城市化的高速推进使城市水体富营养化问题严重,有效防治水体富营养化是城市受污染水体治理与城市生态建设的重要内容。水生植被的恢复被认为是控制水体富营养化最有效的途径,也在城市河流的生态修复中得到大力推广,但是有关水生植被恢复对城市富营养化河流治理的长期效果却很缺乏。在外源性磷的输入得到有效控制后,沉积物内源性磷释放造成的水体持续富营养化不容忽视。本论文以上海市经过水生植被恢复的城市河流(丽娃河与曹杨环浜)作为主要的研究对象,研究沉积物磷的释放规律。通过野外调查分析沉积物磷的形态与水中磷浓度变化的关系；通过室内模拟研究温度和氧化还原电位对沉积物磷释放的影响与水生植被恢复的关系,为全面认识水生植被重建过程中磷的迁移转化的机制和完善水生态修复技术提供科学依据。(1)经水生植被恢复的丽娃河与曹杨环浜,沉积物中磷素形态以钙磷为主,各形态分布特征为：钙磷(Ca-P)>闭蓄态磷(OcP)>铁磷(Fe-P)、残渣态磷(RP)>可交换态磷(Ex-P)>铝磷(Al-P)。沉积物磷素的形态变化是富营养化水体磷素释放的根本原因,Ex-P对水中磷的影响最为直接,可通过沉积物间隙水逐渐向水体中释放。Ex-P与A1-P、Fe-P与Ca-P具有显著的相关性。(2)水生植被恢复对富营养化水体有明显的改善作用,能有效减少沉积物中磷的释放。其生活型、植被恢复的时间和植物种植方式对磷素形态均有影响。恢复时间越长,沉积物中钙磷比例越高。相对于沉水植物(菹草、金鱼藻等),根际泌氧能力较强的浮叶与挺水植物(睡莲、荷花等)形成氧化性根际环境更有利于Fe-P的形成,对磷的释放有抑制作用。不同种类的水生植物混合种植能更有效的利用沉积物空间,对磷释放的抑制作用增强。暴雨扰动会引起沉积物磷的释放,而水生植被恢复能有效抑制暴雨扰动带来的影响,且恢复时间越长,效果越明显。不当的水生植物收获方式对沉积物形成直接扰动,一定时期内会促进沉积物的再悬浮和磷的再释放过程。(3)温度对沉积物中磷素释放影响显著。温度较低时(4-10℃)可溶性无机磷(DIP)释放量较低,15℃时因大量有机磷的释放造成沉积物磷的释放量与释放速率明显上升。此时,因沉积物磷和有机质含量的影响,水体中DIP浓度：曹杨环浜>长风公园>丽娃河。DIP浓度的变化反应了初春时节可能因有机质大量释放造成水体富营养化,水生植被恢复过程中减少有机质与磷的沉积是控制初春温度上升时水体中磷浓度增加的重要因素。在升温初期(培养12h内),长风公园溶解性总磷(DTP)释放速率明显增加,曹杨环浜与丽娃河沉积物DTP释放速率降低。10-28℃的培养时,长风公园沉积物DTP平均释放速率大于丽娃河；15-28℃的培养时,与长风公园和丽娃河相比,曹杨环浜沉积物DTP平均释放速率基本保持稳定,升温对其平均释放速率影响较小。DTP平均释放速率表明水生植被恢复对早晚温差较大的春秋季节的温度变化,以及从冬季到春夏季节升温引起的磷释放速率的增加有抑制作用,且恢复时间越长,春夏季节温度升高对沉积物的释放速率的影响越小。(4)氧化还原电位对磷的迁移转化影响有所不同。各处理培养下释放量为：高度还原>氧化>还原。高度还原与还原条件下磷素释放的差异可能与沉积物中硫酸盐和硝酸盐的还原影响Fe-P形成有关,氧化条件下,有机质的分解是磷素释放的主要原因。培养前期与中期沉积物DTP释放速率先上升后下降。培养后期DTP释放速率为高度还原>还原>氧化。沉积物磷的形态分析表明,还原培养条件使Ex-P含量降低,高度还原条件下Al-P的减少较为明显。因此,春夏时节长时间的水生植物生长最终会使沉积物中磷的释放速率降低；冬季植物死亡一段时间后,释放速率会有所增加。各培养条件下,长风公园沉积物磷的释放量与释放速率均大于丽娃河与曹杨环浜。水生植被恢复使丽娃河与曹杨环浜沉积物中生物有效性较强的Ex-P、Al-P和Fe-P含量减少,从而,磷的释放速率与释放量较低,减少了氧化还原电位对磷素释放量的影响。本论文研究结果表明水生植被恢复能有效抑制沉积物磷素释放,具有良好的生态效应。一方面,水生植物可通过根际泌氧,以及减少暴雨扰动造成影响等途径抑制沉积物中磷素释放。另一方面水生植物对营养物质的长期吸收与对水生生态系统中生物多样性与生物量的提高,导致沉积物生物有效性磷与难以释放的磷的比例改变,从根本上降低了沉积物磷的释放速率与释放量,并由此减少了水生植物周期性生长过程中升温以及氧化还原电位改变引起的磷素释放增加的影响。因此,水生植被恢复过程中,对减少生物残体造成的磷与有机质的沉积对控制沉积物磷素释放、缓解水体富营养化有积极作用。此外,对长期水生植被恢复后水质的分析发现,对城市富营养水体水生植被恢复的生态效应的评价,不应简单地用化学指标判定,而应采用以生物指标为主的综合标准进行评价。
