沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程

两种营养状态下pH对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长和抗氧化酶活性的影响张浏;陈灿;高倩;王保忠;尹大强【期刊名称】《生态环境学报》【年(卷),期】2007(016)003【摘要】富营养化湖泊夏季藻类生长旺盛、光合作用强烈,湖水pH值普遍升高,因此相关生态因子变化对沉水植物生长影响的研究成为沉水植物组建和水生态恢复的基础.采用实验室模拟方法,研究了中营养(TN 0.60 mg·L-1;TP 0.04 mg·L-1)和富营养(TN 4.20 mg·L-1; TP 0.28 mg·L-1)两种状态下不同pH(7, 8, 9, 10)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长、叶绿素含量、抗氧化酶和MDA含量的影响.研究发现,培养21 d后,pH 10时两种营养状态黑藻生长均受到明显抑制,富营养状态下抑制程度更加显著;pH 7和pH 8时富营养状态增加植物叶绿素含量,pH 10时富营养状态叶绿素含量低于中营养状态.超氧化物岐化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)在富营养状态下pH 8时活性大幅上升,pH 9时出现下降,而中营养状态下在pH 9时活性才有所升高;过氧化氢酶(CAT)在两种营养状态下,pH 9时活性均显著上升,pH 10时在富营养状态下受到明显抑制;富营养状态下在pH 7～9时,植物丙二醛(MDA)含量随着pH升高显著上升,并且均显著高于中营养状态,在pH 9时与中营养状态差异达到最大.研究表明,pH对轮叶黑藻的影响与营养状态相关,当pH大于9时,两种营养状态下轮叶黑藻均受到一定胁迫,富营养状态下作用更加显著.【总页数】5页(P748-752)【作者】张浏;陈灿;高倩;王保忠;尹大强【作者单位】南京大学环境学院//污染控制与资源化国家重点实验室,江苏,南京,210093;南京大学环境学院//污染控制与资源化国家重点实验室,江苏,南京,210093;南京大学环境学院//污染控制与资源化国家重点实验室,江苏,南京,210093;南京大学环境学院//污染控制与资源化国家重点实验室,江苏,南京,210093;南京大学环境学院//污染控制与资源化国家重点实验室,江苏,南京,210093【正文语种】中文【中图分类】X171.5【相关文献】1.富营养条件下不同形态氮对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)的生理影响 [J], 王珺;顾宇飞;纪东成;尹大强2.模拟牧食损害对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)生长的影响 [J], 高远;马旭洲;王友成;郎月林;范伟3.不同密度团头鲂(Megalobrama amblycephala)对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和密刺苦草(Vallisneria denseserrulata)群落结构的影响 [J], 王倩红;刘正文;甄伟;张秀梅;郝征;莫家勇;赵雪枫4.不同水体营养盐浓度下沉积物添加镧改性膨润土(Phoslock®)对轮叶黑藻(Hydril.l.a verticil.l.ata)生长的影响 [J], 符亦舒;何虎;何宏业;马路生;苏雅玲;刘正文5.两种氮浓度对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)腐解过程营养盐释放及附着生物膜内氮循环基因丰度的影响 [J], 刘敏;张松贺;张丽莎;周甜甜;刘远思因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

初春苦草腐解过程中营养盐释放过程及规律王博;叶春;李春华;江源;孔祥龙【摘要】Processes of nutrients (nutrient salts, N and P) releasing from decaying submerged macrophytes ( Vallisneria natans) at the temperature of an early spring were simulated in laboratory to study laws of the nutrient release. Results show that the rapidly decaying plant released a lot of nutrients ( C, N and P) into the water at the temperature of an early spring. With the time going by, most of the phosphorus released from the plant settled down into the sediment, whereas only part of the nitrogen went down and part escaped out of the water as gas. The anaerobic condition resulting from decomposition of the plant and the supply of large amounts of organic carbon promoted denitrification in the waterbody, thus accelerating escape of N out of the water. A large amount of plant residues resulted in oxygen deficiency of the water and release of large amounts of nutrients, thus leading to deterioration of water quality. It is, therefore, advisable to harvest the aquatic plant to reduce residue biomass in the waterbody.%采用室内模拟方法研究初春温度条件下苦草在腐解过程中碳、氮和磷的释放过程,研究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律.结果表明,在初春温度条件下,苦草迅速腐解,向水体释放大量碳、氮和磷.随着时间的推移,苦草向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮则是部分沉积进入底泥,部分以气体形式移出水体.苦草腐烂分解产生的厌氧条件和大量有机碳的供给促进了水体反硝化作用并加快氮素移出水体.较大的生物残留量会引起水体缺氧,同时产生大量营养盐,导致水质严重恶化,因此需要适时收割水生植物来控制水体残留生物量.【期刊名称】《生态与农村环境学报》【年(卷),期】2012(028)002【总页数】5页(P171-175)【关键词】沉水植物;苦草;腐解;营养盐;初春【作者】王博;叶春;李春华;江源;孔祥龙【作者单位】中国环境科学研究院,北京100012;北京师范大学资源学院,北京100875;中国环境科学研究院,北京100012;中国环境科学研究院,北京100012;北京师范大学资源学院,北京100875;中国环境科学研究院,北京100012【正文语种】中文【中图分类】X524目前，针对沉水植物腐烂分解的研究主要集中在2个方面：(1)关注沉水植物自身腐烂分解过程[1];(2)关注沉水植物腐烂分解对水环境的影响[2]。

现代农业科技2024年第5期生态环境·农业气象第一作者张进权（1994—），男，硕士，助理工程师。

研究方向：水环境治理及水生态修复。

E-mail ：****************收稿日期2023-07-17沉水植物在水环境治理中的应用研究张进权（中工武大设计集团有限公司安徽分公司，安徽合肥230000）摘要淡水是人类生存不可或缺的珍贵资源，但随着近年工业快速发展及人口大幅增加，水环境污染问题日益突出，进一步加剧了水资源短缺。

沉水植物因其各部分均可吸收养料且通气组织特别发达，常被用作水环境治理的先锋种，具有去除氮磷、提高透明度、固定底泥、抑制蓝藻、微生物协同等重要作用。

本文就沉水植物设计原则、作用原理进行了阐述，分析了沉水植物应用中存在的问题，并展望了未来的研究方向，以期为沉水植物今后的研究与应用提供参考。

关键词沉水植物；水环境治理；作用机理；应用中图分类号X52文献标识码A文章编号1007-5739（2024）05-0102-03DOI ：10.3969/j.issn.1007-5739.2024.05.026开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：Application of Submerged Plants in Water Environment ManagementZHANG Jinquan(Anhui Branch of Zhonggong Wuda Design Group Co.,Ltd.,Hefei Anhui 230000)Abstract Freshwater is an indispensable and precious resource for human survival.However,with the rapiddevelopment of industry and the significant increase of population in recent years,the problem of water environmental pollution has become increasingly prominent,further exacerbating the shortage of water resource.Submerged plants are often used as pioneers in water environment management due to their ability to absorb nutrients in various parts and their well-developed aerated tissues.Submerged plants have important functions such as removing nitrogen andphosphorus,improving transparency of water,fixing sediment,inhibiting cyanophyte,and microbial synergy.This paper elaborated the design principles and action mechanism of submerged plants,analyzed the problems in their application,and looked forward to further research directions,in order to provide references for the future application and research ofsubmerged plants.Keywordssubmerged plant;water environment management;action mechanism;application近年来，随着我国经济的快速发展，水资源短缺问题日益突出。

轮叶黑藻腐解过程营养物质释放及微生物胞外酶活性变化规律张松贺;张丽莎;韩冰;严玲玲;周甜甜【摘要】通过轮叶黑藻腐解模拟试验,分析了底泥和砂石2种基质条件下营养物质释放和微生物胞外酶活性变化特征.结果表明,试验结束时底泥组和砂石组的轮叶黑藻质量损失率分别为64.62％和62.15％.植物腐解过程释放的营养物质使得水体溶解氧含量迅速降低,TN、TP质量浓度迅速增加.试验结束时(146 d),上覆水体的水质基本恢复初始水平.水体有机质在56d以色氨基酸类蛋白质为主,之后逐渐以类富里酸和类腐殖酸类物质为主.植物腐解过程与微生物胞外酶活性具有一定的响应关系,跟水体水质及植物本身的特性相关.纤维素酶、蔗糖酶密切相关(r=0.70,P＜0.05),且受植物TOC和水体TN的影响,过氧化氢酶与水体的DO和EC相关(P＜0.05),碱性磷酸酶及脲酶则分别受TP和NH3-N的抑制调节(P＜0.05).【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】7页(P95-101)【关键词】轮叶黑藻;植物腐解;底泥;砂石;胞外酶【作者】张松贺;张丽莎;韩冰;严玲玲;周甜甜【作者单位】河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098;河海大学环境学院,江苏南京210098【正文语种】中文【中图分类】X131.2;X172在湿地生态系统中,以沉水植物为主导的水生植物生态修复已经成为富营养化湖泊治理的重要途径[1-2]。

然而当沉水植物集中衰败、死亡时,会释放大量营养物质,使水体营养物质含量升高,溶解氧含量降低,造成水质恶化,甚至形成“湖泛”现象[3]。

水生植物腐解过程分为快速分解阶段和缓慢分解阶段[4],水体营养物质、水文条件等因素均会对腐解过程产生影响[5]。

研究发现,陆生植物落叶腐解过程中微生物的数量会明显增多,且微生物间的相互作用对降解有机物质及系统碳代谢具有一定的影响[6]。

几种沉水植物分解过程研究湖泊富营养化已成为世界范围的重大环境问题。

作为湖泊生态系统的重要组成部分,水生植物不仅是湖泊生态系统食物链中的生产者,也是湖泊生态平衡和湖泊演化的主要调控者。

水生植物分解作为湖泊生态系统能量流动及物质循环的重要环节,是维持湖泊生态系统功能的关键过程之一。

研究水生植物分解过程及其养分动态对认识水生态系统物质循环过程具有十分重要的意义。

目前,国内外对于水生植物的分解研究主要以湿地挺水植物分解研究为主,而关于沉水植物茎叶分解的研究工作相对较少。

因此,本研究选择2种大明湖代表性沉水植物(菹草、篦齿眼子菜)和4种南四湖代表性沉水植物(光叶眼子菜、鸡冠眼子菜、金鱼藻、穗花狐尾藻)作为研究对象,在实验室模拟条件下,研究不同生物量密度和温度梯度下沉水植物的分解过程及其分解残留物营养元素含量的动态变化,探讨沉水植物残体的分解速率与化学成分的关系,模拟温度因子对沉水植物茎叶分解过程的影响。

本实验得出以下结论：沉水植物分解周期短、分解速率快,分解过程呈现前期快、后期慢的阶段性特征。

沉水植物的分解速率与生物量密度存在一定关系,篦齿眼子菜的分解速率在整个分解过程中随生物量密度的增大而减小；菹草的分解速率在快速分解期随生物量密度的增大而增大,在缓慢分解期随生物量密度的增大而减小。

分解过程中,沉水植物分解过程中残留物营养元素组成的变化与生物量密度无显著相关性。

总体上,残留物中碳含量在整个分解过程中相对稳定；氮含量在快速分解期种间的变化趋势不同,而在缓慢分解期均为氮含量趋于稳定；磷含量在快速分解期迅速下降。

沉水植物残体的分解速率与植物茎叶营养元素成分相关,与植物组织中氮、磷、木质素和纤维素含量密切相关。

相关性分析结果表明,在整个分解过程中,植物分解速率与植物茎叶初始N、P含量正相关,与初始C/N、C/P值负相关。

植物体内难分解物质如纤维素、木质素含量越高,分解速率越低。

沉水植物分解过程受多种因素影响,温度是控制沉水植物分解速率的重要环境因子之一。

中国环境科学 2014,34(10)：2653~2659 China Environmental Science 沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程叶春1*,王博1,2,3,李春华1,叶斌4,江源3,孔祥龙1(1.中国环境科学研究院湖泊工程技术中心,环境基准与风险评估国家重点实验室,北京 100012；2.辽宁石油化工大学生态环境研究院,辽宁抚顺 113001；3.北京师范大学资源学院,北京 100875；4.环境保护部环境工程评估中心,北京 100012)摘要：为探究沉水植物衰亡过程中营养盐的释放规律,采用黑藻(Hydrilla verticillata Royle)作为研究用沉水植物,在实验室内模拟了黑藻在初春温度下腐解过程中的主要营养盐碳、氮、磷的释放过程.结果表明:黑藻在试验初期迅速腐解,该过程中向水体释放大量碳(81.31%)、氮(81.62%)、磷(85.94%).但随着时间的推移,黑藻向水体释放的磷大部分沉积进入底泥,而氮有部分沉积进入底泥,同时有部分以气体形式移出水体.黑藻腐烂分解产生的厌氧条件以及高TOC供给促进水体反硝化作用加快氮素移出水体.但是较大生物残留量会引起水体缺氧,植物残体分解加剧,导致水质严重恶化,因此需要适时收割水生植物来控制水体残留生物量.关键词：沉水植物；黑藻；腐解；营养盐；水生态中图分类号：X524 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2014)10-2653-07Nutrient release process during decomposition of submerged macrophytes (Hydrilla verticillata Royle). YE Chun1*, WANG Bo1,2,3, LI Chun-hua1, YE Bin4, JIANG Yuan3, KONG Xiang-long1 (1.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Centre of Lake Engineering and Technology, Chinese Research Academy of Environmental Sciences, Beijing 100012, China；2.Institute of Eco-environmental Sciences, Liaoning Shihua University, Fushun 113001, China；3.College of Resources Science and Technology, Beijing Normal University, Beijing 100875；4.Appraisal Center for Environment and Engineering, Ministry of Environmental Protection, Beijing 100012, China). China Environmental Science, 2014,34(10)：2653~2659Abstract：The decaying process of submerged macrophytes (Hydrilla verticillata) was simulated in laboratory. Results showed that the plant decayed rapidly and released a lot of nutrients C (81.31%), N(81.62 %) and P (85.94%) into the water at the beginning of experiment. After a period of time, most of the phosphorus and part of nitrogen was released into sediment, whereas part of nitrogen escaped out of the water as gas. The decomposition of plant released large amounts of organic carbon making the water anaerobic. Both of the anaerobic conditions resulted from decomposition and high TOC supply are benefitial to nitrogen removal by denitrification. However, the larger biomass residues of submerged plants should be controlled to avoid secondary pollution caused by excessive decomposition of submerged plants.Key words：submerged macrophyte；Hydrilla verticillata Royle；decomposition；nutrient；aquatic ecology我国淡水湖泊大多为浅水湖泊,主要分布在东南沿海或长江中下游平原地区,浅水湖泊水生植物修复既是有效的治理方法,又是治理目标之一,成为我国湖泊富营养化治理与湖泊生态修复的关键所在.水生植物可分为挺水植物、浮叶植物和沉水植物,其中沉水植物与水体的关系最为密切,占据着湖泊生态系统的关键界面,不仅影响着水中的鱼类、浮游动植物、底栖生物的组成和分布,而且可以起到稳定底质和净化水质的作用[1],对湖泊生产力及生物地球化学循环具有重要的影响[2].从水生植物整个生命周期来看,植物生长期对水生态系统和水体水质会产生正效应,但是,植物衰亡后的腐烂分解过程对水体水质和水生态系统可能会产生负面影响.目前大部分研究关注冬季沉水植物的腐解,我国南方大部分水域沉水植物虽然在秋、冬寒冷季节开始衰亡,但由于收稿日期：2013-12-30基金项目：国家自然科学基金项目(40971277);国家水体污染与治理科技重大专项(2012ZX07101-009)* 责任作者, 研究员, yechbj@2654 中国环境科学 34卷冬季水温较低,此时植物体腐解较为缓慢,大量营养物质仍保留在植物残体中,直至翌年初春回暖,植物体才开始迅速腐解,向水体释放大量营养盐,而针对初春植物腐解对水体环境影响尚缺乏系统深入的研究[3].不同沉水植物的腐解过程及营养盐释放规律存在较大差异,有必要针对湖泊水体生态恢复中常用的土著物种开展研究.本研究选取我国南方水域常见沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata Royle),采用室内模拟方法,研究在初春温度条件下沉水植物腐解过程中营养盐的释放规律以及营养盐释放对环境影响效应,以期为湖泊水生态修复和水生植物管理提供基础理论依据.1材料与方法1.1材料沉水植物黑藻和底泥10月初采集于东太湖(31°01′50″N,120°20′18″E).东太湖是太湖东南部一个浅水湖湾,平均水深1.2m,水生植被覆盖率96%.冬季平均水温为6℃,春季水温昼夜相差不大,为16.5~18℃.采样现场沉水植物、浮叶植物、挺水植物生物量均较高,底泥肥厚,水体清澈.黑藻、苦草、马来眼子菜在区域内生长茂密,有养蟹区.湖水中ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(TOC)分别为1.30, 0.05,1.31mg/L；底泥中w(TN)、w(TP)、w(TOC)分别为1.23,0.51,15.84mg/g.结合现场采集的沉水植物生物量与东太湖历年生物量,确定实验室模拟条件下水体的最大生物量为25g/4L,即6.25g/L(湿重).1.2方法以塑料桶作为试验容器(直径30cm,体积6L),桶中加入200g底泥和4L已配置好的人工湖水.参照沉水植物采集区域的水质,人工湖水中ρ(NO3--N)为 1.00mg/L,ρ(NH4+-N)为 0.30mg/L, ρ(TP)为0.05mg/L.将黑藻于试验开始前放入6℃冰箱中进行一周低温处理,以模拟沉水植物在春季大规模腐解前的状态,然后使用滤布将其包裹后加入到试验容器中,每个容器中的生物量均为25g,同时设未加入植物的空白对照组,两种条件下均设3个平行.试验在人工气候室中进行,参照东太湖春季水温范围,设定试验温度为17℃.分别在第0、7, 14,21,28,35,43,50,57,64,70d从容器中取水样,测定相关水体指标,测定项目包括ORP(氧化还原电位)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(NO3--N)、ρ(NH4+-N)、ρ(TOC),并在采集水样的当天测定单位时间内产生的N2O及N2的通量,N2O以及N2通过不透气塑料薄膜包裹塑料桶,1h后使用带有阀门的取气针抽取顶空气体；底泥以及植物中w(TN)、w (TP)、w(TOC)在试验初始和结束时取样测定.采用YSI DO200型溶氧仪测定ρ(DO),采用梅特勒-托利多SG-2型ORP仪测定ORP,采用碱性过硫酸钾消解法测定ρ(TN),采用纳氏试剂光度法测定ρ(NH4+-N),采用紫外分光光度法测定ρ(NO3--N)[4],采用SHIMADZU TOC-V CPH型TOC仪测定ρ(TOC);采用重铬酸钾-硫酸消化法测定底泥及植物中w(TOC),采用凯氏法测定底泥及植物中w(TN),采用SMT法[5]测定w(TP),采用氢氟酸-硫酸溶钼锑抗比色法[5]测定植物中w(TP).采用气相色谱(Agilent 6890N)测定N2O通量,载气为高纯度的N2,流速8mL/min;分离柱为HP-Plot Q柱,工作温度50℃;检测器为电子捕获检测器(ECD),工作温度350℃.N2由氮气测定仪HF-800测定.1.3数据处理采用 SPSS 18.0和excel2010软件进行数据统计分析和作图.采用单因素方差分析(one-way ZNOV A)和LSD法进行方差分析和差异显著性检验(α=0. 05).2结果与分析2.1黑藻营养物质的释放量在70d的试验周期内,黑藻的腐解率为76.56%,由表1可见试验结束时,黑藻碳、氮、磷释放率非常高,植物体80%以上营养物质在70d 的试验周期内被释放出来.2.2 水体溶ρ(DO)与ORP变化水体ORP的变化趋势与ρ(DO)近似,与植物腐解的过程密切相关,由于黑藻的腐烂分解消耗了水体中大量的DO,使上覆水体中的ρ(DO)在试验初期迅速降低.在试验中、后期,植物腐解过程10期 叶 春等：沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程 2655逐渐减弱,DO 消耗量降低,水体中ρ(DO)逐渐上升.水体ORP 在试验前期逐渐下降,随后逐渐上升,随后又有一定下降至基本保持稳定,试验结束时黑藻组与空白组相比,ORP 值仍较低.经过显著性差异检验,水体ρ(DO)与ORP 之间均呈极显著正相关关系(P < 0.01).表1 黑藻营养物质含量变化Table 1 Nutrient contents variation in Hydrilla verticillataRoyle项目植物含 水率(%)植物重量(g)TP (mg/g)TN (mg/g)TOC (mg/g)初始 2.5 3.24 34.06224.01终末 90±20.59 1.93 26.70177.45 分解/释放率(%) 76.5685.9481.6281.31注: *为植物重量以干重计2.3 水体与底泥中磷含量的变化由图1可知,含黑藻组水体的ρ(TP)呈先增后减的趋势,这是由于黑藻腐解迅速向水体释放出磷,第7d 时ρ(TP)达到最大值,然后随着黑藻腐解过程逐渐减弱,水体ρ(TP)逐渐下降,试验结束时水体ρ(TP)与初始相比增加了5.6倍.空白组水体ρ(TP)也有一定增加,但变化不大,与初始相比差异不显著(P > 0.05)0 7 15 22 2937445158 6673时间(d) ρ(T P )(m g /L )图1 水体ρ(TP)随时间的变化Fig.1 Temporal variation of ρ(TP) in water为了探明黑藻腐解过程中所释放磷的迁移转化以及对整个水体的环境效应,在试验初始与结束时测定底泥中的w (TP),结果见图2.试验结束时,空白组的w (TP)与初始值基本持平,稍有增加;由图1可知,上覆水总磷在试验中后期逐渐减少,表明黑藻腐解产生的磷并未始终滞留在水体中,而是可以通过上覆水向底泥迁移.0.460.480.500.520.54w (T P )(m g /g )空白初始终末黑藻图2 试验初始和终末底泥w (TP)变化 Fig.2 Initial and final w (TP) in sediment2.4 水体与底泥碳含量的变化0714******** 49 56 63 70481216时间(d)ρ(T O C )(m g /L )图3 水体ρ(TOC)随时间的变化 Fig.3 Temporal variation of ρ(TOC) in water图3显示了水体ρ(TOC)的变化过程,与磷的变化过程有所不同,水体ρ(TOC)在达到最大值后,并未迅速下降,而是在较高值稳定一段时间后,才开始下降.黑藻组水体中部分TOC 的减少原因与磷类似,也是底泥的吸附作用所致;而另一个原因是微生物的作用,在黑藻腐解过程中有机物以CH 4、CO 2的形式移出系统[8].由图4可见,试验结束时,空白组底泥w (TOC)有一定下降,表明底泥碳的输出量大于水体向底泥的迁移量,而黑藻试验组底泥w (TOC)有一定上升,说明黑藻的腐解2656 中 国 环 境 科 学 34卷是引起底泥w (TOC)增加的主要原因.15.015.5 16.0 16.5 17.0 w (T O C ) (m g /g )初始 终末空白 黑藻图4 试验初始和终末底泥w (TOC)变化 Fig.4 Initial and final w (TOC) in the sediment2.5 水体与底泥中氮的含量变化2.5.1 水体与底泥中总氮的含量变化 图5显示了黑藻在腐解过程中向水体释放氮的过程,与磷的释放过程类似,即试验初期黑藻试验组水体ρ (TN)迅速增加,这主要是由于随着植物的腐烂植物体内所含的氮被不断地释放出来,致使总氮浓度升高[9-10],在试验14d 时达到最大,随后黑藻试验组水体ρ(TN)逐渐降低,试验终末与初始相比减少54%.由图6可知,试验终末,黑藻试验组底泥w (TN)有一定增加,与初始相比增加3.21%.空白组底泥w (TN)同样有所增加,说明水体向底泥的氮迁移量大于输出量.黑藻腐解产生的一部分氮从上覆水中迁移到底泥中,促使底泥w (TN)有一定增加.同时,底泥及水体中的氮在氨化、硝化和反硝化作用下转化成氧化亚氮进入大气,水体中的氮浓度降低[3].0 7 14 21 28 35424956 6370时间(d)ρ(T N )(m g /L )图5 水体ρ(TN)随时间的变化Fig.5 Temporal variation of ρ(TN) in the water 2.5.2 水体无机态氮含量变化 图7为黑藻腐解过程水体ρ(NH 4+-N)的变化过程,其变化趋势与水体氮磷的变化趋势相似,黑藻试验组水体ρ(TN)第14d 达到最大,随后逐渐降低.而ρ(NO 3--N)的变化则不同(图8),含有黑藻的试验组水体ρ(NO 3--N)初期迅速下降,第7~21d,ρ(NO 3--N)均维持在较低水平(0.049~0.065mg/L 之间),随后逐渐上升,第35d 达到最大,随后逐渐降低.而空白组ρ(NO 3--N)试验开始到21d 较稳定,然后逐渐下降.1.101.151.201.251.30w (T N )(m g /g )初始终末空白黑藻图6 试验初始和终末底泥w (TN)变化 Fig.6 Initial andfinal w (TN) in the sediment071421283542 49 56 63 701.53.04.56.0时间(d) ρ(N H 4+-N )/(m g /L )图7 水体ρ(NH 4+-N)随时间的变化Fig.7 Temporal variation of ρ(NH 4+-N) in the water黑藻腐解过程中,水体ρ(NO 3--N)在试验初期迅速降低,这主要是由于黑藻的腐烂分解消耗了水体中大量的溶解氧,使上覆水体中溶解氧的浓度迅速降低并一直保持在极低的浓度水平,整个水体表现为低氧或厌氧的环境,以及腐解释放的有机碳源促进了水体反硝化作用的加强[11-12].而在后期水体硝酸盐氮含量增大,则是由于黑藻10期 叶 春等：沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程 2657腐解产生的氨氮转化造成的.氨氮转化为硝酸盐氮使得水体ρ(NH 4+-N)进一步降低.0 7 14 21 2835424956 6370时间(d)ρ(N O 3--N )/(m g /L )图8 水体ρ(NO 3--N)随时间的变化Fig.8 Temporal variation of ρ(NO 3--N) in water0 7 14 21 2835424956 63700 时间(d)N 2[μg /(m 2⋅h )]图9 黑藻腐解过程N 2释放量的变化Fig.9 Variation of N 2 emission during decomposition 0 7 14 21 2835424956 6370时间(d)N 2O [μg /(m 2⋅h )]图10 黑藻腐解过程N 2O 释放量的变化 Fig.10 Variation of N 2O emission during decomposition 2.5.3 黑藻腐解过程中N 2与N 2O 排放通量 黑藻腐解过程中N 2与N 2O 排放通量的变化如图9、图10所示.含有黑藻的试验组N 2以及N 2O 均分别在第28d 和21d 时出现一个释放高峰,这与上覆水中的ρ(NO 3--N)的迅速减少(图8)密切相关,这是由于沉水植物腐解导致系统内氮素的迁移转化活动加快,使N 2O 的释放加强. 3 讨论3.1 黑藻腐解过程对水质的影响水生植物生物质的腐烂分解过程十分复杂,一般认为包括3个过程[13-15]:一是起始阶段水溶性物质的淋溶作用,主要是糖类、有机酸、蛋白质和K 、Ca 、Mn 、Mg 等矿物质的释放,其间植物重量损失非常迅速.二是微生物降解有机物阶段,这一步是重量损失的主要阶段.三是一些难分解物质木质素、纤维素等不断积累,植物的进一步分解受到抑制,分解速率明显减慢的阶段.试验初期黑藻腐烂分解消耗了水体中大量的溶解氧,使上覆水体中ρ(DO)与ORP 在试验初期迅速降低,经过显著性差异检验,水体ρ(DO)与ORP 之间均呈极显著正相关关系(P <0.01),结合沉水植物分解过程,发现水体ρ(DO)以及ORP 的变化过程与沉水植物分解过程是同步的.在试验中后期,植物腐解过程逐渐减弱,消耗氧气量降低,水体溶解氧逐渐有所上升.表明尽管腐解本身是个耗氧过程,但是腐解过程也不会造成水体ρ(DO)、ORP 持续降低,本课题组,在太湖一些区域实地监测水体的DO 变化,发现水体虽然有大量的腐解藻类堆积,但是ρ(DO)一般都会保持在8.0以上,因为水体是开放性的,大气中的氧气会不断进入水体,因而在腐解后期,当大气复氧增加的DO 超过腐解消耗的DO 时,会使两者的值又有所回升,而未产生极端的厌氧环境.有研究表明[16],水生植物经自然腐烂分解后,所含氮、磷的70%以上会在短期内被释放进入水体,参与水体的营养再循环.本研究中,在分解前期,水体总磷浓度迅速升高.随着分解的进行,水体总磷浓度逐渐下降,可能是因为体系中理化环境的变化,导致部分磷元素向底泥中迁移.磷在水体和底泥之间会发生迁移与转化现象,而且磷2658 中国环境科学 34卷的交换和释放是一个非常复杂的生物化学过程,包括磷的生物循环、含磷颗粒的沉降与再悬浮过程、溶解态磷的吸附与解吸附作用、磷酸盐的沉降与溶解等[17].C是构成植物有机体的主要元素,本研究中黑藻组水体中ρ(TOC)在7~28d较为稳定,原因可能是由于分解初期黑藻存在许多化学性质较稳定、较难溶解的物质[18].氮在沉积物和水体界面之间也会发生转移.杨龙元等[19]认为,硝化和反硝化作用是沉积物和水界面氮迁移及交换的主要形式.沉积物中有机氮化合物能通过矿化作用,生成NH4+、NO3－等无机离子释放到上覆水体中;另一方面,上覆水体中的NO3－也能反向扩散进入到沉积物中,最后在反硝化细菌的作用下,生成N2、N2O等气体扩散到空气中.本研究发现,试验前期水体总氮浓度迅速上升,而试验结束时,总氮浓度下降到较低水平,这主要是由于随着植物的腐烂,植物体内所含的氮被不断地释放出来,致使总氮浓度升高[20],其中有机氮是主要成分.在植物开始腐烂时,由于水体中溶解氧充足,有机氮易于被氧化成无机氮,因此总无机氮浓度迅速达到一个峰值,随着时间推移,由于植物腐烂耗氧致使水体溶解氧浓度维持较低的水平,使无机氮浓度变化趋于平缓.同时水体中的氮在氨化、硝化和反硝化作用下转化成氧化亚氮进入大气,水体中的氮浓度降低[21].水体中营养物质在试验初期虽迅速上升,在试验中后期又逐渐下降,经过单因素(P≤0.05)分析碳、氮、磷之间的浓度变化均不具有相关性.表明黑藻腐解过程中,各营养元素对水环境的影响有不同的表现规律.营养元素在水体中循环主要受以下二方面影响,第一是底泥的吸附作用.有研究表明[22-24],底泥对上覆水营养物质有很强的吸附以及截留作进用.本试验测定了初始与终末底泥中的营养盐含量的变化,发现底泥终末的碳、氮、磷含量对比初始值分别增加了4.86%、3.31%和3.32%.表明黑藻腐解产生的营养盐并未全部滞留在水体中,而是向底泥迁移.第二是微生物作用.部分碳、氮在微生物作用下会以气体形式逸出水环境[25].本试验监测了N2与N2O在整个试验过程的通量变化.随着黑藻的腐解,ρ(DO)与ORP的降低而产生的厌氧环境以及黑藻腐解提供的TOC,促进了反硝化细菌等微生物生长,提高了反硝化过程,有利于生成N2与N2O,使试验后期水体的氮浓度降低.水体以及底泥中的有机质可以在微生物的作用下分解为CH4、CO2逸出水体,减少水体以及底泥中的有机质含量[26].磷的释放率高于氮和碳,主要原因是沉水植物腐解后释放的磷多以磷酸盐形式存在,且存在于易分解的活性物质中,比较难分解的结构物质纤维素、多糖等含磷很少[27].3.2不同沉水植物腐解过程及营养盐释放差异不同沉水植物的腐烂分解过程及营养盐释放规律存在较大差异.对照本试验室前期研究的另一种沉水植物苦草的腐解过程,发现黑藻的分解率(76.56%)明显高于相同条件下苦草(23.66%)的分解率[28].黑藻、苦草腐解过程中,水体ρ(DO)、ORP随时间变化趋势相似,但苦草组与黑藻组ρ(DO)、ORP值之间并无显著差异(P>0.05).试验终末时水体ρ(TP)黑藻组是苦草组的1.5倍;黑藻组ρ(TN)是苦草组的2.41倍;苦草以及黑藻试验组ρ(TOC)仅相差0.44mg/L,差异不大.沉水植物腐解率的大小与植物碳氮浓度密切相关[29],本试验通过相关性分析,也得到植物的分解率与氮浓度呈极显著正相关(P<0.01),和碳浓度、碳氮比呈极显著负相关关系(P<0.01).苦草中木质素以及纤维素含量高于黑藻,而木质素以及纤维素是植物碳的主要形态,苦草的碳氮比值明显高于黑藻,这是造成黑藻的分解率大于苦草的主要原因.4结论4.1春初温度下黑藻在70d的试验周期内分解率较高(76.56%),碳、氮、磷等营养物质释放率分别为81.31%、81.62%、85.94%.4.2黑藻腐解过程中,水体中的部分营养元素被底泥吸附,沉积进入底泥中,试验终末,底泥中碳、氮、磷含量分别增加了4.86%、3.31%和3.32%.4.3 黑藻腐解过程中,水体中碳、氮、磷含量均呈先上升后下降的变化规律.碳、氮除一部分沉10期叶春等：沉水植物黑藻腐解过程中营养盐释放过程 2659积进底泥,还有部分以气体的形式逸出水体.4.4黑藻腐解率较高,必须控制其残留生物量,以避免过多的黑藻残体因腐解而对水体产生二次污染.参考文献：[1] 徐德兰,刘正文,雷泽湘.大型水生植物对湖泊生态修复的作用机制研究进展 [J]. 长江大学学报(农学卷), 2005,25(1):14-18.[2] 童昌华,杨肖娥,濮培民.水生植物控制湖泊底泥营养盐释放的效果与机理 [J]. 农业环境科学学报, 2003,22(6):673-676. 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[29] 温达志,魏平,张佑昌.鼎湖山南亚热带森林细根分解干燥物质损失和元素动态 [J]. 生态学杂志, 1998,17(2):1-6.作者简介：叶春(1970-),男,江西九江人,研究员,博士,主要从事湖泊富营养化控制和水生态系统修复.发表论文90余篇.。

沉水植物菹草对营养盐的吸收利用途径及其对水质净化效能分析沉水植物是淡水生态系统中重要的初级生产者,参与了淡水生态系统中氮、磷营养盐的循环过程,通过恢复沉水植物是修复富营养化水体的一种常用方法,因此研究沉水植物吸收氮、磷营养盐的过程具有重要意义。

本文选择典型的沉水植物—菹草为研究对象,通过开展一系列室内模拟实验,考察了菹草茎叶（断枝）对营养盐的吸收效果;探讨了富营养条件下菹草吸收营养盐的途径;比较了贫富营养条件对菹草吸收和利用营养盐途径的影响。

主要结果如下:（1）菹草茎叶（断枝）在富营养水体中,其断枝的茎长和鲜重有显著增长（p&lt;0.05）,菹草茎叶（断枝）盖度为50%和100%的处理组中的平均单株石芽数为2.09和2.67个。

在试验条件下,随着菹草茎叶（断枝）盖度的增加,水体中氮磷营养盐的衰减速率越快。

第3 d时盖度为50%和100%的处理组中TN和TP均显著下降（p&lt;0.01）,当水体中NH₄⁺-N大于0.35 mg·L-1时,菹草优先吸收NH₄⁺-N再吸收NO3--N。

此外,水体中的浮游和底栖藻类明显下降,系统中浮游优势藻由绿藻属的鼓藻和小球藻逐渐变成微囊藻和绿藻,而底栖藻类表现出蓝藻门的藻类逐渐增多的趋势,而不再以绿藻藻类为主要藻类的群落结构。

（2）在试验条件下,沉积物包被组中水体中的氮磷营养盐消减的最快,在第18 d时水体中的TN和TP较起始时的消减率分别为62.58%、90.07%,其他4组TN的衰减率均小于60%;沉积物中的无机氮主要氮形态为NH₄⁺-N,其中沉积物裸露的处理组沉积物中NH₄⁺-N和TP的消减率要高于沉积物包被组,沉积物包被组中NH₄⁺-N和TP较起始时的消减率分别为39.05%、10.95%,表明沉积物中的营养盐存在部分向水体中释放的过程。

不同营养盐对轮叶黑藻生长的影响丁桂珍;艾桃山;喻运珍;魏朝辉;高祥林;周裕和;张生元;张立强;唐永国【期刊名称】《水生态学杂志》【年(卷),期】2014(35)3【摘要】为了探讨不同营养盐对轮叶黑藻（ Hydrilla verticillata）生长的影响，进行了6种营养因子在不同浓度下的轮叶黑藻室内栽种试验，通过与空白对照组比较栽种期间轮叶黑藻的生长情况及试验结束时轮叶黑藻的鲜重，了解其对不同营养盐的需求。

结果表明，0．5 mg／L氯化铵对轮叶黑藻生长促进作用不大，1mg／L、2 mg／L、4 mg／L氯化铵有明显的促生长作用，组间差距不大（P＞0．05），8 mg／L氯化铵组对轮叶黑藻的生长有抑制作用；随着磷酸氢钙浓度的增加，对轮叶黑藻的促生长作用增强，但各处理间差异不显著（P＞0．05）；高浓度氯化钾（0．8 mg／L）对轮叶黑藻的生长有一定的抑制作用，中低浓度（0．1～0．4 mg／L）对轮叶黑藻的生长有促进作用；0．05 mg／L硫酸镁对轮叶黑藻的生长促进作用不大，高于0．1 mg／L时株高增长与浓度增加成正比；硫酸锌、硼酸钠在试验浓度下对轮叶黑藻的生长影响基本表现为正相关关系。

【总页数】4页(P66-69)【关键词】轮叶黑藻;生长;营养盐【作者】丁桂珍;艾桃山;喻运珍;魏朝辉;高祥林;周裕和;张生元;张立强;唐永国【作者单位】武汉水产科学研究所;中博水产生物技术有限公司【正文语种】中文【中图分类】Q142【相关文献】1.底质营养盐负荷对轮叶黑藻生长和光合荧光特性的影响 [J], 王立志;王国祥;葛绪广;谷先坤;陈秋敏;宋瑞峰2.不同水体营养盐浓度下沉积物添加镧改性膨润土(Phoslock®)对轮叶黑藻(Hydril.l.a verticil.l.ata)生长的影响 [J], 符亦舒;何虎;何宏业;马路生;苏雅玲;刘正文3.两种氮浓度对轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)腐解过程营养盐释放及附着生物膜内氮循环基因丰度的影响 [J], 刘敏;张松贺;张丽莎;周甜甜;刘远思4.底质类型与正反扦插对轮叶黑藻生长生理的影响 [J], 蔺庆伟;靳同霞;马剑敏;张义;刘碧云;贺锋;吴振斌5.不同浓度铵态氮对镉胁迫轮叶黑藻生长及抗氧化酶系统的影响 [J], 许秋瑾;金相灿;王兴民;扈学文;陈书琴;颜昌宙因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

衰亡期沉水植物对水和沉积物磷迁移的影响王立志;王国祥【摘要】通过室内模拟的方式,分别研究了秋季黑藻、苦草和春季菹草的衰亡过程,分析了沉水植物在衰亡期间水、沉积物中磷与环境因子[pH、氧化还原电位(Eh)和溶解氧(DO)]的相互作用.结果表明:沉水植物黑藻和菹草在衰亡期间能显著提高水中总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)、颗粒磷(PP)、溶解性活性磷(SRP)和溶解性有机磷(DOP)的含量；苦草在衰亡期对水体各形态磷含量影响不显著,且各形态磷含量的变化相对较小(TP,0.04-0.06 mg/L)；环境因子的变化对水中磷含量影响显著,黑藻和菹草水体中TP的含量和环境因子pH、DO和Eh均呈负相关,而苦草组水中各形态磷的含量受环境因子影响不显著.实验期间不同植物组沉积物中总磷(TP)、NaOH提取磷(NaOH-P)、HCl提取磷(HCl-P)、无机磷(IP)和有机磷(OP)的含量均呈上升趋势.沉积物IP的含量主要受NaOH-P的影响,OP对TP的影响要大于IP,沉积物OP与OM(有机质)的含量存在显著正相关.【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2013(033)017【总页数】12页(P5426-5437)【关键词】沉水植物;水;沉积物;衰亡【作者】王立志;王国祥【作者单位】山东省水土保持与环境保育重点实验室,临沂大学,临沂276000;南京师范大学地理科学学院,江苏省环境演变及生态建设重点实验室,南京210046【正文语种】中文在湖泊生态修复的方法中，恢复和重建水生植被的生态修复方法已成为湖泊修复的重要途径，其重点和难点在于沉水植物的恢复和重建［1］。

沉水植物作为水生生态系统的初级生产者，对整个水体生态系统的结构与功能及系统稳定性有决定性的影响［2］。

大量研究表明环境因子pH、DO和Eh等能够影响水-沉积物界面的磷循环过程［3-5］。

然而在较大的湖泊中却较难通过人工的方法改变湖泊整体的环境因子，而沉水植物在生长过程中可以通过光合作用等对周围环境因子产生影响，改变水体的pH、DO和Eh等。