池塘淤泥氮營養物質分布特征研究

蔣國民等

摘要：柱狀采泥器采集淤泥，分段研究氮含量和分布規律。結果表明，淤泥中有機氮占61.73%～82.01%，有明顯的季節變化和垂直變化趨勢，無機氮主要由固態氮構成，含量達11.27%～23.79%，有明顯的垂直變化趨勢。整個淤泥層參與淤泥氮營養的貯存與釋放，9 cm層段氮營養活躍。

關鍵詞：淤泥；氮營養；分布特征

池塘淤泥是池塘養殖過程中水體內發生物理、化學及生物學過程所產生的沉降物質，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，并隨著養殖周期的延續而不斷加厚，是池塘氮、磷等營養鹽的重要“匯”和“源”，是各種營養鹽和污染物等的主要蓄積場所， 也是水域生態系統物質、能量循環的重要環節[2]。適度淤泥能有效地維持水體肥效，促進養殖魚類生長，反之易導致水質污染和魚類發病[3]。本次通過化學檢測分析池塘淤泥中氮營養物質的形態與分布，了解氮營養物質的季節變化規律，探索池塘淤泥氮營養物質調控機制，為池塘淤泥氮的合理利用，池塘富營養化的預測和治理提供一些科學依據。

1材料與方法

1.1采樣

實驗池塘為釣魚池，囤養草魚為主，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，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，淤泥自然風干、研磨，過100目篩，進行總氮、有機態氮、可交換態氮及固態氮等指標的檢測。

1.3分析方法

淤泥總氮含量就是各分層測定的總氮含量之和，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。總氮測定和淤泥氮營養形態分類測定方法參考半微量法和《湖泊富營養化調查規范》（第二版）進行，Excel分析實驗檢測數據。

2結果

2.1氮營養物質形態

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，由有機態氮和無機態氮組成，以有機態氮為主，含量占淤泥總氮的61.73%～8201%。實驗池淤泥中，無機態氮主要以固態氮形式存在，含量占氮總量11.27%～23.79%，交換態氮含量較低，占氮總量的0.03%～0.07%。

2.2總氮分布

根據表1淤泥中不同氮營養態物質的百分含量描繪出其變化情況圖1，從圖1可知，實驗池塘淤泥總氮含量呈明顯的季節變化趨勢。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。不同季節時期，淤泥總氮含量存在垂直分布現象（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。

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

表層總氮變化趨勢與淤泥總氮和底層總氮變化趨勢稍有不同（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性，相關系數（r）為0.348。

根據表層和底層總氮對整個淤泥總氮的影響和其相關性，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無機態氮

池塘淤泥中無機態氮主要形式為固態氮，50%～83.35%固態氮分布在9 cm以上淤泥層，9 cm以下固態氮含量變化不顯著。固態氮隨淤泥深度增加而有所降低，但無明顯的季節變化趨勢（圖2）。無機態氮中銨態氮、硝態氮為可交換態氮，可通過分子擴散遷移入水體，直接被水生植物吸收利用，是淤泥與上覆水之間氮營養物質交換的主要方式，是我們生產利用的主要氮營養物質，其在池塘生態系統中具有重要的生態意義。淤泥中可交換態氮含量低，垂直分布呈現一定的規律性，9 cm以上淤泥，其含量隨深度和季節而變化，9 cm深度以下，其含量較穩定。

2.4有機態氮

池塘淤泥總氮中有機態氮含量高，不同季節期間的變化趨勢同淤泥總氮基本保持一致（圖1）。有機態氮與淤泥總氮呈高度正相關性（如圖4），對淤泥總氮值的影響程度可達87.947%，相關系數為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：淤泥有機氮百分含量，回歸方程的方差分析檢驗結果為極顯著，表明X和Y線性相關，并回歸極顯著。

3結論

底泥氮營養物質含量是水體氮的沉積與釋放動態平衡的結果，水體有機質及氮營養物質含量高，氮營養物質出現沉積，池塘淤泥總氮含量由表向底呈遞增趨勢。反之則表層淤泥氮營養逐步釋放水中，底層氮營養逐步補充。淤泥9 cm段氮營養物質沉積與釋放過程活躍，可交換態氮、固態氮和有機氮含量的變化和垂直變化明顯，9 cm以下淤泥層段有機氮也不斷變化，表明池塘淤泥層都參與了氮營養物質的貯存與釋放。

參考文獻：

[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，宋波瀾.3種底質對水質和紅鯽生長的影響[J].大連海洋大學學報，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.《湖泊富營養化調查規范》（第二版）[M].北京：中國環境科學出版社，1990