菹草、伊乐藻对沉积物磷形态及其上覆水水质的影响

湖泊科学 ②

值草 伊乐藻对沉积物磷形态及其上覆水水质的影响

倪玲珊徐会玲 唐智勇 朱端卫

华中农业大学资源与环境学院植物营养与生态环境研究室 武汉

摘 要 采集武昌南湖湖水 沉积物进行沉水植物的 栽试验 试验设置沉积物未施磷处理和施 磷处理 分别对应沉积物低内源磷和高内源磷状态 同时种植 草 乐藻 以研究沉积物中磷形态及上覆水水质的变化特点 研究从 年 月 日开始 历时 结果表明 高内源磷沉积物处理后 上覆水中水溶性总磷含量在沉水植物的作用下明显降低 种植沉水植物可使水体总磷 总氮 叶绿素 含量显著降低 且 乐藻对总磷的净化效果优于 草 沉水植物对高内源磷沉积物的上覆水中叶绿素 的控制比对低内源磷条件下的效果更好 无论沉积物是否输入磷 在 栽条件下 上覆水 与沉积物中 随时间的变化均能较好地用一级动力学模型来描述 上覆水 之间有极显著正相关 中叶绿素 和 的相关系数分别为 和 种植 草或 乐藻的沉积物中 与上覆水中 关键词 沉积物 磷分级 草 乐藻 叶绿素

磷是引起水体富营养化的重要营养元素附解吸等作用影响上覆水体中磷的浓度物理和化学过程

在外源磷输入得到控制的情况下 沉积物中的磷可通过吸

过去 对浅水湖泊水沉积物界面磷交换过程的研究多集中于

对生物过程相对重视不够 沉水植物对于湖泊的磷营养状态具新近的研究表明

有重要作用 沉积物中不同形态磷的迁移转化规律及其影响因子各不相同 从而使湖泊水体修复难度大增 因此 研究沉水植物对沉积物中磷形态的影响具有重大的意义

国家B然科学基金项目 资助 收稿 收修改稿 徐会玲 女 年生 硕士

研究生 通讯作者

是运用化学连续提取法对底质中磷的不同形态进行分离 发现底质中弱吸附态磷 可还原性磷

沉水植物黑藻利用的主要磷形态 黑藻能促进底质中磷向可利用态转化物影响最为明显的磷赋存形态

沉水植物能够有效地降低沉积

是受沉水植物中磷的含量 而且水生植物对磷的不同赋存形态的影响并不相同 其中 铁锰结合态磷

另一方面 沉水植物对富营养化水体具有较好的净化效果 在水生植被恢

复重建中发现 围隔中的沉水植物丰富时 水质清澈 藻类密度低 生物多样性高中的植物混种表明 植物生物量明显增加使水体总氮 总磷明显降低

武汉东湖的大型围隔

本文在模拟的不同内源磷的湖泊沉积物上分别种植范草 伊乐藻 了解沉水植物的生物作用对沉积的变化物磷形态的影响 考察由此给上覆水磷浓度带来的变化 并试图进一步观察供试上覆水叶绿素 规律

材料与方法

供试沉积物及上覆水基本性质

沉积物细腻匀质 采样点处于湖供试沉积物采自武昌浅水湖泊南湖

卜区 受周边事件影响较小 沉积物从采集至盆栽试验布置完成时 始终保持其处于淹水状态 盆栽试验的沉积物上覆水采自沉积物采样点上的水柱 南湖水质为重度富营养见表

其沉积物和上覆水的基本性质

表 南湖沉积物及上覆水基本性质

供试样品沉积物上覆水

叶绿素 水溶性总磷

总氮

总磷

有机质

含水率

表示数据缺失

供试植物

石芽采自中国科学院武汉植物园 伊乐藻 由中国科学院水生范草

生物研究所提供 范草石芽取回后用自来水浸泡 把杂质和腐烂的石芽剔除 隔段时间更换自来水 选取大 的均小均匀 重量一致 已经萌发的石芽进行栽培试验 伊乐藻取回后 用自来水驯化 周 截取长度约 匀枝条用于栽培试验 盆栽试验及管理

个磷水将采回的沉积物和上覆水进行沉水植物的盆栽试验 盆栽沉积物设置未施磷和施磷 平 即两组 以模拟不同内源磷含量的沉积物 具体安排如下

未施磷组 处理 为不种植物 处理 为种范草 处理 为种伊乐藻 施 磷组 处理 为不种植物 处理 为种范草 处理 为种伊乐藻 设置 个重复 其余种植沉水植物的处理分别设置 个重复 其中

直径 的塑胶桶里 向袋子 用取相当于干重 的充分搅拌均匀的新鲜沉积物平铺于高 目的尼龙网做成周长和高都为 的圆柱形 里加相当于干重 的新鲜沉积物 把装有新鲜沉积物的尼龙袋子均匀放置在桶里 两组中种有植物的处理其前 个重复各放两个尼龙袋 每袋种植 株植物 后 个重复即其余四桶沉积物中各放一个尼龙袋 每袋种植 株植物 然后用虹吸法将南湖湖水注入塑料桶内作为上覆水

植物生长期间 及时除去杂草幼苗 试验期间不断补充蒸馏水以保持水位不变 取样

年 月 日从南湖采集水样及沉积物 次日 按上述 节的试验设计种植沉水植物 第一 二 三次采集水样时间分别为第 第 和第 测定水样总磷 水溶性总磷 总氮 叶绿素 等水质指标

徐会玲等 疽草 伊乐藻对沉积物磷形态及其上覆水水质的影响

分两次取根际沉积物样 第 每个处理分别采集前两个重复中的所有的 个袋子 而每组中的对照只取两个袋子 第 每个处理分别采集其余 个重复中的袋子 测定根际沉积物中不同磷组分 测定方法

沉积物磷组分测定 本文前期参考雷宏军等方法 对沉积物难溶性磷进行了分级提取 依次为 提取 提取 提取高活性有机磷 提取 柠檬酸钠连二亚硫酸钠氢氧化钠 提取闭蓄态铁磷 提取闭蓄态铝磷

根据前期研究结果 本文在各级磷提取的基础上集中测定铁磷 提取

闭蓄态磷 和十钙磷 三个形态的磷组分 其中对 的测定过程稍作改进 在对 提取液进行消化时 将加入的 改成二酸混合液三酸混合液 体积比 消化后测定溶液中的无机磷 所有磷组分提取液经预处理后 用铝锑抗比色法 体积比 测定磷浓度

水溶性总磷 盆栽上覆水水质测定 按照国家规定的标准方法 测定盆栽上覆水的 和叶绿素 含量

结果与分析

值草 伊乐藻对沉积物中主要磷形态的影响

天然水体中上覆水磷的变化往往与对应沉积物的磷含量具有一定的因果关系 南湖沉积物总磷为 处于高度富营养化湖泊沉积物磷含量的中等水平 将沉积物中难溶性磷用化学提取方法进行 容易受底质氧化还原状况的影响而发生改变 且在各组分中占有相当大的比例分级 研究表明

占难溶性磷的 左右 是湖泊沉积物内源负荷中主要的磷形态 对溶解度更小的 本实验中

也给予了充分重视 前者溶解度虽小 但 有可能在厌氧条件下被还原 从而释放出被其束缚的 后者的变化可以判断 的最终归属 以及 在试验条件下的变化见图 沉积物中 将本 受范草生长的影响非常激烈 本试验中在无外源磷的输入文 种难溶性磷与过去的结果相比较 发现