沉水植物对磷在沉积物/上覆水迁移转化中的促进作用

【作者】 朱端卫； 周文兵； 刘广龙； 华玉妹； 蔡建波； 万小琼； 赵建伟；

【机构】 华中农业大学资环学院生态与环境工程研究室；

【摘要】 磷在天然水体中迁移转化的动力之一是沉水植物对磷在沉积物/上覆水中发生该过程的促进作用。本文以菹草(Potamogeton crispus L.)作为沉水植物代表,对这一作用进行了较为深入的研究。研究结果表明,菹草根系使沉积物中不同形态钙含量发生变化,其中沉积物固相交换点位在菹草生长期间基本稳定,其根际、非根际沉积物交换态钙含量差异较小,菹草吸收钙的行为使其根际沉积物中碳酸盐、铁锰氧化物结合的钙从统计学上低于非根际沉积物。钙离子被菹草吸收后很快被转运至其地上部,并部分从其叶片分泌至叶际,这一过程可用一级动力学模型描述。研究发现,供钙水平为10 mg/L Ca2+时菹草茎叶泌钙能力最强,供钙水平大于10 mg/L Ca2+后,菹草叶片泌钙速率下降。菹草叶片为其叶际CaC O3晶体成核和生长提供了界面,而这种新生CaC O3与水柱中正磷酸盐形成以羟基磷灰石为基元的CaC O3-P共沉淀,将上覆水TP维持在低浓度水平。综上所述,沉水植物对磷在沉积物/上覆水迁移转化中的促进作用是建立在沉水植物驱动的水环境钙泵假设基础上:沉水植物根系吸收沉积物中活性钙并通过其茎叶的光合作用将钙分泌至其叶际,在水中碳酸盐协同下,叶际钙与无机磷结合形成CaC O3-P共沉淀并沉降至沉积物上。这一共沉淀中的钙磷通过沉水植物根系分泌物活化转化为铁磷,同时释放出活性钙,活性钙再度被沉水植物吸收、分泌,使水环境钙泵继续运转,构成沉水植物存在下的水体磷循环过程。更多还原