河口潮滩湿地沉积物中胞外酶研究

1、wwwyffab 怕 _论文发表专家河口潮滩湿地沉积物中胞外酶研究【摘要】：本文以长江口典型湿地一崇明东滩为例，首次研究了沿高 程梯度或沿植被演替系列沉积物中碱性磷酸酶等五种胞外酶活性的 空间分布规律，分析了胞外酶活性与环境因子的相互关系及其产生机 制，讨论了胞外酶活性在湿地植被演替中的作用。同时以崇明东滩沉 积物为对象，运用重金属离子的添加和去除等方法，研究了重金属离 子对沉积物中碱性磷酸酶活性的影响，利用胞外酶活性的变化探讨了 崇明东滩重金属污染的状况。此外，木文还研究了横沙东滩吹泥试验 工程对沉积物环境因子和胞外酶活性的影响并进行了对比分析。上述 工作的开展不仅有助于丰富湿地沉积物胞外酶

2、的理论，理解湿地生态 系统的生态过程，而且对于河口湿地的保护和利用具有重要的现实意 义和应用价值。主要研究结果如下：1崇明东滩沉积物中胞外酶活 性沿高程梯度或演替系列呈规律性变化，沉积物理化性质影响着胞外 酶活性的分布。崇明东滩沉积物中沿高程梯度碱性磷酸酶活性有增加 的趋势。而各植被样带沉积物中碱性磷酸酶活性、vmax除在表层有 一高值以外，各植被样带在2030cm处有一较高峰值，而km值在该 处有一较低值，说明除了表层之外，在亚表层有一个令人注意的碱性 磷酸酶活跃区。通过直线回归分析发现，碱性磷酸酶活性与沉积物中 粒径、溶解无机磷含量呈显著负相关，与总磷、有机质、总氮含量呈 显著正相关。最大

3、反应速度vmax与环境因子的关系与有机质、总氮 呈正相关，而km则相反。说明有机质总氮含量是提高碱性磷酸酶活个易找衣冉-a% 厲 www.yit_论文发表专家性的重要因素，同吋反映出碱性磷酸酶活性受底物和产物并存机制的 诱导或抑制，这种并存机制在其它土壤或沉积物碱性磷酸酶的研究中 并不多见。华东师范大学博士学位论文摘要过氧化氢酶活性随着演替 的发展有逐渐增大的趋势。各植被带酶活性垂直分布受环境因子的影 响而没有统一的分布规律。无论是水平还是垂直样品，沉积物过氧化 氢酶活性与有机质、总氮、总磷呈正和关，与溶解无机磷和沉积物粒 径呈负相关。充分反映了随着演替的发展，沉积物的肥力逐渐增高的 特点，也

4、反映了沿高程梯度沉积物生物氧化作用逐渐增强。蛋白酶活 性从光滩到芦苇带有降低的趋势，各植被样带垂直样品蛋白酶活性低 于表层。与环境因子分析表明，蛋白酶活性与有机质、总氮呈负相关, 而与溶解无机磷和沉积物粒径呈正相关。从光滩到芦苇带，硅藻数量 逐渐降低，导致沉积物中蛋白质含量降低，影响着蛋白酶的活性，也 可能说明蛋白酶主要来源于藻类，因此蛋白酶活性的高低更决定于有 机质的类型而与有机质总量无关。转化酶活性从光滩到芦苇带变化并 不明显，在海三棱蔗草带略高。垂直分布在10 30cm处有较高的 值。与环境因子无显著的相关关系。转化酶活性的大小与分布可能与 有机物组成有关。崇明东滩沉积物中脉酶活性很低，

5、甚至难以检出， 与各环境因子无显著相关关系。2向沉积物中添加金属离子实验发 现，重金属离子对崇明东滩沉积物屮碱性磷酸酶的作用方式有两 种:hg、cd、pb、cu等离子对碱性磷酸酶有抑制作用，通过生态剂量 分析，四种金属离子对碱性磷酸酶的抑制作用强弱存在差异，顺序为 hg乙cu |、）pb2+cdz 'zn和mn离子在低浓度下激活碱性磷酸酶的 活性，而在高浓度下则起抑制作用，说明崇明东滩zn和mn的污染 性不大。通过向不同植被带沉积物样品中添加鳌合剂edta以消除重 金属离了，发现在各样带沉积物碱性磷酸酶活性最高吋相对应的 edta添加量不同，海三棱蔗草带低于混合带和芦苇带，与各样带重

6、金属的累积含量相一致，edta的添加量能够综合反映潮滩湿地重金 属的污染程度，由于对酶起作用的重金属形态为华东师范大学博丄学 位论文摘要离子态，因此利用胞外酶活性来评价沉积物重金属的污染 状况更具实践意义。3横沙东滩沉积物中存在cd、sn、pb等重金属 元素为主的污染，吹泥后沉积物粒径减小，总磷含量明显增加，重金 属污染有增加的趋势。尤其是sn,站位最为明显，这与sn,站位 处于深槽，积累了大量的吹泥原土有关。吹泥后碱性磷酸酶活性显著 低于吹泥前，原因在于重金属尤其是zn的抑制作用。而过氧化氢酶 在重金属含量较高的站位具有较高的酶活性，说明了微生物应激反应 的存在，过氧化氢酶活性能反映出水域沉

7、积物中污染的程度。转化酶、 蛋白酶、脉酶活性无显著变化。因此，碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性 对环境变化有较好的指示作用。以上说明吹泥对横沙东滩底质环境造 成较大的影响，长期影响需进一步跟踪研究。总之，潮滩湿地高程和 沉积物粒径影响着物质的积累和群落的演替，从而决定着胞外酶活性 的变化。胞外酶对环境因素的变化具有敏感性，决定了其活性可以作 为环境变化的评价指标。【关键词】：河口潮滩湿地胞外酶分布重金属 指标吹泥试验【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2003【分类号】：q946【目录】：学位论文独创性说明6学位论文使用授权说明6-7缩写符 号及其含义78摘要8-11

8、abstract 11-14第一章研究背景14-251.1湿地 土壤或沉积物屮胞外酶研究现状14-211.1.1胞外酶及其研究意义 141.1.2湿地土壤或沉积物中酶活性的测定方法14-151.1.3湿地土壤 或沉积物中胞外酶活性的时空分布15-1614湿地中胞外酶活性与环 境因子之间的关系16-171.1.5外源营养物质的输入对湿地沉积物中胞 外酶活性的影响17-181.1.6湿地沉积物中胞外酶活性是湿地净化功能 的重要指示18-191.1.7湿地沉积物中胞外酶的动力学参数的研究 191.1.8湿地沉积物中胞外酶与全球变化19-211.2本文的研究背景和 研究意义21-221.3本文的工作思

9、路和研究内容22-251.3.1工作思路 22-231.3.2研究内容23-25第二章研究区域概况25-29第三章崇明东 滩潮滩沉积物中胞外酶活性29-62前言29-303.1研究方法30-353.1.1 沉积物样品的采集30-313.1.2沉积物中环境因子的测定31-323.1.3沉 积物中胞外酶活性的测定32-343.1.4统计分析34-353.2结果与分析 35-543.2.1崇明东滩潮滩表层沉积物中环境因了的陆向变化 35-393.2.2崇明东滩不同植被带沉积物中环境因子的垂直变化 39-423.2.3崇明东滩沉积物中胞外酶活性的变化4247324崇明东滩jiff沉积物中胞外酶活性与环

10、境因子的关系47-543.3讨论54-623.3.1崇明 东滩沉积物中环境因子的变化54-553.3.2崇明东滩潮滩沉积物中胞外个易找衣冉7 www.yitad_论文发表专家酶与环境因素的关系及其作用55-603.3.3群落演替与营养的获得性60-62第四章河口潮滩沉积物中碱性磷酸酶活性在环境评价中的应用62-74前言62-634研究方法63-644.2结果与分析64-654.2.1不同重 金属离子对崇明东滩沉积物中碱性磷酸酶的影响64-654.2.2edta对 崇明东滩不同植被带沉积物中碱性磷酸酶的影响654.3讨论jiff65-744.3.1重金属对土壤胞外酶的影响及其机制65-674.3.2edta的添加量能够综合发映沉积物的重金属的污染状况67-684.3.3 土壤或沉积物中酶可作为评价重金属污染的指标探讨6874第五章横沙东滩吹泥试验工程对沉积物屮胞外酶活性的影响74-91前言745.1研究区域自 然条件概况74-755.2研究方法75-785.2.1站位设置和采样时间755.2.2 采样方法和测定方法75-785.3结果与分析78-885.3横沙东滩吹泥前 后滩面表层沉积物中粒径组成的变化78-795.3.2横沙东滩吹泥前后滩面沉积物化学因子的变化79-855.3.3横沙东滩吹泥前后沉