HR-Peeper孔隙水采样器:石臼湖沉积物中含磷功能微生物群变化后引发磷释放

磷过量是湖泊水体富营养化的重要原因。由于水体温度和深度的跨季节变化，湖泊生态系统中由phoD编码微生物调控的碱性磷酸酶(APase)诱导的有机磷(P₀)矿化过程仍然不明确。本研究采用化学萃取法和溶液³¹P核磁共振法测定了石臼湖不同季节水体和沉积物中的磷和沉积物中碱性磷酸酶(APA)活性及酶动力学参数。同时利用高通量测序技术获得了编码功能基因phoD的微生物群落的丰度和组成。结果表明，由于陆源输入和生物量沉积的影响，从冬季到春季，水体深度越深，P₀浓度越高，春季间隙水PO₄^3-浓度显著升高，特别是在5 cm左右的沉积物深度，最高可达0.43 mg/L。春季沉积物中较高浓度的单酯和二酯的降解和矿化加剧了间隙水中PO₄^3-的负荷。春季较高的APA (91.6 μg/(g·h))是P₀·矿化的主要原因。phoD编码基因的绝对丰度在春季显著上升，达到冬季的2.6倍，促进了APA在春季的产生。相对丰度> 4%的phoD编码属以Cobetia和Calothrix为主，水藻属和Mitsuaria次之。优势菌属与APA和P组分呈弱正相关，表明低丰度菌属也参与了APA的生成和P₀的水解。本研究表明，高水温、高深度促进了沉积物中P₀的矿化，增加了水体中PO₄^3-的不稳定负荷，为富营养化湖泊的管理提供了有价值的信息。