菹草對(duì)長(zhǎng)江中游湖泊沉積物及上覆水間鈣、磷循環(huán)的影響.pdf

1、“沉積物-上覆水”界面是沉積物與上覆水之間的轉(zhuǎn)換區(qū),是水環(huán)境的一個(gè)特殊而重要的區(qū)域。沉水植物作為這一區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,對(duì)“沉積物.上覆水”界面磷的遷移、轉(zhuǎn)化起到調(diào)控作用。同時(shí),水體中CaCO3-P共沉淀是一種重要的凈水機(jī)制,對(duì)“沉積物-上覆水”界面磷的循環(huán)同樣有著重要的影響。
　　 本課題為了研究菹草對(duì)湖泊沉積物及上覆水間鈣、磷循環(huán)的影響,設(shè)計(jì)了兩個(gè)部分的內(nèi)容:試驗(yàn)“沉積物加鈣條件下菹草對(duì)南湖沉積物及上覆水間鈣、磷循環(huán)

2、的影響”是以“上覆水-沉水植物-沉積物”體系為研究對(duì)象,采集武漢市武昌南湖沉積物、上覆水及其鄰近水域的沉水植物菹草(Potamogeton crispus L.),在模擬湖泊生態(tài)條件下進(jìn)行盆栽試驗(yàn)。試驗(yàn)設(shè)置沉積物加鈣、上覆水加磷和種植菹草等不同處理,在菹草生長(zhǎng)50 d.(苗期)和166 d.(生殖生長(zhǎng)期)時(shí)分別測(cè)定沉積物、上覆水、間隙水和菹草中鈣、磷變化情況,同時(shí)對(duì)上覆水pH、沉積物Eh、上覆水葉綠素a含量等指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；試驗(yàn)“菹草對(duì)不

3、同來(lái)源沉積物及上覆水間鈣、磷循環(huán)的影響"是在此基礎(chǔ)上以長(zhǎng)江中游幾個(gè)鈣活性不同的淺水湖泊沉積物為研究對(duì)象,進(jìn)一步對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行論證,以研究恢復(fù)菹草對(duì)沉積物及上覆水間鈣、磷循環(huán)的影響。主要結(jié)論如下:
　　 (1)在菹草生長(zhǎng)50 d.時(shí),種植菹草和沉積物加鈣都能提高沉積物TP含量,且菹草在上覆水高磷水平下使沉積物TP含量增加更為明顯；在菹草生長(zhǎng)166 d.時(shí),除空白處理外,其它處理沉積物TP含量都有所下降。這可能是由于菹草在不同的生長(zhǎng)

4、期通過(guò)影響根際泌氧作用使得沉積物的氧化還原電位上升從而改變沉積物中的金屬離子狀況,以至影響到沉積物對(duì)磷的吸附和釋放,這是菹草維持水體較低營(yíng)養(yǎng)水平的重要機(jī)制。菹草的地下部分全磷含量在菹草生長(zhǎng)166 d.時(shí)比生長(zhǎng)50 d.時(shí)有大幅度增加,這也是沉積物TP含量降低的因?yàn)橹弧?br>　　 (2)種植菹草能降低沉積物中Ca2-P和Al-P的含量,說(shuō)明菹草的生長(zhǎng)能有效吸收沉積物中的Ca2-P和Al-P,其中在菹草生長(zhǎng)苗期,沉積物加鈣能有效促進(jìn)菹

5、草植株對(duì)Ca2-P的吸收。隨著時(shí)間的延長(zhǎng),沉積物中Fe-P和Al-P含量降低,Fe-O-P和Al-O-P含量增加。
　　 (3)沉積物中交換性Ca含量與Ca2-P星極顯著負(fù)相關(guān),CaCO3-Ca、Ca5(PO4)3OH-Ca和CaSO4-Ca都與Org-P、Fe-P、Al-O-P、Fe-O-P等難溶性磷呈極顯著正相關(guān),四種形態(tài)的鈣都與Ca10-P無(wú)相關(guān)性,這說(shuō)明隨著沉積物中交換性Ca含量增加,活性磷含量減少,且難溶性鈣增加時(shí)難溶

6、性磷呈現(xiàn)增加的趨勢(shì),但在短時(shí)間內(nèi)難溶性的Ca10-P不易受沉積物中鈣形態(tài)變化的影響。
　　 (4)種植菹草能有效去除上覆水TP,說(shuō)明菹草不僅通過(guò)根系吸收沉積物中的磷,其莖葉對(duì)磷的吸收能力也很強(qiáng)。上覆水中菹草的生物去磷作用總體上講與上覆水中磷的相對(duì)平衡有關(guān),上覆水可溶性磷的濃度在菹草存在的條件下相對(duì)穩(wěn)定,其除去的磷一般來(lái)源于顆粒態(tài)磷的轉(zhuǎn)化,最終表現(xiàn)為對(duì)上覆水中TP的去除,并且在植株生長(zhǎng)苗期作用最強(qiáng),但隨著植株的逐漸衰敗,其除磷的生

7、態(tài)效益也隨之下降。沉積物加鈣對(duì)上覆水中TP的去除有顯著效果,種植菹草與沉積物加鈣共同作用的除磷效果最明顯。由于平衡關(guān)系,間隙水TP直接影響的是上覆水溶解性磷。
　　 (5)在沉積物加鈣條件下菹草的生長(zhǎng)能提高上覆水Ca2+濃度,但在沉積物未加鈣條件下,菹草的生長(zhǎng)卻降低上覆水Ca2+濃度,這可能是由于菹草本身會(huì)吸收上覆水中的Ca2+,只有在沉積物中鈣濃度達(dá)到了一定范圍時(shí),菹草才能將轉(zhuǎn)運(yùn)至莖葉的Ca2+釋放至上覆水中。上覆水Ca2+濃

8、度還受間隙水Ca2+濃度影響,間隙水Ca2+濃度越高,上覆水Ca2+濃度降低越少。同時(shí),上覆水Ca2+濃度與上覆水TP、TSP和間隙水TP呈現(xiàn)顯著正相關(guān)關(guān)系。
　　 (6)種植菹草能提高沉積物中總鈣的含量,并隨著菹草生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)其增量更加明顯。試驗(yàn)證明,在菹草存在的條件下,上覆水體中有CaC03一P共沉淀的發(fā)生,這是由于種植菹草能提高上覆水的pH值從而促進(jìn)該共沉淀現(xiàn)象的發(fā)生。沉積物加鈣使上覆水Ca2+濃度相應(yīng)升高,加大了起始C

9、a/P,從而加速了結(jié)晶的過(guò)程。種植菹草和沉積物加鈣的共同作用增加了CaCO3-P共沉淀的速率,進(jìn)而降低上覆水中磷的濃度。
　　 (7)種植菹草或沉積物加鈣都能降低上覆水中葉綠素a的含量,但隨著種植時(shí)間推移,這種抑藻作用有所減弱,而在沉積物加鈣條件下,菹草的抑藻作用卻隨著時(shí)間推移依然顯著。菹草對(duì)葉綠素a的去除主要是通過(guò)菹草去除水中磷來(lái)實(shí)現(xiàn)的,而沉積物加鈣的作用則與上覆水中發(fā)生CaCO3-P共沉淀,從而降低上覆水中磷濃度,并抑制沉積