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摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 32 卷 第 17 期摇 摇 2012 年 9 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
基于生物生态因子分析的长序榆保护策略 高建国,章摇 艺,吴玉环,等 (5287)…………………………………
闽江口芦苇沼泽湿地土壤产甲烷菌群落结构的垂直分布 佘晨兴,仝摇 川 (5299)………………………………
涡度相关观测的能量闭合状况及其对农田蒸散测定的影响 刘摇 渡,李摇 俊,于摇 强,等 (5309)………………
地下滴灌下土壤水势对毛白杨纸浆林生长及生理特性的影响 席本野,王摇 烨,邸摇 楠,等 (5318)……………
绿盲蝽危害对枣树叶片生化指标的影响 高摇 勇,门兴元,于摇 毅,等 (5330)……………………………………
湿地资源保护经济学分析———以北京野鸭湖湿地为例 王昌海,崔丽娟,马牧源,等 (5337)……………………
湿地保护区周边农户生态补偿意愿比较 王昌海,崔丽娟,毛旭锋,等 (5345)……………………………………
湿地翅碱蓬生物量遥感估算模型 傅摇 新,刘高焕,黄摇 翀,等 (5355)……………………………………………
增氮对青藏高原东缘典型高寒草甸土壤有机碳组成的影响 郑娇娇,方华军,程淑兰,等 (5363)………………
大兴安岭 2001—2010 年森林火灾碳排放的计量估算 胡海清,魏书精,孙摇 龙 (5373)…………………………
基于水分控制的切花百合生长预测模型 董永义,李摇 刚,安东升,等 (5387)……………………………………
极端干旱区增雨加速泡泡刺群落土壤碳排放 刘殿君,吴摇 波,李永华,等 (5396)………………………………
黄土丘陵区土壤有机碳固存对退耕还林草的时空响应 许明祥,王摇 征,张摇 金,等 (5405)……………………
小兴安岭 5 种林型土壤呼吸时空变异 史宝库,金光泽,汪兆洋 (5416)…………………………………………
疏勒河上游土壤磷和钾的分布及其影响因素 刘文杰,陈生云,胡凤祖,等 (5429)………………………………
COI1 参与茉莉酸调控拟南芥吲哚族芥子油苷生物合成过程 石摇 璐,李梦莎,王丽华,等 (5438)……………
Gash模型在黄土区人工刺槐林冠降雨截留研究中的应用 王艳萍,王摇 力,卫三平 (5445)……………………
三峡水库消落区不同海拔高度的植物群落多样性差异 刘维暐,王摇 杰,王摇 勇,等 (5454)……………………
基于 SPEI的北京低频干旱与气候指数关系 苏宏新,李广起 (5467)……………………………………………
山地枣树茎直径对不同生态因子的响应 赵摇 英,汪有科,韩立新,等 (5476)……………………………………
幼龄柠条细根的空间分布和季节动态 张摇 帆,陈建文,王孟本 (5484)…………………………………………
山西五鹿山白皮松群落乔灌层的种间分离 王丽丽,毕润成,闫摇 明,等 (5494)…………………………………
长期施肥对玉米生育期土壤微生物量碳氮及酶活性的影响 马晓霞,王莲莲,黎青慧,等 (5502)………………
基于归一化法的小麦干物质积累动态预测模型 刘摇 娟,熊淑萍,杨摇 阳,等 (5512)……………………………
上海环城林带景观美学评价及优化策略 张凯旋,凌焕然,达良俊 (5521)………………………………………
旅游风景区旅游交通系统碳足迹评估———以南岳衡山为例 窦银娣,刘云鹏,李伯华,等 (5532)………………
一种城市生态系统现状评价方法及其应用 石惠春,刘摇 伟,何摇 剑,等 (5542)…………………………………
黄海中南部细纹狮子鱼的生物学特征及资源分布的季节变化 周志鹏,金显仕,单秀娟,等 (5550)……………
蓝藻堆积和螺类牧食对苦草生长的影响 何摇 虎,何宇虹,姬娅婵,等 (5562)……………………………………
黑龙江省黄鼬冬季毛被分层结构及保温功能 柳摇 宇,张摇 伟 (5568)……………………………………………
虎纹蛙选择体温和热耐受性在个体发育过程中的变化 樊晓丽,雷焕宗,林植华 (5574)………………………
水丝蚓对太湖沉积物有机磷组成及垂向分布的影响 白秀玲,周云凯,张摇 雷 (5581)…………………………
专论与综述
城市绿地生态评价研究进展 毛齐正,罗上华,马克明,等 (5589)…………………………………………………
全球变化背景下生态学热点问题研究———第二届“国际青年生态学者论坛冶
万摇 云,许丽丽,耿其芳,等 (5601)
…………………………………
……………………………………………………………………………
研究简报
雅鲁藏布江高寒河谷流动沙地适生植物种筛选和恢复效果 沈渭寿,李海东,林乃峰,等 (5609)………………
学术信息与动态
生态系统服务时代的来临———第五届生态系统服务伙伴年会述评 吕一河,卫摇 伟,孙然好 (5619)…………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*334*zh*P* ￥ 70郾 00*1510*36*
室室室室室室室室室室室室室室
2012鄄09
封面图说: 带雏鸟的白枕鹤一家———白枕鹤是一种体型略小于丹顶鹤的优美的鹤。 体羽蓝灰色,腹部较深,背部较浅,脸颊两
侧红色,头和颈的后部及上背为白色,雌雄相似。 其虹膜暗褐色,嘴黄绿色,脚红色。 白枕鹤常常栖息于开阔平原芦
苇沼泽和水草沼泽地带,有时亦出现于农田和海湾地区,尤其是迁徙季节。 主要以植物种子、草根、嫩叶和鱼、蛙、软
体动物、昆虫等为食。 繁殖区在我国北方和西伯利亚东南部。 我国白枕鹤多在黑龙江、吉林、内蒙古繁殖,与丹顶鹤
的繁殖区几乎重叠,为国家一级保护动物。
彩图提供: 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 32 卷第 17 期
2012 年 9 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 32,No. 17
Sep. ,2012
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:国家自然科学基金资助项目(41001319;41101089);河南大学科研启动基金资助项目(2009080);河南大学博士后科研启动项目
(BH2011045)
收稿日期:2011鄄10鄄23; 摇 摇 修订日期:2012鄄06鄄25
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: bxling@ 163. com
DOI: 10. 5846 / stxb201110231569
白秀玲,周云凯,张雷.水丝蚓对太湖沉积物有机磷组成及垂向分布的影响.生态学报,2012,32(17):5581鄄5588.
Bai X L, Zhou Y K, Zhang L. The influence of tubificid worms bioturbation on organic phosphorus components and their vertical distribution in sediment of
Lake Taihu. Acta Ecologica Sinica,2012,32(17):5581鄄5588.
水丝蚓对太湖沉积物有机磷组成及垂向分布的影响
白秀玲1,2,*,周云凯1,2,张摇 雷3
(1. 河南大学资源与环境研究所,开封摇 475004;2. 河南大学水资源与水环境数字模拟研究所,开封摇 475004;
3. 中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室,南京摇 210008)
摘要:以太湖常见底栖动物———水丝蚓为研究对象,借助室内流动培养装置和 31P 核磁共振技术( phosphorus鄄 31 nuclear
magnetic resonance spectroscopy)( 31P鄄NMR),研究生物扰动对太湖沉积物有机磷组成及垂向分布的影响。 结果表明:短时间内
水丝蚓扰动对沉积物有机磷化合物种类组成影响并不显著,但会引起上层沉积物中稳定性较差的有机磷化合物磷脂和 DNA含
量出现显著降低,同时沉积物中总磷和有机磷的垂向分布亦发生明显改变。 此外,水丝蚓扰动下沉积物含水率、孔隙率和碱性
磷酸酶活性显著增加,使活性较高的有机磷化合物分解加速,最终导致表层沉积物中的磷脂与 DNA含量降低。
关键词:生物扰动;有机磷;沉积物;水丝蚓
The influence of tubificid worms bioturbation on organic phosphorus components
and their vertical distribution in sediment of Lake Taihu
BAI Xiuling1,2,*, ZHOU Yunkai1,2, ZHANG Lei3
1 Institute of Natural Resources and Environment, Henan University, Kaifeng 475004, China
2 Institute of Numerical Simulation on Water Resources and Environment, Henan University, Kaifeng 475004, China
3 State Key Laboratory of Lake Science and Environment, Nanjing Institute of Geography and Limnology, Chinese Academy of Sciences, Nanjing
210008, China
Abstract: Bioturbation is an important dynamic process in lake sediment. Tubificid worms, widely distributed in Taihu
Lake, were selected to study the potential effects of bioturbation on organic phosphorus (P) components and their vertical
distribution in sediments. The experiments were performed with the field sediment column under a constant鄄flow incubation
condition in laboratory, while the contents and components of organic P in sediments were analyzed by phosphorus鄄 31
nuclear magnetic resonance spectroscopy ( 31P鄄NMR) which is currently a more direct and powerful tool in characterization
of organic P forms at the molecular level. The obtained results demonstrated orthophosphate monoesters, phospholipids,
DNA, pyrophosphate and phosphonates were the main organic P components. Compared with the control group ( no
bioturbation of tubificid worms), organic P components in sediments had no significant difference after the bioturbation of
tubificid worms, while their vertical distribution changed obviously. The maximum concentration of total P and organic P
appeared in the 0—0. 5 cm sediment layer, and then decreased sharply downwards in control group, however, the maximum
concentration of total P and organic P in sediments with the bioturbation of tubificid worms appeared in the 0. 5—1cm
sediment layer, their concentration in the 0—0. 5 cm sediment layer were lower than that in control group. Based on 31P
NMR analysis, the concentration of labile organic P in 0. 5—1cm sediment layer with the bioturbation of tubificid worms
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was reduced significantly, such as DNA, which content was reduced from 11. 2 mg / kg to 6. 1 mg / kg. In addition, some
physical and chemical indexes in sediments were also changed with the bioturbation of tubificid worms, water content,
porosity in the 0—4cm sediment layer and alkaline phosphatase activity in the 0—1. 5 cm sediment layer were increased
significantly. Some research had found that the increase of water content and porosity in sediments can effect the substance
release from sediments. In this research, alkaline phosphatase activity was found to be negatively correlated with the
concentration of DNA and phospholipids, this indicated that the increasing of alkaline phosphatase activity can accelerate
the decomposition of labile organic P, resulting in the decrease of DNA and phospholipids in the upper sediment.
Key Words: bioturbation; organic P; sediment; tubificid worms
磷是湖泊生态系统中重要营养元素之一。 在湖泊水体中,磷的来源有外源和内源之分,随着外源输入基
本得到控制,内源沉积物的释磷作用逐渐引起人们关注[1]。 在影响内源沉积物释磷作用的因子中,除沉积物鄄
水界面的环境要素以外,沉积物磷的形态及含量也是一个重要影响因子[2鄄3]。 目前对沉积物磷形态的研究多
采用化学分级提取法[4鄄5],不同的分级提取方法中均将有机磷看作稳定性较高的一个整体[6],而忽略了有机
磷组成稳定性的差异及对微环境变化的响应。 近年来,31P 核磁共振技术( phosphorus鄄 31 nuclear magnetic
resonance spectroscopy)( 31P鄄NMR)的迅速发展及其在海洋与淡水沉积物磷测定中的应用[7鄄8],为深入了解湖
泊沉积物有机磷组成特征提供了强有力的技术支撑。 应用该技术测定沉积物有机磷的组成主要包括正磷酸
单酯、二酯、焦磷酸盐和多聚磷[9],其中,正磷酸单酯稳定性最高,而焦磷酸盐和多聚磷稳定性较低[10]。 沉积
物中不同有机磷的含量与水鄄沉积物界面微环境密切相关,在污染严重湖区沉积物高活性有机磷和中等活性
有机磷含量相对较高[2]。
水丝蚓是一种常见的大型底栖动物,其通过摄食、匍行、筑穴、钻孔等扰动形式对沉积物颗粒产生搬运和
混合,较大程度上改变了沉积物鄄水界面的 pH值、Eh值及溶氧含量等微环境[11鄄12]。 目前,关于底栖动物扰动
效应研究主要围绕沉积物性质变化、营养盐、重金属及有机污染物的迁移及释放规律等方面开展[13鄄16],而对
沉积物营养盐形态变化研究较少。 基于此,选择太湖富营养化湖区的常见底栖动物鄄水丝蚓作为研究对象,通
过室内模拟试验分析生物扰动对沉积物有机磷组成及垂向分布的影响,以期为更深入了解磷的生物地球化学
循环过程提供科学借鉴。
1摇 实验与方法
1. 1摇 实验设计
采用重力柱状采泥器采集太湖沉积物。 首先将所采集的沉积物柱样表层 10 cm 切分为 5 层,每层 2 cm;
然后将相同深度的沉积物样品混合均匀,并过筛(60 目)以去除其中的底栖动物、大颗粒物;最后按切割顺序
将沉积物回灌至内径 11 cm、高度 18 cm的有机玻璃柱内,并放置于流动培养槽内,静止一周后添加水丝蚓,主
要为太湖底栖动物优势种霍甫氏水丝蚓(Limnodrlius hoffmeristeoi);参照相关文献[17]及前期调查结果,设置 3
个平行样,每个柱样添加 101 个体长为 35—45 mm且活力较强的水丝蚓,同时设置 3 个不放底栖动物对照柱
样,培养 1 个月以后,按照 0—0. 5cm、0. 5—1cm、 1—1. 5cm、 1. 5—2. 5cm、 2. 5—4cm、4—6cm、6—8cm、8—
10cm规格切割上述沉积物柱样,并将每层沉积物中水丝蚓挑出,最后将相同高度沉积物混合均匀后装入塑料
带冷藏保存,以备分析。
1. 2摇 沉积物理化性质分析
用坩埚取适量新鲜沉积物,在 105 益条件下烘 24 h,测定烘干前后沉积物重量,通过计算得到沉积物含水
率和空隙率[18];沉积物总磷含量是在 450 益条件下灼烧 3 h,然后用 3. 5 mol / LHCl 振荡提取后测定而得;沉
积物无机磷含量采用 1 mol / L HCl直接振荡提取测定[4];而沉积物中有机磷含量则通过总磷与无机磷之间的
差值计算获得。
2855 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 32 卷摇
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1. 3摇 沉积物有机磷的提取及31P鄄NMR分析
沉积物有机磷提取前,首先需要将样品冷冻干燥,再进行研磨过筛,称取过筛后 1. 0 g 沉积物置于离心管
中,加入 8 mL 0. 25 mol / L NaOH+50 mmol / L EDTA提取剂,在 20 益条件下振荡提取 16 h,然后在 10000 r / min
下离心 10 min,保留上层清液;取小部分样品按照钼酸铵比色法测定提取液中的总磷;将剩余样品在 28 益下
旋转蒸发,浓缩 10 倍左右,浓缩样品冷冻贮存直到分析。 在进行31P鄄NMR分析前,先以 10, 000 r / min 的转速
将浓缩样品离心 10 min,并在提取液中加入 0. 1 mL的 D2O锁定信号,采用 BRUKER标准腔 5 mm的 BBO探
头,31P 谱的脉冲 P1 =5. 9 滋m,脉冲功率 PL1 = -1. 00 dB, 31P 的共振频率为 161. 98 MHz,循环延迟 dl =3s,扫
描 20, 000 次左右,测定温度为 20 益,所有 31P 化学位移均参照 85%的正磷酸。 参考已发表文献确定不同化
学位移磷的组成[8,19-20]。
1. 4摇 沉积物碱性磷酸酶的分析
称量 0. 5 g左右湿沉积物于灭菌的 50 mL反应管中,加入 0. 5 mol / L 的 tris鄄HCl(pH=8. 4)缓冲液 10 mL,
混匀后在 37 益下反应 1 h,然后加入 1 mol / L的 NaOH 溶液 2 mL终止反应,离心过滤上层清液,410 nm比色,
转换成单位质量干泥的活性强度[21]。
2摇 实验结果
2. 1摇 水丝蚓扰动下沉积物物理性质的变化特征
从图 1 可看出,水丝蚓扰动下沉积物的含水率和孔隙率均出现明显增加,特别是表层 0—4 cm的沉积物,
其含水率和孔隙率比对照组增加约 8% 。
图 1摇 沉积物含水率和孔隙率随深度变化
Fig. 1摇 Changes of water content and porosity in sediment with depth
***表示显著水平 P<0. 001;**表示显著水平 P<0. 01
2. 2摇 水丝蚓扰动下沉积物总磷和有机磷的垂向分布特征
已有研究表明水丝蚓垂向迁移深度一般在 3 cm 左右[12],同时从图 1 亦可看出,水丝蚓对沉积物扰动主
要发生在表层 0—4 cm。 因此,本文对水丝蚓的扰动效应主要通过表层 0—4 cm沉积物性质的变化来分析。
对照组表层 0—0. 5 cm 沉积物总磷为 781. 0 mg / kg,有机磷为 180. 2 mg / kg,约占沉积物总磷的 23% 。
0郾 5 cm以下,沉积物总磷和有机磷显著降低,但含量随深度增加变化较小,约为 572. 3 mg / kg 和 125. 6 mg / kg
3855摇 17 期 摇 摇 摇 白秀玲摇 等:水丝蚓对太湖沉积物有机磷组成及垂向分布的影响 摇
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(图 2)。
与对照组沉积物磷含量垂向分布不同,水丝蚓扰动下沉积物总磷最大值出现在 0. 5—1 cm,为 736. 8 mg /
kg,略低于对照组沉积物总磷的最大值。 表层 0—0. 5 cm沉积物总磷为 548. 4 mg / kg,明显低于对照组表层沉
积物磷含量。 1 cm以下,沉积物总磷含量逐渐降低,但变化幅度较小。 而水丝蚓扰动下沉积物有机磷含量随
深度变化无明显规律性,其最大值出现在 0. 5—1 cm,为 171. 9 mg / kg,最小值出现在表层 0—0. 5 cm,为 130. 0
mg / kg(图 2)。
图 2摇 沉积物总磷和有机磷随深度变化
Fig. 2摇 Total phosphorus (TP) and organic phosphorus (OP) in sediment with depth
2. 3摇 水丝蚓扰动下沉积物有机磷组成的变化特征
利用31P鄄NMR分析样品所需时间较长(大于 12 h),且所需费用较高。 在考虑生物扰动垂向迁移深度的
基础上,本文每组从表层 0—4 cm的沉积物样品中,选择磷含量差别较大的两层沉积物用来分析有机磷组成,
分别选择 0. 5—1 cm和 2. 5—4 cm沉积物。
从表 1 可知,对照组 0. 5—1 cm 和 2. 5—4 cm 两层沉积物 NaOH鄄EDTA 提取液总磷分别为 230. 6 mg / kg
和 252. 2 mg / kg,水丝蚓扰动下表层 0. 5—1 cm沉积物 NaOH鄄EDTA提取液总磷含量显著增加,为 343. 9 mg /
kg,下层 2. 5—4 cm沉积物 NaOH鄄EDTA提取液总磷含量为 248. 4 mg / kg。
表 1摇 NaOH鄄EDTA提取沉积物总磷和利用31P鄄NMR测定的有机磷组成及含量(mg / kg)
Table 1摇 Content of TP extracted with NaOH鄄EDTA and individual phosphorus compound in sediments detected by 31P鄄NMR
提取液总磷
TP in
NaOH鄄EDTA
膦酸酯
Phosphonate
正磷酸盐
Ortho鄄
phosphate
单酯
Monoester
磷脂
Phos鄄
pholipids
DNA
焦磷酸
Pyro鄄
phosphate
0. 5—1 cm 水丝蚓 Tubificid worms 343. 9
3. 0
(0. 88) a
304. 3
(88. 50)
24. 3
(7. 07)
3. 0
(0. 88)
6. 1
(1. 77)
3. 0
(0. 88)
对照 Control 230. 6 1. 9(0. 81)
187. 5
(81. 30)
24. 4
(10. 57) 3. 8(1. 63)
11. 2
(4. 88)
1. 9
(0. 81)
2. 5—4 cm 水丝蚓 Tubificid worms 248. 4 4. 1(1. 65)
205. 3
(82. 64)
22. 6
(9. 09) 4. 1(1. 65)
10. 3
(4. 13)
2. 1
(0. 83)
对照 Control 252. 2 4. 1(1. 63)
206. 7
(81. 96)
24. 8
(9. 84) 4. 1(1. 64)
12. 4
(4. 92) n. d.
摇 摇 a:利用31P鄄NMR测定各形态磷的百分比; n. d. :低于检测极限
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从沉积物 NaOH鄄EDTA提取液中磷化合物组成来看(图 3),水丝蚓作用组和对照组基本相同,包括膦酸
图 3摇 沉积物 NaOH鄄EDTA提取液的31P鄄NMR波谱
Fig. 3摇 31P鄄NMR spectra of NaOH鄄EDTA in sediment
摇 图 4摇 沉积物碱性磷酸酶活性随深度变化
Fig. 4 摇 Variations of alkaline phosphatase activity (APA) in
sediment with depth
***表示显著水平 P<0. 001;**表示显著水平 P<0. 01
酯(18伊10-6—20伊10-6)、正磷酸盐(6 伊10-6—7伊10-6)、单酯(4 伊10-6—6伊10-6)、正磷酸二酯中的磷脂(1 伊
10-6—3伊10-6)和 DNA(0伊10-6),且正磷酸盐具有绝对
优势,占 80% 以上,其次是单酯,所占比例为 7%—
10% ,其他组成含量较低,低于 5% (表 1)。 对照组的
2. 5—4 cm沉积物焦磷酸盐( -3郾 5伊10-6—-4. 5伊10-6)
含量低于检测极限。
从沉积物 NaOH鄄EDTA 提取液中有机磷化合物含
量来看,与对照组相比,水丝蚓扰动下两层沉积物中单
酯的含量变化均较小,而 0. 5—1 cm 沉积物中 DNA 和
磷脂含量明显降低,分别从 11. 2 mg / kg 和 3. 8 mg / kg
降低为 6. 1 mg / kg和 3. 0 mg / kg。 2. 4—5 cm 沉积物中
DNA和磷脂含量变化并不明显。 0. 5—1 cm 和 2. 5—4
cm两层沉积物中焦磷酸盐含量在水丝蚓作用组均高于
对照组。 0. 5—1 cm 沉积物中水丝蚓作用组膦酸酯含
量亦高于对照组,但在 2. 5—4 cm处两组沉积物中膦酸
酯含量相当。
2. 4摇 水丝蚓扰动下沉积物碱性磷酸酶活性变化及与不
同磷组成的关系
水丝蚓扰动下,表层 0—1. 5 cm沉积物碱性磷酸酶
活性均明显高于对照组,增加率约为 57% 。 但沉积物
碱性磷酸酶活性随深度变化规律与对照组一致,均是随
深度增加而降低(图 4)。 将 0. 5—1 cm 和 2. 5—4 cm
5855摇 17 期 摇 摇 摇 白秀玲摇 等:水丝蚓对太湖沉积物有机磷组成及垂向分布的影响 摇
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沉积物碱性磷酸酶活性与相应沉积物 NaOH鄄EDTA提取液中有机磷各主要成分进行相关分析,发现碱性磷酸
酶活性与有机磷的不同组成关系并不一致,与二酯中的磷脂与 DNA却呈显著负相关,但和单酯与膦酸酯关系
均不显著(图 5)。
图 5摇 沉积物有机磷不同组成与碱性磷酸酶活性关系
Fig. 5摇 Relationships of individual P compounds with APA in sediment
***表示显著水平 P<0. 001
3摇 讨论
在湖泊生态系统中,生物扰动是沉积物结构改变及营养盐输移的重要动力之一。 水丝蚓是太湖富营养化
湖区底栖动物的优势种[17],虽个体较为细小,但其活动可使沉积物物理结构发生细微变化[12],并影响到沉积
物的理化性质。 研究发现,水丝蚓扰动使沉积物(特别是表层 0—4 cm)的含水率和孔隙率增加明显,并且表
层沉积物总磷和有机磷有所降低,该现象表明水丝蚓扰动对沉积物磷释放具有一定的促进作用,这与其他学
者的观点相一致[22鄄23]。 生物扰动促进磷释放的机理解释涉及层面较多,相对复杂。 目前研究者普遍认为,沉
积物释磷速率的变化主要受控于沉积物理化环境及微生物过程的改变[12,24鄄25]。 例如,吴方同等研究发现,厌
氧条件下水丝蚓的生物扰动会增强,总磷释放的增量为好氧状态下的 2 倍[24]。 本研究中扰动组表层沉积物
磷含量降低可能与水丝蚓活动引起的沉积物含水率和孔隙率的显著增加有关。 此外,水丝蚓生命过程中会不
断摄食深层沉积物,并将深层沉积物以粪便的形式排放到表层,在沉积物鄄水界面上形成棕红色的蚓粪[12],因
此,水丝蚓的新陈代谢亦可能造成表层沉积物总磷和有机磷含量出现降低。 水丝蚓扰动组 0—0. 5 cm沉积物
磷含量降低,而沉积物 0. 5—4 cm总磷含量却明显增加,特别是 0. 5—1 cm处,总磷含量增加最大,究其原因,
主要是因为水丝蚓扰动使磷含量较高的表层沉积物颗粒向下迁移[26],导致底层沉积物磷含量有所增加。 与
总磷相比,生物扰动下沉积物有机磷的变化规律并不明显。
水丝蚓作用下沉积物磷组成与对照组基本一致,主要包括正磷酸盐、单酯、二酯中的磷脂、DNA、焦磷酸盐
和膦酸酯,与目前利用31P鄄NMR技术测定淡水沉积物磷的组成结果相类似[7,9],这表明实验期间水丝蚓的扰
动作用对沉积物磷组成的直接影响并不明显。 但试验结束后,沉积物不同磷组成的含量变化并不一致。 这除
了与沉积物磷组成本身的稳定性相关外,沉积物碱性磷酸酶活性的变化也是影响沉积物磷(特别是有机磷)
含量变化的一个重要因素。
碱性磷酸酶是一种专一性的磷酸脂水解酶,可以催化所有磷酸酯的水解反应和磷酸基团的转移反应,其
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活性与磷的循环速率、溶解态有机磷的生物可利用性及生物可利用磷等密切相关[27鄄28]。 水丝蚓扰动下表层
沉积物碱性磷酸酶活性增加(图 4),表明沉积物中由磷酸酶介导的磷循环速率加快。 在沉积物磷组成中,不
同形态磷的稳定性差异较大,因此,其与碱性磷酸酶活性关系也不尽相同。 单酯在本研究沉积物有机磷组成
中所占比例最高,其含量与沉积物碱性磷酸酶活性关系并不显著,且单酯具有较高的电荷密度,能与固体颗粒
紧密结合,在一定程度上限制自身酶解或直接释放到水体中[29],因此,在水丝蚓作用下其含量变化较小。
二酯中 DNA和磷脂的含量与碱性磷酸酶活性呈显著负相关,该两种组分与固态颗粒结合并不紧密,其活
性相对较高[28],在水丝蚓扰动下,表层沉积物碱性磷酸酶活性增加促使磷脂和 DNA发生快速分解或转化,因
此,扰动组中其含量出现明显降低。 膦酸酯含有 C—P 键,耐酸碱,稳定性较高[30],其含量与沉积物碱性磷酸
酶活性关系并不显著,但膦酸酯在沉积物有机磷组成中所占比例较小,生物扰动下其变化规律并不明显。 焦
磷酸盐的半衰期小于单酯、磷脂和 DNA[10],受微生物或化学环境影响而易分解,但通过研究发现,水丝蚓作用
下沉积物焦磷酸盐含量有所增加,由于目前对焦磷酸盐的来源还知之甚少,且焦磷酸盐含量也较低,因此,仅
依据文中数据,还难以推断出焦磷酸盐含量增加与生物扰动有关。
水丝蚓作用下沉积物有机磷不同组成呈现出的变化差异较大,而这种变化依靠传统的沉积物有机磷总量
分析还难以反映出来,核磁共振技术的发展及应用则在一定程度上能够弥补该方面的不足。
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ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 32,No. 17 September,2012(Semimonthly)
CONTENTS
Conservation strategies for Ulmus elongata based on the analysis of biological and ecological factors
GAO Jianguo, ZHANG Yi, WU Yuhuan, et al (5287)
…………………………………
……………………………………………………………………………
Vertical distribution of methanogen community structures in Phragmites australis marsh soil in the Min River estuary
SHE Chenxing, TONG Chuan (5299)
…………………
………………………………………………………………………………………………
Energy balance closure and its effects on evapotranspiration measurements with the eddy covariance technique in a cropland
LIU Du, LI Jun, YU Qiang, TONG Xiaojuan, et al (5309)
…………
………………………………………………………………………
Effects of soil water potential on the growth and physiological characteristics of Populus tomentosa pulpwood plantation under
subsurface drip irrigation XI Benye, WANG Ye, DI Nan, et al (5318)…………………………………………………………
Physiological indices of leaves of jujube (Zizyphus jujuba) damaged by Apolygus lucorum
GAO Yong, MEN Xingyuan, YU Yi, et al (5330)
……………………………………………
…………………………………………………………………………………
Economic analysis of wetland resource protection: a case study of Beijing Wild Duck Lake
WANG Changhai, CUI Lijuan, MA Muyuan, et al (5337)
……………………………………………
…………………………………………………………………………
Comparative studies on the farmers忆 willingness to accept eco鄄compensation in wetlands nature reserve
WANG Changhai,CUI Lijuan,MAO Xufeng, et al (5345)
………………………………
…………………………………………………………………………
Remote sensing estimation models of Suaeda salsa biomass in the coastal wetland
FU Xin,LIU Gaohuan, HUANG Chong,LIU Qingsheng (5355)
……………………………………………………
……………………………………………………………………
Effects of N addition on soil organic carbon components in an alpine meadow on the eastern Qinghai鄄Tibetan Plateau
ZHENG Jiaojiao, FANG Huajun, CHENG Shulan, et al (5363)
………………
……………………………………………………………………
Estimating carbon emissions from forest fires during 2001 to 2010 in Daxing忆anling Mountain
HU Haiqing, WEI Shujing, SUN Long (5373)
…………………………………………
………………………………………………………………………………………
Predicting the effects of soil water potential on the growth of cut lily DONG Yongyi, LI Gang, AN Dongsheng, et al (5387)………
Rain enrichment鄄accelerated carbon emissions from soil in a Nitraria sphaerocarpa community in hyperarid region
LIU Dianjun, WU Bo, LI Yonghua, et al (5396)
……………………
…………………………………………………………………………………
Response of soil organic carbon sequestration to the “Grain for Green Project冶 in the hilly Loess Plateau region
XU Mingxiang, WANG Zheng, ZHANG Jin, et al (5405)
……………………
…………………………………………………………………………
Temporal and spatial variability in soil respiration in five temperate forests in Xiaoxing忆an Mountains, China
SHI Baoku,JIN Guangze,WANG Zhaoyang (5416)
…………………………
…………………………………………………………………………………
Distributions pattern of phosphorus, potassium and influencing factors in the upstream of Shule river basin
LIU Wenjie, CHEN Shengyun, HU Fengzu, et al (5429)
…………………………
…………………………………………………………………………
COI1 is involved in jasmonate鄄induced indolic glucosinolate biosynthesis in Arabidopsis thaliana
SHI Lu, LI Mengsha, WANG Lihua, et al (5438)
………………………………………
…………………………………………………………………………………
Modeling canopy rainfall interception of a replanted Robinia pseudoacacia forest in the Loess Plateau
WANG Yanping,WANG Li,WEI Sanping (5445)
…………………………………
…………………………………………………………………………………
The differences of plant community diversity among the different altitudes in the Water鄄Level鄄Fluctuating Zone of the Three
Gorges Reservoir LIU Weiwei, WANG Jie, WANG Yong, et al (5454)…………………………………………………………
Low鄄frequency drought variability based on SPEI in association with climate indices in Beijing SU Hongxin, LI Guangqi (5467)……
Response of upland jujube tree trunk diameter to different ecological factors
ZHAO Ying, WANG Youke, HAN Lixin,et al (5476)
……………………………………………………………
……………………………………………………………………………
The spatial distribution and seasonal dynamics of fine roots in a young Caragana korshinskii plantation
ZHANG Fan, CHEN Jianwen, WANG Mengben (5484)
………………………………
……………………………………………………………………………
Interspecific segregation of species in tree and shrub layers of the Pinus bungeana Zucc. ex Endl. community in the Wulu
Mountains, Shanxi Province, China WANG Lili, BI Runcheng, YAN Ming, et al (5494)………………………………………
Effects of long鄄term fertilization on soil microbial biomass carbon and nitrogen and enzyme activities during maize growing season
MA Xiaoxia, WANG Lianlian, LI Qinghui, et al (5502)
…
…………………………………………………………………………
A model to predict dry matter accumulation dynamics in wheat based on the normalized method
LIU Juan, XIONG Shuping, YANG Yang, et al (5512)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Optimization strategies and an aesthetic evaluation of typical plant communities in the Shanghai Green Belt
ZHANG Kaixuan, LING Huanran, DA Liangjun (5521)
…………………………
……………………………………………………………………………
Carbon footprint evaluation research on the tourism transportation system at tourist attractions: a case study in Hengshan
DOU Yindi, LIU Yunpeng, LI Bohua, et al (5532)
……………
………………………………………………………………………………
An urban ecosystem assessment method and its application SHI Huichun, LIU Wei, HE Jian, et al (5542)…………………………
Seasonal variations in distribution and biological characteristics of snailfish Liparis tanakae in the central and southern Yellow Sea
ZHOU Zhipeng, JIN Xianshi, SHAN Xiujuan,et al (5550)
…
…………………………………………………………………………
Effects of cyanobacterial accumulation and snail grazing on the growth of vallisneria natans
HE Hu, HE Yuhong,JI Yachan,et al (5562)
……………………………………………
………………………………………………………………………………………
The structure and thermal insulation capability of Mustela sibirica manchurica winter pelage in Heilongjiang Province
LIU Yu,ZHANG Wei (5568)
………………
………………………………………………………………………………………………………
Ontogenetic shifts in selected body temperature and thermal tolerance of the tiger frog, Hoplobatrachus chinensis
FAN Xiaoli, LEI Huanzong, LIN Zhihua (5574)
……………………
……………………………………………………………………………………
The influence of tubificid worms bioturbation on organic phosphorus components and their vertical distribution in sediment of
Lake Taihu BAI Xiuling, ZHOU Yunkai, ZHANG Lei (5581)……………………………………………………………………
Review and Monograph
Research advances in ecological assessment of urban greenspace MAO Qizheng, LUO Shanghua, MA Keming, et al (5589)………
Ecological hot topics in global change on the 2nd International Young Ecologist Forum
WAN Yun, XU Lili, GENG Qifang,et al (5601)
…………………………………………………
……………………………………………………………………………………
Scientific Note
Screening trial for the suitable plant species growing on sand dunes in the alpine valley and its recovery status in the Yarlung
Zangbo River basin of Tibet, China SHEN Weishou, LI Haidong, LIN Naifeng, et al (5609)…………………………………
《生态学报》2013 年征订启事
《生态学报》是中国生态学学会主办的生态学专业性高级学术期刊,创刊于 1981 年。 主要报道生态学研
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