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《南京师范大学》 2011年
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沉水植物对湖泊沉积物—上覆水中磷迁移转化的影响

王立志  
【摘要】:本文选取沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)和菹草(Potamogeton crispus)作为研究对象,在沉水植物生长、衰亡和季相交替的不同阶段分别测定了群落内外沉积物和上覆水中各形态磷的含量,及温度,pH, DO, Eh等环境因子的变化过程。以探讨沉水植物在不同生长阶段对沉积物—上覆水之间磷迁移转化的影响。主要结果如下: (1)沉水植物苦草通过对环境因子的影响使得上覆水中磷含量呈白天降低夜间升高的变化趋势。上覆水中TP.DTP和SRP昼夜最大差分别为:0.016 mg/L、0.015 mg/L和9.240μg/L。环境因子pH, DO和Eh与各形态磷变化趋势相反,PH、DO和Eh昼夜最大差分别为:0.94、5.68 mg/L和21 mV。 (2)沉水植物在生长期,通过对磷的富集及对上覆水中环境因子pH、DO和Eh的提高来影响沉积物—上覆水之间磷的迁移转化。黑藻、苦草和菹草组上覆水中TP的含量与对照相比较,最大降低幅度分别为0.17、0.10和0.11 mg/L间隙水中DTP的含量最大降低幅度分别为0.23、0.37和0.77 mg/L,沉积物TP的含量最大降低幅度分别为35.34、60.67和25.92 mg/kg。沉水植物黑藻、苦草和菹草在生长过程中将“沉积物—植物—水”系统中4.25%、6.66%和3.08%的磷富集于植物体内。沉水植物在生长过程中将上覆水中DO、Eh和pH分别提高到10.0—14.0 mg/L;185—240 mV;8.0—11.0。 (3)沉水植物在衰亡期,通过对富集磷的释放及对上覆水中环境因子pH、DO和Eh的降低来影响沉积物—上覆水之间磷的迁移转化,使得磷在“沉积物—植物—水”系统中最终向沉积物方向迁移。黑藻、苦草和菹草组上覆水pH、DO和Eh最大降低幅度分别为:1.14、3.33 mg/L、44.29 mV;0.81、1.91 mg/L、20.44 mV;0.94、2.63 mg/L、103.33 mV。黑藻、苦草和菹草组上覆水TP最大上升幅度分别为0.56、0.03和0.54 mg/L,沉积物TP最大上升幅度分别为33.92、14.69和29.51 mg/kg。黑藻、菹草和苦草组沉积物中磷在“沉积物—植物—水”系统中含量百分比由实验开始的91.69%、94.36%和93.36%,上升为实验结束时的98.48%、95.55%和97.91%。 (4)沉水植物在季相交替过程中,生长期沉水植物通过对衰亡期沉水植物所释放磷的富集及对上覆水中环境因子pH, DO和Eh的提高来影响沉积物—上覆水之间磷的迁移转化。黑藻+菹草组上覆水中TP、DTP、PP、SRP和DOP与黑藻组相比最大降低幅度分别为:0.30、0.24、0.01、0.18和0.11 mg/L。沉积物TP的含量比黑藻组降低了35.92 mg/kg。苦草组与苦草+菹草组上覆水各形态磷含量均无显著差异,且各形态磷均保持在相对较低的水平(TP,0.04—0.06mg/L)。苦草组与苦草+菹草组上覆水TP最大差值为0.01 mg/L。苦草+菹草组沉积物TP的含量在实验结束时比苦草组降低了26.94 mg/kg。菹草+黑藻组、菹草+苦草组上覆水中TP、DTP、PP、SRP和DOP比菹草组最大降低值分别为:0.29、0.24、0.05、0.14、0.10 mg/L;0.32、0.23、0.02、0.11、0.10 mg/L,沉积物TP的含量比菹草组分别降低了8.25、2.42mg/kg。 黑藻+菹草组、苦草+菹草组上覆水上覆水中pH、DO和Eh与单一衰亡期植物组最大差值分别为:0.93、6.92 mg/L、43.85 mV;1.47、7.44 mg/L、50.00 mV。菹草+黑藻组、菹草+苦草组上覆水中上覆水中pH、DO和Eh与菹草组最大差值分别为:1.26、3.08 mg/L、64.58 mV;1.47、3.81 mg/L、123.13mV。 (5)在不同沉积物磷负荷条件下,沉水植物在生长期富集沉积物和上覆水中的磷,磷在“沉积物—植物—水”系统迁移方向为沉水植物;在衰亡期向沉积物和上覆水中释放磷,上覆水中磷被沉积物缓慢吸附,磷在“沉积物-植物-水”系统的最终迁移方向为沉积物。在沉水植物生长期,黑藻组、苦草组、菹草组植物中磷在低、中、高沉积物营养盐负荷组占“沉积物—植物—水”系统磷总量百分比最大分别为2.01%、7.66%、4.08%;2.44%、11.48%、7.89%;2.07%、6.53%、3.53%。在衰亡期黑藻组、苦草组、菹草组沉积物中磷在低、中、高沉积物营养盐负荷组占“沉积物—植物—水”系统磷总量百分比最大分别为99.62%、98.70%、98.89%;99.26%、90.69%、93.33%:99.07%、98.87%、99.01%。 (6)在扰动条件下随着苦草密度的增加扰动所引起的沉积物中磷的释放量逐渐降低,当苦草密度大于100株/m2时,扰动前后磷的释放量无明显变化。一次扰动过程后使得磷从上覆水向沉积物中迁移。
【学位授予单位】:南京师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:X524

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