為了闡明多重組合擾動因素對沉積物微界面環(huán)境的影響，以太湖梅梁灣沉積物為研究對象，采用Rhizon采樣技術(shù)和微電極系統(tǒng)等手段，研究了擾動下微界面溶解氧滲透深度、pH、ORP、鐵離子和含水率等變化規(guī)律。結(jié)果表明，藻類組（ES5）的OPD最大，達(dá)到了11.5 mm。不同擾動下對照組、搖蚊幼蟲組、組合擾動組、河蜆組（或藻類）的pH剖面曲線趨勢從左向右平移，而ORP剖面曲線從左往右的順序分別是ES1、ES2、ES4、ES3、ES5組。河蜆組表層0～6 cm沉積物的平均含水率達(dá)到了61.68%，為各組最高。與組合擾動組相比，河蜆的出現(xiàn)降低了沉積物OPD，而藻類的出現(xiàn)進(jìn)一步增大了沉積物OPD。同時，組合擾動下河蜆或藻類的出現(xiàn)進(jìn)一步增大了沉積物pH。其次，組合擾動下河蜆的出現(xiàn)降低了沉積物ORP，而藻類的出現(xiàn)進(jìn)一步增大沉積物ORP。除此之外，河蜆的出現(xiàn)還進(jìn)一步增大了沉積物含水率和孔隙度，而藻類的出現(xiàn)對其并無顯著性影響。

底泥擾動是促使內(nèi)源磷遷移轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素。底泥擾動可分為兩種：一是物理擾動，主要是風(fēng)浪，水流，魚類巡游，船運(yùn)等物理因素造成的；二是生物擾動，主要是由底棲生物引起的。然而，在天然水體中，底泥擾動通常由多種形式構(gòu)成，最常見的是物理擾動與底棲生物組成的組合擾動。目前，淺水湖泊磷遷移轉(zhuǎn)化理論體系的構(gòu)建主要是基于底泥表層的泥水界面。但是，由于底棲生物的存在，使得底泥內(nèi)部存在另一種泥水界面，因為此類界面的形成過程、大小、氧化層厚度、形狀、環(huán)境效應(yīng)明顯不同于底泥表層的泥水界面，采用建立在底泥表層的傳統(tǒng)的磷遷移轉(zhuǎn)化理論體系來解釋內(nèi)源磷的再生及遷移轉(zhuǎn)化則明顯不妥，由此人們開始關(guān)注底泥微界面環(huán)境的研究，但對于組合擾動對底泥微界面環(huán)境的影響研究甚少。有鑒于此，本研究以物理擾動、搖蚊幼蟲、河蜆和藻類為主要研究對象，真實地模擬了太湖底泥多重擾動的實際情形，借此研究多重組合擾動對沉積物微界面環(huán)境的影響，以期為豐富淺水湖泊磷遷移轉(zhuǎn)化理論體系奠定前期理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1研究地點與采樣準(zhǔn)備

2015年4月利用大口徑重力采樣器（Rigo Co.直徑90 mm，高500 mm）在無錫梅梁灣采樣點（N31°31'30.10″，E120°10'57.1）采集表層15 cm沉積物柱樣總計16根，并保留采樣管上覆水水樣，用橡皮塞密封采樣管兩端，再垂直地把采集到的柱樣放入采樣架中，同時采集上覆水50 L，采樣運(yùn)輸過程中盡量保持柱樣不發(fā)生擾動。采樣點底泥及上覆水的各項理化性質(zhì)見表1。

試驗用藻類購自中科院水生生物研究所（武漢），品種為銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa），該品種是太湖水華爆發(fā)時的優(yōu)勢種群。實驗用搖蚊幼蟲購自花鳥市場，河蜆采集于太湖，為太湖原生河蜆。用梅梁灣采集來的底泥和上覆水馴化培養(yǎng)買回來的搖蚊幼蟲和帶回來的河蜆，使其適應(yīng)實驗條件，一周后用于實驗。

表1采樣點沉積物和上覆水的理化性質(zhì)

1.2實驗方法

實驗用培養(yǎng)單元培養(yǎng)管構(gòu)造見圖1，培養(yǎng)管材料為有機(jī)玻璃（長20.5 cm，內(nèi)徑ID 8.4 cm），底部用橡膠塞密封；管壁留有安裝Rhizon間隙水采樣器的小孔，使用前用疏水膠帶密封。

用400目金屬篩將采集來的上覆水過濾，截除掉其中的浮游生物，過濾后的上覆水用作底泥柱樣培養(yǎng)的上覆水。采集的沉積物柱樣進(jìn)行以下處理：把每個柱樣表層10 cm的底泥切分成5層，每層2 cm，相同層的沉積物收集在同一桶中，將各桶內(nèi)底泥通過60目金屬篩以除去其中的底棲生物和大顆粒物，將過篩后的沉積物混勻，按原來順序裝入培養(yǎng)管中，并用切片將沉積物-水界面切成完全平整。然后將濾后上覆水引到底泥上部，盡可能不使表層底泥發(fā)生擾動且保持泥-水界面的平整。將制得的若干個（根據(jù)實驗要求不同）底泥柱樣放在培養(yǎng)水槽內(nèi)，并向水槽內(nèi)加入濾后上覆水淹沒培養(yǎng)管，用曝氣頭對槽內(nèi)水曝氣預(yù)培養(yǎng)16 d，讓底泥穩(wěn)定。

圖1實驗培養(yǎng)管

在第14天底泥已基本穩(wěn)定，即泥-水界面沉降完全，泥面高度保持穩(wěn)定；上覆水中的各營養(yǎng)鹽濃度保持穩(wěn)定。從培養(yǎng)水槽中取出沉積物柱樣，將泥樣柱上頂至適當(dāng)位置，使得采樣孔位于泥-水界面以下1.5、2.5、3.5、4.5、5.5 cm處（分別采集泥面下1～2、2～3、3～4、4～5、5～6 cm段的間隙水，采樣分辨率是1 cm，由于在0.5 cm處插入的Rhizon采樣管易在重力作用下將表層泥面開裂，因此原定于0.5 cm處抽取1～2 cm間隙水的小孔暫時取消），將Rhizon間隙水采樣管包扎生膠帶后插入培養(yǎng)管壁預(yù)留的小孔中以保證完全密封，插入時注意采樣管的水平。將制得的培養(yǎng)柱樣放入黑暗房間內(nèi)，防止藻類光合作用對磷的影響。同時取足量預(yù)培養(yǎng)水放入棕色瓶中4℃保存，棕色瓶用錫箔包裹，作為實驗用上覆水的補(bǔ)充。為了使實驗結(jié)果更可靠，設(shè)置平行實驗，將制得的15根柱樣分別作如下實驗：3根用于對照實驗組（ES1）、3根用于搖蚊幼蟲擾動組（ES2）、3根用于物理和搖蚊幼蟲組合擾動組（ES3）、3根用于物理、搖蚊幼蟲和河蜆組合擾動組（ES4）、3根用于物理、搖蚊幼蟲、藻擾動組（ES5）。

在第17天，挑選活性較強(qiáng)的搖蚊幼蟲，向組合擾動（ES2、ES3、ES4、ES5）組柱樣中加入相應(yīng)條數(shù)的搖蚊幼蟲（密度與太湖自然密度一致），其中主要種群為羽搖蚊（Chironomus plumosus）幼蟲，絕大多數(shù)的搖蚊幼蟲能迅速打孔鉆入底泥中，半小時過后，將尚未打孔鉆入的搖蚊幼蟲用鑷子輕輕挑出，用新的有活力的搖蚊幼蟲代替，然后將所有培養(yǎng)管放回黑暗房間內(nèi)開啟試驗。以同樣的的方法加入相應(yīng)數(shù)量的河蜆和藻類。加入河蜆時用筷子夾住河蜆緩慢靠近泥-水界面輕輕放置于底泥表面，盡量避免產(chǎn)生較大擾動。

采用恒速攪拌機(jī)對柱樣進(jìn)行擾動，轉(zhuǎn)速為150 r/min，在水面上方1 cm處擾動10 min，使得表層0.5 cm沉積物完全懸浮。試驗期間，若發(fā)現(xiàn)搖蚊幼蟲鉆出泥面死亡時，立即用鑷子小心挑出，并加入等量的活體。

間隙水Fe2+取樣時預(yù)先在2 mL注射器針管中加入適量顯色劑后抽取1 mL間隙水。采樣后，立即用存于棕色瓶中的等量預(yù)培養(yǎng)水補(bǔ)充。

實驗共持續(xù)了11 d（第17～27天）。間隙水在15、21、26 d采集，每次抽取2 mL間隙水。試驗在第27天結(jié)束，當(dāng)天用Unisense微電極分析系統(tǒng)測定各柱樣氧剖面，隨后取出Rhizon間隙水采樣器，之后，將底部橡膠塞上頂，將表層10 cm沉積物切分成5層，每層底泥2 cm，將相同層位的底泥收集在同一燒杯中，用玻璃棒充分混勻。然后測定其含水率、孔隙度。