葉 春,王 博,李春華,葉 斌 ,江 源 ,孔祥龍 (.中國環(huán)境科學研究院湖泊工程技術中心,環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 0002；2.遼寧石油化工大學生態(tài)環(huán)境研究院,遼寧 撫順 00；.北京師范大學資源學院,北京 00875；.環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 0002)

沉水植物黑藻腐解過程中營養(yǎng)鹽釋放過程

葉 春1*,王 博1,2,3,李春華1,葉 斌4,江 源3,孔祥龍1(1.中國環(huán)境科學研究院湖泊工程技術中心,環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 100012；2.遼寧石油化工大學生態(tài)環(huán)境研究院,遼寧 撫順 113001；3.北京師范大學資源學院,北京 100875；4.環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心,北京 100012)

為探究沉水植物衰亡過程中營養(yǎng)鹽的釋放規(guī)律,采用黑藻(Hydrilla verticillata Royle)作為研究用沉水植物,在實驗室內(nèi)模擬了黑藻在初春溫度下腐解過程中的主要營養(yǎng)鹽碳、氮、磷的釋放過程.結(jié)果表明:黑藻在試驗初期迅速腐解,該過程中向水體釋放大量碳(81.31%)、氮(81.62%)、磷(85.94%).但隨著時間的推移,黑藻向水體釋放的磷大部分沉積進入底泥,而氮有部分沉積進入底泥,同時有部分以氣體形式移出水體.黑藻腐爛分解產(chǎn)生的厭氧條件以及高 TOC供給促進水體反硝化作用加快氮素移出水體.但是較大生物殘留量會引起水體缺氧,植物殘體分解加劇,導致水質(zhì)嚴重惡化,因此需要適時收割水生植物來控制水體殘留生物量.

沉水植物；黑藻；腐解；營養(yǎng)鹽；水生態(tài)

我國淡水湖泊大多為淺水湖泊,主要分布在東南沿?；蜷L江中下游平原地區(qū),淺水湖泊水生植物修復既是有效的治理方法,又是治理目標之一,成為我國湖泊富營養(yǎng)化治理與湖泊生態(tài)修復的關鍵所在.水生植物可分為挺水植物、浮葉植物和沉水植物,其中沉水植物與水體的關系最為密切,占據(jù)著湖泊生態(tài)系統(tǒng)的關鍵界面,不僅影響著水中的魚類、浮游動植物、底棲生物的組成和分布,而且可以起到穩(wěn)定底質(zhì)和凈化水質(zhì)的作用[1],對湖泊生產(chǎn)力及生物地球化學循環(huán)具有重要的影響[2].從水生植物整個生命周期來看,植物生長期對水生態(tài)系統(tǒng)和水體水質(zhì)會產(chǎn)生正效應,但是,植物衰亡后的腐爛分解過程對水體水質(zhì)和水生態(tài)系統(tǒng)可能會產(chǎn)生負面影響.目前大部分研究關注冬季沉水植物的腐解,我國南方大部分水域沉水植物雖然在秋、冬寒冷季節(jié)開始衰亡,但由于冬季水溫較低,此時植物體腐解較為緩慢,大量營養(yǎng)物質(zhì)仍保留在植物殘體中,直至翌年初春回暖,植物體才開始迅速腐解,向水體釋放大量營養(yǎng)鹽,而針對初春植物腐解對水體環(huán)境影響尚缺乏系統(tǒng)深入的研究[3].不同沉水植物的腐解過程及營養(yǎng)鹽釋放規(guī)律存在較大差異,有必要針對湖泊水體生態(tài)恢復中常用的土著物種開展研究.本研究選取我國南方水域常見沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata Royle),采用室內(nèi)模擬方法,研究在初春溫度條件下沉水植物腐解過程中營養(yǎng)鹽的釋放規(guī)律以及營養(yǎng)鹽釋放對環(huán)境影響效應,以期為湖泊水生態(tài)修復和水生植物管理提供基礎理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 材料

沉水植物黑藻和底泥10月初采集于東太湖(31°01′50″N,120°20′18″E).東太湖是太湖東南部一個淺水湖灣,平均水深 1.2m,水生植被覆蓋率96%.冬季平均水溫為 6℃,春季水溫晝夜相差不大,為16.5～18℃.采樣現(xiàn)場沉水植物、浮葉植物、挺水植物生物量均較高,底泥肥厚,水體清澈.黑藻、苦草、馬來眼子菜在區(qū)域內(nèi)生長茂密,有養(yǎng)蟹區(qū).湖水中 ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(TOC)分別為 1.30,0.05,1.31mg/L；底泥中w(TN)、w(TP)、w(TOC)分別為1.23,0.51,15.84mg/g.

結(jié)合現(xiàn)場采集的沉水植物生物量與東太湖歷年生物量,確定實驗室模擬條件下水體的最大生物量為25g/4L,即6.25g/L(濕重).

1.2 方法

以塑料桶作為試驗容器(直徑30cm,體積6L),桶中加入200g底泥和4L已配置好的人工湖水.參照沉水植物采集區(qū)域的水質(zhì),人工湖水中ρN)為 1.00mg/L,ρ(-N)為 0.30mg/L,ρ(TP)為0.05mg/L.將黑藻于試驗開始前放入6℃冰箱中進行一周低溫處理,以模擬沉水植物在春季大規(guī)模腐解前的狀態(tài),然后使用濾布將其包裹后加入到試驗容器中,每個容器中的生物量均為25g,同時設未加入植物的空白對照組,兩種條件下均設3個平行.

試驗在人工氣候室中進行,參照東太湖春季水溫范圍,設定試驗溫度為 17℃.分別在第 0、7,14,21,28,35,43,50,57,64,70d從容器中取水樣,測定相關水體指標,測定項目包括 ORP(氧化還原電位)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(-N)、ρ(-N)、ρ(TOC),并在采集水樣的當天測定單位時間內(nèi)產(chǎn)生的N2O及N2的通量,N2O以及N2通過不透氣塑料薄膜包裹塑料桶,1h后使用帶有閥門的取氣針抽取頂空氣體；底泥以及植物中 w(TN)、w(TP)、w(TOC)在試驗初始和結(jié)束時取樣測定.

采用YSI DO200型溶氧儀測定ρ(DO),采用梅特勒-托利多SG-2型ORP儀測定 ORP,采用堿性過硫酸鉀消解法測定 ρ(TN),采用納氏試劑光度法測定 ρ(-N),采用紫外分光光度法測定 ρ(-N)[4],采用 SHIMADZU TOC-VCPH型TOC儀測定ρ(TOC);采用重鉻酸鉀-硫酸消化法測定底泥及植物中 w(TOC),采用凱氏法測定底泥及植物中w(TN),采用SMT法[5]測定w(TP),采用氫氟酸-硫酸溶鉬銻抗比色法[5]測定植物中w(TP).采用氣相色譜(Agilent 6890N)測定N2O通量,載氣為高純度的 N2,流速 8mL/min;分離柱為HP-Plot Q柱,工作溫度50℃;檢測器為電子捕獲檢測器(ECD),工作溫度 350℃.N2由氮氣測定儀HF-800測定.

1.3 數(shù)據(jù)處理

采用 SPSS 18.0和excel2010軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析和作圖.采用單因素方差分析(one-way ZNOVA)和 LSD法進行方差分析和差異顯著性檢驗(α=0. 05).

2 結(jié)果與分析

2.1 黑藻營養(yǎng)物質(zhì)的釋放量

在 70d的試驗周期內(nèi),黑藻的腐解率為76.56%,由表1可見試驗結(jié)束時,黑藻碳、氮、磷釋放率非常高,植物體 80%以上營養(yǎng)物質(zhì)在 70d的試驗周期內(nèi)被釋放出來.

2.2 水體溶ρ(DO)與ORP變化

水體ORP的變化趨勢與ρ(DO)近似,與植物腐解的過程密切相關,由于黑藻的腐爛分解消耗了水體中大量的DO,使上覆水體中的ρ(DO)在試驗初期迅速降低.在試驗中、后期,植物腐解過程逐漸減弱,DO 消耗量降低,水體中 ρ(DO)逐漸上升.水體 ORP在試驗前期逐漸下降,隨后逐漸上升,隨后又有一定下降至基本保持穩(wěn)定,試驗結(jié)束時黑藻組與空白組相比,ORP值仍較低.經(jīng)過顯著性差異檢驗,水體ρ(DO)與ORP之間均呈極顯著正相關關系(P < 0.01).

表1 黑藻營養(yǎng)物質(zhì)含量變化Table 1 Nutrient contents variation in Hydrilla verticillata Royle

2.3 水體與底泥中磷含量的變化

由圖1可知,含黑藻組水體的ρ(TP)呈先增后減的趨勢,這是由于黑藻腐解迅速向水體釋放出磷,第7d時ρ(TP)達到最大值,然后隨著黑藻腐解過程逐漸減弱,水體 ρ(TP)逐漸下降,試驗結(jié)束時水體ρ(TP)與初始相比增加了5.6倍.空白組水體ρ(TP)也有一定增加,但變化不大,與初始相比差異不顯著(P > 0.05)

圖1 水體ρ(TP)隨時間的變化Fig.1 Temporal variation of ρ(TP)in water

為了探明黑藻腐解過程中所釋放磷的遷移轉(zhuǎn)化以及對整個水體的環(huán)境效應,在試驗初始與結(jié)束時測定底泥中的 w(TP),結(jié)果見圖 2.試驗結(jié)束時,空白組的 w(TP)與初始值基本持平,稍有增加;由圖1可知,上覆水總磷在試驗中后期逐漸減少,表明黑藻腐解產(chǎn)生的磷并未始終滯留在水體中,而是可以通過上覆水向底泥遷移.

圖2 試驗初始和終末底泥w(TP)變化Fig.2 Initial and final w(TP)in sediment

2.4 水體與底泥碳含量的變化

圖3 水體ρ(TOC)隨時間的變化Fig.3 Temporal variation of ρ(TOC)in water

圖3顯示了水體ρ(TOC)的變化過程,與磷的變化過程有所不同,水體ρ(TOC)在達到最大值后,并未迅速下降,而是在較高值穩(wěn)定一段時間后,才開始下降.黑藻組水體中部分TOC的減少原因與磷類似,也是底泥的吸附作用所致;而另一個原因是微生物的作用,在黑藻腐解過程中有機物以CH4、CO2的形式移出系統(tǒng)[8].由圖4可見,試驗結(jié)束時,空白組底泥 w(TOC)有一定下降,表明底泥碳的輸出量大于水體向底泥的遷移量,而黑藻試驗組底泥 w(TOC)有一定上升,說明黑藻的腐解是引起底泥w(TOC)增加的主要原因.

圖4 試驗初始和終末底泥w(TOC)變化Fig.4 Initial and final w(TOC)in the sediment

2.5 水體與底泥中氮的含量變化

2.5.1 水體與底泥中總氮的含量變化 圖5顯示了黑藻在腐解過程中向水體釋放氮的過程,與磷的釋放過程類似,即試驗初期黑藻試驗組水體ρ (TN)迅速增加,這主要是由于隨著植物的腐爛植物體內(nèi)所含的氮被不斷地釋放出來,致使總氮濃度升高[9-10],在試驗14d時達到最大,隨后黑藻試驗組水體ρ(TN)逐漸降低,試驗終末與初始相比減少54%.由圖6可知,試驗終末,黑藻試驗組底泥w(TN)有一定增加,與初始相比增加3.21%.空白組底泥w(TN)同樣有所增加,說明水體向底泥的氮遷移量大于輸出量.黑藻腐解產(chǎn)生的一部分氮從上覆水中遷移到底泥中,促使底泥 w(TN)有一定增加.同時,底泥及水體中的氮在氨化、硝化和反硝化作用下轉(zhuǎn)化成氧化亞氮進入大氣,水體中的氮濃度降低[3].

圖5 水體ρ(TN)隨時間的變化Fig.5 Temporal variation of ρ(TN)in the water

2.5.2 水體無機態(tài)氮含量變化 圖 7為黑藻腐解過程水體 ρ(-N)的變化過程,其變化趨勢與水體氮磷的變化趨勢相似,黑藻試驗組水體ρ(TN)第 14d達到最大,隨后逐漸降低.而ρ(-N)的變化則不同(圖 8),含有黑藻的試驗組水體 ρ(-N)初期迅速下降,第 7～21d,ρ(-N)均維持在較低水平(0.049～0.065mg/L之間),隨后逐漸上升,第 35d達到最大,隨后逐漸降低.而空白組ρ(-N)試驗開始到21d較穩(wěn)定,然后逐漸下降.

圖6 試驗初始和終末底泥w(TN)變化Fig.6 Initial and final w(TN)in the sediment

圖7 水體ρ(-N)隨時間的變化Fig.7 Temporal variation of ρ(-N)in the water

圖8 水體ρ(-N)隨時間的變化Fig.8 Temporal variation of ρ(N-N)in water

圖9 黑藻腐解過程N2釋放量的變化Fig.9 Variation of N2 emission during decomposition

圖10 黑藻腐解過程N2O釋放量的變化Fig.10 Variation of N2O emission during decomposition

2.5.3 黑藻腐解過程中N2與N2O排放通量 黑藻腐解過程中N2與N2O排放通量的變化如圖9、圖10所示.含有黑藻的試驗組N2以及N2O均分別在第28d和21d時出現(xiàn)一個釋放高峰,這與上覆水中的 ρ(-N)的迅速減少(圖 8)密切相關,這是由于沉水植物腐解導致系統(tǒng)內(nèi)氮素的遷移轉(zhuǎn)化活動加快,使N2O的釋放加強.

3 討論

3.1 黑藻腐解過程對水質(zhì)的影響

水生植物生物質(zhì)的腐爛分解過程十分復雜,一般認為包括3個過程[13-15]:一是起始階段水溶性物質(zhì)的淋溶作用,主要是糖類、有機酸、蛋白質(zhì)和K、Ca、Mn、Mg等礦物質(zhì)的釋放,其間植物重量損失非常迅速.二是微生物降解有機物階段,這一步是重量損失的主要階段.三是一些難分解物質(zhì)木質(zhì)素、纖維素等不斷積累,植物的進一步分解受到抑制,分解速率明顯減慢的階段.

試驗初期黑藻腐爛分解消耗了水體中大量的溶解氧,使上覆水體中ρ(DO)與ORP在試驗初期迅速降低,經(jīng)過顯著性差異檢驗,水體 ρ(DO)與ORP之間均呈極顯著正相關關系(P<0.01),結(jié)合沉水植物分解過程,發(fā)現(xiàn)水體ρ(DO)以及ORP的變化過程與沉水植物分解過程是同步的.在試驗中后期,植物腐解過程逐漸減弱,消耗氧氣量降低,水體溶解氧逐漸有所上升.表明盡管腐解本身是個耗氧過程,但是腐解過程也不會造成水體ρ(DO)、ORP持續(xù)降低,本課題組,在太湖一些區(qū)域?qū)嵉乇O(jiān)測水體的 DO變化,發(fā)現(xiàn)水體雖然有大量的腐解藻類堆積,但是 ρ(DO)一般都會保持在8.0以上,因為水體是開放性的,大氣中的氧氣會不斷進入水體,因而在腐解后期,當大氣復氧增加的DO超過腐解消耗的DO時,會使兩者的值又有所回升,而未產(chǎn)生極端的厭氧環(huán)境.

有研究表明[16],水生植物經(jīng)自然腐爛分解后,所含氮、磷的 70%以上會在短期內(nèi)被釋放進入水體,參與水體的營養(yǎng)再循環(huán).本研究中,在分解前期,水體總磷濃度迅速升高.隨著分解的進行,水體總磷濃度逐漸下降,可能是因為體系中理化環(huán)境的變化,導致部分磷元素向底泥中遷移.磷在水體和底泥之間會發(fā)生遷移與轉(zhuǎn)化現(xiàn)象,而且磷的交換和釋放是一個非常復雜的生物化學過程,包括磷的生物循環(huán)、含磷顆粒的沉降與再懸浮過程、溶解態(tài)磷的吸附與解吸附作用、磷酸鹽的沉降與溶解等[17].

C是構(gòu)成植物有機體的主要元素,本研究中黑藻組水體中ρ(TOC)在7～28d較為穩(wěn)定,原因可能是由于分解初期黑藻存在許多化學性質(zhì)較穩(wěn)定、較難溶解的物質(zhì)[18].

氮在沉積物和水體界面之間也會發(fā)生轉(zhuǎn)移.楊龍元等[19]認為,硝化和反硝化作用是沉積物和水界面氮遷移及交換的主要形式.沉積物中有機氮化合物能通過礦化作用,生成、等無機離子釋放到上覆水體中;另一方面,上覆水體中的也能反向擴散進入到沉積物中,最后在反硝化細菌的作用下,生成N2、N2O等氣體擴散到空氣中.本研究發(fā)現(xiàn),試驗前期水體總氮濃度迅速上升,而試驗結(jié)束時,總氮濃度下降到較低水平,這主要是由于隨著植物的腐爛,植物體內(nèi)所含的氮被不斷地釋放出來,致使總氮濃度升高[20],其中有機氮是主要成分.在植物開始腐爛時,由于水體中溶解氧充足,有機氮易于被氧化成無機氮,因此總無機氮濃度迅速達到一個峰值,隨著時間推移,由于植物腐爛耗氧致使水體溶解氧濃度維持較低的水平,使無機氮濃度變化趨于平緩.同時水體中的氮在氨化、硝化和反硝化作用下轉(zhuǎn)化成氧化亞氮進入大氣,水體中的氮濃度降低[21].

水體中營養(yǎng)物質(zhì)在試驗初期雖迅速上升,在試驗中后期又逐漸下降,經(jīng)過單因素(P≤0.05)分析碳、氮、磷之間的濃度變化均不具有相關性.表明黑藻腐解過程中,各營養(yǎng)元素對水環(huán)境的影響有不同的表現(xiàn)規(guī)律.營養(yǎng)元素在水體中循環(huán)主要受以下二方面影響,第一是底泥的吸附作用.有研究表明[22-24],底泥對上覆水營養(yǎng)物質(zhì)有很強的吸附以及截留作進用.本試驗測定了初始與終末底泥中的營養(yǎng)鹽含量的變化,發(fā)現(xiàn)底泥終末的碳、氮、磷含量對比初始值分別增加了4.86%、3.31%和3.32%.表明黑藻腐解產(chǎn)生的營養(yǎng)鹽并未全部滯留在水體中,而是向底泥遷移.第二是微生物作用.部分碳、氮在微生物作用下會以氣體形式逸出水環(huán)境[25].本試驗監(jiān)測了N2與 N2O在整個試驗過程的通量變化.隨著黑藻的腐解,ρ(DO)與ORP的降低而產(chǎn)生的厭氧環(huán)境以及黑藻腐解提供的 TOC,促進了反硝化細菌等微生物生長,提高了反硝化過程,有利于生成 N2與 N2O,使試驗后期水體的氮濃度降低.水體以及底泥中的有機質(zhì)可以在微生物的作用下分解為 CH4、CO2逸出水體,減少水體以及底泥中的有機質(zhì)含量[26].磷的釋放率高于氮和碳,主要原因是沉水植物腐解后釋放的磷多以磷酸鹽形式存在,且存在于易分解的活性物質(zhì)中,比較難分解的結(jié)構(gòu)物質(zhì)纖維素、多糖等含磷很少[27].

3.2 不同沉水植物腐解過程及營養(yǎng)鹽釋放差異

不同沉水植物的腐爛分解過程及營養(yǎng)鹽釋放規(guī)律存在較大差異.對照本試驗室前期研究的另一種沉水植物苦草的腐解過程,發(fā)現(xiàn)黑藻的分解率(76.56%)明顯高于相同條件下苦草(23.66%)的分解率[28].黑藻、苦草腐解過程中,水體ρ(DO)、ORP隨時間變化趨勢相似,但苦草組與黑藻組ρ(DO)、ORP值之間并無顯著差異(P>0.05).試驗終末時水體ρ(TP)黑藻組是苦草組的1.5倍;黑藻組ρ(TN)是苦草組的2.41倍;苦草以及黑藻試驗組 ρ(TOC)僅相差 0.44mg/L,差異不大.沉水植物腐解率的大小與植物碳氮濃度密切相關[29],本試驗通過相關性分析,也得到植物的分解率與氮濃度呈極顯著正相關(P<0.01),和碳濃度、碳氮比呈極顯著負相關關系(P<0.01).苦草中木質(zhì)素以及纖維素含量高于黑藻,而木質(zhì)素以及纖維素是植物碳的主要形態(tài),苦草的碳氮比值明顯高于黑藻,這是造成黑藻的分解率大于苦草的主要原因.

4 結(jié)論

4.1 春初溫度下黑藻在70d的試驗周期內(nèi)分解率較高(76.56%),碳、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)釋放率分別為81.31%、81.62%、85.94%.

4.2 黑藻腐解過程中,水體中的部分營養(yǎng)元素被底泥吸附,沉積進入底泥中,試驗終末,底泥中碳、氮、磷含量分別增加了 4.86%、3.31%和3.32%.

4.3 黑藻腐解過程中,水體中碳、氮、磷含量均呈先上升后下降的變化規(guī)律.碳、氮除一部分沉積進底泥,還有部分以氣體的形式逸出水體.

4.4 黑藻腐解率較高,必須控制其殘留生物量,以避免過多的黑藻殘體因腐解而對水體產(chǎn)生二次污染.

[1]徐德蘭,劉正文,雷澤湘.大型水生植物對湖泊生態(tài)修復的作用機制研究進展 [J]. 長江大學學報(農(nóng)學卷), 2005,25(1):14-18.

[2]童昌華,楊肖娥,濮培民.水生植物控制湖泊底泥營養(yǎng)鹽釋放的效果與機理 [J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2003,22(6):673-676.

[3]潘慧云,徐小花,高士祥.沉水植物衰亡過程營養(yǎng)鹽的釋放過程及規(guī)律 [J]. 環(huán)境科學研究, 2008,21(1):64-68.

[4]國家環(huán)境保護總局《水和廢水監(jiān)測分析方法》編委會.水和廢水監(jiān)測分析方法 [M]. 北京:中國環(huán)境科學出版社, 2002:243-284.

[5]中國科學院南京土壤研究所.土壤理化分析 [M]. 上海:上?？茖W技術出版社,1978:204-262.

[6]顧久君,金朝暉,劉振英.烏梁素海沉水植物腐爛分解試驗研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2008,22(4):181-184.

[7]臧淑梅.水中溶解氧的變化規(guī)律及其影響 [J]. 黑龍江水產(chǎn),2012,22:39-40

[8]李雪英,駱敏聰,孫省利.湛江特呈島紅樹林區(qū)底泥 TOC的釋放研究 [J]. 環(huán)境科學與技術, 2011,34(1):34-37.

[9]Reddykr, Sacco P D. Decomposition of water hyacinth in agricultural drainage water [J]. Environ. Qual., 1981,10(2):228-234.

[10]Shillad D, Asaedat T, Fujinot T. Decomposition of dominant submerged macrophytes: implications for nutrient release in Myall Lake, NSW, Australia [J]. Wetlands Ecology and Management, 2006,14: 427-433.

[11]Bastardo H.Laboratory studies on decomposition of littoral plants[J]. Archiv für Hydrobiologie, 1979,26(7):267-299.

[12]Bastviken S K, Eriksson P G. Potential denitrification in wetland sediments with different plant species detritus [J]. Eco-logical Engineering, 2005,25(2):183-190.

[13]Howard-Williams C, Davies B R. The rates of dry matter and nutrient loss from decomposing Potamogeton pectinatus in a brackish south-temperate coastal lake [J]. Freshwater Biology,1979,9(1):13-21

[14]楊繼松,劉景雙,于君寶.三江平原小葉章濕地枯落物分解及主要元素變化動態(tài) [J]. 生態(tài)學雜志, 2006,25(6):597-602

[15]顧久君,金朝暉,劉振英.烏梁素海沉水植物腐爛分解試驗研究[J]. 干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2008,22(4):181-184

[16]Shilla D, Fujino T, Sanderson B. Decomposition of dominant submerged macrophytes: Implications for nutrient release in Myall Lake, NSW, Australia [J]. Wetlands Ecology and Management, 2006,14(5):427-433

[17]陳永川,湯 利.沉積物-水體界面氮磷的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究進展 [J]. 云南農(nóng)業(yè)大學學報, 2005,20(4):527-531

[18]葉 春,王 博.沉水植物黑藻早期分解過程及影響因素研究[J]. 中國農(nóng)學通報, 2009,25(17):260-264

[19]楊龍元,蔡啟明,秦伯強.太湖梅梁灣沉積物-水界面氮遷移特征初步研究 [J]. 湖泊科學, 1998, 10(4):41－47

[20]Reddy K R, Sacco P D. Decomposition of water hyacinth in agricultural drainage water [J]. Environ. Qual., 1981,10(2):228-234.

[21]潘慧云,徐小花,高士祥.沉水植物衰亡過程中營養(yǎng)鹽的釋放過程及規(guī)律 [J]. 環(huán)境科學研究, 2008,21(1):64-68.

[22]厲恩華,劉貴華,李 偉.洪湖三種水生植物的分解速率及氮、磷動態(tài) [J]. 中國環(huán)境科學, 2006,26(6):667-671.

[23]Hu D, Cai L, Chen H. Fungal diversity on submerged wood in a tropical stream and an artificial lake [J]. Biodiversity and Conservation, 2010,19(13):3799.

[24]Pettit N, Davies T, Fellman J. Leaf litter chemistry, decomposition and assimilation by macroinvertebrates in two tropical streams [J].Hydrobiologia, 2012,680(1):63.

[25]Sarneel J, Geurts J, Beltman B. The effect of nutrient enrichment of either the bank or the surface water on shoreline vegetation and decomposition [J]. Ecosystems, 2010,13(8):1275.

[26]李 靜,尹澄清,王為東.表流濕地冬季運行效果及植物腐爛影響的初步研究 [J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報, 2008,27(4):1482-1488.

[27]李小龍.銅綠微囊藻 (Microcystis aeruginosa)和玫瑰擬衣藻(Chloromonasrosae)光合作用特征、營養(yǎng)生長動力學及相互競爭研究 [D].北京:中國科學院研究生院, 2006.

[28]王 博,葉 春,李春華,等.初春苦草腐解過程中營養(yǎng)鹽釋放過程及規(guī)律 [J]. 生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學報, 2012,28(2):171-75.

[29]溫達志,魏 平,張佑昌.鼎湖山南亞熱帶森林細根分解干燥物質(zhì)損失和元素動態(tài) [J]. 生態(tài)學雜志, 1998,17(2):1-6.

Nutrient 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)：2653～2659

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.

submerged macrophyte；Hydrilla verticillata Royle；decomposition；nutrient；aquatic ecology

X524

A

1000-6923(2014)10-2653-07

2013-12-30

國家自然科學基金項目(40971277);國家水體污染與治理科技重大專項(2012ZX07101-009)

* 責任作者, 研究員, yechbj@163.com

葉 春(1970-),男,江西九江人,研究員,博士,主要從事湖泊富營養(yǎng)化控制和水生態(tài)系統(tǒng)修復.發(fā)表論文90余篇.