全 文 ：江西农业学报 2011，23(8) :127 ～ 129
Acta Agriculturae Jiangxi
外加碳源及沉水植物狐尾藻对上覆水中各形态磷浓度的影响
易文利1，2，王圣瑞2* ，万红莲1，杨苏文2，金相灿2
收稿日期:2011 －06 －15
基金项目:陕西省教育厅自然科学研究计划项目(09JK330);陕西省教育厅重点实验室项目(2010JS071) ;宝鸡文理学院重点项目(ZK0845) ;
陕西省重点学科自然地理学资助项目。
作者简介:易文利(1975─) ，女，讲师，博士，主要从事湖泊富营养化及水污染控制研究。* 通讯作者:王圣瑞。
(1．宝鸡文理学院 灾害监测与机理模拟陕西省重点实验室，陕西 宝鸡 721013;
2．中国环境科学研究院 湖泊生态环境创新基地、国家环境保护湖泊污染控制重点实验室，北京 100012)
摘 要:采用室内模拟实验(模拟“水体 －底泥 －沉水植物”生态系统)，研究了外加碳源及沉水植物生长对上覆水总磷
(TP)、溶解性总磷(DTP)、溶解性活性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)的影响。结果表明:在本研究条件下，上覆水中各形态
磷以溶解性总磷(DTP)为主;外加碳源，促进了沉积物磷的释放，增加了上覆水磷含量;沉水植物狐尾藻降低了上覆水总磷及
各形态磷含量，使上覆水 TP、DTP、SRP和 DOP分别较未种植沉水植物组降低了 31． 40%、19． 83%、25． 95%、12． 5%，对水体起
到了净化作用。
关键词:沉水植物;狐尾藻;碳源;上覆水;磷形态
中图分类号:S143． 2 文献标识码:A 文章编号:1001 －8581(2011)08 －0127 －03
Effects of Carbon Source Addition and Submerged Plant Myriophyllum spicatum on
Concentration of Different Phosphorus Species in Overlying Water
YI Wen － li1，2，WANG Sheng － rui2* ，WAN Hong － lian1，YANG Su － wen2，JIN Xiang － can2
(1． Key Lab of Disaster Monitoring and Mechanism Simulating in Shaanxi Province，Baoji University of Arts and Sciences，Baoji
721013，China;2． Innovation Base of Lake Eco － environment，Chinese Academy of Environmental Science;State Key Laboratory of
Environment Protection and Lake Pollution Control，Beijing 100012，China)
Abstract:The effects of carbon source addition and submerged plant Myriophyllum spicatum on the concentration of different phos-
phorus species［total phosphorus (TP)，dissolved total phosphorus (DTP)，soluble reactive phosphorus (SRP)，dissolved organic
phosphorus (DOP)］in overlying water were investigated under the indoor simulative condition (simulating ’water body － bottom sedi-
ment － submerged vegetation’ecosystem)． The results indicated that in this paper the main phosphorus species in overlying water was
DTP． The carbon source addition could significantly enhance the content of phosphorus in overlying water． Comparing with treatment 2
which did not plant submerged vegetation，the treatment which planted submerged plant Myriophyllum spicatum reduced the concentra-
tion of TP，DTP，SRP and DOP in overlying water by 31． 40%，19． 83%，25． 95% and 12． 5% respectively，and it had a good purifi-
cation effect on water quality．
Key words:Submerged vegetation;Myriophyllum spicatum;Carbon source;Overlying water;Phosphorus species
磷被认为是造成湖泊富营养化的限制性元素［1］，水
体中各种磷形态之间的转化，是决定湖泊富营养状态和
上覆水生产力的重要因素［2 －3］。沉积物作为湖泊营养物
质的重要储存库，是水体营养物质的重要来源。沉积物
与上覆水中磷可相互迁移，在一定条件下，沉积物中磷的
释放可以维持水中较高的磷浓度水平。有机质对沉积物
磷的释放具有重要作用，有机质的矿化会引起氧化还原
电位以及 pH 的变化，进而影响各种形态磷的释放过
程［4］。沉水植物是浅水湖泊的主要生物类群，占据了湖
泊上覆水和沉积物的主要界面，是水体两大营养库间的
有机结合部，对湖泊生态系统物质循环过程具有重要的
影响。狐尾藻在我国浅水湖泊及河流分布较广，是长江
中下游浅水湖泊中重要的沉水植物之一，因其根系较为
发达，可同时从上覆水和沉积物中吸收营养物质［5 －6］，在
富营养化湖泊生态修复中应用较广。目前，沉水植物对
于上覆水磷浓度影响主要是从水质净化的角度开展了一
些研究工作，王圣瑞等［7］利用蓬冠状、根系退化的沉水植
物黑藻，从“沉积物 －水 －沉水植物”系统的角度研究了
沉水植物对上覆水中各形态磷浓度的影响，而对根系发
达即深根系的沉水植物狐尾藻研究较少。本研究通过在
底质外加碳源条件下培养狐尾藻，分析了狐尾藻在生长
过程中对上覆水中各形态磷变化的影响，以期为湖泊内
源磷的控制或治理提供一定的参考依据。
1 材料与方法
1． 1 供试植物 沉积物取自北京玉渊潭，自然风干后捣
碎，过 0． 5 mm 的细筛多次，混匀去除杂质，使沉积物理
化性质均匀一致，其基本理化指标见表 1。沉水植物狐
尾藻取自北京房山区拒马河附近，在温室内预培养 7 d，
选取长势一致的健康顶枝(长 10 cm)进行测定。
1． 2 实验设计 模拟实验是在中国环境科学研究院可
控温室内进行，为自然光照，温度控制在 20 ～ 30 ℃。试
验设为 3 个处理:处理 1:原沉积物;处理 2:沉积物 +
0． 4%(占沉积物干质量)葡萄糖;处理 3:沉积物 +0． 4%
(占沉积物干质量)葡萄糖 +狐尾藻。每组在 70 cm ×35
cm ×40 cm的玻璃缸内设 14 个 PVC 小桶(高 ×直径 =
10 cm ×8 cm，上底面积103． 8 cm2，体积600 mL) ，每桶装
500 g底质。每桶扦插种植 6株狐尾藻，每个试验组重复
2次。用自来水培养，玻璃缸定期补充培养水。自培养
之日起分别在培养的第 3、5、7、14、21、28、35、42 和 53 天
测定不同处理水体的 DO、pH值、温度并采集不同处理水
面下 10 cm的上覆水，用于分析总磷(TP)、溶解性总磷
(DTP)和溶解性活性磷(SRP)浓度。
表 1 沉积物营养盐指标
项目
总磷 TP
/(mg /kg)
总氮 TN
/(mg /kg)
有机质 OM
/%
沉积物 602． 61 1740 3． 24
1． 3 分析方法 上覆水总磷(TP)、溶解性总磷(DTP)
和溶解性活性磷(SRP)浓度的测定方法参照《水和废水
监测方法》［8］，溶解性有机磷(DOP)浓度为 DTP 浓度与
SRP浓度之差。每个样品均重复测定 3次。
1． 4 数据统计处理 采用 SPSS软件对不同处理间的数
据进行方差分析和显著性检验，所有实验结果均为 2 次
重复测定的平均值。
2 结果与分析
2． 1 外加碳源对水体 pH 和 DO 含量的影响 由图 1
可知，由于底泥外加葡萄糖使得水体的 DO和 pH在培养
的前期(DO在培养的 22 d 前，pH值在培养的前 7 d)显
著下降，处理 2 中 DO 和 pH 在培养的前期最低可达到
0． 53 mg /L和 7． 39，相比对照(处理 1)降低了 79． 61%和
9． 75%，而种植沉水植物的实验组相对于对照组下降幅
度较处理 2小，相比对照下降了 71． 08%和 7． 72%，说明
外加碳源可使底泥处于厌氧环境，而种植沉水植物对厌
氧环境有所缓解。
图 1 不同处理上覆水 DO和 pH值的变化
2． 2 外加碳源及沉水植物对各形态磷含量的影响 上
覆水中总磷(TP)和各形态磷(DTP、SRP、DOP)浓度随培
养时间的变化结果如图 2所示。不同处理上覆水总磷及
各形态磷含量随培养时间变化规律不尽一致。总体说
来，在本研究范围内，处理 1上覆水 TP、各形态磷含量均
呈先下降后上升的趋势，处理 2 和处理 3 在外加碳源条
件下，总磷及各形态磷含量随培养时间的变化，逐渐升
高，在第 16天达到最大值(除 DOP 在第 7 天达最大值)
后又开始降低。整个培养期间，各处理 DTP为上覆水磷
的主要形态，平均占总磷的 71． 86% ～ 88． 14%，其次为
SRP，占总磷的 41． 16% ～ 59． 48%，DOP 占总磷的
14． 53% ～28． 80%。
同时由图 2可知，在整个培养过程中，处理 2 水体总
磷及各形态磷浓度远大于对应的处理 1 磷浓度，其中处
理 2的 TP、DTP、SRP 和 DOP 含量平均值分别是处理 1
对应磷含量的4． 59、3． 79、3． 05和5． 43倍，这说明外加碳
源促进了沉积物磷的释放，而在培养的后期由于上覆水
水体磷浓度逐渐升高，又会造成磷沉积，从而使得上覆水
磷浓度在后期逐渐降低。
在整个培养期间，种植沉水植物的处理 3，其上覆水
中总磷及各形态磷均低于处理 2，但在培养的 43 d后，又
略有升高。上覆水中的 TP 在培养期间的变化范围为
0． 02 ～0． 184 mg /L，平均值较处理2下降了31． 40%，SRP
浓度下降了 25． 95%，DTP 下降了 19． 83%，DOP 下降了
12． 5%，这主要是由于随着培养时间的延长，植株适应环
境后通过根、茎、叶的吸收导致处理 3上覆水总磷及各形
态磷含量较处理 2低。而在培养的后期(43 d 后) ，由于
沉水植物衰亡，又会向水体释放一定的营养，因而在培养
的后期，处理 3磷含量较处理 2有所升高。
3 小结与讨论
磷是植物生长发育的必须元素，也是引起湖泊富营
养化的重要因素之一。本研究结果表明，上覆水各形态
磷以 DTP为主，这与本实验条件下，受外界干扰小有关。
在外加碳源的处理 2 中，上覆水中的 TP、DTP、SRP 和
DOP含量平均值分别是处理 1 对应磷含量的 4． 59、
3． 79、2． 96和 5． 43倍，这主要是因为外加葡萄糖为低分
子有机碳，进入水体使水体溶解氧急剧降低，从而造成的
厌氧环境加速了沉积物中磷的释放，且水中的溶解氧会
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影响沉积物的氧化还原电位，在厌氧状况下，容易使磷酸
铁还原为磷酸亚铁，扩散到上覆水，导致水体磷的大量释
放［9］，同时葡萄糖作为有机碳转化成有机酸对沉积物中
的磷具有活化作用，促进了沉积物中有机磷的释
放［10 －11］，说明外加碳源促进了沉积物磷的释放。
图 2 上覆水中各形态磷的动态变化
在构建“三相”(沉积物 －水 －沉水植物)的基础上，
处理 2和处理 3总磷及各形态磷含量随培养时间的变化
呈抛物线变化趋势，这主要与沉积物磷释放［12］及植物的
生长状况有关。由于本研究是外加自来水进行培养实
验，处理 2在培养前期，上覆水的初始磷浓度较低，沉积
物会先向上覆水释磷，而后吸附直至达到平衡，随着上覆
水初始磷浓度的升高，又会造成磷沉积，再加上藻类的生
长所需磷营养，使得上覆水磷含量逐渐下降。处理 3 在
植物种植的初期，由于植物还没有完全适应环境，植物长
势较差，沉积物磷释放起到最主要作用，因而使得该处理
在前期总磷及各形态磷含量逐渐上升，上覆水磷浓度上
升到一定值后由于狐尾藻对上覆水磷的吸收又开始下
降。同时在整个培养过程中，处理 3 各形态磷浓度均低
于处理 2，这是由于沉水植物因其对磷营养的需求，通过
根茎叶的吸收导致处理 3上覆水总磷及各形态磷含量均
低于处理 2，这与通常认为的沉水植物对水质具有净化
作用的结论一致［7，13 －15］，因此在治理富营养化中，恢复水
底的沉水植物具有重要意义。
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