生物扰动对湖泊沉积物有机质矿化环境及效应的影响研究

湖泊沉积物有机质矿化对全球碳循环、气候变化与水体富营养化有着重要的影响。浅水湖泊底栖动物种类与数量丰富，生物扰动可极大地改变沉积物的物化和生物学性质，深刻地影响着沉积物有机质矿化和早期成岩进程。本研究应用界面微电极、Rhizon、二维与微型Peeper间隙水取样、高分辨沉积物分层等技术，以及DAPI染色、FDA水解、Biolog微平板等微生物技术，系统研究不同功能群底栖动物对有机质矿化物化环境的影响，获取相关微生物与酶的活性响应信息；借助高效体积排阻色谱、荧光分析等技术，弄清底栖动物扰动对间隙水DOC特征、沉积物有机质组分等矿化效应的影响；采用培养法测定生物扰动对局部沉积物矿化速率的影响；同时研究最终矿化产物CO2、CH4在沉积物-水界面、水-气界面通量。着重揭示生物扰动对湖泊沉积物有机质矿化环境与效应的影响机制，为加深认识湖泊沉积物有机质矿化过程和机理，提供基础理论依据。

沉积物有机质矿化对全球碳循环、气候变化与水体富营养化有重要影响。而浅水湖泊底栖动物丰富，生物扰动可极大地改变沉积物的物化和生物学性质。为深入认识生物扰动对有机质矿化环境与矿化速率的影响，本研究基于野外采样与室内培养实验，利用微电极、微型peeper、FDA 水解、通量测定、气相色谱分析等方法，系统研究了不同功能群底栖动物对有机质矿化环境与矿化速率的影响特点。结果表明生物扰动能够破坏沉积物原有层位结构，改变O2分布与渗透深度、增大沉积物耗氧速率，提升其氧化环境与微生物活性、降低间隙水中Fe2+等还原态物质。有机质的迅速沉降可以减小O2渗透深度，增大沉积物耗氧速率，减小表层沉积物pH与Eh；增加间隙水中溶解活性磷含量，增大溶解活性磷在沉积物-水界面释放通量，而水丝蚓在这一过程中则促进沉积物对溶解活性磷的吸附。生物扰动作用增大了CO2向空气释放的通量，但未对间隙水中CH4含量、沉积物产CH4速率产生显著影响。另外，以向上输送功能者—水丝蚓作为模式生物的研究表明，生物扰动可增大再悬浮过程中总悬浮颗粒物，同时减小悬浮颗粒物的总体粒径。受本项目资助共发表SCI收录论文5篇，CSCD论文1篇。