菖蒲對(duì)模擬湖泊環(huán)境下磷空間分布和堿性磷酸酶活性的影響

徐德蘭+張翠英

摘要：在模擬湖泊環(huán)境條件下，研究了菖蒲對(duì)磷元素的空間（水體和底泥）分布以及堿性磷酸酶活性的影響。結(jié)果表明，菖蒲種植區(qū)水體和底泥中的總磷含量高于無(wú)菖蒲對(duì)照（無(wú)草區(qū)），而底泥中堿性磷酸酶的活性顯著低于無(wú)菖蒲對(duì)照；菖蒲種植區(qū)總磷含量與堿性磷酸酶活性相關(guān)性不顯著，無(wú)菖蒲對(duì)照水體、沉積物表層、沉積物次表層總磷含量與沉積物表層堿性磷酸酶活性達(dá)顯著或極顯著相關(guān)。

關(guān)鍵詞：湖泊；磷；堿性磷酸酶；菖蒲；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2014）08-0368-02

磷污染物進(jìn)入湖泊水環(huán)境后會(huì)因?yàn)檫w移而進(jìn)入水體、底泥中，充分認(rèn)識(shí)湖泊環(huán)境條件下水體和底泥中的磷元素空間分布規(guī)律對(duì)控制湖泊中磷元素具有很好的價(jià)值，是目前研究的熱點(diǎn)課題^[1]。水體和底泥中的磷濃度是控制浮游植物生長(zhǎng)至關(guān)重要的因素，而水體中的磷多數(shù)以固態(tài)和膠體態(tài)形式存在，其中只有約5%的溶解性磷是決定浮游植物可用磷源，而一些固態(tài)磷可以在堿性磷酸酶（APA）的作用下轉(zhuǎn)化為可溶解性磷^[2]，因此堿性磷酸酶的數(shù)量和活性是影響溶解性磷濃度高低的關(guān)鍵^[3]。菖蒲（Acorus calamus）是天南星科的多年生挺水植物，適宜水景岸邊及水體綠化，也可作盆栽觀賞或布景用。目前，有關(guān)菖蒲的研究多集中在其對(duì)水體中氮磷去除等方面^[4-6]，但有關(guān)菖蒲對(duì)湖泊環(huán)境中磷空間分布及堿性磷酸酶活性的影響還未見報(bào)道。本試驗(yàn)研究菖蒲在模擬湖泊環(huán)境下對(duì)磷空間分布規(guī)律的影響，并探討磷元素分布與堿性磷酸酶活性之間的關(guān)系，旨在掌握湖泊磷元素的空間分布規(guī)律，為浮游植物的控制和富營(yíng)養(yǎng)化水體的治理提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)所用沉積物采集于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)小池塘，采用柱狀采樣器采取表層沉積物，混合后置于整理箱中，整理箱由有機(jī)玻璃制作。將整理箱置于徐州工程學(xué)院玻璃花房?jī)?nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，在溫室下模擬封閉性淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)。將取自同一地點(diǎn)的菖蒲栽于整理箱底泥中，箱中注入配制好的營(yíng)養(yǎng)液。在培養(yǎng)過(guò)程中，每天向試驗(yàn)裝置中通入O2和N2，以調(diào)節(jié)上覆水體溶解氧濃度，同時(shí)使用NaOH和HCl調(diào)節(jié)pH值，第1次取樣時(shí)間為泥水界面建立穩(wěn)定后，以后平均每7 d取1次樣，共取5次樣，測(cè)定上覆水體及沉積物（表層、次表層、第3層）中的磷含量及堿性磷酸酶活性，同時(shí)每組處理設(shè)3次重復(fù)，并以只有載體而無(wú)植物的整理箱為對(duì)照（無(wú)菖蒲區(qū)）。

1.2 分析檢測(cè)方法

沉積物中總磷的測(cè)定為H2SO4-HClO4消解鉬銻抗比色法^[7]。堿性磷酸酶（APA）的測(cè)定以對(duì)硝基苯磷酸二鈉（PNPP）為底物，進(jìn)行Tris反應(yīng)，NaOH中止反應(yīng)，420 nm下測(cè)定吸光度，堿性磷酸酶活性以每 1 g 土生成的對(duì)硝基酚的量表示^[8]。采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菖蒲對(duì)磷空間分布的影響

2.1.1 水體中磷含量變化 從圖1可見，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，水體中磷呈現(xiàn)先下降后升高趨勢(shì)，而且菖蒲種植區(qū)磷含量高于無(wú)菖蒲區(qū)。

3 結(jié)論

菖蒲種植區(qū)水體中磷含量高于對(duì)照區(qū)，并且呈現(xiàn)先下降后升高趨勢(shì)；菖蒲種植區(qū)沉積物表層磷含量先大于次表層，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，同時(shí)沉積物表層總磷含量小于次表層。在培養(yǎng)過(guò)程中，無(wú)菖蒲對(duì)照沉積物各層總磷含量也下降，其中表層降低最快。

菖蒲種植區(qū)堿性磷酸酶活性顯著低于無(wú)菖蒲對(duì)照；菖蒲種植區(qū)沉積物以次表層堿性磷酸酶活性最高，其次為表層，第3層最低；無(wú)菖蒲對(duì)照沉積物各層以表層堿性磷酸酶活性最高，第3層次之，次表層最低。

在菖蒲種植區(qū)，水體、底泥中總磷含量與堿性磷酸酶活性相關(guān)性均不顯著，而無(wú)菖蒲對(duì)照水體、沉積物表層、沉積物次表層總磷含量與沉積物表層堿性磷酸酶活性呈現(xiàn)顯著或極顯著相關(guān)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]高 光，高錫蕓，秦伯強(qiáng)，等. 太湖水體中堿性磷酸酶的作用閾值[J]. 湖泊科學(xué)，2000，12（4）：353-358.

[2]王維娜，孫儒泳，王安利，等. 環(huán)境因子對(duì)日本沼蝦消化酶和堿性磷酸酶的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1153-1156.

[3]周易勇，李建秋，張 敏，等. 淺水湖泊中沉積物堿性磷酸酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的分布[J]. 湖泊科學(xué)，2001，13（3）：261-266.

[4]周世玲，房 巖，孫 剛，等. 菖蒲對(duì)污水中氮及磷的凈化效應(yīng)[J]. 北方園藝，2013（10）：51-53.

[5]李 琳，劉娜娜，達(dá)良俊. 鳶尾和菖蒲不同器官對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中氮磷的積累效應(yīng)[J]. 環(huán)境污染與防治，2006，28（12）：901-903，907.

[6]劉春光，王春生，李 賀，等. 幾種大型水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體中氮和磷的去除效果[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（S2）：635-638.

[7]胡 俊，豐民義，吳永紅，等. 沉水植物對(duì)沉積物中磷賦存形態(tài)影響的初步研究[J]. 環(huán)境化學(xué)，2006，25（1）：28-31.

[8]夏卓英，陳 芳，宋春雷，等. 長(zhǎng)江中下游部分湖泊沉積物堿性磷酸酶分布及其作用研究[J]. 水生生物學(xué)報(bào)，2007，31（1）：9-17.endprint

摘要：在模擬湖泊環(huán)境條件下，研究了菖蒲對(duì)磷元素的空間（水體和底泥）分布以及堿性磷酸酶活性的影響。結(jié)果表明，菖蒲種植區(qū)水體和底泥中的總磷含量高于無(wú)菖蒲對(duì)照（無(wú)草區(qū)），而底泥中堿性磷酸酶的活性顯著低于無(wú)菖蒲對(duì)照；菖蒲種植區(qū)總磷含量與堿性磷酸酶活性相關(guān)性不顯著，無(wú)菖蒲對(duì)照水體、沉積物表層、沉積物次表層總磷含量與沉積物表層堿性磷酸酶活性達(dá)顯著或極顯著相關(guān)。

關(guān)鍵詞：湖泊；磷；堿性磷酸酶；菖蒲；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2014）08-0368-02

磷污染物進(jìn)入湖泊水環(huán)境后會(huì)因?yàn)檫w移而進(jìn)入水體、底泥中，充分認(rèn)識(shí)湖泊環(huán)境條件下水體和底泥中的磷元素空間分布規(guī)律對(duì)控制湖泊中磷元素具有很好的價(jià)值，是目前研究的熱點(diǎn)課題^[1]。水體和底泥中的磷濃度是控制浮游植物生長(zhǎng)至關(guān)重要的因素，而水體中的磷多數(shù)以固態(tài)和膠體態(tài)形式存在，其中只有約5%的溶解性磷是決定浮游植物可用磷源，而一些固態(tài)磷可以在堿性磷酸酶（APA）的作用下轉(zhuǎn)化為可溶解性磷^[2]，因此堿性磷酸酶的數(shù)量和活性是影響溶解性磷濃度高低的關(guān)鍵^[3]。菖蒲（Acorus calamus）是天南星科的多年生挺水植物，適宜水景岸邊及水體綠化，也可作盆栽觀賞或布景用。目前，有關(guān)菖蒲的研究多集中在其對(duì)水體中氮磷去除等方面^[4-6]，但有關(guān)菖蒲對(duì)湖泊環(huán)境中磷空間分布及堿性磷酸酶活性的影響還未見報(bào)道。本試驗(yàn)研究菖蒲在模擬湖泊環(huán)境下對(duì)磷空間分布規(guī)律的影響，并探討磷元素分布與堿性磷酸酶活性之間的關(guān)系，旨在掌握湖泊磷元素的空間分布規(guī)律，為浮游植物的控制和富營(yíng)養(yǎng)化水體的治理提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)所用沉積物采集于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)小池塘，采用柱狀采樣器采取表層沉積物，混合后置于整理箱中，整理箱由有機(jī)玻璃制作。將整理箱置于徐州工程學(xué)院玻璃花房?jī)?nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，在溫室下模擬封閉性淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)。將取自同一地點(diǎn)的菖蒲栽于整理箱底泥中，箱中注入配制好的營(yíng)養(yǎng)液。在培養(yǎng)過(guò)程中，每天向試驗(yàn)裝置中通入O2和N2，以調(diào)節(jié)上覆水體溶解氧濃度，同時(shí)使用NaOH和HCl調(diào)節(jié)pH值，第1次取樣時(shí)間為泥水界面建立穩(wěn)定后，以后平均每7 d取1次樣，共取5次樣，測(cè)定上覆水體及沉積物（表層、次表層、第3層）中的磷含量及堿性磷酸酶活性，同時(shí)每組處理設(shè)3次重復(fù)，并以只有載體而無(wú)植物的整理箱為對(duì)照（無(wú)菖蒲區(qū)）。

1.2 分析檢測(cè)方法

沉積物中總磷的測(cè)定為H2SO4-HClO4消解鉬銻抗比色法^[7]。堿性磷酸酶（APA）的測(cè)定以對(duì)硝基苯磷酸二鈉（PNPP）為底物，進(jìn)行Tris反應(yīng)，NaOH中止反應(yīng)，420 nm下測(cè)定吸光度，堿性磷酸酶活性以每 1 g 土生成的對(duì)硝基酚的量表示^[8]。采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菖蒲對(duì)磷空間分布的影響

2.1.1 水體中磷含量變化 從圖1可見，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，水體中磷呈現(xiàn)先下降后升高趨勢(shì)，而且菖蒲種植區(qū)磷含量高于無(wú)菖蒲區(qū)。

3 結(jié)論

菖蒲種植區(qū)水體中磷含量高于對(duì)照區(qū)，并且呈現(xiàn)先下降后升高趨勢(shì)；菖蒲種植區(qū)沉積物表層磷含量先大于次表層，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，同時(shí)沉積物表層總磷含量小于次表層。在培養(yǎng)過(guò)程中，無(wú)菖蒲對(duì)照沉積物各層總磷含量也下降，其中表層降低最快。

菖蒲種植區(qū)堿性磷酸酶活性顯著低于無(wú)菖蒲對(duì)照；菖蒲種植區(qū)沉積物以次表層堿性磷酸酶活性最高，其次為表層，第3層最低；無(wú)菖蒲對(duì)照沉積物各層以表層堿性磷酸酶活性最高，第3層次之，次表層最低。

在菖蒲種植區(qū)，水體、底泥中總磷含量與堿性磷酸酶活性相關(guān)性均不顯著，而無(wú)菖蒲對(duì)照水體、沉積物表層、沉積物次表層總磷含量與沉積物表層堿性磷酸酶活性呈現(xiàn)顯著或極顯著相關(guān)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]高 光，高錫蕓，秦伯強(qiáng)，等. 太湖水體中堿性磷酸酶的作用閾值[J]. 湖泊科學(xué)，2000，12（4）：353-358.

[2]王維娜，孫儒泳，王安利，等. 環(huán)境因子對(duì)日本沼蝦消化酶和堿性磷酸酶的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1153-1156.

[3]周易勇，李建秋，張 敏，等. 淺水湖泊中沉積物堿性磷酸酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的分布[J]. 湖泊科學(xué)，2001，13（3）：261-266.

[4]周世玲，房 巖，孫 剛，等. 菖蒲對(duì)污水中氮及磷的凈化效應(yīng)[J]. 北方園藝，2013（10）：51-53.

[5]李 琳，劉娜娜，達(dá)良俊. 鳶尾和菖蒲不同器官對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中氮磷的積累效應(yīng)[J]. 環(huán)境污染與防治，2006，28（12）：901-903，907.

[6]劉春光，王春生，李 賀，等. 幾種大型水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體中氮和磷的去除效果[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（S2）：635-638.

[7]胡 俊，豐民義，吳永紅，等. 沉水植物對(duì)沉積物中磷賦存形態(tài)影響的初步研究[J]. 環(huán)境化學(xué)，2006，25（1）：28-31.

[8]夏卓英，陳 芳，宋春雷，等. 長(zhǎng)江中下游部分湖泊沉積物堿性磷酸酶分布及其作用研究[J]. 水生生物學(xué)報(bào)，2007，31（1）：9-17.endprint

摘要：在模擬湖泊環(huán)境條件下，研究了菖蒲對(duì)磷元素的空間（水體和底泥）分布以及堿性磷酸酶活性的影響。結(jié)果表明，菖蒲種植區(qū)水體和底泥中的總磷含量高于無(wú)菖蒲對(duì)照（無(wú)草區(qū)），而底泥中堿性磷酸酶的活性顯著低于無(wú)菖蒲對(duì)照；菖蒲種植區(qū)總磷含量與堿性磷酸酶活性相關(guān)性不顯著，無(wú)菖蒲對(duì)照水體、沉積物表層、沉積物次表層總磷含量與沉積物表層堿性磷酸酶活性達(dá)顯著或極顯著相關(guān)。

關(guān)鍵詞：湖泊；磷；堿性磷酸酶；菖蒲；相關(guān)性

中圖分類號(hào)：S181.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2014）08-0368-02

磷污染物進(jìn)入湖泊水環(huán)境后會(huì)因?yàn)檫w移而進(jìn)入水體、底泥中，充分認(rèn)識(shí)湖泊環(huán)境條件下水體和底泥中的磷元素空間分布規(guī)律對(duì)控制湖泊中磷元素具有很好的價(jià)值，是目前研究的熱點(diǎn)課題^[1]。水體和底泥中的磷濃度是控制浮游植物生長(zhǎng)至關(guān)重要的因素，而水體中的磷多數(shù)以固態(tài)和膠體態(tài)形式存在，其中只有約5%的溶解性磷是決定浮游植物可用磷源，而一些固態(tài)磷可以在堿性磷酸酶（APA）的作用下轉(zhuǎn)化為可溶解性磷^[2]，因此堿性磷酸酶的數(shù)量和活性是影響溶解性磷濃度高低的關(guān)鍵^[3]。菖蒲（Acorus calamus）是天南星科的多年生挺水植物，適宜水景岸邊及水體綠化，也可作盆栽觀賞或布景用。目前，有關(guān)菖蒲的研究多集中在其對(duì)水體中氮磷去除等方面^[4-6]，但有關(guān)菖蒲對(duì)湖泊環(huán)境中磷空間分布及堿性磷酸酶活性的影響還未見報(bào)道。本試驗(yàn)研究菖蒲在模擬湖泊環(huán)境下對(duì)磷空間分布規(guī)律的影響，并探討磷元素分布與堿性磷酸酶活性之間的關(guān)系，旨在掌握湖泊磷元素的空間分布規(guī)律，為浮游植物的控制和富營(yíng)養(yǎng)化水體的治理提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)所用沉積物采集于中國(guó)礦業(yè)大學(xué)南湖校區(qū)小池塘，采用柱狀采樣器采取表層沉積物，混合后置于整理箱中，整理箱由有機(jī)玻璃制作。將整理箱置于徐州工程學(xué)院玻璃花房?jī)?nèi)進(jìn)行培養(yǎng)，在溫室下模擬封閉性淺水湖泊生態(tài)系統(tǒng)。將取自同一地點(diǎn)的菖蒲栽于整理箱底泥中，箱中注入配制好的營(yíng)養(yǎng)液。在培養(yǎng)過(guò)程中，每天向試驗(yàn)裝置中通入O2和N2，以調(diào)節(jié)上覆水體溶解氧濃度，同時(shí)使用NaOH和HCl調(diào)節(jié)pH值，第1次取樣時(shí)間為泥水界面建立穩(wěn)定后，以后平均每7 d取1次樣，共取5次樣，測(cè)定上覆水體及沉積物（表層、次表層、第3層）中的磷含量及堿性磷酸酶活性，同時(shí)每組處理設(shè)3次重復(fù)，并以只有載體而無(wú)植物的整理箱為對(duì)照（無(wú)菖蒲區(qū)）。

1.2 分析檢測(cè)方法

沉積物中總磷的測(cè)定為H2SO4-HClO4消解鉬銻抗比色法^[7]。堿性磷酸酶（APA）的測(cè)定以對(duì)硝基苯磷酸二鈉（PNPP）為底物，進(jìn)行Tris反應(yīng)，NaOH中止反應(yīng)，420 nm下測(cè)定吸光度，堿性磷酸酶活性以每 1 g 土生成的對(duì)硝基酚的量表示^[8]。采用SPSS 13.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 菖蒲對(duì)磷空間分布的影響

2.1.1 水體中磷含量變化 從圖1可見，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，水體中磷呈現(xiàn)先下降后升高趨勢(shì)，而且菖蒲種植區(qū)磷含量高于無(wú)菖蒲區(qū)。

3 結(jié)論

菖蒲種植區(qū)水體中磷含量高于對(duì)照區(qū)，并且呈現(xiàn)先下降后升高趨勢(shì)；菖蒲種植區(qū)沉積物表層磷含量先大于次表層，隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，同時(shí)沉積物表層總磷含量小于次表層。在培養(yǎng)過(guò)程中，無(wú)菖蒲對(duì)照沉積物各層總磷含量也下降，其中表層降低最快。

菖蒲種植區(qū)堿性磷酸酶活性顯著低于無(wú)菖蒲對(duì)照；菖蒲種植區(qū)沉積物以次表層堿性磷酸酶活性最高，其次為表層，第3層最低；無(wú)菖蒲對(duì)照沉積物各層以表層堿性磷酸酶活性最高，第3層次之，次表層最低。

在菖蒲種植區(qū)，水體、底泥中總磷含量與堿性磷酸酶活性相關(guān)性均不顯著，而無(wú)菖蒲對(duì)照水體、沉積物表層、沉積物次表層總磷含量與沉積物表層堿性磷酸酶活性呈現(xiàn)顯著或極顯著相關(guān)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]高 光，高錫蕓，秦伯強(qiáng)，等. 太湖水體中堿性磷酸酶的作用閾值[J]. 湖泊科學(xué)，2000，12（4）：353-358.

[2]王維娜，孫儒泳，王安利，等. 環(huán)境因子對(duì)日本沼蝦消化酶和堿性磷酸酶的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1153-1156.

[3]周易勇，李建秋，張 敏，等. 淺水湖泊中沉積物堿性磷酸酶動(dòng)力學(xué)參數(shù)的分布[J]. 湖泊科學(xué)，2001，13（3）：261-266.

[4]周世玲，房 巖，孫 剛，等. 菖蒲對(duì)污水中氮及磷的凈化效應(yīng)[J]. 北方園藝，2013（10）：51-53.

[5]李 琳，劉娜娜，達(dá)良俊. 鳶尾和菖蒲不同器官對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化水體中氮磷的積累效應(yīng)[J]. 環(huán)境污染與防治，2006，28（12）：901-903，907.

[6]劉春光，王春生，李 賀，等. 幾種大型水生植物對(duì)富營(yíng)養(yǎng)水體中氮和磷的去除效果[J]. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，25（S2）：635-638.

[7]胡 俊，豐民義，吳永紅，等. 沉水植物對(duì)沉積物中磷賦存形態(tài)影響的初步研究[J]. 環(huán)境化學(xué)，2006，25（1）：28-31.

[8]夏卓英，陳 芳，宋春雷，等. 長(zhǎng)江中下游部分湖泊沉積物堿性磷酸酶分布及其作用研究[J]. 水生生物學(xué)報(bào)，2007，31（1）：9-17.endprint