外加碳源及沉水植物对沉积物各形态磷的影响

以原沉积物(处理1)和添加0.4%葡萄糖(碳源,处理2)的沉积物作为底质培养狐尾藻,采用室内模拟实验,研究了外加碳源及沉水植物对沉积物有机和无机磷形态的影响。结果表明:随着培养时间的延续,狐尾藻的生长促进了沉积物中磷的释放,其衰退增加了沉积物中磷的沉积;沉水植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中对无机磷形态中的Fe/Al-P和有机形态磷中的活性有机磷有显著的影响(p<0.05),而对其它形态磷的影响没有表现出统计差异;无论有无种植沉水植物,外加碳源可促进了沉积物Fe/Al-P和有机磷释放,增加了Ca-P固定;外加碳源显著提高了有机磷中活性有机磷的质量分数(p<0.05),降低了稳定性有机磷的质量分数,而种植沉水植物可显著降低活性有机磷质量分数。说明碳源和沉水植物对沉积物中磷形态分布有重要影响。     

不同沉水植物对沉积物磷迁移转化的影响

选择了微齿眼子菜(Potamogeton maackianus A.Benn .)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum L .)和金鱼藻(Ceratophyllum demerswn L .)3种沉水植物,在温室模拟研究了不同沉水植物对湖泊沉积物磷迁移转化的影响.研究结果表明,随着培养时间的延续微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物NaOH-P有明显的吸收和转化作用,分别吸收和转化了36.9%和33.2%,而金鱼藻对沉积物NaOH-P的影响不显著;各处理随着植物的生长,由于根系的吸收作用,沉积物中Olsell-P发生了从非根际→根际→沉水植物的迁移过程,其中微齿眼子菜和穗花狐尾藻更为明显.因此,微齿眼子菜和穗花狐尾藻对沉积物磷释放的控制作用更为明显.     

沉水植物对沉积物中磷赋存形态影响的初步研究

采用磷的分级方法研究苦草移植后生长过程中沉积物不同的磷赋存形态(NH4Cl-P, BD-P, NaOH-P和HCl-P)以及总磷的变化,同时结合野外人工恢复的水草区域采样的结果,进一步分析了野外条件下沉水植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对磷赋存形态的影响,结果表明,沉水植物能够有效的降低沉积物中磷的含量,而且水生植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同,其中,BD-P是受沉水植物影响最为明显的磷赋存形态.     

沉水植物对沉积物及土壤垂向各形态无机磷的影响

该研究利用相同区域湖泊沉积物及土壤在室内模拟条件下培养黑藻,运用化学连续浸提法分离不同层次底质中各形态无机磷,并通过对水体中磷质量浓度和Eh值的测定,分析不同层次底质中各形态无机磷质量分数和间隙水中磷质量浓度的变化,揭示在沉水植物作用下淹水土壤和沉积物中不同层次各形态无机磷的迁移转化规律.结果表明,本试验条件下,黑藻主要影响上层和下层(根系所在层)底质中各形态无机磷的迁移转化;黑藻主要吸收利用弱吸附态磷和可还原态磷,并通过改变底质氧化还原环境影响可还原态磷和铁铝氧化态磷的迁移转化;黑藻的生长促进钙结合态磷的释放,但是黑藻的腐烂促进钙结合态磷的沉积;土壤中各形态无机磷比营养水平相当的沉积物中的磷容易迁移转化,黑藻对沉积物中各形态无机磷迁移转化的影响大于土壤.     

菹草生长对沉积物间隙水中各形态磷浓度的影响

通过人工构建湖泊生态系统,用湖泊沉积物的上层泥和下层泥分别代表清淤前后的2种基质,研究菹草(Potamogeton crispus)生长对沉积物不同层次间隙水中各形态磷浓度的影响.垂直方向上,将2种基质中的间隙水分为表层、中层和底层3个层次.结果表明,菹草生长能够不同程度地降低各层间隙水中磷浓度,上层泥和下层泥2种基质均表现为表层间隙水溶解性总磷(DTP)和溶解性活性磷(SRP)含量降低幅度最大,DTP含量分别降低68.97％和83.09％,SRP含量分别降低54.57％和96.02％.菹草的吸收作用使得各层间隙水中磷浓度均低于无沉水植物的对照组.试验结束时,2种沉积物中TP含量降低幅度差异不显著,说明疏浚前后种植菹草均可有效控制湖泊内源磷污染.     

沉水植物对水-沉积物界面各形态氮含量的影响

在室内模拟条件下研究沉水植物对水-沉积物界面的上覆水、不同层次的间隙水和沉积物中不同形态氮含量的影响.结果表明:总体上,上覆水和间隙水中不同形态氮含量的顺序为有机氮＞氨氮＞硝态氮;沉积物中可交换态无机氮以氨氮为主,沉水植物的存在并没有改变这一格局.不同处理不同层次的间隙水中,各形态氮含量均为下层＞中层＞上层,但沉积物中氨氮和硝态氮含量变化规律不明显.水-沉积物界面氨氮和硝态氮含量呈现明显季节性变化.总之,水-沉积物界面氨氮是沉积物向上覆水扩散的主要氮组分,沉水植物降低了氨氮和硝态氮的扩散通量.     

不同水深条件下狐尾藻生长对沉积物氮磷的影响

采用巢湖原位试验研究了80、160和240 cm 3个水深条件下生长的沉水植物狐尾藻（Myriophyllum spicatum L.）对沉积物和间隙水中氮磷的影响。结果表明,狐尾藻的株高和生物量随着水深的增加总体呈下降趋势,并且其差异随着生长期的延长而加大,水深为240 cm的条件下狐尾藻具有最小的株高和生物量,即240 cm的大水深条件不利于狐尾藻的个体形态构建;而相对浅的水深条件（80和160 cm）则是其生长的较佳生境。狐尾藻的生长过程中能够通过根系吸收和根际环境的改变使沉积物和间隙水中的氮磷含量明显下降,一定程度上降低了沉积物氮磷向上覆水体释放的风险,并且其抑制能力随着不同水深条件下植株的长势不同而有所差异,即在植株生长良好的浅水条件下其对沉积物和间隙水中氮磷的抑制效果更佳。因此,较浅的水环境有利于沉水植物的生长,同时还能充分发挥植物对沉积物氮磷的控释作用。     

不同水深条件下狐尾藻生长对沉积物氮磷的影响

采用巢湖原位试验研究了80、160和240 cm 3个水深条件下生长的沉水植物狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)对沉积物和间隙水中氮磷的影响。结果表明,狐尾藻的株高和生物量随着水深的增加总体呈下降趋势,并且其差异随着生长期的延长而加大,水深为240 cm的条件下狐尾藻具有最小的株高和生物量,即240 cm的大水深条件不利于狐尾藻的个体形态构建;而相对浅的水深条件(80和160 cm)则是其生长的较佳生境。狐尾藻的生长过程中能够通过根系吸收和根际环境的改变使沉积物和间隙水中的氮磷含量明显下降,一定程度上降低了沉积物氮磷向上覆水体释放的风险,并且其抑制能力随着不同水深条件下植株的长势不同而有所差异,即在植株生长良好的浅水条件下其对沉积物和间隙水中氮磷的抑制效果更佳。因此,较浅的水环境有利于沉水植物的生长,同时还能充分发挥植物对沉积物氮磷的控释作用。     

东昌湖表层沉积物的磷赋存形态

对东昌湖表层沉积物,应用Ruban等在欧洲标准委员会框架下发展的淡水沉积物磷形态分离法(SMT)测定铁铝结合态磷(Fe/Al-P)、钙结合态磷(Ca-P)、无机磷(IP)、有机磷(OP)和总磷(TP),分析TP与总氮(TN)和总有机碳(TOC)之间的相关性,结果表明,东昌湖表层沉积物的总磷含量在428.67—933.95 mg.kg-1之间,平均含量为597.78 mg.kg-1;沉积物的磷以IP为主,占TP的70.06%—91.08%,以OP为辅,占TP含量的12.31%—26.40%.IP中以Ca-P为主,占TP含量的64.67%—94.51%,Fe/Al-P仅占TP的2.57%—10.40%,从各形态磷占TP的百分比来看,Ca-P>OP>Fe/Al-P.东昌湖表层沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大.东昌湖沉积物TP含量与梁子湖、太湖、洪泽湖、东湖和南四湖的TP含量相当,低于玄武湖和滇池;Fe/Al-P含量比我国其它湖泊要小1—2个数量级;Ca-P含量较国内其它湖泊的Ca-P含量高.表层沉积物的TP与TN、TOC之间呈极显著正相关关系,TP分布受到TN和TOC的输入影响.     

黄河中下游表层沉积物磷的赋存形态及生物有效性

利用磷的连续分级提取方法,研究了黄河中下游16个沉积物样品中磷的赋存形态分布特征,并探讨了沉积物中磷的生物有效性.结果表明,黄河沉积物中总磷的含量为83.79～132.35 μg·g~(-1),其中主要以无机磷的形式存在,而无机麟中以钙结合态磷为主.线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、BD-P,NaOH-P含量的总和与活性态Fe、BD-P,NH_4Cl-P含量的总和与活性态Fe、Al含量总和,均有一定的线性关系;沉积物中的总无机磷含量与沉积物的总有机质含量呈正相关关系.磷的生物有效性分析结果显示,潜在的生物有效性磷主要包括弱结合态磷、氧化还原敏感态磷、金属(水台)氧化物结合态磷3种赋存形态,黄河沉积物中潜在的生物有效性磷含量在9.02～37.20 μg·g~(-1)范围内,平均值为24.47 μg·g~(-1),平均占沉积物总磷的22.43%、占总无机磷的35.59%.     

有机质腐解对穗花狐尾藻生长及磷积累的影响

在室内以原沉积物（处理1）和分别添加0.5%与1%有机质（植物残体）（处理2和处理3）的沉积物作为底质培养沉水植物,研究了植物残体的腐解对穗花狐尾藻生长及各器官磷积累的影响。结果表明：在试验的早期阶段,植物残体的腐解对狐尾藻的生长及磷积累有一定的抑制,其干质量积累量与磷积累量均表现为处理1〉处理2〉处理3,与处理1相比,处理2和处理3植株干质量积累量分别降低了16.9%和24.35%,磷积累量降低了24.38%和44.18%;但在培养的中后期,则表现为处理2〉处理3〉处理1,与处理1相比,处理2和处理3的穗花狐尾藻干质量和磷积累量分别增加了22.45%和7.48%、75.53%和17.21%。整个培养实验结果表明低含量植物残体的残留,促进了植株生长及磷积累,但当植物残体残留过高时,沉水植物的生长及磷积累受到抑制。3个处理不同器官干质量和磷分配比均表现为叶〉茎〉根,叶是穗花狐尾藻主要的磷累积器官。     

黄河上中游表层沉积物磷的赋存形态特征

利用淡水沉积物中磷形态的标准测试程序（SMT）,研究了黄河上中游10个沉积物样品中磷的赋存形态变化规律和分布特征,并分析了沉积物中磷的来源和释放潜力。研究结果表明,黄河上中游沉积物中总磷（OP）的含量为82.0～113.5mg·kg-1,无机磷（IP）的含量范围在45.3～76.6mg·kg-1,有机磷（OP）的含量范围在27.6～56.6mg·kg-1。其中主要以无机磷的形式存在,而无机磷中以钙结合态磷为主。线性回归分析结果表明,NaOH-P的含量与活性态Fe、Al含量总和有一定的线性关系。黄河沉积物向上覆水体释放磷的潜力不大。     

广东省不同水库底泥理化性质对内源氮磷释放影响

采用分级浸取分离方法,分析了广东省10个典型水库底泥的氮磷营养形态分布和污染状况;并通过模拟覆水试验,研究了不同水库底泥氮磷形态及理化性质对内源氮磷释放的影响。结果表明：广东省10个水库底泥氮磷污染较为严重,全氮含量为0.33~3.31 g.kg^-1,平均值为1.70 g.kg^-1;全磷含量为0.14~2.63 g.kg^-1,平均值为1.31 g.kg^-1。底泥氮磷主要以可转化态形式存在,可转化态氮磷含量占总氮磷含量百分比分别为41.2%~71.4%和53.6%~93.2%。底泥内源氮磷的释放主要受氮磷的赋存形态和含量的影响,水库底泥总氮的释放量与离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（WAEF-N）、铁锰氧化物结合态氮（SAEF-N）呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.931、0.814、0.807;总磷的释放量与碳酸盐结合态磷（WAEF-P）、铁锰氧化物结合态磷（SAEF-P）呈极显著正相关,相关系数分别为0.960、0.957;这几种氮磷形态是上覆水体中氮磷的重要来源。同时底泥内源氮磷释放还与底泥机械组成有关,其中总氮和总磷释放量与底泥黏粒质量分数呈显著正相关,相关系数分别为0.738、0.638;而总氮的释放量与底泥砂粒质量分数呈显著负相关,相关系数为-0.685。这可能与可转化态氮磷更多的分布在细粒级底泥中有关,细颗粒底泥氮磷释放是上覆水体氮磷的主要来源。     

磷形态对磷在水-沉水植物-底质中分配的影响

研究了以磷酸二氢钾、焦磷酸钠、六偏磷酸钠、甘油磷酸钠、ATP-Na为磷源的Hoagkand培养液培养黑藻时，不同形态磷进入水体后在上覆水、黑藻和底质中分配及含量的变化；获得各物质形态磷在水-沉水植物-底质中的分配比例。研究结果表明，水体中磷丰要分配在上覆水和底质中，不同形态磷分配比例不同。黑藻对各形态磷均能吸收利用，吸收最相对较少，受水体中磷形态的影响。当外源磷增加时，磷在上覆水和底质中的分配比例趋于平衡，平衡点因外源磷形态的不同而变化。沉水植物足水体中磷在上覆水与底质中分配的重要影响因素。底质对磷的吸附作用相对沉水植物对磷分配的影响较小。     

黄河沉积物对磷的吸附行为

研究了黄河流域9个沉积物对磷的吸附行为,用修改后的Langmuir等温吸附模型对吸附实验数据进行了拟合,得到最大吸附容量PAC、Langmuir吸附平衡常数k.利用所得拟合参数通过公式计算方法得到EPC_0,以此判断沉积物是磷"源"还是磷"汇",分析了沉积物组成及其理化性质与磷吸附特征的关系.结果表明,各沉积物的吸附,解吸平衡磷浓度EPC_0范围在0.0031～0.109 3 mg/L,,其值也较低,与可解吸的内源磷含量正相关,与地理位置没有表现出相关性.在本研究条件下,在壶口张家湾断面,沉积物对磷表现为"汇";而其他沉积物对磷表现为"源",但释放量和吸附量不大.黄河沉积物对磷的最大吸附容量PAC的范围为0.073～0.454 mg/L,吸附能力较弱,沉积物的最大吸附容量与沉积物的有机质有较好的正相关关系.此外,沉积物对磷的吸附存在明显的固体浓度C_S效应,吸附滞后角随着C_S的增加而增大,随着同体浓度的增加,沉积物对P的吸附量逐渐降低,但EPCC_0值却增大,体现了颗粒物在磷循环中的两性作用.     

两种底质对狐尾藻生长和生理指标的影响

在温室条件下,分别以土壤和沉积物作为底质,模拟研究狐尾藻（Myriophyllum spicatum）生长和生理指标的变化。结果表明：与营养水平相当的沉积物相比,以土壤作为底质的处理,其狐尾藻茎叶生物量降低了87．15％,根系生物量增加了226．54％,根系活力降低了46．46％,超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化物酶（POD）活性分别增加了134．20％和119．91％。上覆水和间隙水中活性磷浓度分别增加了146．67％和1382．61％。以土壤为底质,增加该处理水体中磷浓度,抑制狐尾藻生长。     

两种底质对狐尾藻生长和生理指标的影响

在温室条件下,分别以土壤和沉积物作为底质,模拟研究狐尾藻(Myriophyllum spicatum)生长和生理指标的变化。结果表明:与营养水平相当的沉积物相比,以土壤作为底质的处理,其狐尾藻茎叶生物量降低了87.15%,根系生物量增加了226.54%,根系活力降低了46.46%,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性分别增加了134.20%和119.91%,上覆水和间隙水中活性磷浓度分别增加了146.67%和1382.61%。以土壤为底质,增加该处理水体中磷浓度,抑制狐尾藻生长。