潮灘濕地植物—微生物對(duì)磷素形態(tài)轉(zhuǎn)化影響的研究.pdf

1、磷的過量輸入是導(dǎo)致水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的主要因素之一，由磷污染引發(fā)的近海水體富營(yíng)養(yǎng)化及由此產(chǎn)生的對(duì)潮灘地區(qū)生態(tài)環(huán)境的危害已成為全球重大環(huán)境問題。潮灘濕地在削減入海河流對(duì)近海的污染、減少輸入海水營(yíng)養(yǎng)鹽量和防止近海富營(yíng)養(yǎng)化等方面有重要作用。污染物質(zhì)的截留主要通過濕地植物-微生物的吸收利用、土壤的物理化學(xué)作用（沉淀、吸附）以及顆粒沉積等途徑來實(shí)現(xiàn)，即生物過程和非生物兩個(gè)過程。目前，在土壤對(duì)水體磷截留的物理化學(xué)機(jī)制方面的研究開展較多，而生物學(xué)機(jī)制，

2、特別是微生物和酶對(duì)磷素形態(tài)轉(zhuǎn)化的機(jī)制尚不明確。因此，本文以杭州灣潮灘濕地為對(duì)象，系統(tǒng)研究了潮灘濕地土壤中不同形態(tài)的磷、微生物群落特征及堿性磷酸酶活性的時(shí)空分布特征，并利用模擬濕地量化分析蘆葦濕地對(duì)磷的凈化作用，為揭示磷在濕地生態(tài)系統(tǒng)中的循環(huán)、轉(zhuǎn)化機(jī)制提供理論依據(jù)。主要結(jié)論如下:
　　 杭州灣潮灘濕地土壤中，3大類微生物數(shù)量大小順序?yàn)?細(xì)菌＞放線菌＞真菌，細(xì)菌數(shù)量占98％以上。磷細(xì)菌的數(shù)量變化規(guī)律與細(xì)菌相似，不同植被類型土壤微生物

3、數(shù)量不同，植被群落土壤中微生物數(shù)量大于光灘土壤。利用Biolog-Eco技術(shù)對(duì)土壤微生物群落功能多樣性分析發(fā)現(xiàn)，植被類型初步?jīng)Q定微生物群落的組成。對(duì)0-5cm、10-20cm土層土壤微生物群落生長(zhǎng)曲線進(jìn)行擬合，所得K值的平均值表現(xiàn)為光灘(0.6104)＜海三棱藨草(0.8889)＜蘆葦(1.0110)，微生物群落的碳代謝活性隨著植被向高階段的演替而增加。各月份光灘土壤微生物Shannon指數(shù)大于其他植被類型土壤，初步說明光灘土壤微生物種

4、類較多。微生物群落Simpson指數(shù)差異不顯著(p＞0.05），說明杭州灣濕地演化時(shí)間短，植被的生長(zhǎng)沒有從根本上改變微生物群落結(jié)構(gòu)，4種土壤微生物群落中具有相似的優(yōu)勢(shì)種。
　　 對(duì)杭州灣潮灘濕地土壤無機(jī)磷和有機(jī)磷分別采用連續(xù)提取法進(jìn)行測(cè)定。無機(jī)磷形態(tài)中的可交換態(tài)磷(Exch-P)，鐵/鋁結(jié)合態(tài)磷(Fe/Al-P)及鈣結(jié)合態(tài)磷(Ca-P)的含量均表現(xiàn)為5月＞7月＞10月＞2月，5月與2月之間具有顯著性差異(p＜0.05)。有機(jī)磷形

5、態(tài)中的活性有機(jī)磷(L-P)的含量動(dòng)態(tài)變化為:7月＞5月＞10月＞2月;中等活性有機(jī)磷(ML-P)的含量2月＞5月＞10月＞7月;非活性有機(jī)磷(NL-P)的含量沒有明顯的動(dòng)態(tài)變化。杭州灣潮灘濕地土壤堿性磷酸酶活性的分布具有顯著的時(shí)空差異，在時(shí)間尺度上總體表現(xiàn)為7月最高(38.59～104.74mg·kg-1·h-1)，2月最低(8.21～40.61mg·kg-1·h-1)，7月與2月之間具有顯著性差異(p＜0.05);不同植被型土壤堿性磷

6、酸酶活性總體表現(xiàn)為蘆葦(39.72～104.63mg·kg-1·h-1)＞互花米草(32.18～73.23mg·kg-1·h-1)≈海三棱藨草(9.68～83.48mg·kg-1·h-1)＞光灘(8.21～49.50mg·kg-1·h-1)，其中光灘與其他類型土壤具有顯著性差異(p＜0.05）。相關(guān)性分析結(jié)果顯示，堿性磷酸酶活性與有機(jī)磷細(xì)菌數(shù)量顯著正相關(guān)(r=0.58，p＜0.01)，有機(jī)磷細(xì)菌是影響堿性磷酸酶活性的主要因素之一。土壤堿

7、性磷酸酶活性與無機(jī)磷組分中的Fe/Al-P(r=0.39，p＜0.05)，有機(jī)磷組分中的L-P(r=0.37，p＜0.05)，NL-P(r=0.31，p＜0.05)顯著正相關(guān)，潮灘濕地土壤中的NL-P是生物有效磷的潛在磷源。
　　 運(yùn)用自制多層隔網(wǎng)根箱，設(shè)置3個(gè)不同磷濃度處理T1(0.2mg·L-1)、T2(0.6mg·L-1)、T3(2.0mg·L-1)，研究蘆葦濕地根箱對(duì)上覆水磷素凈化率及土壤磷形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響。結(jié)果表明，根箱

8、對(duì)各濃度磷溶液的凈化速率在0～4天內(nèi)快速增加，之后出現(xiàn)一定范圍的波動(dòng)。與對(duì)照濕地箱相比，蘆葦?shù)纳L(zhǎng)使得濕地箱對(duì)磷素的吸收能力增強(qiáng)，T1濃度水平下磷凈化率有顯著性差異;T2濃度水平凈化率提高了4.05％～12.16％;T3濃度水平凈化率提高了2.87％～14.51％。蘆葦?shù)纳L(zhǎng)對(duì)土壤中總磷(TP)的分布沒有顯著影響，但有效促進(jìn)了有機(jī)磷(TOP)的積累，總體上減少無機(jī)磷(TIP)的含量。由于蘆葦?shù)奈兆饔?，相較于無植被生長(zhǎng)的濕地箱，各濃度處

9、理箱中Exch-P含量均有所降低，分別為38％，52.1％和31.1％。生長(zhǎng)有蘆葦?shù)母渲?，S0中Al/Fe-P的含量均顯著小于其他各根室(p＜0.05）。T1除S0外，蘆葦根箱中S1、S2、S3、S4的Al/Fe-P大于CK。不同根室中微生物群落代謝活性在T1濃度下表現(xiàn)為S0＞S1＞S2≈S3≈S4，T2、T3濃度下則表現(xiàn)為S0＞S1＞S2＞S3＞S4，根室的微生物群落代謝活性最大。蘆葦?shù)纳L(zhǎng)增強(qiáng)了模擬根箱濕地對(duì)上覆水水中磷素的吸收能