池塘淤泥氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)分布特征研究

蔣國(guó)民等

摘要：柱狀采泥器采集淤泥，分段研究氮含量和分布規(guī)律。結(jié)果表明，淤泥中有機(jī)氮占61.73%～82.01%，有明顯的季節(jié)變化和垂直變化趨勢(shì)，無(wú)機(jī)氮主要由固態(tài)氮構(gòu)成，含量達(dá)11.27%～23.79%，有明顯的垂直變化趨勢(shì)。整個(gè)淤泥層參與淤泥氮營(yíng)養(yǎng)的貯存與釋放，9 cm層段氮營(yíng)養(yǎng)活躍。

關(guān)鍵詞：淤泥；氮營(yíng)養(yǎng)；分布特征

池塘淤泥是池塘養(yǎng)殖過(guò)程中水體內(nèi)發(fā)生物理、化學(xué)及生物學(xué)過(guò)程所產(chǎn)生的沉降物質(zhì)，主要是殘餌、魚類排泄物、死亡生物以及塵埃泥沙混入沉積于池底，并隨著養(yǎng)殖周期的延續(xù)而不斷加厚，是池塘氮、磷等營(yíng)養(yǎng)鹽的重要“匯”和“源”，是各種營(yíng)養(yǎng)鹽和污染物等的主要蓄積場(chǎng)所， 也是水域生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)、能量循環(huán)的重要環(huán)節(jié)[2]。適度淤泥能有效地維持水體肥效，促進(jìn)養(yǎng)殖魚類生長(zhǎng)，反之易導(dǎo)致水質(zhì)污染和魚類發(fā)病[3]。本次通過(guò)化學(xué)檢測(cè)分析池塘淤泥中氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的形態(tài)與分布，了解氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的季節(jié)變化規(guī)律，探索池塘淤泥氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)調(diào)控機(jī)制，為池塘淤泥氮的合理利用，池塘富營(yíng)養(yǎng)化的預(yù)測(cè)和治理提供一些科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1采樣

實(shí)驗(yàn)池塘為釣魚池，囤養(yǎng)草魚為主，不清淤、不施肥、投餌少，水深保持在1.2 m左右。2012年5月-2013年4月期間，每月定期用柱狀采泥器約同一位置采集淤泥3次，淤泥厚度為（15～18） cm，從表層往底層方向分段，每段3 cm，分5段，12 cm以下淤泥為最后一段，同一層段淤泥放同一塑料袋混勻、密封、編號(hào)，冰箱冷藏保存，備用。

1.2樣品處理

淤泥樣品4 000 r/min離心10 min，去除上清液，淤泥自然風(fēng)干、研磨，過(guò)100目篩，進(jìn)行總氮、有機(jī)態(tài)氮、可交換態(tài)氮及固態(tài)氮等指標(biāo)的檢測(cè)。

1.3分析方法

淤泥總氮含量就是各分層測(cè)定的總氮含量之和，表層總氮為表層3 cm厚淤泥總氮，底層總氮為12 cm深以下淤泥總氮?？偟獪y(cè)定和淤泥氮營(yíng)養(yǎng)形態(tài)分類測(cè)定方法參考半微量法和《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》（第二版）進(jìn)行，Excel分析實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)。

2結(jié)果

2.1氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)形態(tài)

從表1可看出，淤泥總氮百分含量范圍為（0423～1.093）%，即淤泥總氮含量為4.23～10.93 g/kg，由有機(jī)態(tài)氮和無(wú)機(jī)態(tài)氮組成，以有機(jī)態(tài)氮為主，含量占淤泥總氮的61.73%～8201%。實(shí)驗(yàn)池淤泥中，無(wú)機(jī)態(tài)氮主要以固態(tài)氮形式存在，含量占氮總量11.27%～23.79%，交換態(tài)氮含量較低，占氮總量的0.03%～0.07%。

2.2總氮分布

根據(jù)表1淤泥中不同氮營(yíng)養(yǎng)態(tài)物質(zhì)的百分含量描繪出其變化情況圖1，從圖1可知，實(shí)驗(yàn)池塘淤泥總氮含量呈明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)。冬春季（11-12月份和翌年1月份）為淤泥總氮含量最高期，其后逐步下降，夏秋季（7-9月份）達(dá)到淤泥總氮含量最低，秋季10-11月份，池塘淤泥總氮含量逐步上升。不同季節(jié)時(shí)期，淤泥總氮含量存在垂直分布現(xiàn)象（圖2），隨著淤泥深度的增加，總氮含量呈不同程度的增加趨勢(shì)。

淤泥底層總氮變化同淤泥總氮變化趨勢(shì)相一致（圖1），呈高度正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.853，整個(gè)淤泥總氮含量有72.783%是由底層淤泥總氮來(lái)確定的，其它影響因素為27.217%（圖3）。

表層總氮變化趨勢(shì)與淤泥總氮和底層總氮變化趨勢(shì)稍有不同（圖1），10-11月，表層淤泥總氮含量高，淤泥總氮含量逐步累積。表層總氮含量與淤泥總氮含量呈低度相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)（r）為0.348。

根據(jù)表層和底層總氮對(duì)整個(gè)淤泥總氮的影響和其相關(guān)性，擬合二元回歸方程為

Y=0.051+1.879 X1+2.421 X2

其中Y：淤泥中總氮的百分含量，X1：表層淤泥中總氮百分含量，X2：底層淤泥中總氮百分含量。

2.3無(wú)機(jī)態(tài)氮

池塘淤泥中無(wú)機(jī)態(tài)氮主要形式為固態(tài)氮，50%～83.35%固態(tài)氮分布在9 cm以上淤泥層，9 cm以下固態(tài)氮含量變化不顯著。固態(tài)氮隨淤泥深度增加而有所降低，但無(wú)明顯的季節(jié)變化趨勢(shì)（圖2）。無(wú)機(jī)態(tài)氮中銨態(tài)氮、硝態(tài)氮為可交換態(tài)氮，可通過(guò)分子擴(kuò)散遷移入水體，直接被水生植物吸收利用，是淤泥與上覆水之間氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)交換的主要方式，是我們生產(chǎn)利用的主要氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，其在池塘生態(tài)系統(tǒng)中具有重要的生態(tài)意義。淤泥中可交換態(tài)氮含量低，垂直分布呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，9 cm以上淤泥，其含量隨深度和季節(jié)而變化，9 cm深度以下，其含量較穩(wěn)定。

2.4有機(jī)態(tài)氮

池塘淤泥總氮中有機(jī)態(tài)氮含量高，不同季節(jié)期間的變化趨勢(shì)同淤泥總氮基本保持一致（圖1）。有機(jī)態(tài)氮與淤泥總氮呈高度正相關(guān)性（如圖4），對(duì)淤泥總氮值的影響程度可達(dá)87.947%，相關(guān)系數(shù)為0.938，擬合一元回歸方程為：

Y=0.070+1.230 X，r=0.938

其中Y：淤泥總氮百分含量，X：淤泥有機(jī)氮百分含量，回歸方程的方差分析檢驗(yàn)結(jié)果為極顯著，表明X和Y線性相關(guān)，并回歸極顯著。

3結(jié)論

底泥氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量是水體氮的沉積與釋放動(dòng)態(tài)平衡的結(jié)果，水體有機(jī)質(zhì)及氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)含量高，氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)出現(xiàn)沉積，池塘淤泥總氮含量由表向底呈遞增趨勢(shì)。反之則表層淤泥氮營(yíng)養(yǎng)逐步釋放水中，底層氮營(yíng)養(yǎng)逐步補(bǔ)充。淤泥9 cm段氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)沉積與釋放過(guò)程活躍，可交換態(tài)氮、固態(tài)氮和有機(jī)氮含量的變化和垂直變化明顯，9 cm以下淤泥層段有機(jī)氮也不斷變化，表明池塘淤泥層都參與了氮營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的貯存與釋放。

參考文獻(xiàn)：

[1]

Lu R K， Soil Agro chemistry Analysis Method. Beijing： China Agricultural Scientech Press， 2000：146-165

[2] Wang Y C， Wan G J， Yin C Q， Huang R G.. Distribution of total， exchangeable and fixed nitrogen in the sediments of two lakes in Guizhou province， Journal of Lake Sciences， 2002，14（4）：301-309

[3] 蘇利，姜志強(qiáng)，宋波瀾.3種底質(zhì)對(duì)水質(zhì)和紅鯽生長(zhǎng)的影響[J].大連海洋大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，26（2）：149-152

[4] Nagaraja P， Kumar M S H. Spedrophot ometric Determination of Nitrate in Pulluted Water Using a New Coupling Reagent. Anal. Sci. ，2002，（18）：355-357

[5] 金相燦，屠清瑛主編.《湖泊富營(yíng)養(yǎng)化調(diào)查規(guī)范》（第二版）[M].北京：中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1990