2003—2023年太湖蓝藻水华面积变化的影响因子分析

作     者：杨芷萱 黎云祥 朱广伟 康丽娟 李娜 张运林 秦伯强 Yang Zhixuan;Li Yunxiang;Zhu Guangwei;Kang Lijuan;Li Na;Zhang Yunlin;Qin Boqiang

作者机构：西华师范大学环境科学与工程学院南充637002 中国科学院南京地理与湖泊研究所南京211135 

出 版 物：《湖泊科学》 (Journal of Lake Sciences)

年 卷 期：2025年第37卷第3期

页      面：734-751页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：国家自然科学基金国际合作项目(42220104010) 江苏省自然科学基金项目(BK20220041) 中国科学院南京地理与湖泊研究所自主部署项目(NIGLAS2022GS03)联合资助 

主　　题：浅水湖泊 蓝藻水华 气象条件 季节变化 氮磷双控 太湖 

摘      要：面积是湖库蓝藻水华强度的重要表征指标之一,其变化受水体营养物质状况、水文气象条件及食物链结构等多种因素综合影响。揭示蓝藻水华面积与环境因子的关系对于科学评估蓝藻水华强度以及制定防控措施具有重要意义。本研究基于太湖2003—2023年2332幅卫星遥感影像提取的蓝藻水华面积数据,结合同期湖体营养盐及水文气象观测数据,探讨了影响太湖蓝藻水华面积的主要环境因子及其年内变化。结果发现,2003—2023年,太湖蓝藻水华年平均面积总体呈现周期性波动,多年均值为159 km^(2),其中水华季(5—9月)的多年均值为223 km^(2)。蓝藻水华面积与水体叶绿素a及微囊藻生物量均呈显著相关关系,相关系数分别为0.47及0.48,表明遥感获得的蓝藻水华面积能够较好地指征蓝藻水华强度变化情况。2005—2023年太湖水体总氮(TN)、溶解性总氮(DTN)浓度下降显著,2023年TN均值较2005年下降61%,DTN下降65%,总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)也呈现出波动下降的趋势。随机森林分析表明,蓝藻水华面积的影响因子随季节变化而变化,春季的主导因素是水温、TP与风速;而夏季的主导因素依次是风速、DTN和水位;秋季的主导因素是风速、TN和水位;冬季的主导因素是风速、DTN和DTP;具体到月尺度上,蓝藻水华面积的影响因子也呈现月间差异。基于蓝藻水华面积与水体TN、TP的统计关系,若要大概率控制太湖处于无明显水华状况(月均蓝藻水华面积小于103 km^(2),约为湖泊面积的5%),则建议冬春季TN和TP控制阈值分别为1.35和0.054 mg/L,对应的DTN和DTP为1.03和0.018 mg/L;夏秋季TN和TP控制阈值分别为1.00和0.059 mg/L,对应的DTN和DTP为0.62和0.015 mg/L。研究表明,遥感影像提取获得的蓝藻水华面积总体能够较好地指示大型湖泊的蓝藻水华强度状况;太湖蓝藻水华面积在夏秋季受风速变化的影响较大,但氮、磷等营养盐水平也是影响蓝藻水华面积变化的重要因子,其中冬春季磷的影响大,而夏秋季氮的影响大;从控制策略上,实施氮磷双控是有效降低蓝藻水华风险的根本途径。