卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）—北方池塘藍藻新記錄種及水華爆發的生境特點

董文廣，趙文武，龐顯炳，張曼，王一帆，曾大慶

（1.河南師范大學水產學院，河南 新鄉 453007；2.安陽市水產科學研究所，河南 安陽 455000）

近年來，隨著我國淡水養殖業的發展以及水域生態環境調查和修復工作的開展，我國養殖池塘的水華藍藻已有報道。2017 年，范立民等[1]報道了宜興羅非魚（Oreochroms mossambicus）養殖池塘的水華藍藻。2018 年，于宏偉等[2]報道了遼寧省泥鰍（Misgurnus anguillicaudatus）養殖池塘藍藻毒素造成泥鰍死亡。養殖其他種類的池塘中也有關于水華藍藻的文獻報道，包括中華鱉（Trionyx sinensis）[3]、中華絨螯蟹（Eriocheir sinensis）[4]、凡納濱對蝦（Litopenaeus vannamei）[5-7]、鯉（Cyprinus carpio）[8]、羅氏沼蝦（Macrobrachium rosenbergii）[9]養殖池塘和草魚（Ctenopharyngodon idellus）、鯉、鰱（Hypophthalmichthys molitrix）混養池塘[10]。

藍藻水華的發生破壞我國養殖池塘水體的生態環境，嚴重阻礙水域生態環境的治理和修復。在養殖池塘爆發水華藍藻時，藍藻覆蓋水面，阻隔光線，競爭溶氧，水體的透明度下降，水質條件惡化，水體中浮游生物的多樣性下降。大量藍藻水華的爆發會抑制有益藻類的生存，藍藻分解會產生羥胺和硫化氫，損害魚類肝臟，破壞魚類腸道消化酶，影響養殖池塘內魚類的正常生長[11]。孫洪杰等[12]證實了藍藻水華的衍生污染物非離子氨在高濃度下會抑制幼魚的生長；微囊藻（Microcystis sp.）毒素能夠明顯抑制鰱、鳙（Aristichthys nobilis）體長生長。謝平[13]的研究結果表明：微囊藻毒素損害魚類的神經系統以及內臟器官。姚雁鴻等[14]報道顯示：藍藻水華爆發的池塘，水中溶解氧濃度下降，養殖魚類窒息死亡。微囊藻產生蒜味化合物，在魚皮膚富集，影響魚類的品質[15]。全世界水華藍藻爆發的強度和頻率也逐漸增加[16,17]。金孢藻屬（Chrysosporum）的種類在水華藍藻中并不常見。金孢藻屬的藻類是由單列細胞組成的絲狀體，在淡水中營浮游生活[18]。金孢藻屬的卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）雖然不常見，卻在世界范圍內有報道[19]。

對卵孢金孢藻的研究主要集中在形態學和生態分布。1911 年，Forti[19]首次報道了采集于土耳其的卵孢金孢藻。卵孢金孢藻主要分布在地中海地區，在以色列[20,21]以及黎巴嫩[22]等國家發現的卵孢金孢藻最有代表性。卵孢金孢藻在西班牙[23]、意大利[24]等多個歐洲國家的水庫和湖泊中爆發水華。在亞洲的新加坡[25]、北美洲的一些地區[26]以及俄羅斯遠東地區[27]，也有關于卵孢金孢藻的采集報道。

2013 年，張瑋等[19]通過形態學和16S rRNA 基因序列分析，證明采自上海滴水湖的卵孢金孢藻物種在我國上海滴水湖存在。但是，我國養殖池塘發生該種藻類水華卻未見報道，卵孢金孢藻在我國的河流、湖泊、水庫、池塘中是否已經擴散和蔓延也無報道。在養殖池塘中爆發水華時，卵孢金孢藻生境的營養、溫度與土著物種的關系均無相關的研究。

在藻類調查工作中，在河南省安陽市區的易園太極湖養殖池塘中發現了卵孢金孢藻。為深入了解該種藻類的生態習性、生境特點以及在養殖池塘爆發水華的成因，于2019 年8 月該藻爆發季節，拍攝了該藻在池塘中的原色照片，并分析水體的理化因子和藻類的群落結構組成。

1 材料和方法

1.1 樣品采集地

安陽市易園太極湖（113°38'47.72"E，34°46'48.04"N）處于暖溫帶大陸性季風氣候區的安陽市文峰區，夏季氣溫在19～30℃之間，年降水量在581.00～693.00 mm 之間。海拔高度64.00 m，為集養殖和景觀為一體的池塘，為相對獨立封閉的水生態系統[28]。池塘用水為深層地下水，砂石底質。池塘四周邊坡為水泥基質，水深較淺，水面無污染物，水域周圍沒有大型維管束植物的分布。池塘面積為8 831.25 m2，主養錦鯉（Cyprinus carpio）、混養鯽（Carassius auratus）和條（Hemiculter leucisclus）。

1.2 樣品采集及測定

2019 年8 月和12 月參考《湖泊生態調查觀測與分析》采集太極湖養殖池塘中的藻類[29]。在池塘的南北兩側設置采樣點1 和采樣點2 采集浮游藻類及水樣（圖1），用25#浮游生物網采集定性浮游植物，加入2%～4%的酒精或2%～4%的甲醛固定藻類，依據《中國淡水藻類志》鑒定種類[30]。定量采集水樣1 L，加入2%～4%的甲醛固定，經48 h 的靜置沉降，用虹吸管抽出上清液，留下50.00 mL 左右的水樣，在顯微鏡下0.10 mL 浮游植物計數框中計數藻類的個數。

圖1 采樣點分布圖Fig.1 Sketch map of sampling sites

現場測定養殖池塘水體的溫度（WT）、電導率（EC）、pH、溶氧（DO）含量。取1 000 mL 水樣，于48 h 內參考《水和廢水監測分析方法》[31]測定水體的堿度、可溶性有機碳（TOC）、可溶性無機碳（IC）、可溶性總碳（TC）、氨氮、正磷、硝氮、亞硝氮、葉綠素a 等含量。

1.3 藻類形態觀察和測量

用尼康E100 光學顯微鏡分別在400×光鏡和1 000×油鏡下觀察藻類的形態，利用LIOO 軟件拍照。參照《中國淡水藻類：系統、分類及生態》[32]方法測量藻類厚壁孢子、營養細胞、異形胞的形態結構。

2 結果與分析

2.1 卵孢金孢藻的特征

卵孢金孢藻（Chrysosporum ovalisporum）屬于藍藻門（Cyanophyta）、念珠藻科（Nostocaceae）、金孢藻屬（Chrysosporum）[18]。卵孢金孢藻的藻絲為單生，藻絲長直，顯微鏡下為藍綠色或者淡紫褐色（圖2-A～C）。卵孢金孢藻的厚壁孢子為圓形或橢圓形，個體較大，呈藍綠色或紫褐色，具有油滴，部分藻絲個體的厚壁孢子外側有膠被包裹。卵孢金孢藻的營養細胞從兩端到中部大小一致，為藍綠色或紫褐色。卵孢金孢藻的異形胞形狀不規則，透明且細胞體積小，常位于絲狀體端位。

卵孢金孢藻的形態學參數如下:厚壁孢子長8.00～17.00 μm，平均12.50 μm，寬8.00～16.00 μm，平均12.00 μm；營養細胞長3.00～12.00 μm，平均7.50 μm，寬3.00～6.00 μm，平均4.50 μm；異形胞長3.00～5.00 μm，平均4.00 μm，寬2.00～3.00 μm，平均2.50 μm。本次安陽易園太極湖報道的卵孢金孢藻與上海滴水湖報道的卵孢金孢藻都有兩個厚壁孢子，厚壁孢子沒有固定的位置分布，部分藻株的厚壁孢子處于胞間位（圖2-D），部分藻株的厚壁孢子處于胞端位（圖2-B、圖2-C）。

圖2 卵孢金孢藻的形態Fig.2 Morphology of bluegreen alga Chrysosporum ovalisporum

2.2 采集地水體理化特性

2019 年8 月，安陽易園太極湖水溫（29.00±0.10）℃，水體電導率為（786.00±2.97）μs/cm，pH（8.14±0.01），溶氧為（7.72±0.01）μmol/L，堿度為（1 053.92±2.84）μmol/L，硬度為（5200.00±2.83）μmol/L，TOC 為（39 050.00±4.24）μg/L，IC 為（8 920.00±3.54）μg/L，TC 為（47 490.00±5.80）μg/L，氨氮含量為（72.53±1.37）μg/L，硝氮含量為（203.39±1.40）μg/L，亞硝氮含量（62.69±0.03）μg/L，正磷含量為（16.71±0.01）μg/L，葉綠素a 含量為（7.34±0.93）μg/L（表1）。池塘水體中氮磷含量、可溶性總碳含量及堿度和pH 均較高，水體偏堿性，電導率較低。

表1 養殖池塘水質指標濃度值Tab.1 Values of water quality index in aquaculture ponds

按照《GB11607-89 漁業水質標準》[33-35]，太極湖養殖池塘水體沒有異味臭味，水體表面沒有漂浮物。水中氨氮含量高于50.00 μg/L 的標準，表明池塘水質惡化。太極湖養殖池塘水體中硝氮、亞硝氮、正磷和葉綠素a 含量均大于水體富營養理化指標。

2.3 游藻類群落結構

在太極湖池塘中共計采集到18 種藻類，屬4門18 屬（表2）,以綠藻門的種類最多，包括小球藻（Chlorella sp.）、卵囊藻（Oocystis sp.）等10 種，占采集藻類總數的55.56%。藍藻門藻類有5 種，占總數的27.78%。本次采集到的藻類的總豐度為404.83×106個/L，藍藻門的藻類豐度最大，為217.10×106個/L，占藻類總豐度的53.63%。池塘中藻類的優勢種主要為針桿藻（Synedra sp.）和平裂藻（Merismopedia sp.）。針桿藻的豐度為1 438.96×105個/L，占藻類總豐度的35.55%。平裂藻的豐度為1 935.65×105個/L，占藻類總豐度的47.81%，平裂藻為養殖池塘中最占優勢的種類。卵孢金孢藻的藻絲個體豐度為193.37×105個/L，占藻類總豐度的4.78%。

表2 養殖池塘藻類的豐度與生物量Tab.2 Abundance and biomass of different algae in the culture ponds

太極湖采集到藻類的總生物量為145.35×103μg/L，其中以硅藻門藻類生物量占的比重最大，為77.98×103g/L；綠藻門總生物量所占的比例最小，為2.82×103g/L。藍藻門藻類的總生物量為55.42×103g/L，占藻類總生物量的38.13%，藍藻門藻類的生物量在藻類總生物量中占優勢。卵孢金孢藻的生物量為54.17×103g/L，占池塘藻類總生物量的37.27%。

3 討論

3.1 卵孢金孢藻的分布特點

據報道，卵孢金孢藻水華主要發生在北緯66°34'和南緯66°34'之間的中低緯度地區的河流、湖泊以及水庫中[19-24]。2011 年在低緯度地區的新加坡淡水水庫中發現了卵孢金孢藻[25]；2016 年在南半球澳大利亞中緯度地區的墨累河報道了藍藻水華[36]。研究顯示：卵孢金孢藻可能隨著氣候變暖向全球擴散[37]。2019 年，尚光霞等[38]探究了卵孢金孢藻對磷的利用和擴散機制以及相關的生態學研究，發現卵孢金孢藻在水體中可以合成堿性磷酸酶，水解有機磷化合物或者直接利用無機磷，促進藻細胞的生長，加快藻細胞的擴散。在緯度為34°46'48.04"N 的安陽池塘采集的卵孢金孢藻，屬于中緯度地區。

歷年來有關卵孢金孢藻水華的報道，集中在河流、湖泊以及水庫，未見在養殖池塘中爆發水華的報道。河流、湖泊、水庫生態系統為開放型水體，而養殖池塘為封閉型水體。上海滴水湖的水主要來源于周圍河流，與外界水域聯系密切，卵孢金孢藻更易擴散和蔓延。與滴水湖不同的是：安陽市易園太極湖為封閉型水體，與外界自然水域無溝通。太極湖主要以養殖淡水魚類和提供景觀效益為主，主養錦鯉、混養鯽和條，水的來源為深層地下水，水生態系統的結構較為單一。湖泊水生態系統的結構更為復雜，養殖池塘的生態系統結構較為單一，食物鏈傳遞單一，人為可操縱性強，自我調節能力弱，主要依賴于人為干預。卵孢金孢藻在封閉的池塘中出現的原因尚不明確，可能與人為干預有關。

3.2 卵孢金孢藻水華發生的溫度條件

安陽市夏季較高的氣溫、豐沛的降水以及豐富的地下水資源為卵孢金孢藻的生長提供了適宜的條件。2019 年8 月夏季，池塘中大量出現了卵孢金孢藻。2019 年12 月，在相同采樣點再次采樣未發現卵孢金孢藻，冬季池塘中為微囊藻（Microcystis sp.）水華。安陽易園太極湖自8 月采樣到12 月采樣期間并未換水，只在夏季采樣發現卵孢金孢藻，可能是冬季溫度較低，不適宜卵孢金孢藻的生長。

據張瑋[39]研究，水溫是影響卵孢金孢藻生長的重要因素。水溫在20℃時上海滴水湖開始檢測出卵孢金孢藻，水溫低于15℃時檢測不出孢子。相關報道顯示：在水溫高于22℃時卵孢金孢藻有爆發水華的可能，西班牙[23]、澳大利亞墨累河[36]以及中國上海滴水湖[39]等地的卵孢金孢藻均出現在夏季高溫季節。在安陽易園太極湖爆發卵孢金孢藻水華時正值夏季，水溫為（29.00±0.10）℃。

3.3 卵孢金孢藻的營養條件

張瑋[39]研究表明：當氮、磷的濃度達到1.20 mg/L和0.05 mg/L 時，二者不再是影響卵孢金孢藻種群變動的限制性因子。王夢夢等[40]報道了營養鹽的濃度對卵孢金孢藻生長的影響，在總氮濃度1 200.00 μg/L、總磷濃度80.00 μg/L 的水體中成倍添加氮磷營養鹽，可以促進卵孢金孢藻生長，但是小型綠藻的生長速率比卵孢金孢藻快。2019 年8 月，太極湖養殖池塘卵孢金孢藻生長的pH 為（8.14±0.01），氨氮濃度為（72.53±1.37）μg/L，硝氮濃度為（203.39±1.40）μg/L，亞硝氮濃度為（62.69±0.03）μg/L，正磷濃度為（16.71±0.01）μg/L。Jensen 等[41]發現，水體總氮濃度小于250.00 μg/L 時，綠藻豐度較低，固氮藍藻占優勢。在富營養化的水體中，總氮濃度低于113.00 μg/L 時，綠藻豐度低，藍藻成為優勢種[42]。本研究中，太極湖養殖池塘藻類的總生物量為145.35×103μg/L，總豐度為404.83×106個/L，其中綠藻門的豐度為235.58×105個/L，占池塘藻類總豐度的5.82%，綠藻門的豐度并不占優勢。藍藻門的藻類豐度為217.10×106個/L，占藻類總豐度的53.63%，藍藻門的藻類豐度占優勢。

太極湖養殖水體氮、磷含量和葉綠素a 濃度均超出《GB11607-89 漁業水質標準》[33]。根據《GB11607-89 漁業水質標準》，葉綠素a 的含量大于10 μg/L 為富營養型[33]。本次安陽易園太極湖養殖池塘藻類的總生物量為145.35×103μg/L，葉綠素a 的濃度為（277.34±0.93）μg/L，水體處于富營養化。根據《湖泊富營養化調查規范》的優勢種評價法，太極湖養殖池塘的優勢種類為藍藻門中的平裂藻以及硅藻門的針桿藻，是富營養化的優勢種[43]。浮游植物豐度在富營養化評價中應用廣泛[44,45]。太極湖池塘浮游植物豐度為404.83×106個/L，浮游植物豐度大于10.00×105個/L，水體處于富營養化狀態[46]。綜合易園太極湖水體的理化性質以及采樣季節判斷，夏季養殖池塘水溫高，水體富營養化，為卵孢金孢藻提供了適宜的生長條件，可能是其在該水體中發生水華的原因之一。

3.4 防控卵孢金孢藻水華形成的建議

魚類在太極湖養殖池塘生態系統中占據最高營養級，但是，錦鯉、鯽和條為雜食性魚類，在水生態系統中無法有效控制水華藍藻?？梢哉{整魚類群體結構，放養一定比例的鰱、鳙（Aristichthys nobilis）來調控水華藍藻[47,48]。

采用鰱、鳙來防控水華藍藻已有成功案例。2006 年，賈亞梅[49]在江蘇苗家河投放鰱、鳙總密度在40.00 g/m3時，浮游植物豐度變小。胡忠軍等[50]在千島湖沿岸池塘投放不同密度的鰱，浮游植物總豐度和藍藻總豐度都明顯降低。張瑋等[39]研究顯示：6.00 g/L 以及8.00 g/L 濃度的蟛蜞菊（Wedelia chinensis）水提液可抑制卵孢金孢藻生長或使卵孢金孢藻死亡，有效防控卵孢金孢藻藍藻水華。

3.5 結論

本次在河南省各地市的215 個不同養殖種類的池塘藻類監測中，在安陽市易園太極湖發現卵孢金孢藻，證實了其在河南省內的分布，但并非養殖池塘中的廣布種類。卵孢金孢藻藍綠色或者淡紫褐色，藻絲長直，個體較大，直觀反映了卵孢金孢藻在養殖池塘中的形態和顏色。卵孢金孢藻水華在夏季高溫季節發生在富營養化的養殖池塘中。水華爆發期間，卵孢金孢藻的生物量占池塘藻類總生物量的37.27%，僅次于針桿藻（Synedra sp.）。有關卵孢金孢藻的擴散機制，在養殖池塘中出現的原因等有待進一步的研究。對卵孢金孢藻的發生機理，是否產生藍藻毒素，對水生態系統是否有危害，對養殖池塘經濟效益的損害以及如何進行有效的防控，需進一步的探究。