大型水生植物对骆马湖氮磷元素及磷酸酶活性的影响_徐德兰

１ ４， １ ５］ １ ６］ ， ， 底［ 并且沉 水 植 物 主 要 吸 收 水 柱 营 养 ［ 进一
２． ２ 分析 （ ） 采集的沉积物在室内风干 ， 然后用玛瑙研钵 １ （ 过筛 （ 待 用； 水中及沉积物中凯氏 研磨 ， １ ０ ０ 目） ２） （ 氮（ 均采用蒸馏滴定法测定 ； 总磷 （ 分析 ＫＮ） ３） Ｔ Ｐ） （ 钼 锑 抗 比 色 法； 磷酸 采用 Ｈ２Ｓ Ｏ ｌ Ｏ ４） ４－ＨＣ ４ 消 煮， 酶采用磷酸苯二钠比色法测定 。
１ １］ 。从 表 １ 可 以 看 出， 等过程调节水体的营养平 衡 ［
大型水生植物生长 对 骆 马 湖 水 质 存 在 一 定 的 影 响 。 骆马湖有草区上覆水透 明 度 是 对 照 （ 明 Ｃ Ｋ） １ ． ９ 倍， ； ， 显高于对照 （ Ｃ Ｋ） ＫＮ、 Ｄ Ｎ 低于对照（ Ｃ Ｋ） Ｅ ｈ、 Ｈ ｐ 。这是因为水生植物能够抑 及水温高于对 照 （ Ｃ Ｋ）
大型水生植物对骆马湖氮磷元素 及磷酸酶活性的影响
２ ２ ， ， 徐德兰１， 韩宝平１， 高明侠１， 宋新桓２， 董 萧２， 闫 姗２
（ 中国矿业大学江苏省资源环境信息工程重点实验室 ， 江苏 徐州 ２ １． ２ １ １ １ ６； ） 徐州工程学院环境工程学院 ， 江苏 徐州 ２ ２． ２ １ ０ ０ ８ 摘 要 ：在骆马湖中选择有大型水生植物生长区域及无草对照 区 ， 测定主要水质指标， 采集沉积物柱状样， 分层测 定沉积物氮磷元素含量及磷酸酶活性 ， 探讨大型水生 植 物 对 骆 马 湖 生 态 系 统 中 氮 磷 元 素 及 磷 酸 酶 活 性 影 响 特 征 ， （ ） ， 、 结果表明 ： 大型水生植物生长区上覆水透明度明显高于对照 （ 是对照（ 但有草区凯氏氮（ １ Ｃ Ｋ） Ｃ Ｋ） １ ． ９倍； ＫＮ） ， ； （ 可溶性氮 （ 含量低于对照 （ 方差分析表明 二 者 差 异 极 显 著 （ 大型水生植物生长能降低磷酸 Ｄ Ｎ） Ｃ Ｋ） ． ０ １） ２） ｐ≤０ ， （ 酶的活性 ， 有草区不同深度沉积物酸 （ 碱） 磷酸酶活性总体小于对照 （ 但沉积物表层磷酸酶活性最强； 有草 Ｃ Ｋ） ３） ， 。 但有草区表层沉积物凯氏氮 （ 含量高于对照 （ 区不同深度沉积物 Ｔ Ｐ 含量低于对照 （ Ｃ Ｋ） ＫＮ） Ｃ Ｋ） 关键词 ：骆马湖 ； 大型水生植物 ； 碱性磷酸酶 ； 酸性磷酸酶 （ ） 中图分类号 ： Ｘ １ ７ ３ 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ４ ８ ２ ２ ７ ２ ０ １ １ １ １ １ ３ ６ ８ ０ ５ － － －
１ 自然地理概况
， 骆马 湖 （ Ｎ ３ ４ ° ０ ０ ′～３ ４ ° １ １ ′ Ｅ １ １ ８ ° ０ ６ ′～１ １ ８ ° ） 是江苏省四大湖泊之一 ， 位于江苏省北部 ， 京杭 １ ８ ′ ２ 大运河中段 。 平 均 水 面 积 达３ 丰水面积 ５ １ ０ ０ｈ ｍ （
； 收稿日期 ： 修回日期 ： ２ ０ １ １ ０ ３ ０ ４ ２ ０ １ １ ０ ５ ０ ６ － － － －
２ 工作方法
２． １ 采样 采样点位于骆马湖东 侧 ， 距 离 岸 边 ２～５ｋ ｍ区 域， 如图 １ 所示 。 采样的有草区为苦草 （ Ｖ ａ ｌ ｌ ｉ ｓ ｎ ｅ ｒ ｉ ａ ＋马来眼子菜（ Ｐ ｏ ｔ ａ ｍ ｏ ｅ ｔ ｏ ｎ ｍ ａ ｌ ａ ｉ ａ ｎ ｕ ｓ ｓ ｉ ｒ ａ ｌ ｉ ｓ） ｇ ｐ ） 大 Ｍ ｉ ． ＋狐尾藻（ Ｍ ｒ ｉ ｏ ｈ ｌ ｌ ｕ ｍ ｖ ｅ ｒ ｔ ｉ ｃ ｉ ｌ ｌ ａ ｔ ｕ ｍ） ｑ ｙ ｐ ｙ 型水生植物 优 势 种 聚 集 区 ， 覆盖率为８ 以无草 ５％ ， ， 有草区与对照（ 距离均大于 区为 对 照 （ Ｃ Ｋ） Ｃ Ｋ） 分别设 ５ 个重复 。 用柱状采样器 （ ５ ０ ０ｍ， ＝８ｃ ｍ） ， 采集沉积物的柱状 样 并 将 采 集 的 沉 积 物 自 上 到 下 分层 ， 第 １、 ２ 两层厚度为 ３ｃ ｍ 其余各层厚度均为 ５ 同时 用 氧 化 还 原 电 位 仪 （ 现 ＨＡＮＮＡ Ｈ ｉ ８ ４ ２ ４） ｃ ｍ； 场测量上覆水的 Ｅ 透 明 度， 然后 ｈ、 Ｈ 及 湖 水 深 度、 ｐ 将采集的沉积物及水样带到实验室分析 。 采样时间 为２ ０ ０ ８年６月２ ９日。
样点 有草区 对照 （ Ｃ Ｋ） 凯氏氮 （ ＫＮ） 溶解氮 （ Ｄ Ｎ） Ｔ Ｐ 溶解磷 （ Ｄ Ｐ） Ｈ ｐ 水温 （ ℃） 透明度 （ ｃ ｍ） （ ） Ｅ ｈ ｍ ｖ
４． ７ ０±０． ８ ５ ３ ０±０． ７ ５ ０ ６±０． ０ ０ ０ ３±０． ０ ０ ５ ６±０． １ １ ６． ０±０． ２ ０ １ ５． ８±１ １． ２ ３ ５． ５ ２±３． ０ ４ ３． ０． ０． ８． ２ ２ １ ６． ３ ３±０． ３ ２ １ ２±０． ３ ３ ０ ７±０． ０ １ ０ ３±０． ０ ０ ２ ４±０． ２ ８ ５． ７±０． ４ ３ １ ２． ８±２ ５． ２ １ ９． ９ ６±１ ３． ４ ５． ０． ０． ８． ２ １ １
下， 一方面水生植物 同 化 的 氮 和 有 机 碳 主 要 经 过 生 物沉积途径进入沉积物 。 水生植物由此将湖水中的 氮 传 输 到 底 泥 中 ，使 其 进 入 地 球 生 物 化 学 循
２ １， ２ ２］ 。 环［
图 ３ 不同深度沉积物碱性磷酸酶活性 Ｆ ｉ ． ３ Ａ ｌ ｋ ａ ｌ ｉ ｎ ｅ Ｐ ｈ ｏ ｓ ｈ ａ ｔ ａ ｓ ｅ Ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ｐ ｙ ａ ｔ Ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｄ ｅ ｔ ｈ ｓ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ｐ
第２ ０卷第１ １期 ２ ０ １ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ年１ １月
长江流域资源与环境 Ｒ ｅ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｙ ａ ｎ ｔ ｚ ｅ Ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ｇ
Ｖ ｏ ｌ ． ２ ０Ｎ ｏ ． １ １ Ｎ ｏ ｖ ．２ ０ １ １
１ ２］ ， 制有机磷矿化从而改善水质 ［ 进而说明大型水生
植物生长过程有助 于 提 高 湖 泊 水 质 ， 方差分析表明 。这表明水生植物在生 二者差异极显著 （ Ｐ≤０ ． ０ １） 长过程中可有效吸 收 水 体 中 氮 、 磷元素降低水体中
图 １ 骆马湖取样点位图 Ｆ ｉ ． １ Ｓ ａ ｍ ｌ ｉ ｎ Ｐ ｏ ｉ ｎ ｔ ｉ ｎ Ｌ ａ ｋ ｅ Ｌ ｕ ｏ ｍ ａ ｇ ｐ ｇ
等： 大型水生植物对骆马湖氮磷元素及磷酸酶活性的影响 １ 期 徐德兰 ， 第１
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３ 结论与讨论
３． １ 上覆水理化特性分析 一般来说 ， 大 型 水 生 植 物 通 过 植 物 自 身 对 碳、 氮、 磷等营养元素 的 吸 收 同 化 、 收 获 输 出、 沉积输出
１ ３］ 。 此外 ， 营养盐的含量 ［ 有草区 上 覆 水 的 透 明 度 是
水 温、 对照的 １． ９ 倍， Ｅ ｈ、 Ｈ 均 高 于 对 照。 水 生 植 ｐ 物群落在湖泊水域 环 境 中 可 有 效 促 进 水 中 悬 浮 物 、 污染物的沉积 ， 吸 收、 转 化、 积累作用降低水中营养 盐， 防 止 底 泥 颗 粒 物 的 再 悬 浮， 提高水体透明
） ； ） 基金项目 ： 江苏省住房与城乡建设厅科技计划项目 （ 江苏省教育厅指导计划项目 （ ２ ０ ０ ９ ０ ６ １ ７ ０ ０ ０ １ ０ ６ Ｋ Ｊ Ｄ ６ １ ０ １ ７ ７ ， ： 作者简介 ： 徐德兰 （ 男， 安徽省宿州人 ， 副教授 ， 博士 ， 主要从事湖泊生态方面研究 ． １ ９ ７ ５～ ） Ｅ－ｍ ａ ｉ ｌ ｘ ｄ ｌ ｘ ｗ＠１ ２ ６． ｃ ｏ ｍ
］ １， ２ ， 磷元素重要蓄积库［ 对湖泊 湖泊沉积物是氮 、 ［ ］ ３ 。 湖泊生 水体营养水平及初级生产力有重要影响 ］ ４ ， 态系统中磷酸酶能催化有机磷分解释放正磷酸盐 ［ ２ ２ ， ） ， 枯 水 面 积２ 年水位涨幅在 ７ ８ ５ ０ ０ｈ ｍ ０ １ ０ ０ｈ ｍ ， 是典型过 １ ． ９ ０～５ ． ７ ３ｍ 年换水 次 数 在 １ ０ 次 左 右，
１ ２］ 与周易 勇 等 ［ 研 究 结 果 相 一 致。 从 有 草 区、 对照
（ 不同深 度 沉 积 物 磷 酸 酶 活 性 大 小 变 化 特 征 也 Ｃ Ｋ） 可以看出 ， 表层沉积物磷酸酶活性较大 ， 而随着沉积 物深度增加， 磷酸酶活性减小的变化趋势。 土壤酶
图 ２ 不同深度沉积物酸性磷酸酶活性 Ｆ ｉ ． ２ Ａ ｃ ｉ ｄ Ｐ ｈ ｏ ｓ ｈ ａ ｔ ａ ｓ ｅ Ａ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｇ ｐ ｙ Ｓ ｅ ｄ ｉ ｍ ｅ ｎ ｔ ｓ ａ ｔ Ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｄ ｅ ｔ ｈ ｓ ｐ
水性湖泊 。 骆马湖大型水生植 物 的 分 布 面 积 约 １ ２ ０
２［ １ ０］ ， 约占湖区总面积的 ４ ｋ ｍ ６％ 。
促进磷循环
［ ］ ５～７
， 而且其活性大小也反映湖泊水体磷
］ ］ ８ ９ ， 。 营养水平［ 与富营养化之间具有必然的联系［
目前 ， 国内外研究湖泊沉积物磷释放的影响因 子主要集中微生物 及 水 体 物 理 化 学 特 性 ， 而关于大 型水生植物对湖泊沉积物磷酸酶活性的影响研究相 对较少 ， 特别是关于 南 水 北 调 东 线 水 域 生 态 系 统 中 磷酸酶作用尚未见报道 。 本文拟通过对南水北调东 线骆马湖进行研究 ， 分析大型水生植物对不同深度 沉积物中磷酸酶 活 性 、 氮、 磷 含 量， 探讨其在大型水 生植物作用下变化 特 征 ， 从而进一步认识大型水生 这些为湖泊生态修复及 植物在湖泊生态系 统 作 用 ， 管理提供科学依据 。
步说明沉水植物可 进 减 少 湖 泊 水 质 的 内 源 负 荷 ， 提 高水质的生态效应 。
表 １ 采样区上覆水物理 －化学特性 Ｔ ａ ｂ ． １ Ｐ ｈ ｓ ｉ ｃ ｏ ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｓ ａ ｍ ｌ ｉ ｎ Ｓ ｉ ｔ ｅ － ｙ ｐ ｇ
３． ２ 沉积物磷酸酶变化特性分析 从图 ２ 和 图 ３ 可 以 看 出 ， 大型水生植物的生长 有草区不同深 对磷酸酶活性大小 存 在 一 定 的 影 响 ， 度沉积物酸 （ 碱） 磷酸酶活性总体上小于对照（ Ｃ Ｋ） 不同深度酸 （ 碱） 磷 酸 酶 活 性。对 照 （ 沉积物表 Ｃ Ｋ） ／ （ 层（ 酸性磷酸酶活性为 ２ ０～３ｃ ｍ） ２ ０ ． ９ ７ｍ ｋ ｍ· ｇ ） ， ／ （ ； 碱性磷 酸 酶 活 性 为 ２ 而有 ｈ ０ ６ ． ８ １ｍ ｋ ｍ·ｈ） ｇ 草区 沉 积 物 表 层 （ 酸性磷酸酶活性为 ０～３ｃ ｍ） ／ （ ， 碱性磷酸酶活性为２ ２ ０ ８ ． ０ １ｍ ｋ ｍ ·ｈ） ０ ３ ． ４ ８ ｇ ／ （ · ） ， ｍ ｍ ｈ 进而说明水生植物生长区中磷酸酶 ｇ ｋ ， 该研究 的活性不同程度地低于相应的对照值 （ Ｃ Ｋ）
１ ３ ７ ０
０卷 长江流域资源与环境 第 ２ 积物 ０～１ 有草区凯氏氮含量明显高于对 ０ｃ ｍ 范围 ， 照， 且随沉积物深度增加而减少 ， 与范成新等人研究
１ ９］ 。 一般来说 ， 氮元素是属于气体型 结果基本一致 ［ ２ ０］ ， 循环 ， 循环性 能 比 较 完 善 ［ 在水生植物生长作用