2结果与讨论


2．1 DO剖面变化


在引入摇蚊幼虫的lh内，摇蚊幼虫全部往沉积物里钻，筑造洞穴。摇蚊幼虫的洞穴是U形(试验中可观察到)，摇蚊幼虫不断地将上覆水引灌人洞穴，滤食上覆水中的浮游植物和呼吸上覆水中的氧气。随着富含氧气的上覆水被引灌进入洞穴中，增加了洞穴中氧气的含量。通过溶解氧(DO)微电极观测不同处理组沉积物氧气的渗透深度可知：在前3个采样期间，摇蚊幼虫扰动明显地增加了沉积物中氧气的渗透深度(图1)。在第7天、第46天、第Ⅱ6天和第140天摇蚊组的DO渗透深度分别为5．5mm、8mm、8mm和4．4mm，然而对照组的DO渗透深度仅为4．5mm、3．5mm、5mm和4．2mm(0mm代表界面)。相比对照组分别增加了1mm、4．5mm、3mm和0．2mm。

图1 4个时段沉积物一水界面附近的DO剖面变化


最大DO渗透深度变化发生在第46天，说明在第46天摇蚊的扰动作用最激烈，在第46天之后，扰动作用逐渐减弱。在第140天，扰动作用消失，．摇蚊组和对照组沉积物中DO的渗透深度无明显变化。在前人的研究中，也发现了摇蚊幼虫扰动明显增加了沉积物中DO的渗透深度引。


2．2磷、铁剖面变化


以摇蚊扰动作用最强烈的第46天组为例，分析LabileP和LabileFe的变化规律。由于摇蚊的扰动，摇蚊组中LabileP浓度和LabileFe浓度较对照组明显减小，尤其在界面下1～6am最为突出(图2)：对照组和摇蚊组LabileP浓度均值分别为0．0407mg／L和0．0136mg／L，摇蚊组均值比对照组减小了0．0271mg／L，相对减小66．6％，摇蚊组与对照组方差差异性概率P=0．000(小于0．05)，T检验显著性概率P=0．000(小于0．05)，表明对照组与摇蚊组LabileP浓度存在差异且差异显著；对照组与摇蚊组LabileFe浓度均值分别为1．5864mg／L和0．5512mg／L，摇蚊组均值比对照组减小了1．0352mg／L，相对减小65．3％，摇蚊组与对照组方差差异性概率P=0．000(小于0．05)，T检验显著性概率P=0．000(小于0．05)，表明对照组与摇蚊组LabileFe浓度存在差异且差异显著。同时由二者的变化趋势可知LabileP和LabileFe存在相关性，经计算对照组和摇蚊组LabileP和LabileFe的相关性分别为0．672(P<0．001)和0．810(P<0．001)，显著相关。摇蚊扰动对LabileP和LabileFe的影响范围在界面下1～6cm，这与McCall等发现的摇蚊主要取食范围在沉积物上层2～8cm相一致。另外摇蚊扰动导致P和Fe含量同步降低的现象在Lewandowski等和Zhang等的研究中也有报道。


2．3沉积物一水界面磷的释放通量


沉积物一水界面下5mm附近的DGT垂向浓度与深度呈现了很好的线性关系(如46d组：摇蚊组Y=一0．0014x+0．0121，R=0．95；对照组Y=一0．OO42x+0．0031，R 0。91；为深度，Y为垂向浓度)，说明DGT的高分辨率可用以定义界面附近LabileP的浓度梯趣度l3。通过对各组界面附近LabileP向上覆水的释放通量的计算可知：在前3个采样期间，摇蚊幼虫扰动明显减小了LabileP的释放通量(图3)。在第7天、第46天、第Ⅱ6天和第140天对照组的释放通量分别为14．O0．g／(CB·d)、32．74．g／(cm·d)、10．03 ng／(cm·d)和2．80 ng／(CB·d)，而摇蚊组分别为9．33rig／(cm·d)、10．89 ng／(cm·d)、7．78 ng／(cm·d)和2．49n(cm·d)，分别相对减小了33．4％、66．7％、22．5％和Ⅱ．1％。在第46天减小幅度最大，表明第46天摇蚊扰动作用最强烈，在第46天之后扰动作用逐渐减弱。

图2 46d沉积物间隙水中LabileFe和LabileP浓度剖面


在第140天，扰动消失，摇蚊组与对照组的释放通量差异较小。在以往的研究中，Lewandowski等、Zhang等和Chen都是通过监测上覆水中SRP浓度变化来计算通量，这里首次使用由DGT测得的LabileP垂向浓度来计算通量，方法虽不同所得结论却相似，即摇蚊扰动抑制了磷从沉积物向上覆水中的释放。


2．4摇蚊幼虫扰动对沉积物中磷释放的影响根据试验结果可得如下结论：湖泊沉积物中磷的释放受Fe氧化所控制。摇蚊将上覆水引灌进入沉积物，增加了沉积物中溶解氧渗透深度(图1)。渗透下来的氧气改变了沉积物的氧化还原条件，为沉积物中氧化还原反应提供了丰富的电子受体(0)J。因而沉积物中Labile Fe(I1)被氧化，沉积物中LabileFe(Ⅱ)的浓度显著降低(图2)。被氧化的LabileFe(Ⅱ)生产的三价Fe(OOH)会同时吸附沉积图3 4个时段微界面处沉积物向上覆水磷的释放通量物中的LabileP，导致了沉积物中LabileP浓度的减小(图2)’。LabileP浓度的减小又会削弱界面附近LabileP的浓度梯度，进而导致了LabileP从沉积物向上覆水扩散通量的减小(图3)。通过对LabileP和LabileVe(Ⅱ)大量数据的分析，显示二者存在显著相关性；且二者的变化均发生在界面下1—6cm，空间上具有同步性，表明磷的释放受Fe(II)氧化所控制。

摇蚊扰动的存在显然改变了沉积物的氧化还原条件，导致LabileFe(1I)被氧化，生成的三价Fe(OOH)吸附沉积物和上覆水中的LabileP，最终抑制了界面处磷向上覆水中的释放。这在一定程度上减轻了湖泊的内源磷污染，抑制了湖泊的富营养化。


3结论


引入摇蚊后，摇蚊组的LabileP浓度比对照组明显降低，且在界面下1～6cm变化最明显，在这个范围内摇蚊组LabileP平均浓度比对照组减小了66．6％；随摇蚊洞穴的开拓，上覆水被引灌进沉积物中，使得沉积物中溶解氧的渗透深度明显增加，摇蚊组中溶解氧渗透深度最深至界面下8nil3；同样在界面下1—6oi13沉积物中LabileFe(ⅡⅡⅡⅡ)被O：氧化，生成了三价Fe(OOH)吸附LabileP，致其浓度明显降低并抑制了界面处LabileP的释放；摇蚊扰动在一定程度上抑制了湖泊的富营养化。