微宇宙暖化濕地土-水界面磷素生物地球化學(xué)循環(huán)規(guī)律與機制研究.pdf

1、氣候暖化對全球生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了廣泛影響，尤其是與水質(zhì)安全和水質(zhì)演變密切相關(guān)的濕地磷素生物地球化學(xué)循環(huán)系統(tǒng)。本項目以長三角南區(qū)6種磷庫與碳庫具有顯著差異的濕地(紹興鏡湖(JH)、德清下渚湖(XZ)、桐鄉(xiāng)養(yǎng)鴨塘(YT)、杭州西溪濕地(XX)、長興包漾河(BY)、嘉興石臼漾濕地(SJ))為研究對象，自行設(shè)計微宇宙濕地研究平臺(Microcosm)模擬氣候暖化背景下的濕地土-水生境。以自然溫度為對照組(CK)，以自然溫度上升5±2℃為處理組(UP

2、5℃)，應(yīng)用現(xiàn)代分析技術(shù)研究磷素在沉積物、水和微生物等界面的生物地球化學(xué)循環(huán)規(guī)律及其機制。
　　 通過模擬氣候變暖微宇宙實驗，六處濕地對照組和處理組沉積物中Ca-P含量差異均不顯著，其他形態(tài)磷只有少數(shù)差異顯著。JH、XZ和SJ上覆水總磷(TP)和可溶性磷(DRP)濃度處理組顯著高于對照組，且均出現(xiàn)在冬季。氣候暖化對層間水中TP和DRP濃度的影響明顯大于上覆水，以XZ和XX濕地最為顯著。上覆水TP和DRP濃度季節(jié)性變化較明顯，夏季

3、明顯高于冬季。在高有機磷、高鐵結(jié)合態(tài)磷、高鋁結(jié)合態(tài)磷的沉積物中，隨著溫度的升高，上覆水中和層間水中DRP濃度會隨之增加。
　　 通過PLFA(磷脂脂肪酸特征譜)技術(shù)分析六種供試濕地沉積物磷脂脂肪酸種類，JH、XZ、XX、SJ以16∶0為主，YT和BY以16∶1w7c/15iso2OH為主。溫度升高使百分含量大于0.1％磷脂脂肪酸的種類增加，YT除外。PLFA總量處理組高于對照組，增幅達到11％～67％；細菌量增幅達到6％～83％

4、，YT除外；真菌量達到40％～168％，BY除外；放線菌的變化則無明顯規(guī)律。溫度升高會促使?jié)竦爻练e中真菌豐度的增加而降低細菌豐度，改變濕地沉積物中微生物的群落分布，有利于促進磷酸酶分泌。通過對沉積物中主成分分析發(fā)現(xiàn)，溫度升高不同濕地磷脂脂肪酸的均勻度改變，變異減少。
　　 通過酶學(xué)方法在濕地沉積物中的應(yīng)用，以及活性有機質(zhì)的測定，結(jié)果表明氣候暖化提高了含磷量較低的濕地沉積物中性磷酸酶和堿性性酸酶的活性，促進有機磷降解及磷素遷移活性

5、增強；而高磷沉積物由于其高含量有機質(zhì)的絡(luò)合和高濃度DRP抑制，可能使其活性較低。高活性有機質(zhì)和中活性有機質(zhì)部分對照組高于處理組，而低活性有機質(zhì)處理組高于對照組，說明微生物可利用有機質(zhì)主要以高活性和中活性有機質(zhì)為主，總的活性有機質(zhì)處理組高于對照組，說明氣候暖化濕地生態(tài)系統(tǒng)在短期內(nèi)仍以碳匯為主。
　　 由于氣候變化作用于濕地生態(tài)所誘導(dǎo)的生態(tài)效應(yīng)具有長期性、動態(tài)性及復(fù)雜性，在短期研究的基礎(chǔ)上，有必要進行微宇宙中長期定位試驗以闡明濕地土