2.2草、藻型湖区沉积物层各指标变化

草、藻型湖区沉积物各层指标如图2所示。草、藻型湖区沉积物的含水量与孔隙率都大致呈逐渐递减的趋势，草型稍高于藻型。草型湖区沉积物的TN和TOC显著高于藻型，且都在3——5cm处出现增高或降低的拐点。而沉积物的TP则表现为藻型湖区显著高于草型湖区，但也在3——5cm处出现了拐点。两类湖区间的沉积物中值粒径没有显著差异，各层均值都在9——16μm之间。同样可以观察到，中值粒径在3——5cm处发生增大或变小的改变。

图3是由溶氧微电极测得的草、藻型湖区沉积物表层DO浓度剖面，可以看到，草型湖区沉积物表面的溶解氧高于藻型，但随后迅速下降，在泥下1mm处即检测不到溶解氧。而在藻型湖区的沉积物中，溶解氧在泥下0.5——1mm处出现迅速下降的趋势，直到泥下2.5mm处才趋于0,溶氧层厚度明显高于草型。


3讨论


由于受沉积物分层技术和检测技术的分辨率的限制，对于沉积物——水界面的厚度一直都众说纷纭。本试验结果显示，草、藻型湖区沉积物的TN、TP、TOC和粒径等指标都在3——5cm处出现拐点，意味着3——5cm处上下沉积物层的特异性。而沉积物表面溶解氧深度的试验结果表明，DO浓度在沉积物表面以下0.5mm即出现拐点。并且，草型湖区表层1mm和藻型湖区表层2.5mm沉积物由于含氧，与其他各层沉积物也存在着明显的差异性。有观点认为，界面发生的许多生物地球化学反应实际上是一个由有氧/无氧条件变化调节的氧化还原边界层的转化控制的。很多化学物质氧化还原态的改变，也将改变表层沉积物的吸收和释放特征，如有机质的氧化会释放N和P,氧化态的铁和锰将对P等产生吸附等。因此，虽然受不同指标和不同研究手段的影响，沉积物——水界面中沉积物厚度的界定出现了较大的分歧。但是，与沉积物——水界面微环境研究密切相关以及对沉积物营养盐的内源释放影响最大的，很有可能是与溶解氧有关的mm级沉积物表层。


另外，对沉积物—水界面的环境效应研究发现：在水动力扰动频繁的藻型湖区，至少在沉积物表面以上35cm内，水体各项指标都没有出现显著差异；而在相对较为静止的草型湖区，水柱中大部分指标都呈现出越往下浓度越高的现象，可见这些指标主要受沉积物静态内源释放的影响。另一方面，藻型湖区由于蓝藻水华的存在，能显著改变水体中pH值并刺激沉积物中溶解性营养盐的释放或者降低表层沉积物对磷的滞留能力。而水生植物的根际微环境由于根系的泌氧和分泌其他氧化性物质的能力而处于氧化环境，能促进金属离子从还原态转化为氧化态，从而极显著地增加沉积物对磷的吸附，减少磷的解析。并且，水生植物能通过根系吸收沉积物中生物有效磷，有效减少沉积物间隙水中的磷向上覆水的扩散量，还通过茎叶拦截、吸附水中的颗粒物质并通过颗粒物质吸附水中的溶解性磷，有效的降低上覆水中磷及颗粒物的负荷。也有研究表明，沉水植物在存在及生长过程中，沉积物上部5cm沉积物间隙水中氨氮含量逐步降低，表现出沉积物——水界面氮的释放通量与沉积物生物量存在负相关性。即使根系不发达的黑藻，也能显著降低上覆水中总磷、溶解性活性磷和溶解性总磷的浓度。这些研究结果与本试验结果中草型湖区水柱的SS总、SS有机、Chl-a、TN、TDN、TP和TDP等指标显著低于藻型湖区一致。因此，不同的生境条件对水~沉积物界面的水层厚度也有明显的影响。


4结论


4.1草型湖区中SS总、SS有机、Chl-a、TN、TDN、TP和TDP等指标显著低于藻型湖区。草型湖区水柱中SS总、SS有机、TN、TDN和TP等指标都呈现出越往下浓度越高的趋势，而藻型湖区各水层间差异不明显。


4.2草型湖区沉积物的TN和TOC显著高于藻型，TP则显著低于藻型；两个湖区沉积物的TN、TP、TOC和粒径都在3——5cm处出现拐点。


4.3草型湖区沉积物溶解氧层厚度（＜1mm）小于藻型湖区（＜2.5mm）。