2种水生植物根际溶液磷素时空变异及有机酸分泌

利用根际土壤溶液的原位抽提和微量样品分析技术,比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和香蒲(Typhalatifolia)2种水生植物根际土壤溶液磷素含量的时空变异和根系分泌有机酸种类及数量的差异,从植物吸收磷素、根系分泌有机酸和根际土壤pH值变化等角度探讨了植物磷素高效净化的根际调控机制.结果表明,2种水生植物的根际溶液磷素含量均明显低于非根际溶液;喜旱莲子草的根际溶液磷酸根离子质量浓度(2.53 mg.L-1)显著低于香蒲的根际溶液(5.43mg.L-1)(p<0.05),且喜旱莲子草根系对土壤溶液磷酸根的影响范围大于香蒲.与香蒲相比,喜旱莲子草分泌了较多的苹果酸(浓度27.33μmol.L-1),在活化土壤磷素、促进根系对磷素的吸收方面起了更大的作用.喜旱莲子草吸收磷素的根际效应强于香蒲.     

白洋淀沉积物耗氧速率及氧亏效应研究

沉积物耗氧是影响水体溶解氧平衡的重要因素,受到沉积物有机质矿化的影响.本文采用柱培养法测定了白洋淀不同水文地貌分区和生境类型的表层沉积物耗氧速率（sediment oxygen demand,SOD）,并基于地表水质量标准评估了白洋淀沉积物耗氧对水体产生的氧亏效应,探讨了白洋淀SOD与有机质（OM）的关系.结果表明,白洋淀沉积物有机质含量为4～14%,均值为9%;SOD为0.14～0.59 g·m-2·d-1,均值为0.28g·m-2·d-1.不同水文地貌分区的SOD顺序为：西南入流区<混流区<北部入流区<南部通道区<西北入流区.各生境顺序为：台田沟壕<鱼塘<开阔水面<水道<沼泽.水质效应分析发现,白洋淀现状SOD水平可导致沉积物-水界面溶解氧（DO）在11.5～29.1 h后由氧饱和状态降到3 mg·L^-1（Ⅳ类水质标准）,在13.7～34.6 h后降到2 mg·L-1（Ⅴ类水质标准）,可能对底栖生物生命活动产生严重影响.相关性分析显示,白洋淀SOD与沉积物有机质无显著相关,白洋淀沉积物有机质含量不能作为表征其沉积...     

4种水生植物根际磷素耗竭效应的比较

利用短期盆栽试验和抖根法研究了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)、香蒲(Typha latifolia)、慈姑(Sagittaria sagittifolia)和芦苇(Phragmites communis)4种水牛植物的根际磷素耗竭效应,分析了植物根冠比、根系形态、磷素吸收有效性和磷素利用有妓性等差异,探讨了植物根际磷素耗竭效应的吸收利用调控机制.结果表明,与非根际土壤(有效磷含量为167.53ìg穏-1)相比,喜旱莲子草、香蒲、慈姑和芦苇根际土壤的有效磷含量分别减少至80.17、124.37、155.38和161.75ìg穏-1,水溶性磷含量分别减少了81%、42%、18%和16%.喜旱莲子草根系较小,但磷素吸收有效性高(1.32 mg·m-1),其磷素利用有效件不高(0.34 g·mg-1);香蒲的磷素吸收有效性虽然比喜旱莲子草低许多(0.52 mg·m-1),但其有强大的根系,且磷素利用有效性高(0.64 g·mg-1)、根冠比大(0.35).喜旱莲子草和香蒲耗竭根际磷素的能力高于慈姑和芦苇.     

白洋淀水生植物腐解水质效应与元素去向动态平衡

采用室内模拟的方法研究了白洋淀典型沉水植物菹草、挺水植物芦苇腐解过程的水质效应,并定量探究了两种植物腐解过程中碳、氮、磷元素在植物残体、水体和沉积碎屑等不同要素中的动态迁移转化规律,旨在为水环境模拟中主导水质过程确定提供基础.结果显示,菹草、芦苇腐解过程中C、N、P元素释放速率表现为P＞C＞N,腐解可引起水体C、N、P等指标呈先升高后降低并最终稳定的变化趋势.菹草腐解速率为0.082 d^-1,分别在第16、16、8 d对水体C、N、P指标影响达到最大,此时菹草体内40.6%的C、31.8%的N和71.5%的P以溶解态和悬浮碎屑态转移到水体中,导致水体水质劣于地表Ⅴ类标准.菹草44 d的腐解量占总生物量的72.1%;留存在水体中的C、N、P比例分别由最高的33.7%、32.8%和66.8%减小为11.1%、7.2%和8.0% ;以气体形式离开水体的C占29.8%、N占16.3%,转变为沉积碎屑的C、N、P占比分别为38.5%、52.7%、76.2%.芦苇腐解的整个过程中,水体中溶解态C占比一直处于1.9%~4.2%的较低状态,溶解态N、P占比最高分别为16.8%和10.0%. 芦苇腐解90 d时,腐解量占初始生物质量的18.1%,此时留存在水体中的C、N、P占比不足3%,植物残体C、N、P占比分别为62.8%、73.6%和33.3%.腐解过程中的元素去向动态平衡计算说明,沉水植物菹草腐解对白洋淀水质影响时间相对集中,主要影响途径为植物残体腐解,C、N、P以可溶态和悬浮碎屑态直接进入水体;挺水植物芦苇腐解速度较慢且相对均一,对白洋淀水质尤其是DOC影响持续时间长、累积效应大, 通过植物残体腐解和沉积碎屑释放2种途径共同影响水质.     

基于CT技术的巢湖沉积物孔隙结构三维重建的初步研究

为更好地了解分析沉积物孔隙结构特征,本文通过CT技术及相关软件,对巢湖沉积物孔隙结构进行了三维重建,展现了巢湖沉积物真实的三维孔隙结构,并以此为基础定量计算了孔隙度、孔隙连通性、曲率等沉积物孔隙结构参数.结果表明,巢湖表层沉积物孔隙度变化范围为0.28~0.75;曲率在2.83~9.31内变化,且在不同方向上表现出明显的差异性,Z方向上的较高曲率阻碍了孔隙水中的污染物扩散.沉积柱在垂直方向上,总体上随深度的增加,孔隙度减小,但在某些深度存在异常,可能是因为底栖动物活动或沉积条件变化.     

南四湖湿地六种水生植物的磷素根际效应

利用根际土壤溶液的原位抽提和微量样品分析技术,对南四湖湿地的芦苇(Phragmites communis)、芦竹(Arundo donax)、香蒲(Typha latifolia)、水葱(Scirpus validus)、茭草(Zizania aquatica)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)等6种水生植物进行了野外原位根际土壤溶液的磷素浓度分析,并从根系形态、磷素吸收利用有效性、根际土壤有效磷素和pH值变化等根际效应差异,揭示不同种类湿地植物磷素净化效率差异的内在机制.结果表明,香蒲对磷素的吸收最大;其次是芦苇、芦竹和茭草;再次是水葱和喜旱莲子草.香蒲的根际土壤溶液磷素浓度(PO43-,0.37μg/L)显著低于非根际区浓度(PO43-,0.47μg/L);而芦苇、芦竹和水葱则表现为根际土壤磷素浓度高于非根际.香蒲通过强大的根系获取了较多的磷素,芦竹则通过根际酸化促进了根系对磷素的吸收,实现了根际土壤较高的磷素去除率.喜旱莲子草根际土壤有效磷增加了48%,可能是由于其较强的根际酸化(pH值降低约0.9)增加了土壤磷素向水体流失的风险,故在湿地磷素修复中应避免使用.     

巢湖表层沉积物磷的空间分布差异性研究

通过对巢湖表层沉积物磷形态、有机质及粒径分布特征分析,与沉积物总磷历史数据进行对比,结合不同形态磷的剖面变化,探讨了内源磷释放风险.结果表明,巢湖表层沉积物TP自西向东呈递减趋势,平均含量为790 mg.kg-1,比20世纪80年代平均增加了55%,其中东半湖增加211 mg.kg-1、西半湖增加386 mg.kg-1.表层沉积物磷形态含量和分布有较大差别:铁铝结合磷(NaOH-Pi)和活性有机磷(NaOH-Po)含量占TP含量的42%,分别介于55～648 mg.kg-1和27～468 mg.kg-1范围,西半湖平均含量分别为331 mg.kg-1和225 mg.kg-1显著高于东半湖(147 mg.kg-1和91 mg.kg-1,P<0.01);相对而言,钙镁结合磷(Ca-P)和惰性磷(Res-P)含量在东西部湖区没有显著差别,分别占TP含量的18%和40%.沉积物TP含量随深度减少而增加,西半湖增加量高于东半湖,各种磷形态中NaOH-Pi和NaOH-Po的垂直变化规律与TP相似,是沉积物磷增加的主要形态.西半湖高活性磷、高有机质和多砂质粉砂的特征共同作用极大增加了沉积物中磷向上覆水中释放的风险.     

2种湿地植物根表铁氧化物胶膜的形成及其对磷素吸收的影响

在田间条件下,运用土壤溶液原位抽提和毛细管电泳分析等技术,比较了芦竹(Arundo donaxLinn)和香蒲(Typhalatifolia)根表铁氧化物胶膜数量、土壤根际溶液磷质量浓度、根际土和根际溶液pH及根膜比等的差异,阐明了湿地植物根表铁氧化物胶膜对磷素从非根际土壤-根际土壤-根际溶液-根表铁氧化物胶膜-根系的迁移过程的影响以及在磷素净化中的根际调控机制.结果表明,芦竹和香蒲根表铁氧化物胶膜数量(以根系鲜重计)分别为20 170.8和7 640.3 mg/kg.有铁氧化物胶膜沉积的芦竹、香蒲的根际土有效磷含量分别是28.85、34.99 mg/kg;各比其无铁氧化物胶膜增加了46.2%、21.9%.有铁氧化物胶膜沉积的芦竹、香蒲的根际溶液磷质量浓度为0.65、0.56 mg/kg,分别比其无铁氧化物胶膜沉积高9.2%、33.9%.芦竹根表铁氧化物胶膜吸附的磷占根系吸附吸收磷的81.7%,香蒲是85.7%.根表有铁氧化物胶膜沉积的芦竹磷素利用有效性比无铁氧化物胶膜的植株高16.5%,香蒲高31.4%.有铁氧化物胶膜沉积的芦竹和香蒲植株体内磷含量均比无铁氧化物胶膜高.同时,铁氧化物胶膜对磷酸盐的吸附提高了磷酸盐从非根际向根际、固相(根际土壤)向液相(根际土壤溶液)的迁移速率.有铁氧化物胶膜沉积的湿地植物根际土有效磷含量累积,无铁氧化物胶膜沉积的湿地植物根际土有效磷含量耗竭.     

白洋淀典型水域COD的组成及各组分贡献

化学需氧量（COD）是我国评估有机耗氧污染的关键指标,为探究白洋淀湖心区和沼泽区天然水体COD构成组分,通过物理连续分级和三维荧光等方法揭示水体中的耗氧有机物质主要组成、来源和影响因素.结果表明,白洋淀COD主要由类蛋白质和类腐殖质溶解性有机物质贡献（59%~93%）,无机物（如Cl^-和NO₃^-等）对COD产生的贡献甚微,可忽略不计;上覆水有机物主要受内生植被降解、沉积物释放［TOC释放通量1.55~2.28 mg ·（m² ·d）^-1］等内源［生物源指数（BIX）>0.8］和人为污染、芦苇台田等陆源的共同影响（1.4<荧光指数（FI）<1.9）,沉积物有机质以陆源（芦苇台田）为主.研究水域COD的组分主要受难生化降解有机物质（RDOC）控制,RDOC在天然环境中降解周期较长,重铬酸钾法会在短时间内迅速氧化大部分RDOC,因此高估了水体的有机耗氧污染水平.