菖蒲对模拟湖泊环境下磷空间分布和碱性磷酸酶活性的影响
2014-10-23徐德兰张翠英
徐德兰+张翠英
摘要：在模拟湖泊环境条件下，研究了菖蒲对磷元素的空间（水体和底泥）分布以及碱性磷酸酶活性的影响。结果表明，菖蒲种植区水体和底泥中的总磷含量高于无菖蒲对照（无草区），而底泥中碱性磷酸酶的活性显著低于无菖蒲对照；菖蒲种植区总磷含量与碱性磷酸酶活性相关性不显著，无菖蒲对照水体、沉积物表层、沉积物次表层总磷含量与沉积物表层碱性磷酸酶活性达显著或极显著相关。
关键词：湖泊；磷；碱性磷酸酶；菖蒲；相关性
中图分类号：S181.3 文献标志码：A
文章编号：1002-1302（2014）08-0368-02
磷污染物进入湖泊水环境后会因为迁移而进入水体、底泥中，充分认识湖泊环境条件下水体和底泥中的磷元素空间分布规律对控制湖泊中磷元素具有很好的价值，是目前研究的热点课题[1]。水体和底泥中的磷浓度是控制浮游植物生长至关重要的因素，而水体中的磷多数以固态和胶体态形式存在，其中只有约5%的溶解性磷是决定浮游植物可用磷源，而一些固态磷可以在碱性磷酸酶（APA）的作用下转化为可溶解性磷[2]，因此碱性磷酸酶的数量和活性是影响溶解性磷浓度高低的关键[3]。菖蒲（Acorus calamus）是天南星科的多年生挺水植物，适宜水景岸边及水体绿化，也可作盆栽观赏或布景用。目前，有关菖蒲的研究多集中在其对水体中氮磷去除等方面[4-6]，但有关菖蒲对湖泊环境中磷空间分布及碱性磷酸酶活性的影响还未见报道。本试验研究菖蒲在模拟湖泊环境下对磷空间分布规律的影响，并探讨磷元素分布与碱性磷酸酶活性之间的关系，旨在掌握湖泊磷元素的空间分布规律，为浮游植物的控制和富营养化水体的治理提供依据。
1 材料和方法
1.1 试验设计
试验所用沉积物采集于中国矿业大学南湖校区小池塘，采用柱状采样器采取表层沉积物，混合后置于整理箱中，整理箱由有机玻璃制作。将整理箱置于徐州工程学院玻璃花房内进行培养，在温室下模拟封闭性浅水湖泊生态系统。将取自同一地点的菖蒲栽于整理箱底泥中，箱中注入配制好的营养液。在培养过程中，每天向试验装置中通入O2和N2，以调节上覆水体溶解氧浓度，同时使用NaOH和HCl调节pH值，第1次取样时间为泥水界面建立稳定后，以后平均每7 d取1次样，共取5次样，测定上覆水体及沉积物（表层、次表层、第3层）中的磷含量及碱性磷酸酶活性，同时每组处理设3次重复，并以只有载体而无植物的整理箱为对照（无菖蒲区）。
1.2 分析检测方法
沉积物中总磷的测定为H2SO4-HClO4消解钼锑抗比色法[7]。碱性磷酸酶（APA）的测定以对硝基苯磷酸二钠（PNPP）为底物，进行Tris反应，NaOH中止反应，420 nm下测定吸光度，碱性磷酸酶活性以每 1 g 土生成的对硝基酚的量表示[8]。采用SPSS 13.0软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 菖蒲对磷空间分布的影响
2.1.1 水体中磷含量变化 从图1可见，随着培养时间的延长，水体中磷呈现先下降后升高趋势，而且菖蒲种植区磷含量高于无菖蒲区。
3 结论
菖蒲种植区水体中磷含量高于对照区，并且呈现先下降后升高趋势；菖蒲种植区沉积物表层磷含量先大于次表层，随着培养时间的延长，同时沉积物表层总磷含量小于次表层。在培养过程中，无菖蒲对照沉积物各层总磷含量也下降，其中表层降低最快。
菖蒲种植区碱性磷酸酶活性显著低于无菖蒲对照；菖蒲种植区沉积物以次表层碱性磷酸酶活性最高，其次为表层，第3层最低；无菖蒲对照沉积物各层以表层碱性磷酸酶活性最高，第3层次之，次表层最低。
在菖蒲种植区，水体、底泥中总磷含量与碱性磷酸酶活性相关性均不显著，而无菖蒲对照水体、沉积物表层、沉积物次表层总磷含量与沉积物表层碱性磷酸酶活性呈现显著或极显著相关性。
参考文献：
[1]高 光，高锡芸，秦伯强，等. 太湖水体中碱性磷酸酶的作用阈值[J]. 湖泊科学，2000，12（4）：353-358.
[2]王维娜，孙儒泳，王安利，等. 环境因子对日本沼虾消化酶和碱性磷酸酶的影响[J]. 应用生态学报，2002，13（9）：1153-1156.
[3]周易勇，李建秋，张 敏，等. 浅水湖泊中沉积物碱性磷酸酶动力学参数的分布[J]. 湖泊科学，2001，13（3）：261-266.
[4]周世玲，房 岩，孙 刚，等. 菖蒲对污水中氮及磷的净化效应[J]. 北方园艺，2013（10）：51-53.
[5]李 琳，刘娜娜，达良俊. 鸢尾和菖蒲不同器官对富营养化水体中氮磷的积累效应[J]. 环境污染与防治，2006，28（12）：901-903，907.
[6]刘春光，王春生，李 贺，等. 几种大型水生植物对富营养水体中氮和磷的去除效果[J]. 农业环境科学学报，2006，25（S2）：635-638.
[7]胡 俊，丰民义，吴永红，等. 沉水植物对沉积物中磷赋存形态影响的初步研究[J]. 环境化学，2006，25（1）：28-31.
[8]夏卓英，陈 芳，宋春雷，等. 长江中下游部分湖泊沉积物碱性磷酸酶分布及其作用研究[J]. 水生生物学报，2007，31（1）：9-17.endprint
摘要：在模拟湖泊环境条件下，研究了菖蒲对磷元素的空间（水体和底泥）分布以及碱性磷酸酶活性的影响。结果表明，菖蒲种植区水体和底泥中的总磷含量高于无菖蒲对照（无草区），而底泥中碱性磷酸酶的活性显著低于无菖蒲对照；菖蒲种植区总磷含量与碱性磷酸酶活性相关性不显著，无菖蒲对照水体、沉积物表层、沉积物次表层总磷含量与沉积物表层碱性磷酸酶活性达显著或极显著相关。
关键词：湖泊；磷；碱性磷酸酶；菖蒲；相关性
中图分类号：S181.3 文献标志码：A
文章编号：1002-1302（2014）08-0368-02
磷污染物进入湖泊水环境后会因为迁移而进入水体、底泥中，充分认识湖泊环境条件下水体和底泥中的磷元素空间分布规律对控制湖泊中磷元素具有很好的价值，是目前研究的热点课题[1]。水体和底泥中的磷浓度是控制浮游植物生长至关重要的因素，而水体中的磷多数以固态和胶体态形式存在，其中只有约5%的溶解性磷是决定浮游植物可用磷源，而一些固态磷可以在碱性磷酸酶（APA）的作用下转化为可溶解性磷[2]，因此碱性磷酸酶的数量和活性是影响溶解性磷浓度高低的关键[3]。菖蒲（Acorus calamus）是天南星科的多年生挺水植物，适宜水景岸边及水体绿化，也可作盆栽观赏或布景用。目前，有关菖蒲的研究多集中在其对水体中氮磷去除等方面[4-6]，但有关菖蒲对湖泊环境中磷空间分布及碱性磷酸酶活性的影响还未见报道。本试验研究菖蒲在模拟湖泊环境下对磷空间分布规律的影响，并探讨磷元素分布与碱性磷酸酶活性之间的关系，旨在掌握湖泊磷元素的空间分布规律，为浮游植物的控制和富营养化水体的治理提供依据。
1 材料和方法
1.1 试验设计
试验所用沉积物采集于中国矿业大学南湖校区小池塘，采用柱状采样器采取表层沉积物，混合后置于整理箱中，整理箱由有机玻璃制作。将整理箱置于徐州工程学院玻璃花房内进行培养，在温室下模拟封闭性浅水湖泊生态系统。将取自同一地点的菖蒲栽于整理箱底泥中，箱中注入配制好的营养液。在培养过程中，每天向试验装置中通入O2和N2，以调节上覆水体溶解氧浓度，同时使用NaOH和HCl调节pH值，第1次取样时间为泥水界面建立稳定后，以后平均每7 d取1次样，共取5次样，测定上覆水体及沉积物（表层、次表层、第3层）中的磷含量及碱性磷酸酶活性，同时每组处理设3次重复，并以只有载体而无植物的整理箱为对照（无菖蒲区）。
1.2 分析检测方法
沉积物中总磷的测定为H2SO4-HClO4消解钼锑抗比色法[7]。碱性磷酸酶（APA）的测定以对硝基苯磷酸二钠（PNPP）为底物，进行Tris反应，NaOH中止反应，420 nm下测定吸光度，碱性磷酸酶活性以每 1 g 土生成的对硝基酚的量表示[8]。采用SPSS 13.0软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 菖蒲对磷空间分布的影响
2.1.1 水体中磷含量变化 从图1可见，随着培养时间的延长，水体中磷呈现先下降后升高趋势，而且菖蒲种植区磷含量高于无菖蒲区。
3 结论
菖蒲种植区水体中磷含量高于对照区，并且呈现先下降后升高趋势；菖蒲种植区沉积物表层磷含量先大于次表层，随着培养时间的延长，同时沉积物表层总磷含量小于次表层。在培养过程中，无菖蒲对照沉积物各层总磷含量也下降，其中表层降低最快。
菖蒲种植区碱性磷酸酶活性显著低于无菖蒲对照；菖蒲种植区沉积物以次表层碱性磷酸酶活性最高，其次为表层，第3层最低；无菖蒲对照沉积物各层以表层碱性磷酸酶活性最高，第3层次之，次表层最低。
在菖蒲种植区，水体、底泥中总磷含量与碱性磷酸酶活性相关性均不显著，而无菖蒲对照水体、沉积物表层、沉积物次表层总磷含量与沉积物表层碱性磷酸酶活性呈现显著或极显著相关性。
参考文献：
[1]高 光，高锡芸，秦伯强，等. 太湖水体中碱性磷酸酶的作用阈值[J]. 湖泊科学，2000，12（4）：353-358.
[2]王维娜，孙儒泳，王安利，等. 环境因子对日本沼虾消化酶和碱性磷酸酶的影响[J]. 应用生态学报，2002，13（9）：1153-1156.
[3]周易勇，李建秋，张 敏，等. 浅水湖泊中沉积物碱性磷酸酶动力学参数的分布[J]. 湖泊科学，2001，13（3）：261-266.
[4]周世玲，房 岩，孙 刚，等. 菖蒲对污水中氮及磷的净化效应[J]. 北方园艺，2013（10）：51-53.
[5]李 琳，刘娜娜，达良俊. 鸢尾和菖蒲不同器官对富营养化水体中氮磷的积累效应[J]. 环境污染与防治，2006，28（12）：901-903，907.
[6]刘春光，王春生，李 贺，等. 几种大型水生植物对富营养水体中氮和磷的去除效果[J]. 农业环境科学学报，2006，25（S2）：635-638.
[7]胡 俊，丰民义，吴永红，等. 沉水植物对沉积物中磷赋存形态影响的初步研究[J]. 环境化学，2006，25（1）：28-31.
[8]夏卓英，陈 芳，宋春雷，等. 长江中下游部分湖泊沉积物碱性磷酸酶分布及其作用研究[J]. 水生生物学报，2007，31（1）：9-17.endprint
摘要：在模拟湖泊环境条件下，研究了菖蒲对磷元素的空间（水体和底泥）分布以及碱性磷酸酶活性的影响。结果表明，菖蒲种植区水体和底泥中的总磷含量高于无菖蒲对照（无草区），而底泥中碱性磷酸酶的活性显著低于无菖蒲对照；菖蒲种植区总磷含量与碱性磷酸酶活性相关性不显著，无菖蒲对照水体、沉积物表层、沉积物次表层总磷含量与沉积物表层碱性磷酸酶活性达显著或极显著相关。
关键词：湖泊；磷；碱性磷酸酶；菖蒲；相关性
中图分类号：S181.3 文献标志码：A
文章编号：1002-1302（2014）08-0368-02
磷污染物进入湖泊水环境后会因为迁移而进入水体、底泥中，充分认识湖泊环境条件下水体和底泥中的磷元素空间分布规律对控制湖泊中磷元素具有很好的价值，是目前研究的热点课题[1]。水体和底泥中的磷浓度是控制浮游植物生长至关重要的因素，而水体中的磷多数以固态和胶体态形式存在，其中只有约5%的溶解性磷是决定浮游植物可用磷源，而一些固态磷可以在碱性磷酸酶（APA）的作用下转化为可溶解性磷[2]，因此碱性磷酸酶的数量和活性是影响溶解性磷浓度高低的关键[3]。菖蒲（Acorus calamus）是天南星科的多年生挺水植物，适宜水景岸边及水体绿化，也可作盆栽观赏或布景用。目前，有关菖蒲的研究多集中在其对水体中氮磷去除等方面[4-6]，但有关菖蒲对湖泊环境中磷空间分布及碱性磷酸酶活性的影响还未见报道。本试验研究菖蒲在模拟湖泊环境下对磷空间分布规律的影响，并探讨磷元素分布与碱性磷酸酶活性之间的关系，旨在掌握湖泊磷元素的空间分布规律，为浮游植物的控制和富营养化水体的治理提供依据。
1 材料和方法
1.1 试验设计
试验所用沉积物采集于中国矿业大学南湖校区小池塘，采用柱状采样器采取表层沉积物，混合后置于整理箱中，整理箱由有机玻璃制作。将整理箱置于徐州工程学院玻璃花房内进行培养，在温室下模拟封闭性浅水湖泊生态系统。将取自同一地点的菖蒲栽于整理箱底泥中，箱中注入配制好的营养液。在培养过程中，每天向试验装置中通入O2和N2，以调节上覆水体溶解氧浓度，同时使用NaOH和HCl调节pH值，第1次取样时间为泥水界面建立稳定后，以后平均每7 d取1次样，共取5次样，测定上覆水体及沉积物（表层、次表层、第3层）中的磷含量及碱性磷酸酶活性，同时每组处理设3次重复，并以只有载体而无植物的整理箱为对照（无菖蒲区）。
1.2 分析检测方法
沉积物中总磷的测定为H2SO4-HClO4消解钼锑抗比色法[7]。碱性磷酸酶（APA）的测定以对硝基苯磷酸二钠（PNPP）为底物，进行Tris反应，NaOH中止反应，420 nm下测定吸光度，碱性磷酸酶活性以每 1 g 土生成的对硝基酚的量表示[8]。采用SPSS 13.0软件进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 菖蒲对磷空间分布的影响
2.1.1 水体中磷含量变化 从图1可见，随着培养时间的延长，水体中磷呈现先下降后升高趋势，而且菖蒲种植区磷含量高于无菖蒲区。
3 结论
菖蒲种植区水体中磷含量高于对照区，并且呈现先下降后升高趋势；菖蒲种植区沉积物表层磷含量先大于次表层，随着培养时间的延长，同时沉积物表层总磷含量小于次表层。在培养过程中，无菖蒲对照沉积物各层总磷含量也下降，其中表层降低最快。
菖蒲种植区碱性磷酸酶活性显著低于无菖蒲对照；菖蒲种植区沉积物以次表层碱性磷酸酶活性最高，其次为表层，第3层最低；无菖蒲对照沉积物各层以表层碱性磷酸酶活性最高，第3层次之，次表层最低。
在菖蒲种植区，水体、底泥中总磷含量与碱性磷酸酶活性相关性均不显著，而无菖蒲对照水体、沉积物表层、沉积物次表层总磷含量与沉积物表层碱性磷酸酶活性呈现显著或极显著相关性。
参考文献：
[1]高 光，高锡芸，秦伯强，等. 太湖水体中碱性磷酸酶的作用阈值[J]. 湖泊科学，2000，12（4）：353-358.
[2]王维娜，孙儒泳，王安利，等. 环境因子对日本沼虾消化酶和碱性磷酸酶的影响[J]. 应用生态学报，2002，13（9）：1153-1156.
[3]周易勇，李建秋，张 敏，等. 浅水湖泊中沉积物碱性磷酸酶动力学参数的分布[J]. 湖泊科学，2001，13（3）：261-266.
[4]周世玲，房 岩，孙 刚，等. 菖蒲对污水中氮及磷的净化效应[J]. 北方园艺，2013（10）：51-53.
[5]李 琳，刘娜娜，达良俊. 鸢尾和菖蒲不同器官对富营养化水体中氮磷的积累效应[J]. 环境污染与防治，2006，28（12）：901-903，907.
[6]刘春光，王春生，李 贺，等. 几种大型水生植物对富营养水体中氮和磷的去除效果[J]. 农业环境科学学报，2006，25（S2）：635-638.
[7]胡 俊，丰民义，吴永红，等. 沉水植物对沉积物中磷赋存形态影响的初步研究[J]. 环境化学，2006，25（1）：28-31.
[8]夏卓英，陈 芳，宋春雷，等. 长江中下游部分湖泊沉积物碱性磷酸酶分布及其作用研究[J]. 水生生物学报，2007，31（1）：9-17.endprint
