Phosphorus fractions and cycling in the sediment of a shallow eutrophic pond

Bu araştırmanın amacı, ötrofik Batı Göleti sedimentinde fosfor fraksiyon kompozisyonunun, sediment-su ara yüzeyindeki fosforun vertikal (pozitif-yukarı yönde ve/veya negatif- aşağı yönde) ve mevsimsel değişiminin kantitatif olarak belirlenmesi ile fosfor salınımında potansiyel etkili fraksiyon veya fraksiyonların ortaya konmasıdır. Bu araştırmada, Sakaryabaşı Balık Üretim ve Araştırma İstasyonu’nun su kaynağı Batı Göleti’nde sedimentten olan fosfor salınım ortalamalarının derinlik ve mevsimleri temsil eden aylara (Nisan, Temmuz, Ekim, Ocak) bağlı değişimi 9.19 μg m-2 gün-1 (Ocak, 0-5 cm) ve 119.08 μg m-2 gün-1 (Ekim, 0-5 cm) olarak tespit edilmiştir. Aylara ve derinliklere bağlı ortalama negatif fosfor salınımı 1.25 μg m-2 gün-1 (Temmuz, 5-10 cm) ve 46.45 μg m-2 gün-1 (Ekim, 10-15 cm) olarak hesaplanmıştır. Gölet sedimentinde fosfor fraksiyonlarının dağılımı; toplam organik bağlı fosfor fraksiyonu (Org≈P) > kalsiyuma bağlı fosfor fraksiyonu (Ca≈P) > karbonata bağlı fosfor fraksiyonu (CO3≈P) > demir + alüminyuma bağlı fosfor fraksiyonu (Fe+Al≈P) olarak saptanmıştır. Bu araştırmada elde edilen aylara ve derinliklere bağlı negatif fosfor salınım verileri doğrultusunda; Batı Göleti sedimentinin fosfor kaynağı değil fosfor tuzağı olduğu kantitatif olarak ortaya konmuştur. Bu bağlamda, Batı Göleti’nde sedimentten suya fosfor geçişinin engellenmesine veya baskılanmasına ilişkin en iyi yönetim uygulaması sucul makrofitlerin korunması olarak gözükmektedir.

Sığ ötrofik gölet sedimentinde fosfor fraksiyonları ve döngüsü

The aim of this study was to quantitatively determine the phosphorus fractional composition of the eutrophicated West Pond sediment using vertical and seasonal changes (positive-upwards and/or negative-downwards) in the phosphorus cycling across the sediment-water, and to examine the most effective potential fraction or fractions on phosphorus release and the pond’s eutrophication process. In this study, mean release values of phosphorus in depths and months representing the seasons (April, July, October, January) varied between 9.19 (January, 0-5 cm) and 119.08 μg m-2 d-1 (October, 0-5 cm) in West Pond sediment which supplies water to the Sakaryabaşı Fish Culture and Research Station. The mean negative phosphorus release dependent on months and depths were estimated as 1.25 μg m-2 d-1 (July, 5-10 cm) and 46.45 μg m-2 d-1 (October, 10-15 cm). The distribution of phosphorus fractions in the pond sediment: total organically bound phosphorus fraction (Org≈P) > calcium bound phosphorus fraction (Ca≈P)> carbonate bound phosphorus fraction (CO3≈P) > iron + aluminum bound phosphorus fraction (Fe+Al≈P). In line with research findings the negative phosphorus release dependent on months and depths have revealed quantitatively that West Pond sediment is a sink not a source in terms of phosphorus. In the light of this, conservation of the aquatic macrophytes, role in preventing/suppressing the dissolved inorganic phosphorus release from sediment to overlying water, suggested as the best management technique of West Pond.

PDF

___

Akcora Topçu A (2001). Sakaryabaşı Batı Göleti’nin sediment gözenek suyunda fosforun mevsimsel değişimi. Yüksek Lisans Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Su Ürünleri Anabilim Dalı (Basılmamış), 49s, Ankara
Akcora Topçu A (2002). Sakaryabaşı (Çifteler-Eskişehir) Batı Göleti sedimentinin C:N oranı ile göletin besin seviyesi arasındaki ilişkinin araştırılması. Tarım Bilimleri Dergisi 8 (4): 289-292
APHA (1995). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 19th edition. John D., Ducas Co., USA
Bostan V, Dominic J, Bostina M & Pardos M (2000). Forms of particulate phosphorus in suspension and in bottom sediment in the Danube Delta. Lakes and Reservoirs, Research and Management 5: 105-110
Boyd C E, Taner M E, Madkour M & Masuda K (1994). Chemical characteristics of bottom soils from freshwater and brackishwater aquaculture ponds. Journal of the World Aquaculture Society 25(4): 517-534
Eckert W, Nishri A & Parparova R (1997). Factors regulating the flux of phosphate at the sediment-water interface of a subtropical calcareous lake: a simulation study with intact sediment cores. Water, Air and Soil Pollution 99: 401-409
Gerhardt S & Schink B (2005). Redox changes of iron caused by erosion, resuspension and sedimentation in littoral sediment of a freshwater lake. Biochemistry 74: 341-356
Günay G, Öcal F, Güven F & Ergeneli N (2001). Sakaryabaşı karst kaynakları: hidrolojisi ve hidrojeolojisi. III. Ulusal Hidroloji Kongresi Bildiriler Kitabı, İzmir, Turkey
Hieltjes A H M & Lijklema L (1980). Fractionation of inorganic phosphates in calcareous sediments. Journal of Environmental Quality 9(3): 405-407
Istvanovics V (1994). Fractional composition, adsorbtion and release of sediment phosphorus in the Kiss- Balaton Reservoir. Water Resources 28 (3): 717-726
James W F, Best E P & Barko J W (2004). Sediment resuspension and light attenuation in Peoria Lake: Can macrophytes improve water quality in this shallow system? Hydrobiologia 515: 193-201
Jiang C, Hu J, Huang X, Li C, Deng J, Zhang J & Liu F (2011). Phosphorus speciation in sediments of Lake Hongfeng, China. Chinese Journal of Oceanology and Limnology 29(1): 53-62
Kırkağaç M & Demir N (2006). Effects of grass carp (Ctenopharyngodon idella Val., 1844), on water quality, plankton, macrophytes and benthic macroinvertebrates in a spring pond. Turkish Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 6: 07-15
Kisand A (2005). Distribution of sediment phosphorus fractions in hypertrophic strongly stratified Lake Verevi. Hydrobiologia 547: 33-39
Krogerus K & Ekholm P (2003). Phosphorus in settling matter and bottom sediments in lakes loaded by agriculture. Hydrobiologia 429: 15-28
Marsden M W (1989). Lake restoration by reducing external phosphorus loading: the influence of sediment phosphorus release. Freshwater Biology 21: 139-162
Pulatsü S, Akcora Topçu A & Köksal F (2003). Sediment and water phosphorus characteristics in a pond of spring origin, Sakaryabaşı Springs Basin, Turkey. Wetlands 23(1): 200-204
Pulatsü S & Topçu A (2006). Sakaryabaşı Batı Göleti’nde (Türkiye) sedimentten fosfor salınmının tahmini. Ege Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi Dergisi 23 (1/1): 119-12
Ramm, K. and Scheps, V. (1997) Phosphorus balance of a polytrophic shallow lake with the consideration of phosphorus release. Hydrobiologia 342-343: 43-53
Qu W, Morrison R J & West R J (2003). Inorganic nutrient and oxygen fluxes across the sediment-water interface in the inshore macrophyte areas of a shallow estuary (Lake Illawarra, Australia). Hydrobiologia 492: 119-127
Schneider S & Melzer A (2004). Sediment and water nutrient characteristics in patches of submerged macrophytes in running waters. Hydrobiologia 527: 195-207
Shaw J F H & Prepas E E (1990). Relationships between phosphorus in shallow sediments and in the trophogenic zone of Seven Alberta Lakes. Water Resources 24 (5): 551-556
Topçu A & Pulatsü S (2011). Sakaryabaşı (Çifteler- Eskişehir) Balık Üretimi ve Araştırma İstasyonunun Su Kaynağı Batı Göleti: Sediment kaynaklı inorganik azot salınımının araştırılması. Ekoloji 20: 26-33