沉水植物对水华蓝藻来源氮的吸收形态及速率研究

在富营养大型浅水湖泊中，敞水区产生的蓝藻水华会有一部分漂移到沉水植被区，死亡后分解释放大量可溶性营养盐，可能被水生植物吸收利用，从而滞留于水生植被区，对敞水区- - 沉水植被区耦合作用和湖泊营养盐循环速率产生影响。本项目拟采用稳定同位素示踪手段，通过添加15N同位素标记的蓝藻碎屑，检测上覆水、沉积物、沉水植物茎叶和根中15N的含量，计算沉水植物对蓝藻来源氮的利用率及其茎叶和根吸收藻源氮的比例；通过分组添加15N同位素标记的氨氮、硝氮、尿素和氨基酸等，比较沉水植物茎叶和根对蓝藻来源氮的吸收形态和速率，从而研究沉水植物吸收蓝藻来源氮的能力、形态和速率，揭示沉水植物对蓝藻来源氮的利用途径与机理，探讨沉水植物在敞水区- - 沉水植被区耦合过程和湖泊氮循环中的作用，为蓝藻易发型湖泊的沉水植被保护和湖泊管理提供科学依据。

本项目在3年的执行过程中，分步骤设置控制实验，研究了蓝藻死亡分解后释放的N的有机和无机形态；在无菌条件下，添加有机和无机形态的15N源，测定苦草中15N含量的变化，从而研究了苦草对各形态N的吸收比率；在控制实验条件下，将15N后的蓝藻碎屑添加入苦草和伊乐藻系统中，测定水体、沉积物和植物体内15N含量的变化，了解蓝藻来源的N在不同形态沉水植被中的归趋。设置的实验符合项目的立项内容，结果很好地完成了预定目标。. 主要研究结论如下：蓝藻死亡后，2天内即分解掉干物质重的40%以上，释放大量的溶解性N进入水体；溶解性无机氮（DIN）占总释放量的80%以上，主要以铵态氮（NH4+-N）为主，还含有硝态氮（NO3--N）和亚硝态氮（NO2--N）；溶解性有机氮（DON）不足20%，主要以氨基酸为主，另有少量的尿素。沉水植物能够吸收利用铵态氮、氨基酸和尿素等形态的N源。不同形态的沉水植物吸收利用的藻源N的能力不同，多根且低位生长的草甸型沉水植物苦草吸收的较少，而高位生长的冠层型植物伊乐藻吸收较多。藻类碎屑带来的外源N营养在不同形态的植被区有不同的归趋，在多根型低位生长的沉水植被区苦草系统中，主要是进入沉积物中，而在少根冠层型沉水植被区，则主要是反硝化释放入空气。