增氧對粉綠狐尾藻氮素吸收及其底泥微環境的影響

李漢常，張文萍*，文清柏，譚歆，李宗浩，鐘誠，李炎，易達理，楊良玖

（1.湖南農業大學水利與土木工程學院，長沙 410128；2.湖南省歐陽海灌區水利水電工程管理局，湖南 耒陽 421800）

畜禽養殖廢棄物和工農業廢水及生活污水的無序排放，致使大量外源氮磷進入水體，造成河湖溝渠等水體富營養化和水體缺氧，引起藻類及其他浮游生物的迅速繁殖和水生動植物的大量死亡[1]。同時，外源氮磷經吸附、遷移、絮凝和沉淀等作用以不同形態蓄積于底泥并形成氮磷庫[2]。水體溶解氧量（DO）、底泥pH 值和有機質等環境因子的微小改變，均會導致底泥氮磷的再次釋放，從而造成水體內源性氮磷污染[3]，因此，對河湖溝渠等水體富營養化的預防和治理刻不容緩。目前國內外學者多側重于通過培養水生植物吸收水體氮污染物，以達到低耗、高效、環保安全去除水體氮污染物的目的[4-5]。不同水生植物去除水體氮污染物的能力差異顯著[6-8]，根系泌氧能力及根系發達程度越高，其水體污染凈化能力越強[9]。與蘆葦（Phragmites australis）、菖蒲（Acorus calamusL.）、紙莎草（Cyperus papyrusL.）、浮萍（Lemna minorL.）相比，粉綠狐尾藻（Myriophyllum aquaticum）對水體銨態氮（-N）和總氮（TN）的平均去除率分別達97.4%和90.2%[10]，去氮效果相對較好，而蘆葦和菖蒲對水體氮的去除貢獻率為36.4%～77.1%[11]，紙莎草和浮萍對水體氮的去除貢獻率分別達69.5%和30%～47%[12-13]。粉綠狐尾藻根系發達、生物量增長快，對高濃度氮適應性和耐污能力強，常作為污水生態處理和控制農業面源污染的優選生態修復物種之一[14]；同時粉綠狐尾藻能分泌某些化感物質，破壞水體藻類細胞超微結構，并抑制藻類光合和呼吸作用，影響細胞內某些蛋白質合成和酶活性，實現對藻類生長的抑制甚至導致藻類死亡，從而降低水華現象的發生概率[15]。而高氮營養鹽可限制水生植物根系活性氧的累積并促進根系腐爛，使其難以滿足污染水體中有機物降解和硝化作用等對氧的需求[16-17]，降低水生植物對氮素的吸附固化及對水體污染的治理效果[18]，因此，水體氧環境是影響水生植物各器官氮素吸收及其脫氮效果的關鍵。缺氧條件下部分底泥微生物利用硝酸根離子（）代替氧氣電子受體，在反硝化酶作用下產生一氧化二氮（N2O）和一氧化氮（NO），并將底泥氮重新釋放到水體，造成水體二次污染[19]；利用文丘里空氣噴射器、空氣泵或微納米氣泡水系統對作物根際進行充氧[20-22]，有效提高水體溶解氧含量和pH 值，可促進植株根系生長[23]，加快水體氮污染物降解速度，促進作物根系對養分的吸收[16]；同時增氧可調控底泥pH 值，增強底泥微生物硝化作用或反硝化作用[24]，加快植物殘體的腐解周期、有機物的礦化速率和底泥氮的形態轉化，進而影響根系對氮素的吸收[25-26]；水生植物不同生長時期對氧的需求亦不相同。綜上所述，增氧技術作為一項極為節水、節能且利于環境的水分管理措施，可通過調控水體-植物-底泥微環境，促進水生植物對水體及底泥中氮素的吸收，進而提高水生植物對水體氮污染物的脫氮效果。粉綠狐尾藻氮素吸收及底泥微環境對根際增氧的響應具有復雜性，增氧通過影響底泥理化特性及底泥氮的賦存形態，導致粉綠狐尾藻各器官氮含量發生改變，這可能是造成粉綠狐尾藻氮素吸收差異顯著的重要原因，但對于增氧調控底泥理化特性及底泥氮的賦存形態，影響粉綠狐尾藻各生長時期不同器官氮素吸收的機理還缺乏系統和深入的研究。本研究以粉綠狐尾藻為研究對象，采用機械增氧方式對粉綠狐尾藻進行增氧水平調控，分析增氧條件下粉綠狐尾藻不同生長時期底泥pH值和有機質、全氮、硝態氮、銨態氮含量及植株氮素吸收的變化規律，明確粉綠狐尾藻底泥理化特性及氮賦存形態對增氧的響應機制，揭示底泥全氮、硝態氮和銨態氮含量對植株氮素吸收的影響機理，為從內源性氮污染物的防治修復工作方面構建一種高效治理農業面源污染的方法提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

試驗在湖南農業大學土壤與肥料實驗中心站玻璃溫室內進行，溫室采光和通風均良好。實驗站所處地理位置屬于亞熱帶季風性氣候，四季分明，年平均氣溫為17.60 ℃，年平均無霜期為280.50 d，年平均降雨量為1 403.53 mm，年總降雨時長為158.90 d，月平均降雨量為116.96 mm，月總降雨時長為13.24 d，平均氣壓為101.22 kPa，相對濕度為80%。

1.2 供試材料

供試品種為粉綠狐尾藻，試驗土壤取自實驗站田地，為第四紀紅黃泥土，肥力中等，土樣經風干、打碎后過1 cm 篩。將土裝入盆中，每盆加水濕潤至留有1 cm左右水層，浸水處理1個月后測得底泥基本理化性質見表1。

表1 底泥基本理化性質Table 1 The basic physicochemical characteristics of the experimental soil

1.3 試驗設計

本試驗以機械增氧時間確定增氧水平，共設5 個處理，分別為CK（不增氧）、O1（4 min）、O2（6 min）、O3（8 min）、O4（10 min）；各處理設27 個重復，共計135盆。機械增氧采用螺旋方式預埋自制增氧管路系統，利用加氣泵通過預埋增氧灌溉管路系統向粉綠狐尾藻根際輸送，每日早8點準時通氣1次，試驗用塑料盆上部內徑30 cm，底部直徑25 cm，高25 cm，每盆裝干土6.5 kg。根據已有試驗結果，將粉綠狐尾藻均勻剪切至5 cm，扦插到盆里，待粉綠狐尾藻生長穩定后，加營養液至距離土面10 cm，營養液采用氯化銨試劑和純水配制，濃度為120 mg·L-1，每天定時用純水補充蒸發水量以保證體積恒定。試驗周期為2019 年8 月22日至12月22日。

1.4 測試指標及方法

1.4.1 底泥肥力及銨態氮和硝態氮含量測定

于9 月15 日、10 月10 日、10 月27 日、11 月16 日、12月22 日（取樣時期分別以t1、t2、t3、t4、t5表示）各取長勢較為一致的代表性植株3 盆，隨機用土鉆取5 個點的底泥樣品，取樣深度為0～10 cm，樣品混合后，用四分法取1/4底泥裝入滅菌袋包扎密封，于4 ℃保存，用于測定底泥銨態氮和硝態氮含量，剩余部分樣品裝土樣袋內于陰涼通風處晾干后用研缽磨碎、過篩，用于測定底泥pH值和有機質、全氮、堿解氮含量。其中底泥全氮采用濃H2SO4-H2O2消解-凱氏定氮法測定；全磷采用HClO4-H2SO4法測定；堿解氮采用堿解擴散法測定；有效磷采用0.5 mol·L-1NaHCO3浸提法測定；銨態氮含量和硝態氮含量采用2 mol·L-1KCl浸提-流動分析儀測定；pH 值采用奧力龍868 型pH 計測定；有機質采用重鉻酸鉀-外加熱法測定。

1.4.2 粉綠狐尾藻各器官全氮含量測定

分別于9月15日、10月10日、10月27日、11月16日、12 月22 日各取長勢較為一致的代表性植株3 盆，在24 h 內用H2SO4-H2O2消煮蒸餾法消解-凱氏定氮法測定粉綠狐尾藻根部和地上部植株全氮含量。

1.5 數據分析

粉綠狐尾藻各器官氮素吸收量及積累量由以下公式計算：

采用逐步分析法建立多元線性回歸方程模型，模型如下：

式中：y為因變量，分別為粉綠狐尾藻根部、地上部氮素吸收量和植株氮素積累量；x1，x2，…，xn為自變量，為取樣時期相應參數；β0為y軸截距；β1，β2，…，βn為多元線性回歸系數；ε為隨機誤差。

試驗數據采用Excel 2007 進行統計分析，數據結果的單因素方差分析（One-way ANOVA）在IBM SPSS version 22.0 中采用Duncan 新復極差法（SSR）完成；采用Excel 2007和OriginPro 2016繪制圖表。

2 結果與分析

2.1 增氧對粉綠狐尾藻氮素吸收的影響

無論增氧與否，粉綠狐尾藻根部、地上部氮吸收量及植株氮積累量均隨生長時間延長呈逐漸增加趨勢，且地上部氮素吸收量均高于根部；適量增氧顯著提高了粉綠狐尾藻各器官及植株對氮素的吸收，導致不同時期粉綠狐尾藻各器官氮素吸收量、植株氮積累量產生顯著差異。由表2可知，與CK 處理相比，t1、t2、t3、t4、t5生長時期O1～O4處理粉綠狐尾藻根部氮吸收量分別增加91.39%～236.12%、22.15%～73.27%、43.71%～140.28%、66.55%～275.78%、41.70%～149.20%，地上部氮吸收量分別增加16.16%～89.48%、26.53%～177.49%、81.98%～158.06%、4.09%～107.02%，0.57%～66.40%，植株氮積累量分別增加18.98%～94.97%、26.03%～165.59%、78.64%～156.51%、9.23%～119.72%、3.39%～72.06%。生長前期（t1、t2時期）O3處理根部、地上部氮吸收量和植株氮積累量最高，根部氮吸收量分別為1.91、3.51 mg·株-1，地上部氮吸收量分別為27.73、43.62 mg·株-1，植株氮積累量分別為29.65、47.13 mg·株-1；t3、t4、t5時期O2處理粉綠狐尾藻根部和地上部氮吸收量和植株氮積累量最高，根部氮吸收量分別為5.78、14.13、16.94 mg·株-1，地上部氮吸收量分別為64.78、95.73、154.13 mg·株-1，植株氮積累量分別為70.56、109.86、171.08 mg·株-1。t1、t2、t3、t4、t5時期粉綠狐尾藻根部、地上部氮吸收量及植株氮積累量均表現為隨增氧時間增加呈先增加后降低趨勢。以增氧時間x為自變量，粉綠狐尾藻植株氮積累量y為因變量擬合方程（表2），進一步表明t1、t2時期增氧8 min 和t3、t4、t5時期增氧6 min 對粉綠狐尾藻氮素的累積效應最大。結果表明，適量增氧有利于粉綠狐尾藻對氮素的吸收和積累，增氧過量反而會降低氮素的積累，增氧對t4、t5時期粉綠狐尾藻氮素的吸收和累積作用更顯著。

表2 粉綠狐尾藻各器官氮吸收量及植株氮積累量差異性分析（mg·株-1）Table 2 Difference analysis of nitrogen accumulation and nitrogen uptake in different organs of Myriophyllum aquaticum（mg·plant-1）

2.2 增氧對底泥全氮、銨態氮及硝態氮含量的影響

2.2.1 底泥全氮、銨態氮及硝態氮含量差異性分析

由圖1a可知，增氧使t1、t2時期底泥全氮含量顯著降低，t4、t5時期底泥全氮含量增加。與CK 相比，t1、t2時期O1～O4處理底泥全氮含量分別降低19.52%～42.64%、14.19%～56.70%，t4、t5時期底泥全氮含量分別增加19.58%～59.95%、13.95%～21.85%；t1、t2時期全氮含量隨增氧時間的增加先降低后增加，且均在O3處理出現閾值；t4、t5時期則呈逐漸增加趨勢。無論增氧與否，底泥全氮含量均隨生長時期的延長先降低后增加。增氧可能通過調控粉綠狐尾藻根系泌氧及釋放有機酸等間接影響底泥氮的遷移轉化，進而影響底泥氮含量的變化。

增氧可促進粉綠狐尾藻根系對底泥銨態氮的吸收與轉化，使粉綠狐尾藻各生長時期底泥銨態氮含量顯著降低（圖1b）。與CK 處理相比，t1、t2、t3、t4、t5時期O1～O4處理底泥銨態氮含量分別降低44.50%～50.66%、8.10%～19.86%、18.17%～44.26%、6.19%～35.31%、5.09%～17.20%，表現為粉綠狐尾藻各生長時期底泥銨態氮含量均隨增氧時間的增加先降低后增加，其中t1、t2時期在O3處理出現閾值，t3、t4時期在O2處理出現閾值，t5時期在O1處理出現閾值。CK、O1處理底泥銨態氮含量隨著生長時期延長先增加后降低。

增氧可促進t2、t3、t4時期粉綠狐尾藻根系對底泥硝態氮的吸收與轉化，反而抑制t5時期底泥硝態氮的吸收（圖1c）。與CK 處理相比，t2、t3、t4時期O1～O4處理底泥硝態氮含量分別降低3.73%～70.92%、33.33%～63.45%、22.40%～49.96%，t5時期底泥硝態氮含量增加0.23%～226.74%。CK、O1、O3、O4處理底泥硝態氮含量均隨生長時期延長先增加后降低，O2處理粉綠狐尾藻t2、t3、t4、t5時期底泥硝態氮含量均高于t1時期。

圖1 不同增氧處理下底泥全氮、銨態氮和硝態氮含量動態變化Figure 1 Dynamic changes of total nitrogen,ammonium nitrogen and nitrate nitrogen contents in sediments under different oxygenation treatments

2.2.2 底泥銨態氮、硝態氮含量與pH 值、有機質相關性分析

增氧降低粉綠狐尾藻生長前期（t1、t2時期）底泥pH 值，同時促使其底泥銨態氮含量降低。由表3 可知，與CK 相比，t1、t2、t3時期O1～O4處理底泥pH 值分別降低4.07%～9.75%、0.70%～4.78%、1.42%～2.62%，t4、t5時期底泥pH值則隨增氧時間增加呈先升高后降低的趨勢，并在O1處理出現閾值。由表4 可知，t1、t3時期底泥銨態氮含量與底泥pH 值極顯著正相關（P＜0.01），t2時期底泥銨態氮含量與底泥pH 值顯著正相關（P＜0.05）。

增氧使粉綠狐尾藻生長前期（t1、t2時期）底泥有機質含量降低，中后期（t3、t4、t5時期）底泥有機質含量增加的同時，促使t3和t4時期底泥銨態氮含量增加。由表3 可知，與CK 處理相比，增氧使t1和t2時期底泥有機質含量分別降低0.83%～11.05% 和1.34%～5.66%，t3、t4、t5時期底泥有機質含量分別增加2.81%～7.91%、7.40%～12.94%、4.13%～16.80%。其中t1和t2時期底泥有機質含量隨增氧時間的增加先降低后升高，t3和t4時期底泥有機質含量則先升高后降低，并均在O2處理出現閾值。由表4 可知，t3和t4時期底泥銨態氮含量與底泥有機質含量顯著負相關（P＜0.05），t3時期底泥硝態氮含量與底泥有機質含量極顯著負相關（P＜0.01）。

表3 底泥pH值、有機質差異性分析Table 3 Difference analysis of pH value and organic matter of sediment

表4 底泥銨態氮、硝態氮含量與底泥pH值、有機質相關性分析Table 4 Correlation analysis of sediment ammonium nitrogen and nitrate nitrogen content and soil pH value and organic matter

2.3 粉綠狐尾藻氮素吸收指標與底泥理化特性相關性分析

2.3.1 粉綠狐尾藻氮素吸收指標與底泥全氮含量相關性分析

由表5 可知，增氧通過促進t1和t2時期粉綠狐尾藻根部、地上部對氮素的吸收，降低了t1和t2時期底泥全氮含量；增氧促進t5時期粉綠狐尾藻根部氮素吸收的同時，其底泥全氮含量反而增加。表現為t1和t2時期粉綠狐尾藻根部氮吸收量、地上部氮吸收量和植株氮積累量與底泥全氮含量極顯著負相關（P＜0.01），t5時期根部氮吸收量與底泥全氮含量極顯著正相關（P＜0.01）。t5時期粉綠狐尾藻氮素吸收指標與不同生長時期底泥全氮含量多元線性回歸分析結果進一步表明，t1、t3時期是影響粉綠狐尾藻t5時期氮吸收及積累的關鍵時期，增氧促進t1和t3時期粉綠狐尾藻根部、地上部對氮素吸收的同時，降低了兩時期底泥全氮含量，進而促進了t5時期粉綠狐尾藻植株對氮素的吸收。

表5 粉綠狐尾藻氮素吸收指標與底泥全氮含量相關性分析Table 5 Correlation analysis of nitrogen absorption index of Myriophyllum aquaticum and total nitrogen content in bottom sediment

2.3.2 粉綠狐尾藻氮素吸收指標與底泥銨態氮含量、硝態氮含量相關性分析

由表6 可知，增氧有利于促進粉綠狐尾藻植株對底泥銨態氮的吸收與轉化。表現為t1、t2和t3時期根部、地上部氮吸收量和植株氮積累量分別與底泥銨態氮含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；t4時期根部氮吸收量與底泥銨態氮含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；t5時期地上部氮吸收量與底泥銨態氮含量呈顯著負相關（P＜0.05），植株氮積累量與底泥銨態氮含量呈極顯著負相關（P＜0.01）。t5時期粉綠狐尾藻氮素吸收指標與不同時期底泥銨態氮含量多元回歸分析結果進一步表明，t4、t5時期底泥銨態氮含量是影響粉綠狐尾藻t5時期氮素吸收與積累的關鍵，增氧降低t4、t5時期底泥銨態氮含量的同時，促進了t5時期粉綠狐尾藻植株氮的吸收與積累。

增氧可有效提高t2、t3時期粉綠狐尾藻對底泥硝態氮的吸收能力，進而導致t2、t3時期底泥硝態氮含量降低。由表6可知，t2、t3時期根部、地上部氮吸收量和植株氮積累量分別與硝態氮含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；t4時期根部氮吸收量與底泥硝態氮含量呈極顯著負相關（P＜0.01）；t5時期地上部氮吸收量和植株氮積累量與底泥硝態氮含量呈極顯著正相關（P＜0.01）。t5時期粉綠狐尾藻氮素吸收指標與不同時期底泥硝態氮含量多元線性回歸分析進一步表明，t2和t5時期底泥硝態氮含量是影響粉綠狐尾藻t5時期根部氮吸收量的關鍵因素，從結果可以判斷，增氧導致t2時期底泥硝態氮含量降低、t5時期底泥硝態氮含量增加的同時，促進了t5時期粉綠狐尾藻植株氮的吸收與積累。

表6 粉綠狐尾藻氮素吸收指標與底泥銨態氮含量、硝態氮含量相關性分析Table 6 Correlation analysis of nitrogen absorption index of Myriophyllum aquaticum and ammonium nitrogen content，nitrate nitrogen content in sediment

3 討論

3.1 粉綠狐尾藻的氮素吸收特征

本研究結合機械增氧方式，掌握了粉綠狐尾藻不同生長時期各器官的氮素吸收規律，揭示了增氧提高粉綠狐尾藻降解水體污染物能力的機制。本研究中，無論增氧與否，粉綠狐尾藻均能通過根部吸收水體氮素以合成自身物質結構，達到去除水體氮污染物的目的。不同器官對水體氮的吸收存在差異，表現為粉綠狐尾藻根部、地上部氮吸收量及植株氮積累量均隨生長時期的延長而逐漸增加，且地上部氮吸收量均高于根部（表2）。目前，水生植物對污染水體的凈化機制多從植物自身吸收氮素、改善水體-植物-底泥微環境、微生物3 個方面進行探討，其中植物自身吸收氮素是系統去除氮污染物的主要途徑[15]。粉綠狐尾藻通過莖葉光合作用分泌氧氣到水體中，提高水體溶解氧含量和水體pH 值，促進其根系生長并吸收水體大量溶解態氮營養物質[27-28]，是造成粉綠狐尾藻凈化污染水體、脫氮效果顯著的重要原因[9]；而粉綠狐尾藻根系表面可分泌特異性化感物質，造成根際微環境微生物群落結構的多樣性及特異性，為反硝化細菌提供更易降解的代謝物質的同時，更有利于污染水體中氮的反硝化去除[15]。此外，冬季低溫抑制了水體微生物及耗氧有機質活性，增氧導致其溶解氧含量增加，使粉綠狐尾藻中后期根部仍保持較強的生命力[29]，可能造成粉綠狐尾藻中后期各器官氮吸收量及植株氮積累量不斷增加。

水體溶解氧含量是影響粉綠狐尾藻氮素吸收與轉移的關鍵，不同生長時期粉綠狐尾藻對氧的需求亦不同，利用自制增氧管路系統對粉綠狐尾藻根際進行適量增氧，可使粉綠狐尾藻根系發達，有效提高粉綠狐尾藻對氮素，尤其是生長后期氮素的吸收同化效果，t1、t2時期增氧8 min 和t3、t4、t5時期增氧6 min 對粉綠狐尾藻氮素積累的累積效應最大。本研究中，增氧處理下粉綠狐尾藻根部、地上部氮吸收量及植株氮積累量均高于不增氧處理；生長前期（t1、t2時期）增氧8 min 處理的根部、地上部氮吸收量和植株氮積累量最高，生長后期（t3、t4、t5時期）增氧6 min 處理的根部、地上部氮吸收量和植株氮積累量最高。這說明粉綠狐尾藻根系泌氧有限，難以滿足污染水體水生生物新陳代謝、以氧氣為電子受體的有機物降解、硝化作用等對氧的需求[16-17，30]，適量增氧可提高水體中氧的傳遞速率和溶解氧含量，加快水體氮污染物降解速度[16]，同時刺激粉綠狐尾藻植株側根形成[31-32]，提高根總表面積、總體積等根系生長指標[33]，促使粉綠狐尾藻吸收積累更多營養物質[34]，但過量增氧反而降低粉綠狐尾藻對氮素的吸收同化效果。本研究中，粉綠狐尾藻不同生長時期根部、地上部氮吸收量及植株氮積累量均隨增氧時間增加呈先增加后降低的趨勢。水體高溶解氧含量使水生態系統更易達到飽和狀態，并對其系統功能產生輕微削減作用[35]，過度增氧抑制了植株相關氮代謝酶活性，限制植株對氮的利用[36]。此外，增氧促使粉綠狐尾藻中后期根系分泌更多的糖類、氨基酸和生物酶等有機物質，加強其根部呼吸代謝和氮代謝關鍵酶活性[37]，降低低氧環境對粉綠狐尾藻的脅迫，可能是導致中后期粉綠狐尾藻氮素吸收增加的另一重要原因。綜上所述，增氧影響水體溶解氧含量及粉綠狐尾藻根系生理生長特性，使根系發達，提高了粉綠狐尾藻對水體氮污染物的降解能力。

3.2 粉綠狐尾藻氮素吸收與其底泥理化特性的關系

改善水體-植物-底泥微環境是水生態系統去除氮污染物的另一主要途徑，增氧通過調控粉綠狐尾藻底泥氮的形態轉化，增強底泥微生物活性，造成粉綠狐尾藻生長前期底泥全氮含量的降低和生長后期全氮含量的增加。本研究中，增氧使t1、t2時期底泥全氮含量降低19.52%～42.64%、14.19%～56.70%，t4、t5時期全氮含量增加19.58%～59.95%、13.95%～21.85%，增氧使粉綠狐尾藻生長前期根系生長旺盛，促進了其對底泥氮的吸收轉化并降低了土壤全氮含量；增氧增強粉綠狐尾藻生長中后期根際微生物的繁殖及代謝能力[38]，加速部分衰退莖葉殘體分解及底泥有機物和底泥氮的礦化[39-41]，致使其生長中后期底泥全氮含量增加。t5時期粉綠狐尾藻氮素吸收指標與不同時期底泥全氮含量多元線性回歸分析結果進一步表明，增氧促進t1和t3時期粉綠狐尾藻根部、地上部氮素吸收的同時，降低了t1和t3時期底泥的全氮含量，最終導致t5時期粉綠狐尾藻植株內氮素吸收及積累量的增加。

粉綠狐尾藻優先以銨態氮作為氮源，增氧通過降低粉綠狐尾藻生長中前期底泥pH 值，提高其生長后期有機質含量，持續為粉綠狐尾藻提供無機氮素，促進了粉綠狐尾藻植株對氮素的吸收，造成底泥銨態氮、硝態氮含量的減少。本研究中，增氧使t1、t2、t3、t4、t5時期底泥銨態氮含量分別降低44.50%～50.66%、8.10%～19.86%、18.17%～44.26%、6.19%～35.31%、5.09%～17.20%；增氧使t2、t3、t4時期底泥硝態氮含量分別降低3.73%～70.92%、33.33%～63.45%、22.40%～49.96%，t5時期底泥硝態氮含量反而增加0.23%～226.74%。硝化需好氧環境，反硝化需厭氧環境，增氧使水體-底泥系統形成好氧、缺氧交替的銨硝混合營養環境[42]，加強了底泥微生物的硝化作用和底泥養分的溶解速度[43]，提高了底泥中氮的去除率[44]。增氧使粉綠狐尾藻根系分泌的H+或有機酸增加，根際周邊底泥pH 值降低的同時，致使更多底泥吸附的氮素被溶解并釋放到上覆水中[15]；增氧釋放到水體中的氧氣能提高底泥表層氧化還原電位（Eh），增強了底泥表面氧化層可交換態氮的硝化反應，并生成亞硝酸鹽（）和硝酸鹽（）[45-46]，從而促進了底泥氨態氮的揮發和降低。不增氧處理下粉綠狐尾藻生長后期根系逐漸衰老，微生物硝化作用因溶氧量不足而受到抑制，導致底泥硝態氮含量降低，增氧則刺激底泥有機質含量、微生物和酶活性上升，增強底泥有機氮礦化作用[38]，提高了底泥銨態氮含量。底泥銨態氮、硝態氮含量與底泥pH 值、有機質相關性分析結果進一步表明，底泥pH 值是影響t1、t2、t3時期底泥銨態氮含量的關鍵，有機質則是影響t3、t4時期底泥銨態氮含量和t3時期底泥硝態氮含量的關鍵，表現為t1、t2、t3時期底泥銨態氮含量與底泥pH 值呈正相關關系（R=0.627*～0.854**），t3和t4時期底泥銨態氮含量與底泥有機質呈負相關關系（R=-0.596*～-0.587*），t3時期底泥硝態氮含量與底泥有機質呈負相關關系（R=-0.682**）。綜上所述，增氧在提高水體溶解氧含量、降低底泥pH值的同時，影響底泥氮的形態轉化，促使底泥氮向上覆水釋放，提高了粉綠狐尾藻對水體氮污染物的降解能力。

4 結論

（1）適量增氧有利于粉綠狐尾藻對氮素的吸收和積累，過量增氧則抑制其氮素的吸收與積累，生長前期（t1、t2時期）增氧8 min 和生長中后期（t3、t4、t5時期）增氧6 min對粉綠狐尾藻氮素吸收的累積作用顯著。

（2）底泥pH值和有機質是影響底泥銨態氮、硝態氮含量及粉綠狐尾藻氮素吸收的關鍵，增氧導致粉綠狐尾藻生長前中期（t1、t2、t3時期）底泥pH 值和銨態氮含量降低，同時導致t3、t4時期底泥pH 值降低，底泥有機質含量和底泥銨態氮含量增加，提高了粉綠狐尾藻對水體氮污染物的降解能力。