蔣國(guó)民等
摘要:柱狀采泥器采集淤泥,分段研究氮含量和分布規(guī)律。結(jié)果表明,淤泥中有機(jī)氮占61.73%~82.01%,有明顯的季節(jié)變化和垂直變化趨勢(shì),無(wú)機(jī)氮主要由固態(tài)氮構(gòu)成,含量達(dá)11.27%~23.79%,有明顯的垂直變化趨勢(shì)。整個(gè)淤泥層參與淤泥氮營(yíng)養(yǎng)的貯存與釋放,9 cm層段氮營(yíng)養(yǎng)活躍。
關(guān)鍵詞:淤泥;氮營(yíng)養(yǎng);分布特征
池塘淤泥是池塘養(yǎng)殖過(guò)程中水體內(nèi)發(fā)生物理、化學(xué)及生物學(xué)過(guò)程所產(chǎn)生的沉降物質(zhì),主要是殘餌、魚類排泄物、死亡生物以及塵埃泥沙混入沉積于池底,并隨著養(yǎng)殖周期的延續(xù)而不斷加厚,是池塘氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的重要“匯”和“源”,是各種營(yíng)養(yǎng)鹽和污染物等的主要蓄積場(chǎng)所, 也是水域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量循環(huán)的重要環(huán)節(jié)[2]。適度淤泥能有效地維持水體肥效,促進(jìn)養(yǎng)殖魚類生長(zhǎng),反之易導(dǎo)致水質(zhì)污染和魚類發(fā)病[3]。本次通過(guò)化學(xué)檢測(cè)分析池塘淤泥中氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的形態(tài)與分布,了解氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的季節(jié)變化規(guī)律,探索池塘淤泥氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)調(diào)控機(jī)制,為池塘淤泥氮的合理利用,池塘富營(yíng)養(yǎng)化的預(yù)測(cè)和治理提供一些科學(xué)依據(jù)。
1材料與方法
1.1采樣
實(shí)驗(yàn)池塘為釣魚池,囤養(yǎng)草魚為主,不清淤、不施肥、投餌少,水深保持在1.2 m左右。2012年5月-2013年4月期間,每月定期用柱狀采泥器約同一位置采集淤泥3次,淤泥厚度為(15~18) cm,從表層往底層方向分段,每段3 cm,分5段,12 cm以下淤泥為最后一段,同一層段淤泥放同一塑料袋混勻、密封、編號(hào),冰箱冷藏保存,備用。
1.2樣品處理
淤泥樣品4 000 r/min離心10 min,去除上清液,淤泥自然風(fēng)干、研磨,過(guò)100目篩,進(jìn)行總氮、有機(jī)態(tài)氮、可交換態(tài)氮及固態(tài)氮等指標(biāo)的檢測(cè)。
1.3分析方法
淤泥總氮含量就是各分層測(cè)定的總氮含量之和,表層總氮為表層3 cm厚淤泥總氮,底層總氮為12 cm深以下淤泥總氮??偟獪y(cè)定和淤泥氮營(yíng)養(yǎng)形態(tài)分類測(cè)定方法參考半微量法和《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》(第二版)進(jìn)行,Excel分析實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)。
2結(jié)果
2.1氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)形態(tài)
從表1可看出,淤泥總氮百分含量范圍為(0423~1.093)%,即淤泥總氮含量為4.23~10.93 g/kg,由有機(jī)態(tài)氮和無(wú)機(jī)態(tài)氮組成,以有機(jī)態(tài)氮為主,含量占淤泥總氮的61.73%~8201%。實(shí)驗(yàn)池淤泥中,無(wú)機(jī)態(tài)氮主要以固態(tài)氮形式存在,含量占氮總量11.27%~23.79%,交換態(tài)氮含量較低,占氮總量的0.03%~0.07%。
2.2總氮分布
根據(jù)表1淤泥中不同氮營(yíng)養(yǎng)態(tài)物質(zhì)的百分含量描繪出其變化情況圖1,從圖1可知,實(shí)驗(yàn)池塘淤泥總氮含量呈明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)。冬春季(11-12月份和翌年1月份)為淤泥總氮含量最高期,其后逐步下降,夏秋季(7-9月份)達(dá)到淤泥總氮含量最低,秋季10-11月份,池塘淤泥總氮含量逐步上升。不同季節(jié)時(shí)期,淤泥總氮含量存在垂直分布現(xiàn)象(圖2),隨著淤泥深度的增加,總氮含量呈不同程度的增加趨勢(shì)。
淤泥底層總氮變化同淤泥總氮變化趨勢(shì)相一致(圖1),呈高度正相關(guān),相關(guān)系數(shù)為0.853,整個(gè)淤泥總氮含量有72.783%是由底層淤泥總氮來(lái)確定的,其它影響因素為27.217%(圖3)。
表層總氮變化趨勢(shì)與淤泥總氮和底層總氮變化趨勢(shì)稍有不同(圖1),10-11月,表層淤泥總氮含量高,淤泥總氮含量逐步累積。表層總氮含量與淤泥總氮含量呈低度相關(guān)性,相關(guān)系數(shù)(r)為0.348。
根據(jù)表層和底層總氮對(duì)整個(gè)淤泥總氮的影響和其相關(guān)性,擬合二元回歸方程為
Y=0.051+1.879 X1+2.421 X2
其中Y:淤泥中總氮的百分含量,X1:表層淤泥中總氮百分含量,X2:底層淤泥中總氮百分含量。
2.3無(wú)機(jī)態(tài)氮
池塘淤泥中無(wú)機(jī)態(tài)氮主要形式為固態(tài)氮,50%~83.35%固態(tài)氮分布在9 cm以上淤泥層,9 cm以下固態(tài)氮含量變化不顯著。固態(tài)氮隨淤泥深度增加而有所降低,但無(wú)明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)(圖2)。無(wú)機(jī)態(tài)氮中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮為可交換態(tài)氮,可通過(guò)分子擴(kuò)散遷移入水體,直接被水生植物吸收利用,是淤泥與上覆水之間氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換的主要方式,是我們生產(chǎn)利用的主要氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),其在池塘生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的生態(tài)意義。淤泥中可交換態(tài)氮含量低,垂直分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律性,9 cm以上淤泥,其含量隨深度和季節(jié)而變化,9 cm深度以下,其含量較穩(wěn)定。
2.4有機(jī)態(tài)氮
池塘淤泥總氮中有機(jī)態(tài)氮含量高,不同季節(jié)期間的變化趨勢(shì)同淤泥總氮基本保持一致(圖1)。有機(jī)態(tài)氮與淤泥總氮呈高度正相關(guān)性(如圖4),對(duì)淤泥總氮值的影響程度可達(dá)87.947%,相關(guān)系數(shù)為0.938,擬合一元回歸方程為:
Y=0.070+1.230 X,r=0.938
其中Y:淤泥總氮百分含量,X:淤泥有機(jī)氮百分含量,回歸方程的方差分析檢驗(yàn)結(jié)果為極顯著,表明X和Y線性相關(guān),并回歸極顯著。
3結(jié)論
底泥氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量是水體氮的沉積與釋放動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果,水體有機(jī)質(zhì)及氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高,氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)出現(xiàn)沉積,池塘淤泥總氮含量由表向底呈遞增趨勢(shì)。反之則表層淤泥氮營(yíng)養(yǎng)逐步釋放水中,底層氮營(yíng)養(yǎng)逐步補(bǔ)充。淤泥9 cm段氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉積與釋放過(guò)程活躍,可交換態(tài)氮、固態(tài)氮和有機(jī)氮含量的變化和垂直變化明顯,9 cm以下淤泥層段有機(jī)氮也不斷變化,表明池塘淤泥層都參與了氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貯存與釋放。
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