天鹅湖沉积物中解磷菌的解磷能力及其对硬毛藻生长的影响

沉积物是维持有害藻华的重要营养来源,其中解磷菌对水体磷的循环起着关键的驱动作用,研究藻华暴发过程中解磷菌与沉积物磷释放的关系具有重要意义。为探讨解磷菌对瀉湖沉积物磷释放以及绿潮硬毛藻(Chaetomorpha sp.)生长的影响,以前期从天鹅湖分离的2株解有机磷细菌(OPB)(Geobacillus stearothermophilus,Bacillus pumilus)和藻华区沉积物为试材进行室内模拟试验,分析了不同OPB接种条件下上覆水总磷(TP)、可溶性磷(SRP)、硬毛藻生物量以及藻体磷含量等参数的差异,比较了试验前后沉积物碱性磷酸酶活性(APA)及磷赋存形态的变化。结果表明:试验期间不同处理水体TP和SRP含量的变幅分别为0.018-0.621 mg·L^(−1)和0.004-0.376 mg·L^(−1),解磷菌接种明显促进了沉积物磷的释放。无藻条件下,菌液量对水体TP和SRP含量具有极显著影响;各接种组TP含量均表现为高菌量大于低菌量处理,SRP含量在G.stearothermophilus接种处理的高低菌量间差异较大。试验结束时,接种组沉积物中APA均高于未接种组(差值为0.01-0.81μmol·g^(−1)·h^(−1)),表明OPB可通过分泌碱性磷酸酶等来促进沉积物磷的释放。在大多数处理中,沉积物NH4Cl-P和NaOH-P含量均较初始值有所降低。在G.stearothermophilus低菌量接种处理中,硬毛藻生长较好,藻体磷含量和磷富集量显著高于其余处理。研究表明,OPB接种能明显促进天鹅湖沉积物磷的释放以及硬毛藻生长,其中G.stearothermophilus具有较强的碱性磷酸酶分泌能力,且对藻华区沉积物具有较强的解磷能力。从沉积物、解磷菌和大型藻华之间的相互作用关系来看,解磷菌对于近海水体绿潮硬毛藻暴发的影响不容忽视。

无机解磷菌对天鹅湖瀉湖沉积物内源磷释放的影响

为研究解磷菌对荣成天鹅湖瀉湖沉积物内源磷释放的影响,以前期筛选的3株无机解磷菌和表层沉积物为试验材料进行室内模拟试验,分析了不同解磷菌接种条件下水体总磷及pH、Eh等参数的动态变化,比较了试验前后沉积物各形态无机磷的含量差异。结果表明,在试验前期,各解磷菌处理水体的pH均不同程度下降,其中沉积物灭菌组和非灭菌组分别降至6.46~6.88和6.66~6.78。试验期间各处理水体Eh不断下降,结束时沉积物-水界面呈厌氧状态。灭菌条件下解磷菌的接种明显促进了沉积物磷的释放,试验后期各加菌处理水体的总磷含量远高于对照;未灭菌条件下水体总磷上升较慢且总体水平较低,不同解磷菌处理间差异较小。试验结束时,大部分加菌处理沉积物中HCl-P(钙结合态磷)含量下降了19.92~50.08 mg·kg^(-1),BD-P(可还原态磷)含量下降1.81~4.19 mg·kg^(-1),而NaOH-P(铁铝结合态磷)未下降。研究表明,无机解磷菌的接种可明显降低上覆水pH,从而使得沉积物中HCl-P溶解释放;HCl-P为天鹅湖沉积物磷的主要赋存形态,在解磷菌作用下其对上覆水体磷水平的潜在贡献不容忽视。

有机解磷菌对天鹅湖潟湖沉积物中磷释放的影响

为探讨天鹅湖中有机解磷菌(OPB)的优势种属以及解磷菌对潟湖沉积物磷释放的影响,通过平板培养和16S rDNA序列分析对沉积物中OPB进行筛选鉴定,选取3株代表性菌株(Geobacillus stearothermophilus、Bacillus flexus、Bacillus altitudinis)在沉积物灭菌和非灭菌条件下进行模拟试验,探究OPB接种对上覆水总磷(TP)及沉积物碱性磷酸酶活性(APA)、磷赋存形态的影响。结果表明:芽孢杆菌属(Bacillus sp.)是天鹅湖冬季沉积物中OPB的优势属。沉积物是否灭菌对上覆水TP浓度影响显著,表现为灭菌组的3个接种处理的TP浓度均显著高于非灭菌组。OPB接种促进了天鹅湖沉积物中磷的释放,试验期间灭菌组各处理水体TP浓度变幅为0.049~0.335 mg·L^(-1),其中弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)和短小芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)增幅较大。在试验结束时,大多数处理沉积物中APA和弱吸附态磷(NH4Cl-P)含量明显增加,而可还原态磷(BD-P)和铁铝结合态磷(NaOH-P)含量则有所降低。研究表明,在天鹅湖潟湖沉积物中分布着大量OPB,其可通过分泌碱性磷酸酶或改变氧化还原环境等影响沉积物磷的形态转化及释放潜力,OPB对沉积物内源磷释放的贡献不容忽视。

成山卫沙坝潟湖链的形成和近期演化

山东荣成市成山头南侧发育了一条沙坝和一系列的湖 ,组成成山卫湖链 ,以面积最大的天鹅湖有关资料为主 ,运用粒度分析、软体动物鉴定、14 C测年等方法 ,对So5 ,Sh5 ,Sh1和Sh6孔岩心进行分析 ,揭示了该湖链的形成过程 :距今 70 0 0a左右 ,海水开始入侵 ,形成了荣成湾 ,距今 6 0 0 0a左右 ,沙坝和坝内的一系列半封闭湖形成 .根据沙坝层理的观测资料分析了湖形成后自然作用下的演化动态 ,并指出近年来由于人类活动加剧 。

芽孢杆菌属解磷菌对天鹅湖瀉湖不同类型沉积物的解磷能力

磷是海洋浮游植物生长所必需的营养元素,而过量的磷负荷会导致水体富营养化。解磷菌是影响磷再生的一个重要因素,在水体磷的生物地球化学循环中发挥着关键作用。为了研究无机解磷菌(IPB)对天鹅湖瀉湖不同湖区沉积物的解磷能力,本研究以前期从湖中心沉积物中筛选的两株芽孢杆菌属(Bacillus sp.)解磷菌及4个湖区的表层沉积物为试验材料,通过室内模拟试验分析了不同解磷菌接种条件下水体pH、DO、总磷(TP)、可溶性磷(SRP)等参数的动态变化,探究了解磷菌对沉积物各形态无机磷转化的影响。结果表明,试验期间,上覆水体DO浓度及pH均呈不同程度的下降趋势,沉积物-水界面很快达到厌氧状态。解磷菌接种促进了天鹅湖沉积物中磷的释放,菌株及湖区的不同均对上覆水体TP浓度有显著影响。试验期间,接种处理的上覆水体SRP浓度变幅为0.009~0.666 mg/L;两种菌株对不同湖区沉积物的解磷能力存在明显差异,其中弯曲芽孢杆菌(Bacillus flexus)对西北部湖区沉积物的解磷能力最强,水体中SRP浓度增幅为0.510mg/L;而巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)对南部湖区砂质沉积物的解磷能力最强,增幅为0.583 mg/L。试验结束时,弯曲芽孢杆菌接种组沉积物中NaOH-P含量均有所下降,降幅为2.49~30.36 mg/kg,其中西北部湖区降幅最大;南部湖区的BD-P含量在不同接种条件下均有所下降,且巨大芽孢杆菌组降幅大于弯曲芽孢杆菌组;其余磷形态的含量变化不明显。研究表明,天鹅湖不同湖区沉积物中无机磷含量差异较大,颗粒较细的湖中心和西北部含量较高。在IPB接种条件下,瀉湖不同湖区沉积物磷的释放能力存在差异,其中西北部湖区沉积物受微生物活性影响最大,解磷菌对该湖区沉积物内源磷释放的贡献不容忽视。

天鹅湖泻湖表层沉积物中各形态磷的空间分布特征

以山东半岛天然泻湖—荣成天鹅湖为研究对象,研究了表层沉积物中总磷、各形态无机磷、有机磷的含量水平及空间分布特征,明确了不同湖区沉积物磷的潜在生物可利用性,并对各形态磷与磷酸酶的相关性进行了分析。结果表明,天鹅湖表层沉积物总磷含量变化在236.9~689.7 mg kg-1之间;在大多数样点,无机磷含量高于有机磷,钙结合态磷是无机磷的主要存在形式。有机磷含量变幅为40.57~198.7 mg kg-1,中等活性和非活性有机磷之和占有机磷总量的90%以上。相关性分析表明,有机磷与无机磷、铁铝结合态磷、总磷呈极显著相关关系,碱性磷酸酶与总磷、有机磷、铁铝结合态磷等呈极显著相关(P【0.01)。天鹅湖沉积物的总磷及各形态磷含量存在较大的空间差异性,其中西北部和东北部铁铝结合态磷、生物可利用磷和活性有机磷含量均较高,说明此湖区沉积物中的磷具有较大生物可利用性。

天鹅湖潟湖表层沉积物磷的吸附容量及潜在释磷风险

研究了天鹅湖潟湖表层沉积物对磷的吸附容量,分析了沉积物磷吸附指数（PSI）、磷吸附饱和度（DPS）及由这两个指标构成的磷释放风险指数（ERI）,预测了不同区域沉积物磷的潜在释放风险。结果表明,沉积物的PSI变化范围为7.44~28.53 mg L/100 gμmol,湖北部和中部沉积物的PSI值较高;DPS与PSI的变化趋势相反,变幅为0.85%~4.99%,表现为湖南部和中部沉积物的DPS高于北部。沉积物的PSI与磷的理论吸附容量（Qmax）呈极显著正相关（P〈0.01）,而DPS与沉积物各理化参数间的相关性较差。有机质（OM）、活性铝（Alox）和粘粒是表层沉积物对磷持留的主要影响因素。此外,天鹅湖潟湖表层沉积物的ERI变化范围为2.93%~44.70%,磷释放诱发富营养化的风险处于中度范围,其中东南部发生富营养化的风险较高，