中国长足摇蚊幼虫和霍普水丝蚓扰动下沉积物氧气特征分析

为研究中国长足摇蚊幼虫(Tanypus chinensis)和霍普水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri)扰动对表层沉积物氧气渗透及空间分布的影响,采集梅梁湾表层沉积物,借助高精度溶氧微电极,研究两种生物扰动作用下,太湖梅梁湾表层沉积物氧气渗透深度和空间分布的变化,并根据氧气在流动培养体系中浓度的变化和在扩散边界层中的扩散过程这两种方法计算界面氧气交换速率。结果表明,中国长足摇蚊幼虫和霍普水丝蚓两种底栖生物扰动均能提高沉积物界面氧气交换速率,且微电极法的计算值要低于流动培养法。通过溶氧微电极剖面能够准确的获得氧气渗透深度的信息。结果发现:长足摇蚊幼虫的扰动能提高沉积物氧气渗透深度并造成氧气在沉积物内空间分布的差异,长足摇蚊幼虫扰动后沉积物氧气渗透深度由无扰动的6 mm增至10 mm。与长足摇蚊幼虫相比,霍普水丝蚓扰动没有增加沉积物氧气渗透深度及造成空间分布差异。对比两种计算方法发现,在生物扰动作用下,由于生物作用的影响,根据氧气在扩散边界层的扩散得到的值可能会低估氧气的界面交换速率。

中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫底栖扰动对沉积物溶解氧特征及反硝化的影响

以中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫对沉积物的生物扰动过程为研究对象,运用稳定同位素示踪及同位素配对技术,深入探讨长足摇蚊幼虫扰动对太湖梅梁湾沉积物硝酸盐界面迁移、溶解氧侵蚀深度及沉积物反硝化速率及两种不同反硝化过程(非耦合反硝化(DW)和耦合反硝化(DN))的影响.摇蚊幼虫扰动后,添加15N两种处理沉积物氧气消耗速率由355.49±131.49μmol/(m2.h)变化为546.39±261.41μmol/(m2.h),而未添加15N两种处理由313.57±61.63μmol/(m2.h)变化为554.17±184.36μmol/(m2.h),硝酸盐界面迁移结果表明:扰动显著加强了水体硝酸盐向沉积物迁移的速率,加强沉积物作为上覆水中NO3-N汇的作用,摇蚊幼虫扰动组的硝酸盐迁移速率从-33.75±29.25μmol/(m2.h)提高到-210.14±117.25μmol/(m2.h).同位素添加实验发现,摇蚊幼虫底栖扰动能显著提高沉积物总反硝化速率,与对照组相比,总反硝化速率从31.83±8.79μmol/(m2.h)上升到228.98±54.09μmol/(m2.h),增加了约6倍左右.利用同位素配对法计算对两种不同反硝化过程进行区分,发现非耦合反硝化速率从15.78±8.51μmol/(m2.h)上升到182.96±45.22μmol/(m2.h),耦合反硝化速率从16.04±5.63μmol/(m2.h)增加到46.01±8.97μmol/(m2.h),预示着底栖生物扰动能同时增加耦合和非耦合两种反硝化过程,而非耦合反硝化过程的增加强度远大于耦合反硝化.