卢 聪1,范志平1**,李法云1

(1：辽宁石油化工大学生态环境研究院，抚顺 113001)(2：湖南农业大学资源环境学院，长沙 410128)

通过对太子河流域46个采样点溶解性无机氮、溶解性无机磷、总氮、总磷、电导率、pH、溶解氧和叶绿素a浓度及相关环境因子的测定，分析氮、磷浓度与叶绿素a浓度的空间分布特征，利用回归分析判别氮、磷与叶绿素a浓度的相关性，冗余分析判别河流水质与环境因子的关系，并初步评价太子河流域水体富营养化状况. 结果表明：太子河流域氮、磷浓度具有明显的空间异质性，表现为上游浓度较低且变化较平稳，辽阳段浓度逐渐上升且波动增大，鞍山段浓度最高.冗余分析显示氮、磷浓度的空间分布特征与土地利用方式、海拔、河岸缓冲带宽度、植被多样性密切相关. 叶绿素a浓度与氨氮、硝态氮、溶解性无机氮、溶解性无机磷、总氮、总磷和电导率呈显著正相关，说明营养盐的增多在一定程度上会促进浮游藻类的增长. 太子河流域水体富营养化评价综合指数显示，太子河流域“中”营养状态点位有27个,占58.7%，“富”营养状态点位有19个,占41.3%，没有“贫”、“重富”和“极富”营养状态.

辽河流域;太子河流域;氮；磷; 叶绿素a; 富营养化;空间分布

流域是一个相对封闭、有着清晰边界的系统，同时又与外界保持着物质、能量和信息交换[1]. 随着社会经济的发展，人类活动强烈地改变了流域水体中可溶性营养盐浓度[2]，从而破坏了水生态系统营养平衡，尤其是河流向湖泊及海洋的营养盐输入常常发生局域性积累而造成水体富营养化，引起浮游植物大量生长，导致水质恶化等一系列环境问题[3-5]. 解决富营养化问题的根本途径是削减外源污染输入，而河流输入占营养盐输入的62%～89%[6]. 因此，从流域尺度上分析营养盐分布特征，揭示流域污染物输出负荷，及其与富营养化的机理联系，是水体富营养化防控的科学基础. 然而，目前作为湖泊、海域主要营养盐来源的河流，其富营养化程度常常被忽略. 我国现行的富营养化评价也主要是针对湖泊、海域水环境[7-9]，对于河流往往停留在水质是否达标和水体是否污染上[5,10]，河流富营养化及其主控因子对富营养化的协同和抑制作用还欠缺深入的认识和研究[11]. 富营养化现象受多种环境因子影响，其中最为重要的2个参数即是溶解性无机氮、溶解性无机磷[12-14]. 而叶绿素a作为水体浮游植物存量的重要表征指标之一，能够用于判断水体发生水华或赤潮的情况[15]. 研究叶绿素a与氮、磷浓度的关系，对认识水体富营养化的形成机理及其与主控因子之间的耦合作用和机制，以及制定流域水环境管理对策都具有重要意义[16-17].

太子河是辽宁省南部的主要河流之一，与浑河在三岔河合流为大辽河后至营口入渤海. 太子河流域是我国东北地区的经济核心，社会经济发展迅速，工业化程度较高[18]. 在工农业快速发展的压力下，河流生态系统健康严重受损，大量营养盐随河流入海，诱发了近海海域水体富营养化[19-21]. 2014年渤海海域春、夏和秋季富营养化海域面积分别为11220、10980和14530 km2，共发生赤潮11次，累积面积4078 km2，在全国各海域中面积最大[22]. 目前对近海海域及河口区氮、磷营养盐浓度及富营养化关系的研究已取得一些进展，如王焕松等[23]对辽东湾海域进行水体富营养化的模糊综合评价，张志锋等[24]对渤海富营养化现状、机制及其与赤潮的时空耦合性的研究. 然而河口、海湾营养物质最主要的来源是上游河流的输入，但对入海河流富营养化程度究竟如何，叶绿素a浓度的分布与易于生物利用的可溶态氮、磷之间是否存在联系，各河段营养盐的输出量是多少，迄今少见报道. 因此，本研究通过对太子河流域46个采样点水体中氨氮、硝态氮、亚硝态氮、溶解性无机氮、溶解性无机磷、总氮、总磷和叶绿素a浓度的测定，分析太子河流域水体中营养盐浓度的空间异质性，结合水文数据计算各河段营养盐的输出量，并分析水体中营养盐与叶绿素a的关系，探讨太子河流域各河段对氮磷入海通量的贡献及水体潜在富营养化危险，以期为流域、海域富营养化防治提供科学依据，为流域水生态管理提供参考依据.

1 研究区概况

图1 太子河流域采样点位

太子河流域(40°29′～41°39′N，122°26′～124°53′E)(图1)，太子河有南北两个源头，南支的源头在本溪县东营坊乡羊湖沟草帽顶子山麓，北支的源头在新宾满族自治县平顶山镇鸿雁沟，南北二支于南甸子镇汇合为太子河干流，向西流经本溪、鞍山、辽阳三市，在三岔河与浑河一起汇人大辽河，于营口市注入渤海，流域面积为1.39×104km2. 太子河流域属温带季风气候，年内温差较大，多年平均气温2.27～9.99℃. 年降水量约655～954 mm，降雨多集中在6-9月，占全年降雨的71.2%. 年蒸发散为734～1018 mm，多年平均天然径流量为44.96×108m3. 流域内自然植被类型为落叶阔叶林，上游地区为低山丘陵，植被保护较好，中下游为平原区，土地开发程度高. 太子河河岸带土壤以草甸土和棕黄土为主.

2 材料与方法

2.1 样品采集

于2014年6月12日—7月18日期间，在太子河流域内选取了46个采样点位(图1)进行调查. 调查时用GPS定位仪确定样点的经度、纬度和海拔高度. 同时对左右岸河岸带宽度、河岸带草本层盖度、土地利用方式等环境影响因子进行调查. 利用GIS软件获取太子河流域各种土地利用类型所占的比例(表1).

表1 太子河流域土地利用结构

2.2 样品分析方法

2.3 数据分析

利用SPSS 18.0统计软件进行相关分析和方差分析，除趋势对应分析(DCA)和冗余分析(RDA)采用Canoco 4.5软件进行.

3 结果

3.1 太子河流域水质状况

3.2 太子河流域水质空间差异性分析

图2 太子河流域水质状况

表2 太子河流域各河段水质指标差异性分析(平均值±标准误)*

*同行间不同字母代表差异显著，显著性水平0.05.

3.3 水质指标与Chl.a浓度的相关分析

表3 太子河流域水质指标及Chl.a浓度相关分析

*显著性水平0.05，**显著性水平0.01.

图3 太子河流域Chl.a浓度与水质指标的回归分析

图4 太子河流域水质与环境因子RDA排序图

3.4 太子河流域水质指标与环境因子的关系

表5 太子河流域水质指标与环境因子的RDA结果

图5 太子河流域6-7月流量

3.5 氮、磷输出量

3.6 潜在富营养化分析

采用广泛适用于我国湖泊、水库和河流水体富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式，计算水体富营养化评价综合指数(EI)，并依据富营养状态的各级分级标准，EI<20贫营养级，20≤EI<39.42中营养级，39.42≤EI<61.29富营养级，61.29≤EI<76.28重富营养级，76.28≤EI<99.77极富营养级. 评价各采样点水体所处的营养状态，其公式为：

式中，Wj为指标j的归一化权重值，本研究将各指标视作等权重；EIj为指标j的富营养化评价普适指数；xj为指标j的“规范值”，其计算方法见文献[26].

图6 太子河流域主要河段和TP输出量

图7 太子河流域水体营养评价综合指数

结合富营养状态分级标准，可知太子河流域所有点位营养状态均为“中”和“富”，其中“中”营养状态27个，占58.7%，“富”营养状态19个,占41.3%，没有“贫”、“重富”和“极富”营养状态.EI最低值出现在4#采样点，为24.26，最高值出现在43#采样点，为69.15.EI值由上游至下游呈现逐渐上升趋势，平均值为39.69(图7).

4 讨论

4.1 太子河流域N、P、Chl.a浓度空间分布趋势分析

太子河流域N、P具有明显的空间异质性，表现为上游浓度较低且变化较平稳，辽阳段N、P浓度逐渐上升且波动增大，鞍山段N、P浓度最高. 分析其原因主要受到太子河流域外源污染物输入源随机性和区域性影响. 从太子河流域土地利用结构(表1)可以看出,太子河流域上游地区以林地为主占总面积的98%以上，本溪段也以林地为主要类型.很多研究指出流域中林地和草地所占面积的百分比与水体中N、P浓度呈负相关，而流域中耕地面积百分比与N、P浓度呈正相关[26-28]. 辽阳段和鞍山段以农业用地为主要类型，农业用地中农药、化肥的过量使用，不合理农业灌溉，以及养殖业的发展，导致农业面源污染对太子河造成了持续的营养压力，超过河流的自净能力，使辽阳段和鞍山段DIN、DIP浓度逐渐上升[29-31]. 并且辽阳和鞍山段工业和城市建筑等土地利用方式逐渐增多，工业污水特殊的源输入形式造成DIN、DIP浓度波动起伏. 本研究中N、P及Chl.a浓度与环境因子的冗余分析结果(图4)也显示，土地利用方式与N、P浓度及Chl.a浓度呈显著负相关.

除此之外，氮、磷及Chl.a浓度与河岸缓冲带宽度和海拔呈负相关(图4). 河岸缓冲带宽度对水质的影响主要与植被对N、P的削减作用有关[26]. 很多研究表明河岸带植被可有效控制入河N、P污染物，是截留陆域面源污染物、改善河道水质的有效手段[32-34]. 太子河流域上游海拔高，难于耕作，因此植被保持完好，土壤受到的人为干扰小，因此土壤营养元素含量高；而太子河下游为平原地区，是辽宁省重要的粮食生产基地，农业种植发达，很多地方的耕作已经到了河道附近，受到降水的影响，大量农业面源污染进入河水中，致使下游N、P浓度增大.

Chl.a浓度在太子河流域的分布趋势与N、P浓度趋势相近，流域的营养源输入具有多元性和分布的不均匀性，其生物可利用形态也随输入的不同而产生差异，从而造成Chl.a浓度的时空分布特征差异. 太子河上游地区主要是山林，河水中营养盐浓度偏低，本溪段、辽阳段、鞍山段人口数量、农业用地面积、城市化不断增大，导致水体中营养盐浓度不断升高，其中辽阳段和鞍山段工业化增多导致部分点位营养盐浓度突增，引起Chl.a浓度增大.

4.2 Chl.a与N、P浓度关系分析

4.3 太子河流域富营养状况分析

河流水体中N、P营养盐浓度严重超标，势必造成水体富营养化. 国际公认的富营养化阈值为TP=0.02 mg/L，TN=0.2 mg/L[42]，太子河所有点位的TN、大部分点位的TP都超过了富营养化阈值. 从Chl.a浓度看，<3 μg/L的水体为贫营养，3～7 μg/L为中营养，7～40 μg/L为富营养，>40 μg/L为重富营养，太子河流域贫营养、中营养、富营养的点位分别有13、14和19个，没有重富营养的点位. 这说明太子河流域部分点位高营养盐并未引起藻类的大量生长. 吴怡等[40]的研究中也指出在相对较高的N、P浓度下，河流Chl.a浓度仅为湖泊的1/10乃至1/100. 出现这种现象一方面是由于河流的水动力条件制约了浮游植物的生长. 另一方面Chl.a浓度的分布可能还受其他因素决定，如温度、光照、水量和流速等水动力条件与特征的影响[43-44]. 本研究进一步采用了广泛适用于我国湖泊、水库和河流水体富营养化评价的对数型幂函数普适指数公式，通过计算水体富营养化评价综合指数，评价了太子河流域水体的营养状态. 从结果来看太子河流域所有点位营养状态均为“中”和“富”营养状态，其中“中”营养状态占58.7%，“富”营养状态占41.3%. 这与上述对理化因子浓度分析的结论一致. 相对于湖泊和海域而言，河流受人类影响更为直接，而当承载高浓度营养盐的河水汇入湖泊和和海洋，无疑将增加湖泊和海域的富营养化压力. 本研究中，太子河下游地区TN、TP的输出量分别为586.81和58.72 g/s，这些N、P将汇入大辽河进入渤海，对附近海域生态安全造成影响，这将成为区域河流水环境治理的新问题和关注点.

5 结论

1)太子河流域N、P具有明显的空间异质性，表现为上游浓度较低且变化较平稳，辽阳段浓度逐渐上升且波动增大，鞍山段最高. 冗余分析显示N和P的空间分布特征与土地利用方式、海拔、河岸缓冲带宽度和植被多样性密切相关.

3)太子河流域水体富营养化评价综合指数(EI)显示，太子河流域“中”营养状态点位27个，占58.7%，“富”营养状态点位19个，占41.3%，没有“贫”、“重富”和“极富”营养状态. 但水体中N、P浓度相对较高，当承载高浓度营养盐的河水汇入海洋，将增加附近海域的富营养化压力.

[1] Cheng Guodong, Li Xin. Integrated research methods in watershed science.ScienceChina:EarthSciences, 2015,45(6): 811-819. [程国栋, 李新. 流域科学及其集成研究方法. 中国科学: 地球科学, 2015, 45(6): 811-819.]

[2] Nguyen DT, Harada M, Hiramatsu K. Evaluation of the water-quality dynamics in a eutrophic agricultural pond by using a one-box ecosystem model considering several algal groups.PaddyandWaterEnvironment, 2010, 8(4): 301-318.

[3] Anderson DM, Glibert PM, Burkholder JM. Harmful algal blooms and eutrophication: Nutrient sources, composition, and consequences.Estuaries, 2002, 25(4): 704-726.

[4] Glibert PM, Burkholder JM. Harmful algal blooms and eutrophication: “strategies” for nutrient uptake and growth outside the Redfield comfort zone.ChineseJournalofOceanologyandLimnology, 2011, 29(4): 724-738.

[5] Chen H, Sun C, Wu Y. Analysis of trend of nutrient structure and influencing factors in Changjiang Estuary and its adjacent sea during 23 years.MarineEnvironmentalScience, 2011, 30(4): 551-553.

[6] Chen Nengwang, Wu Yinqi, Zhang Yuzhenetal. Linking watershed nutrient loads and riverine export to reservoir eutrophication: The case of Shanzai Reservoir, Fujian Province.JournalofAgro-EnvironmentScience, 2013, 32(9): 1862-1869. [陈能汪, 吴殷琪, 张玉珍等. 流域氮磷输出、河流输送与库区富营养化关联分析——以福建山仔水库为例. 农业环境科学学报, 2013, 32(9): 1862-1869.]

[7] Li Junlong, Zheng Binghui, Liu Yongetal. Classification of estuaries in China based on eutrophication susceptibility to nutrient load.ScienceChina:EarthSciences, 2015, 23(4): 455-467. [李俊龙, 郑丙辉, 刘永等. 中国河口富营养化对营养盐负荷的敏感性分类. 中国科学: 地球科学, 2015, 23(4): 455-467.]

[8] He Yongfeng, Li Haocheng, Zhu Yongjiuetal. Status and spatial-temporal variations of eutrophication in Lake Changhu，Hubei Province.JLakeSci, 2015, 27(5): 853-864. DOI:10.18307/2015.0511. [何勇凤, 李昊成, 朱永久等. 湖北长湖富营养化状况及时空变化(2012-013年). 湖泊科学, 2015, 27(5): 853-864.]

[9] Wang Yan, Jiang Xia, Li Yongfengetal. Spatial and temporal distribution of nitrogen and phosphorus and nutritional characteristics of water in Dongting Lake.ResearchofEnvironmentalSciences, 2014, 27(5): 484-491. [王岩, 姜霞, 李永峰等. 洞庭湖氮磷时空分布与水体营养状态特征. 环境科学研究, 2014, 27(5): 484-491.]

[10] Xu Peng, Gao Wei, Zhou Fengetal. New approach to assess the aquatic effects of watershed socio-economic development and its application in Lake Nansihu.ActaScientiaeCircumstantiae, 2013, 33(8): 2285-2295. [徐鹏, 高伟, 周丰等. 流域社会经济的水环境效应评估新方法及在南四湖的应用. 环境科学学报, 2013, 33(8): 2285-2295.]

[11] Zhang Hong, Lin Chao, Lei Peietal. Evaluation of river eutrophication of the Haihe River Basin.ActaScientiaeCircumstantiae, 2015, 35(8): 2336-2344. [张洪, 林超, 雷沛等. 海河流域河流富营养化程度总体评估. 环境科学学报, 2015, 35(8): 2336-2344.]

[12] Wiley MJ, Hyndman DW, Pijanowski BCetal. A multi-modeling approach to evaluating climate and land use change impacts in a Great Lakes river basin.Hydrobiologia, 2010, 657(1): 243-262.

[13] Li X, Yang L, Yan W. Model analysis of dissolved inorganic phosphorus exports from the Yangtze river to the estuary.NutrientCyclinginAgroecosystems, 2011, 90(1):157-170.

[14] Wang J, Yan W, Chen Netal. Modeled long-term changes of DIN:DIP ratio in the Changjiang River in relation to Chl.a and DO concentrations in adjacent estuary.Estuarine,CoastalandShelfScience, 2014. DOI： org/10.1016/j.ecss.2014.11.028.

[15] Lau SSS，Lane SN. Biological and chemical factors influencing shallow lake eutrophication: A long-term study.ScienceoftheTotalEnvironment, 2002, 288(3): 167-181.

[16] Xavier D, Ruddick K, Lacroix G. Salinity predicts the distribution of chlorophyll a spring peak in the southern North Sea continental waters.JournalofSeaResearch, 2015, 103(1): 59-74.

[17] Fleming V, Andersenb JH, Carstensend Jetal. Recent developments in assessment methodology reveal that the Baltic Sea eutrophication problem is expanding.EcologicalIndicators, 2015, 48(1):380-388.

[18] Zhang Yuan, Chen Libin, Qu Xiaodongetal. Environmental factors and community characteristics of aquatic macrophytes in Taizi River Tributaries of Liaoning Province.JournalofWuhanBotanicalResearch, 2011, 29(5): 552-560. [张远, 陈立斌, 渠晓东等. 辽宁太子河大型水生植物的群落特征及其与环境的关系. 植物科学学报, 2011, 29(5): 552-560.]

[19] Li Yanli, Xu Zongxue, Liu Xingcai. Spatial variability analysis of water nitrogen and phosphorus and their response to land-use structures in the Huntai River Basin.ResearchofEnvironmentalSciences, 2012, 25(7): 770-777. [李艳利, 徐宗学, 刘星才. 浑太河流域氮磷空间异质性及其对土地利用结构的响应. 环境科学研究, 2012, 25(7): 770-777.]

[20] Qin Yanwen, Zheng Binghui, Zhang Leietal. Pollution characteristics analysis of water quality in Liaodong Bay from 2004 to 2008.ResearchofEnvironmentalSciences, 2010, 23(8): 987-992. [秦延文, 郑丙辉, 张雷等. 2004—2008年辽东湾水质污染特征分析. 环境科学研究, 2010, 23(8): 987-992.]

[21] Qu Limei, Yao De, Cong Pifu. Inorganic nitrogen and phosphate and potential eutrophication assessment in Liaodong Bay.ChineseJournalofEnvironmentalScience, 2006, 27(2): 263-267. [曲丽梅, 姚德, 丛丕福. 辽东湾氮磷营养盐变化特征及潜在性富营养评价. 环境科学, 2006, 27(2): 263-267.]

[22] Hydrology Bureau of Liaoning Province. Liaoning water resources bulletin. Shenyang: Liaoning Provincial Department of Water Resources, 2015. [辽宁省水文局. 辽宁省水资源公报. 沈阳: 辽宁省水利厅, 2015.]

[23] Wang Huansong, Lei Kun, Li Zichengetal. Fuzzy comprehensive evaluation of water eutrophication in Liaodong Bay.ResearchofEnvironmentalSciences, 2010, 23(4): 413-419. [王焕松, 雷坤, 李子成等. 辽东湾海域水体富营养化的模糊综合评价. 环境科学研究, 2010, 23(4): 413-419.]

[24] Zhang Zhifeng, He Xin, Zhang Zheetal. Eutrophication status, mechanism and its coupling effect with algae blooming in Bohai.MarineEnvironmentalScience, 2012, 31(4):465-483. [张志锋, 贺欣, 张哲等. 渤海富营养化现状、机制及其与赤潮的时空耦合性. 海洋环境科学, 2012, 31(4):465-483.]

[25] Ministry of Environmental Protection of the People’s Republic of China, Editorial Board of Water and Wastewater Monitoring and Analysis Methods eds. Water and wastewater monitoring and analysis methods: 4th edition. Beijing: China Environmental Science Press, 2002. [国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会. 水和废水监测分析方法: 第4版. 北京: 中国环境科学出版社, 2002.]

[26] Allan JD. Landscape and riverscapes: The influence of land use on river ecosystems.AnnualReviewofEcologyandSystematics, 2004, 35: 257-284.

[27] AhearnDS, Sheibley RW, Dahlgren RAetal. Land use and land cover influence on water quality in the last free-flowing river draining the western Sierra Nevada, California.JournalofHydrology, 2005, 313(3/4): 234-247.

[28] Xiao HG, Wei J. Relating landscape characteristics to non-point source pollution in mine waste-located watersheds using geospatial techniques.JournalofEnvironmentalManagement, 2007, 82(1): 111-119.

[29] Fedorko EJ, Pontius RG, Aldrich SPetal. Spatial distribution of land type in regression models of pollutant loading.TheBiologicalBulletin, 2004, 207(2): 173.

[30] Bahar M M, Ohmori H, Yamamuro M. Relationship between river water quality and land use in a small river basin running through the urbanizing area of Central Japan.Limnology, 2008, 9(1):19-26.

[31] Arheimer B, Liden R. Nitrogen and phosphorus concentrations from agricultural catchments influence of spatial and temporal variables.JournalofHydrology, 2000, 227(1): 140-159.

[32] Hefting M, Beltman B, Karssenberg Detal. Water quality dynamics and hydrology in nitrate loaded riparian zones in the Netherlands.EnvironmentalPollution, 2006, 139(1): 143-156.

[33] Yan Lifeng, Shi Xianfeng, Yu Lizhongetal. Elimination effects of riparian vegetation buffer zones on surface water nitrogen and phosphorus in Shenyang suburbs.ChineseJournalofEco-Agriculture, 2011, 19(2):403-408. [阎丽凤, 石险峰, 于立忠等. 沈阳地区河岸植被缓冲带对氮、磷的削减效果研究. 中国生态农业学报, 2011, 19(2):403-408.]

[34] Zhao Tongqian, Xu Huashan, Ren Yufenetal. Research progress in agricultural non-point nitrogen pollution control in riparian wetlands.ChineseJournalofEnvironmentalEngineering, 2008, 2(11): 1441-1446. [赵同谦, 徐华山, 任玉芬等. 滨河湿地对农业非点源氮污染控制研究进展. 环境工程学报, 2008, 2(11): 1441-1446.]

[35] Carpenter SR, Bennett EM. Reconsideration of the planetary boundary for phosphorus.EnvironmentalResearchLetters, 2011,6(1): 14009-14020.

[36] Tian Shimi, Yang Yang, Qiao Yongminetal. Temporal and spatial distribution of phytoplankton chlorophyll-a and its relationships with environmental factors in Dongjiang River，Pearl River basin.JLakeSci, 2015, 27(1): 31-37. DOI:10. 18307/2015.0104. [田时弥, 杨扬, 乔永民等. 珠江流域东江干流浮游植物叶绿素a时空分布及与环境因子的关系. 湖泊科学, 2015, 27(1): 31-37.]

[37] Song Yuzhi, Qin Boqiang, Gao Guang. Effect of nutrient on periphytic aglae and phytoplankton.JLakeSci, 2007, 19(2):125-130. DOI:10. 18307/2007. 0203. [宋玉芝, 秦伯强, 高光. 氮及氮磷比对附着藻类及浮游藻类的影响. 湖泊科学, 2007, 19(2):125-130.]

[38] Wang Jun, Wei Xiaohang, Yao Weizhongetal. Relationship between chlorophyll a content and TN and TP concentrations in water bodies of south Taihu Lake.JournalofZhejiangOceanUniversity(NaturalScienceEdition), 2011, 30(3): 190-193,204. [王俊, 韦肖杭, 姚伟忠等. 南太湖水体叶绿素a含量与氮磷浓度的关系. 浙江海洋学院学报(自然科学版), 2011, 30(3): 190-193,204.]

[39] Zhao Hanqu, Wei Xiaohang, Yao Weizhongetal. Relationships between chlorophyll-a content and TN, TP concentrations in coastal waters of south Taihu Lake.JournalofHydroecology, 2011, 32(5): 59-63. [赵汉取, 韦肖杭, 姚伟忠等. 南太湖近岸水域叶绿素a含量与氮磷浓度的关系. 水生态学杂志, 2011, 32(5): 59-63.]

[40] Wu Yi, GuoYafei, Cao Xuetal. Eutrophication and spatial distribution of chlorophyll-a,nitrogen and phosphorus in Fu-Nan River,Chengdu City.EnvironmentalMonitoringinChina, 2013, 29(4): 43-49. [吴怡, 郭亚飞, 曹旭等. 成都府南河叶绿素a和氮、磷的分布特征与富营养化研究. 中国环境监测, 2013, 29(4): 43-49.]

[41] Bulgakov NG, Levich A. The nitrogen: phosphorus ratio as a factor regulating phytoplankton community structure: nutrient ratios.ArchivfürHydrobiologie, 1999, 146(1): 3-22.

[42] Claude DB, Canfied DE, Bachman RW. Seasonal patterns of chlorophyll, nutrient concentritions and secchi disk transparency in Florida lakes.LakeandReservoirManagement, 1998, 14(1): 60-76.

[43] Zhang Wei, Sun Jian, Nie Hongtaoetal. Seasonal and spatial variations of nutrient and the response of phytoplankton in PRE and adjacent sea areas.ActaEcologicaSinica, 2015, 35(12): 4034-4044. [张伟, 孙健, 聂红涛等. 珠江口及毗邻海域营养盐对浮游植物生长的影响. 生态学报, 2015, 35(12): 4034-4044.]

[44] Wang Liqing, Xu Li, Lu Ziyuanetal. Dynamic of phytoplankton abundance and the relationship with environmental factors in Dianshan Lake,Shanghai.ChineseJournalofEnvironmentalScience, 2011, 32(10): 2868-2874. [王丽卿, 许莉, 卢子园等. 淀山湖浮游植物数量消长及其与环境因子的关系. 环境科学, 2011, 32(10): 2868-2874.]

Eutrophication and spatial distribution of N, P and chlorophyll-a in the Taizihe River Basin, Liaohe River Catchment

WANG Qiong1,2, LU Cong1, FAN Zhiping1**& LI Fayun1

(1:InstituteofEco-environmentalSciences,LiaoningShihuaUniversity,Fushun113001,P.R.China)(2:CollegeofResourcesandEnvironment,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,P.R.China)

Dissolved inorganic nitrogen, dissolved inorganic phosphorous, total nitrogen, total phosphorus,conductivity, pH, dissolved oxygen and chlorophyll-a were monitored in 46 sections along the Taizihe River, Liaohe River Catchment to understand their spatial distributions. The relationships between dissolved inorganic nitrogen, dissolved inorganic phosphorous and chlorophyll-a concentration were identified using the regression analysis. The relationship between water quality and environmental influencing factors was identified using redundancy analysis.The results showed that distributions of nitrogen, phosphorous and chlorophyll-a concentration had a certain spatial-related variability.The concentration of nitrogen, phosphorous and chlorophyll-a were low and stable in the upstreams, and were increasing and fluctuating in reaches of Liaoyang. In the reaches of Anshan the concentrations were the highest. Redundancy analysis showed that the spatial distribution characteristics of N and P were closely related to the land use, altitude,width of the riparian buffer and vegetation diversity. Ammonia nitrogen, nitrate nitrogen, dissolved inorganic nitrogen, dissolved inorganic phosphorous,total nitrogen, total phosphorus, and conductivity were positively correlated with chlorophyll-a concentration. It indicated that nitrogen and phosphorous could promote the growth of alga. Eutrophication evaluation index in Taizihe River Basin showed that there were 27 sample sites in the mesotrophic level,19 sample sites in a status of eutrophication, no oligotrophic, hyper eutrophic and extremely eutrophic status.

Liaohe River Catchment; Taizihe River Basin; nitrogen; phosphorous; chlorophyll-a; eutrophication; spatial distribution

*国家科技支撑计划“十二五”项目(2015BAD07B030102)、国家水体污染与治理科技重大专项(2012ZX07505-001-01)、辽宁省自然科学基金项目(2014020108)、辽宁石油化工大学环境科学与工程学科创新团队([2014]11号)和辽宁石油化工大学科研启动项目(2014XJJ-013、2014XJJ-014)联合资助.2016-03-08收稿；2016-05-30收修改稿. 王琼(1983～)，女，博士研究生，助理研究员；E-mail: wangqiong0407@163.com.

J.LakeSci.(湖泊科学)， 2017， 29(2)： 297-307

DOI 10.18307/2017.0205

©2017 byJournalofLakeSciences

**通信作者; E-mail: zhiping_fan @hotmail.com.