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富营养化问题不仅破坏稳定的生态环境而且对人类生存健康产生威胁,由于其巨大的危害性受到越来越多的关注。而沉积物-水界面发生的物质循环对富营养化的发生起着至关重要的作用,一方面水体中的氮磷等营养物质通过沉降最终在底泥中积累,另一方面,沉积物又是上层水体营养物质的来源,在“外源输入”得到有效控制的条件下,沉积物能够通过间隙水与上覆水之间进行交换,向上层水体释放营养盐,在相当长的一段时间内维持水体富营养状态。大量的微生物和底栖动物作用生活于沉积物表层,通过其代谢活动(如排泄、矿化作用、掘穴等)影响或改变了沉积物表层的理化特性和结构特征,进而能够调控沉积物-水界面的营养盐交换。因此,深入探讨沉积物表层的营养盐循环、微生物群落结构变化及生物扰动影响下不同磷赋存形态的迁移转化,能够更细致、更全面地理解发生在沉积物表层的复杂物质循环过程,并为了解、评价、预测和治理富营养化水体提供科学依据。1.2010年8月,比较研究了蓝藻水华暴发水体与无蓝藻水华暴发水体的沉积物间隙水NH4+-N、NO3--N和PO43--P的垂向分布特征和表层沉积物的微生物活性(FDA)、碱性磷酸酶活性(APA),并对它们的相互关系进行了统计分析。结果表明,NH4+-N含量在两类水体中,都呈现出表层水<底层水<间隙水的趋势,表明其有从沉积物向上覆水体扩散的风险;而PO43--P、 NO3--N浓度则呈现表层水>底层水>间隙水的趋势;沉积物有机质(LOI)、APA和FDA活性也都随着深度增加而逐渐降低。APA与FDA活性之间相关性极显著,推测碱性磷酸酶的分泌主要受微生物活性的影响。间隙水NH4+-N含量与表层10cm内底泥的APA和FDA活性具有极显著正相关性(ɑ=0.01),表明在厌氧环境中,微生物对氮素的分解和矿化作用主要受二者活性影响。2.2010年6月,构建室内模拟生态系统,应用磷脂脂肪酸(PLFAs)法测定了不同密度铜锈环棱螺生物扰动下沉积物表层微生物群落结构的变化。结果表明:与对照组相比,含螺处理组PLFA总生物量有了明显的升高,且与底泥TOC含量变化趋势有很高的相关性r=0.541(p<0.05)。实验过程中细菌/真菌值发生显著变化,中密度处理组的细菌/真菌值显著高于其它实验组(p<0.05),说明中密度螺影响下细菌生长较真菌更快,细菌生物量显著升高。主成分分析(PCA)显示低、高密度螺处理组与对照组中沉积物的微生物群落结构相似;而中密度处理组:3个螺/培养柱(相当于196ind/m2),能够使沉积物微生物群落结构产生明显变化。3.2011年9月室内模拟实验应用SMT法比较了铜锈环棱螺(Bellamya aeruginosa)和河蚬(Corbicula fluminea)两种底栖动物对沉积物磷赋存形态转化的影响,结果表明,在底栖动物生物扰动作用下,底泥有机磷(OP)发生分解、转化,随实验进行底栖动物处理组的OP含量显著下降;非磷灰石态无机磷(NAIP)作为重要的生物可利用性磷,随实验的进行逐渐积累,其中河蚬的扰动作用显著强于螺处理组,如底泥2-3cm层,河蚬处理组的底泥磷灰石态无机磷(NAIP)含量在末期时显著高于其它两处理组,约为1.44g/kg。沉积物AP(磷灰石态无机磷)是磷形态分类中较惰性的部分,含量较稳定,受底栖动物生物扰动作用的影响不显著。底栖动物扰动处理组的底泥总磷(TP)在0-1cm层中期和末期时显著升高,在1-2cm层的末期显著升高,到2-3cm层时变化不明显。