论文部分内容阅读
湖泊富营养化已成为世界性的严重水环境问题之一，人类活动导致湖泊中氮和磷等营养元素的富集，引起藻类过量生长，并由此产生一系列严重的不利环境效应。在外部污染源逐步受到控制的情况下，浅水湖泊沉积物中磷的释放是引起湖泊富营养化与水华形成的重要因素。巢湖是我国典型的富营养化湖泊之一，然而，关于巢湖富磷地质区磷的迁移转化特征以及影响磷形态转变的生物地球化学过程的研究甚少。天然矿物磷酸盐的溶解将在解磷微生物的作用下得以发生。本文系统描述了巢湖富磷地质区池塘沉积物不同形态磷含量与吸附参数的季节变化，分析了沉积物磷细菌的分布，胞外酶活性与有机质含量。利用分子生物学方法分离鉴定了其中较为典型的解无机磷细菌菌株。进而初步揭示了沉积物磷释放潜力与水柱中藻类密度和组成的联系。主要结果如下:
1)2010年4、5、6、7、8、9月六次分析的结果表明巢湖富磷地质区池塘叶绿素a浓度在时间与空间上均表现出明显的异质性，9月明显较高，且海拔最高的1#池塘藻类丰度最大（叶绿素a浓度的平均值为12.79ugL-1），优势种为金藻门的锥囊藻，海拔相对较低的池塘中叶绿素a浓度表现出依其于1#塘的距离而递减的趋势。实验池塘综合数据的统计分析结果显示，叶绿素a浓度与总磷(TP)、溶解态总磷(DTP)和溶解态有机磷(DOP)浓度均极显著正相关(P＜0.01)。此外，叶绿素a浓度亦显著正比于沉积物TP含量(P＜0.05)。因此，磷是实验池塘初级生产力的关键限制性营养元素。
2)藻类密度最大的1#塘沉积物TP含量最高，其平均值为284.84mgKg-1，沉积物钙结合态磷(Ca≈P)是池塘沉积物磷的主要存在形态，铁结合态磷(Fe≈P)次之，酸溶解有机磷(ASOP)和热碱溶解磷(PAlk)含量均相对较低。此外沉积物TP含量与不同形态磷含量（Ca≈P、ASOP和PAlk）显著正相关（P＜0.01），而其中Fe≈P和PAlk含量又分别与表层水SRP、TP含量显著正相关（P＜0.01）。因此沉积物磷当为池塘水中生物可利用性磷的重要来源，其分解与释放潜力将决定藻类的生长状态。
3)在叶绿素a浓度相对较高的9月，各实验池塘沉积物藻类可利用性磷(AAP)含量明显较高。AAP含量分别与Fe≈P/Ca≈P比值和磷平衡浓度(EPC0)值显著正相关（P＜0.01）;AAP含量亦显著正比于间隙水DOP和表层水DTP浓度（P＜0.01）。再者，EPC0值与间隙水DOP和DTP浓度均显著正相关(P＜0.05)。AAP可作为沉积物磷生物可利用性的较为直接的表征和量度，且较高的EPC0值预示较强的磷释放潜力。因此，沉积物AAP可能直接或遵循Fe≈P厌氧释放的途径进入水柱，并形成DTP的重要组分。从而有效地促进藻类的生长。
4)海拔较低的7#池塘沉积物有机质含量最为丰富，其无机磷细菌(IPB)与有机磷细菌(OPB)的数量最高，前者的平均值为7.7×105cellsg-1(干重)，后者的平均值为1.8×105cellsg-1(干重).OPB数量与有机质含量和碱性磷酸酶活性(APA)均显著正相关(P＜0.05)，而IPB数量则显著正比于间隙水SRP浓度显著正相关(P＜0.05)。因此有机磷分解与无机磷溶解均为富磷地质区池塘沉积物磷再生的重要机制。从细菌数量与直接效应等方面分析，IPB的溶解功能更为重要。由16SrDNA基因序列分析可知，实验池塘沉积物无机磷细菌的主要种类包括微单胞菌(Micromonospora sp.R1、Micromonospora chokoriensis)和链霉菌(Streptomyces neyagawaensis、Streptomyces torulosus)，根据系统发育分析，上述菌株均属于Actinomycete.