易分解碳输入模式对沉积物共代谢效应的影响

通过构建室内微宇宙系统,运用稳定碳同位素示踪法,解析混合处理组中各有机组分代谢释放的CO2含量,探讨相对易分解碳源的输入对湖泊沉积物有机碳矿化过程的影响.结果表明:添加相对易分解碳源的处理组中,CO2排放量明显升高,较对照组分别提高了45.49%(单次添加组)、52.61%(重复添加组)和57.65%(连续添加组),分次添加模式明显造成更高CO2排放量.各组中由沉积物矿化产生的CO2排放量较对照组分别提高了16.92%(单次添加组)、24.26%(重复添加组)、27.40%(连续添加组).尽管不同添加模式下,各组均表现为正向共代谢效应(即促进沉积物有机碳分解),但在培养结束时整体有机碳含量均净增加.葡萄糖促进了沉积物有机碳的矿化能力,但对自身代谢影响较小.考虑到富营养化湖泊中藻类的爆发频次和范围都进一步增加,藻类碎屑源源不断激发的共代谢效应不可忽略,在一定程度上削弱了湖泊沉积物的“碳汇”功能.

富营养化湖泊蓝藻-芦苇碎屑堆积分解过程及其潜在的共代谢效应

为探究富营养化浅水湖泊所富集的有机物对湖泊碳循环和水质的影响,本研究构建微宇宙系统,模拟蓝藻和芦苇碎屑单独分解及混合分解过程.通过测定各组上覆水营养盐浓度、有机质含量及结构的变化,揭示富营养化湖泊藻草残体混合分解过程中养分和有机碳的释放特征.结果表明,在实验0-88 h内,在添加相同的碳源条件下,蓝藻和芦苇混合处理组总碳(TC)释放量显著高于理论值,表明藻草碎屑混合分解存在共代谢效应.在培养初期,沉积物通过共代谢效应对水质产生了较大的影响,加速向水体中释放氮、磷物质.相较单独的植物分解,混合处理组中总氮(TN)、总磷(TP)的最大释放量分别提高了13.49%和26.84%;通过三维荧光光谱表征的类富里酸荧光强度变化也表明:较芦苇处理组,混合处理组中芦苇的分解速率更快.在培养开始后,各处理组均快速转变为厌氧状态,TC、TN、TP浓度随时间变化总体上呈先快速上升再逐渐平缓的趋势,分别在第228、108和324小时达最大值(372.4±2.98)、(138.45±2.97)和(7.95±1.11)mg/L.细菌特异性脂肪酸含量变化表明,将蓝藻碎屑添加到芦苇碎屑中,会增加芦苇碎屑中细菌的丰度,从而提高分解速率,激发共代谢效应.在全球气候变暖的背景下,随着富营养化湖泊藻类暴发频次增加,共代谢效应可能还会进一步加强,对富营养化湖泊水质将会持续产生影响.