洱海悬浮颗粒物和表层沉积物有机碳氮同位素来源特征及水质指示意义

摘要

为探究湖泊水体悬浮颗粒物和沉积物有机碳、氮来源及水质指示意义,分析了2013-2014年洱海悬浮颗粒物和表层沉积物有机碳同位素(δ^(13) C)、氮同位素(δ^(15) N)和C/N比值时空变化特征及与水质的关系.结果表明:①洱海悬浮颗粒物δ^(13) C、C/N、δ^(15) N在旱、雨季差异显著(P<0.05),旱季变化范围分别为-31.75‰~-18.21‰(均值-25.34‰±4.14‰)、9.1~16.9(均值13.3±2.7)、4.9‰~7.4‰(均值6.4‰±1.3‰),雨季变化范围分别为-14.7‰~-23.8‰(均值-20.2‰±3.3‰)、4.6~8.9(均值7.1±1.6)、7.4‰~10.8‰(均值9.3‰±1.8‰).悬浮颗粒物有机碳来源在旱季以陆源C3植物为主(46.0%±6.9%),转变为雨季以浮游植物为主(43.3%±6.1%);氮来源在旱季以陆源植物为主(40.7‰±6.5%),转变为雨季以湖内水生植物和浮游植物为主(39.9%±6.6%).表层沉积物δ^(13) C(-24.0‰~-14.6‰(均值为-18.7‰±4.7‰))和C/N(9.1~15.5(均值为12.1±3.3))均无显著季节差异(P>0.05),δ^(15) N在旱、雨季差异显著(P<0.05),变化范围分别为1.9‰~4.9‰(均值为3.6‰±1.5‰)和0.7‰~7.8‰(均值为4.2‰±1.8‰).表层沉积物有机碳来源在旱、雨季均以陆源C4植物为主(48.2%±19.1%),氮来源旱季以陆源植物为主(44.3%±10.1%),转变为雨季以化肥为主(30.3%±6.8%).两者有机碳与氮来源差异揭示水生和浮游植物来源的有机碳与氮易降解,对水质影响较大,而陆源C4植物和土壤来源的有机碳和化肥来源氮易沉积,对水质影响相对较小.②随机森林回归分析表明,悬浮颗粒物有机质(POM)来源差异(δ^(13) C、C/N)、氧化还原电位和水温(WT)是影响水体多营养循环指标的重要因子,重要度为4.0%~6.9%;POM、C/N和WT是影响叶绿素a的重要因子,重要度为9.3%~10.7%,说明POM来源特征结合水环境因子显著影响水质,而表层沉积物有机质来源相对稳定,对水质无显著影响.为防控洱海水质持续下降,除了加强外源控制,雨季还应重点采取控藻措施.