摇蚊幼虫和物理扰动下水体中不同形态磷的响应机制

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沉积物扰动是促使内源磷再生和形态转化的关键因素,但目前从生物和物理组合扰动角度来解释沉积物内源磷再生和形态转化作用机制的研究甚少,同时组合扰动的双方可能会产生相互促进、相互协同的效应,这对沉积物微环境微界面的改造以及内源磷释放途径、释放通量产生深远的影响。本文探讨了空白、生物扰动、组合扰动下,沉积物微界面和底泥微环境特征以及水体中不同形态磷的变化规律,试图揭示摇蚊幼虫和物理组合扰动对内源磷再生和形态转化的协同作用机制。同时,研究同为组合扰动模式下,沉积物微界面和微环境特征以及水体中不同形态磷对物理扰动强度的响应规律,并试图验证摇蚊幼虫和物理组合扰动对内源磷再生和形态转化的协同作用机制。研究发现:组合扰动下,沉积物的OPD、TOE、ORP、pH等参数一直处于较高水平,并依次高于摇蚊幼虫扰动试验和对照试验。DO空间分布的差异性最显著,并依次强于摇蚊幼虫扰动试验和对照试验。组合扰动下,在0-6cm沉积物范围内,同一深度的沉积物的含水率、孔隙度以及总微生物活性均处于较高水平。并且,3个处理组的梯度随着沉积物深度的递增逐渐减弱。同时,组合扰动上覆水中磷含量(TP、PP、DTP、DIP)高于摇蚊幼虫扰动,并且,两者均高于对照试验。同时,组合扰动下,间隙水中DIP和Fe2+浓度的降低幅度和降低范围明显大于单纯的底栖生物扰动和对照试验。因扰动致使溶解氧渗透深度增加是导致DIP和Fe2+浓度降低的主要原因。0-2cm沉积物中,NH4Cl-P含量明显降低,Fe/Al-P明显增加,并且,NH4Cl-P和Fe/Al-P的变化幅度均在组合扰动下最大。2-4cm沉积物中,NH4Cl-P含量变化不明显,Fe/Al-P明显增加,并且,Fe/Al-P的变化幅度在组合扰动下最大。组合扰动下,沉积物微环境微界面的特征指标以及沉积物内源磷再生和形态转化对物理扰动强度的变化均有明显响应。组合扰动下,沉积物的OPD、TOE、ORP、pH、含水率、孔隙度、微生物活性对组合扰动强度呈现显著正相关,上覆水中TP、DTP、DIP、PP对组合扰动强度呈现显著正相关。间隙水DIP与Fe2+对组合扰动强度呈显著负相关,沉积物Fe/Al-P对组合扰动强度呈现显著正相关,这主要源于Fe2+氧化为Fe3+产生了不同程度的专属性吸附。组合扰动对内源磷再生和形态转化的协同作用机制主要为:一是物理扰动胁迫摇蚊幼虫构筑更多更深的廊道,强化了生物引灌效应;二是摇蚊幼虫由于构筑大量廊道深刻的改变了沉积物的含水率与孔隙度,强化了同等物理扰动剪切力对沉积物产生的效应,进一步加大了生物引灌效应。
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