构建用于评估水库营养状况的水体-沉积物磷含量的方法：以东张水库为例

《Ain Shams Engineering Journal》：Constructing a water body-sediment phosphorus assessment method for reservoir nutritional status: An example of DongZhang Reservoir

　　戈哈尔·阿尤布 | 萨吉德·古尔 | 谢辉·谭 | 苏玉萍 | 萨米·乌尔·拉赫曼 | 穆罕默德·扎希尔 | 戈克门·切里巴斯 | 艾哈迈德·切莱比
中国科学院南海海洋研究所热带海洋学国家重点实验室，广州 511458

**摘要**
东张水库的富营养化状态具有明显的季节性变化：夏季、秋季和冬季处于轻微富营养化状态，而春季则处于中度富营养化状态。综合营养状态指数方法和水-沉积物磷指数（WSPI）均显示出显著的线性相关性，从而证实了WSPI作为评估水库营养状态指标的可靠性。为缓解富营养化问题，东张水库的管理主要侧重于在雨季调节外部磷的输入。当总磷（TP）浓度≤0.013 mg·L?1时，可实现最佳水质状态；理想且健康的营养状态对应的TP浓度范围分别为0.013–0.019 mg·L?1和0.019–0.025 mg·L?1。在旱季，沉积物释放的溶解磷对水柱中磷营养物质的贡献显著高于雨季（η=17.1% vs η=3.2%），因此控制内部磷的释放成为旱季管理的主要目标。为了维持最佳生态条件，水柱中的TP浓度应保持在0.049 mg·L?1以下，同时沉积物中的磷参数需满足有机磷（OP）≤101.6 mg·kg?1和铁/铝结合磷（Fe/Al-P）≤186.2 mg·kg?1的控制阈值。

**引言**
磷（P）是调节淡水生态系统浮游植物生产力的关键限制性营养物质；然而，人为富集超过自然阈值浓度会导致富营养化，从而引发严重的生态退化以及相应的社会经济影响[1] [2]。磷被浮游植物吸收后，会储存在其细胞生物量中，并在细胞衰老、死亡后通过沉积作用释放出来，最终在沉积物-水体界面被微生物矿化[3] [4] [5]。这一生物地球化学过程强调了战略性磷管理的必要性，以防止富营养化[6]。长期暴露于高外部磷负荷会导致地表水质改善措施和富营养化治理工作受到阻碍，促进表层沉积物中磷的持续积累[7] [8] [9]。通过酶促磷酸酶活性，磷可以从沉积物层转移到上层水体中[10] [11]，即使在高氧环境下也是如此。然而，最新研究表明，磷酸酶活性和沉积物中的磷池在空间和时间上存在显著异质性，这种变异性受多种物理化学和环境因素的影响，包括温度、溶解氧（DO）浓度、氢离子浓度（pH值）以及外部营养物质负荷动态[4] [12] [13] [14]。此外，蓝藻生物量的微生物分解会显著增加氮和磷向水体的释放[15] [16] [17]，而水体中的高营养物质浓度与来自表层沉积物的内部营养物质负荷量之间存在直接关联[8] [18]。因此，有效治理水库富营养化需要全面了解水柱和沉积物层中的磷形态和浓度分布[19] [20]。

控制内部磷释放的机制具有明显的空间和时间异质性，从而对沉积物基质中的磷形态和上层水体中的磷浓度产生不同影响[21] [22] [23] [24]。然而，关于沉积物磷地球化学和内部磷负荷动态的实质性研究通常局限于夏季分层期获得的单时间点数据，或仅覆盖特定水库系统内的有限采样区域[14] [25]。此外，磷酸酶活性和内部负荷量还取决于沉积物中磷的具体化学形态[26] [27]。因此，阐明沉积物中磷分布的空间异质性及其相关的生物地球化学转化过程是优化水库管理方案的必要前提[28] [29]。已有研究探讨了沉积物中磷组分的空间分布模式及其与水柱营养物质浓度的关联，发现不同湖泊区域之间的磷组分存在显著差异，这些差异可能对磷酸盐向水体的释放产生不同影响[30]。实地研究还表明，来自缺氧沉积物的磷释放可能是重要的内源营养物质来源，对富营养化水库的水质参数和浮游植物增殖动态有显著影响[31]。与以往单独关注水柱营养物质化学性质或沉积物中磷动态的研究不同，本研究采用综合方法，利用水-沉积物磷指数（WSPI）整合水柱和沉积物中的磷指标，以全面评估水库的富营养化状态。本研究的主要创新在于首次将WSPI应用于营养状态评估，结合水柱中的总磷以及沉积物中的有机磷（OP）和铁/铝结合磷（Fe/Al-P）进行综合分析。该方法还系统分析了雨季和旱季之间内部磷负荷动态的季节性差异，并根据浮游植物数量确定了水和沉积物中磷的临界浓度，为东张水库的富营养化治理提供了可操作的管理目标。尽管已有大量研究关注湖泊系统的富营养化过程，但现有评估大多侧重于水柱中的营养物质浓度，而沉积物中的磷对整体营养状态评估的贡献往往未被充分考虑[11] [32] [33]。因此，本研究的具体目标有三点：（1）描述东张水库水柱和表层沉积物中磷的空间及季节分布模式；（2）利用水-沉积物磷指数（WSPI）评估水库的营养状态，并将其与传统富营养化评估方法进行比较；（3）根据浮游植物数量确定水和沉积物中磷的临界浓度，为水库系统的富营养化治理提供基于证据的指导。

**材料与方法**
2.1. 研究区域
东张水库位于福清市的长江干流沿岸，属于福清市石渚山-长江风景名胜区（119°29′20″E, 25°46′6″N）（图1）。水库流域相对平坦广阔，正常高水位时的水面面积为约15平方公里。该水库于1958年12月建成，集水区面积为200平方公里，总蓄水量为2.06亿立方米[34]。长江发源于瑞云山，大致自西向东流动，流经乐田和下洲后进入福清市，然后继续向东穿越东张、洪路和福清城区，最终在海口附近注入福清湾。长江主河道长约62公里，平均纵坡约为4%[35]。1992年，福建省政府将东张水库列为饮用水源保护区[34] [36]。

**图1. 东张水库位置图及采样点**

本研究旨在通过整合水柱和沉积物中的磷指标来评估东张水库的营养状态。在水库内选择了三个代表性采样点：入口区、水库中心区和大坝区，以反映该系统的主要水文条件。2022年4月至12月期间，每周采集水和表层沉积物样本。研究区域的雨季为4月至9月，旱季为10月至12月。研究期间共进行了39次采样。在每个采样点采集水样以分析总磷（TP）及其他相关化学参数。表层沉积物样本（0–5厘米）使用抓取采样器采集，然后分析不同的磷组分，包括有机磷（OP）和铁/铝结合磷（Fe/Al-P）。采集后，沉积物样本被冷冻并储存在-20°C，随后在-50°C下冻干、研磨并通过100目不锈钢筛网过滤，以便进一步分析。

后续分析中，过滤后的沉积物样本被密封在聚丙烯（PP）袋中并储存在-4°C。所有化学分析均采用标准实验室程序。水库的营养状态通过水-沉积物磷指数（WSPI）进行评估（图2）。进行相关性和回归分析以研究磷指标与总浮游植物密度（TPD）之间的关系。统计分析用于评估数据分布和变量间的关系，统计显著性定义为p<0.05。先前的研究表明，总磷（TP）和总氮（TN）是影响东张水库生态状况的主要污染物，其营养状态通常被归类为中度富营养化。然而，近年来水质恶化现象更加明显，包括藻类暴发的再次发生[37]。由于水库建于65多年前，沉积物中积累了大量营养物质盐类，这些盐类可能成为上层水体的内源营养物质[38]。

**图2. 东张水库营养状态评估的研究方法流程图**

东张水库的水体氮/磷（N/P）质量比大于7，最大值为26.7，最小值为7.7，平均值为15.6。目前水体的富营养化过程主要受磷的影响。水库水充分混合后，可以计算沉积物中的磷对水质的扩散效应[39]。

**公式说明**
(1) \(Cd = \frac{C_d}{C}\)，其中 \(C_d\) 为通过沉积物间隙水扩散迁移的总溶解磷酸盐浓度（mg·L?1）；\(C\) 为水中的总磷浓度（mg·L?1）
(2) \(Ca = \frac{J_s \times T_w}{H}\)，其中 \(Ca\) 为沉积物磷扩散导致的上层水中总磷浓度（mg·L?1）；\(J_s\) 为扩散通量（mg·cm?2·a?1）；\(T_w\) 为水停留时间（a）；\(H\) 为水深（m）
(3) \(T_w = \frac{w}{Q \times 86400}\)，其中 \(T_w\) 为水力停留时间（d）；\(w\) 为水存储体积（m3）；\(Q\) 为入流流量（m3·s?1）

**结果与分析**
3.1. 应用水-沉积物磷指数评估水库营养状态
(1) WSPI评估结果与EL评估结果的比较
研究评估方法的结果质量至关重要。第三季和比值方法用于确定东张水库四个季节中磷营养物质的营养状态，以构建水体-沉积物磷评估的“合成”结果。判别能力分析显示，两种评分方法都具有很强的判别能力，IQ值≥2。假设水柱和表层沉积物中测得的磷浓度能够代表采样期间的总体营养条件。水-沉积物磷指数方法假定选定的磷指标（WTP、OP和Fe/Al-P）能够充分反映水库生态系统中的富营养化主要过程。这些假设在水库富营养化研究中常用，有助于将水和沉积物中的营养物质指标整合到一个简化的评估框架中。统计分析采用标准方法进行，当 \(p<0.05\) 时认为差异和相关性具有统计学意义，当 \(p<0.01\) 时认为结果高度显著。相关性分析（图3）表明，这两种评估方法与广泛使用的全营养状态指数技术之间存在良好的线性关联。第三种方法的评估结果与回归关系为 \(y_1 = -0.0363 \times 1 + 2.2437\)（\(R^2_1 = 0.7634\)；\(p<0.01\)）和 \(y_2 = -0.2336 \times 2 + 13.127\)（\(R^2_2 = 0.7203\)；\(p<0.01\)），说明基于WSPI的两种方法可以评估东张水库的营养状态。在一定程度上，测得的水中总磷、沉积物中的有机磷和铁/铝结合磷可以反映水库的整体营养状态。

(2) 比值方法的结果不同评分方法结果的相关性分析。表1显示了使用比值法确定的东张水库核心指标的评分结果和每个指标的范围。25%分位数0.72、1.17和0.54的分数将由WTP、OP和Fe/Al-P进行评分。这些分数被归类为“中度富营养化”；50%分位数（即0.48-0.72、0.78-1.17和0.36-0.54）被归类为“轻度富营养化”；75%分位数（即0.24-0.48、0.39-0.78和0.18-0.36）被归类为“中度富营养化”；超过75%分位数的分数（即0.24、0.39和0.18）被归类为“重度富营养化”。通过结合加权结果，建立了不同季节的综合指标评分标准（表2）。

表1. 核心指标比值法评分结果和评分范围。
营养状态等级 中度营养 轻度富营养 中度富营养 重度富营养
比值法评分结果 WTP ≥ 0.72 0.48–0.72 0.24–0.48 < 0.24
OP ≥ 1.17 0.78–1.17 0.39–0.78 < 0.39
Fe/Al-P ≥ 0.54 0.36–0.54 0.18–0.36 < 0.18

指标-结果范围 WTP (mg·L?1) ≤ 0.04 0.04–0.06 0.06–0.08 >0.08
OP (mg·kg?1) ≤ 18 2.2 22.2–22 1.6 26.0 >26.0
Fe/Al-P (mg·kg?1) ≤ 30 6.8 30.6–34 34.6 >34.6
注：分类范围是根据先前研究中基于磷和浮游植物指标的常用富营养化评估标准调整的（例如[40]）。

表2. 水-沉积物P指数比值法的分级标准。
季节 中度营养 轻度富营养 中度富营养 重度富营养
春季、夏季 ≥ 0.72 0.48–0.71 0.24–0.47 < 0.24
秋季、冬季 ≥ 0.80 0.54–0.79 0.27–0.53 < 0.27

为了研究东张水库的各种指标，使用了不同的季节（表3）。在“中度富营养”类别中，春季的评估结果是0.45。夏季、秋季和冬季的评估值分别为0.65、0.76和0.69，表明为“中度富营养”。由于5月份的WTP浓度为0.07 mg·L?1，而指数比值法的结果为0.38，这影响了春季的结果，因此WTP指数处于“中度富营养”阈值。此外，6月份的WTP指标结果为0.47，介于“轻度富营养”和“中度富营养”之间。OP指数结果为0.85，Fe/Al-P指数值为0.50，分别表明为“轻度富营养”水平。

（3）三分法的结果
表3. 水-沉积物P指数比值法对营养状态评估的结果。
季节 WTP OPE Fe/Al-P 综合健康水平
春季 中度富营养 —— 中度富营养 ——
夏季 轻度富营养 —— 轻度富营养 ——
秋季 中度营养 轻度富营养 轻度富营养 轻度富营养 ——
冬季 轻度富营养 轻度富营养 轻度富营养 轻度富营养 ——

对于东张水库的核心指标，三点技术产生了以下每个指标的评分结果和范围（表4）。WTP、OP和Fe/Al-P的综合评分结合后得分为≥3.75，被认为是“中度营养”。其中，“轻度富营养”的定义为分数在2.5到3.75之间，“中度富营养”定义为分数在1.25到2.5之间，“重度富营养”定义为分数小于1.25。

表4. 核心指标的评分标准。
评估指标 单位 最大值 最小值 分数5 分数3 分数1
WTP (mg·L?1) 0.10 0.02 ≤0.03 0.03 1–0.06 0
OP (mg·kg?1) 30 0.4 14 2.8 ≤17 4.1 17.4–25 6.7 >25.6
Fe/Al-P (mg·kg?1) 42 6.6 18 6.6 ≤20 5.3 20 5.4–42 0.8 >42.0

在各个季节对东张水库的不同指标进行了评估（图4）。春季的评估结果是2.0，表明处于“中度富营养”状态。夏季、秋季和冬季的评估分数分别为3.0、3.7和3.0，表示“中度富营养”或“轻度富营养”等级。

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图4. 水-沉积物磷指数三分法对营养状态评估的结果。
点代表从采样点获得的测量值，而十字表示从水-沉积物磷指数方法得出的分类结果。

（4）WSPI评估检查
为了确认所建议评估方法的可行性，需要检查其分布特性以验证其合理性，并通过与多参数多指标评估或计算结果的相互拟合来验证评估结果的准确性。为了确定应用于东张水库的WSPI的结果是否符合高斯分布，使用直方图、Q-Q图、Shapiro-Wilk测试和Kolmogorov-Smirnov测试来测试数据分布。两种评分技术产生的结果数据分布可以在直方图中看到（图5）。将比值法的频率分布与三点法相比，它更符合正态分布，大致分布在0.7附近。尽管如此，三分法的通常趋势并不明显。

使用典型的Q-Q图来确定结果是否预期的。理论上，如果数据分位数与测量值数据一致，则可以认为样本数据总体上呈正态分布。图6展示了比值法和第三数据分位数方法如何大致满足标准分布要求，并显示出与实际观察值的一致性。

Q-Q图的结果测试仍然存在一定的主观性。使用Shapiro-Wilk测试（S-W）和Kolmogorov-Smirnov测试（K-S）来测试数据分布，可以客观地检查数据是否具有正态分布的特征。应用S-W测试来确认研究的发现更有意义，因为第三技术和比值法检查的数据样本量小于50。表5显示，尽管数据不是完全正态的，但总体上可以被认为近似正态。比值技术和第三方法的评估结果的峰度和偏度绝对值都小于10。当与S-W测试的结果配对时，三分法中的一个项目具有显著性（p < 0.05），表明三分法的正态性不能保证。

表5. 不同评分方法的正态性测试。
评分方法 偏度 峰度 Shapiro-Wilk测试 Kolmogorov-Smirnov测试
比值法 – 0.929 1.18 10.939 – 0.058 0.131 – 0.149
三分法 – 0.027 – 1.234 0.922 – 0.019 * 0.134 – 0.126

一般来说，不同季节的水体-沉积物磷含量是使用独立加权方法计算的，这些权重考虑了水库水体的TP、沉积物的OP和沉积物的Fe/Al-P，以及比值法和三分法。这样可以更准确地评估水库的营养状态，结果与五参数研究的发现一致。两种评分方法都可以大致显示正态分布，但比值法在预期分布结果方面表现优于三点系统。

3.2. 东张水库的磷恢复目标
通常，当水体的总磷超过0.02 mg·L?1时，水体可以被分类为富营养化 [41]。然而，在东张水库中，96.4%的段落WTP含量超过0.02 mg·L?1。关于水体富营养化，雨季的WTP浓度为0.046 mg·L?1，是参考值的2.3倍。在旱季，浓度为0.041 mg·L?1，是参考值的2.1倍。通过在雨季对WTP和TPD进行线性拟合（图7），我们可以得到Ln (WTP) = 0.3795 × Ln [TPD] + 9.8141 (R2 = 0.1242)；结合旱季的WTP、沉积物OP和Fe/Al-P，可以线性拟合（图8），各种指标与浮游植物的总密度（TPD）相关。可以得到Ln[WTP] = 0.3122 × Ln[TPD] -1.7916 (R2 = 0.1025)，Ln[OP] = 0.5165 × Ln[TPD] -3.3464 (R2 = 0.4121)，以及Ln[Fe/Al-P] = 0.3342 × Ln[TPD] + 0.0719 (R2 = 0.0363)。张[42]研究了藻类爆发与藻类数量之间的关系，并选择2 × 10? cells·L?1、5 × 10? cells·L?1和1 × 10? cells·L?1作为浮游植物总密度的阈值参考。结合水利部的“河湖健康评估指南（试行）”和福建省的地方标准“河湖（水库）健康评估规范”（DB35/T 2096–2022），从图7中的线性回归方程推断出适当的WTP浓度限制为0.013 mg·L?1、0.019 mg·L?1和0.025 mg·L?1。在水量充足的情况下，东张水库的理想条件是WTP ≤ 0.013 mg·L?1。东张水库的理想水平在0.013到0.019 mg·L?1之间。东张水库的最佳条件是0.019到0.025 mg·L?1。

表7. 显示了雨季水-沉积物磷的相关阈值，当TPD分别为2 × 10? cells·L?1、5 × 10? cells·L?1或1 × 10? cells·L?1时的情况。WTP、沉积物OP和沉积物Fe/Al-P的浓度阈值分别为0.065 mg·L?1、0.049 mg·L?1和0.039 mg·L?1；沉积物OP、沉积物Fe/Al-P和沉积物的浓度阈值分别为63.3 mg·kg?1、101.6 mg·kg?1和145.3 mg·kg?1。在旱季，东张水库使用这些作为磷肥的控制目标。东张水库的最佳状态是OP小于63.3 mg·kg?1且Fe/Al-P小于137.1 mg·kg?1；当OP小于101.6 mg·kg?1且Fe/Al-P小于186.2 mg·kg?1时，最佳状态是63.3 mg·kg?1；当OP小于101.6 mg·kg?1且Fe/Al-P小于186.2 mg·kg?1时，最佳状态是101.6 mg·kg?1 ≤ Fe/Al-P小于145.3 mg·kg?1。

4. 讨论
4.1. 东张水库的营养动态和营养状态
减少和控制营养输入对于促进湖泊和水库的生态恢复至关重要 [43]。人为增加的氮（N）和磷（P）被广泛认为是通过富营养化过程导致水库水质退化的主要因素 [1][44]。在淡水生态系统中，富营养化主要是由过量的营养物质输入引起的，特别是氮和磷，这些营养物质刺激藻类繁殖并破坏生态平衡。在这些营养物质中，磷通常被认为是调节许多湖泊和水库初级生产力的关键限制因素 [45][46]。对东张水库的水和沉积物样本的分析表明，营养物质浓度和沉积物-水相互作用在确定水库的营养状态方面起着关键作用。

最近的研究表明，人为营养物质负荷，特别是来自农业肥料、城市废水和工业废水的氮（N）和磷（P），是全球水库富营养化的主要驱动因素 [47]。在不同地理区域进行的比较研究表明，营养物质引起的水质恶化模式是一致的。在亚洲，集约化的农业活动和快速的城市化显著增加了水库系统的氮和磷输入，监测数据显示普遍存在富营养化和超富营养化现象 [48]。本研究的发现表明，东张水库表现出典型的营养富集系统特征，在水柱和表面沉积物中检测到高浓度的营养物质。这种情况经常出现在受人类活动影响的水库中，包括农业径流、生活废水排放和流域土地利用的变化 [49]。

4.2. 沉积物磷释放在水库富营养化中的作用
本研究表明，东张水库的底泥可能是磷的重要内部来源。在特定环境条件下，特别是当溶解氧浓度下降和氧化还原条件变为还原性时，沉积物中积累的磷可能会释放到上覆水中，从而增加浮游植物生长所需的生物可利用磷。先前的研究表明，沉积物可以对水生系统中的总磷负荷贡献很大。例如，在全球范围内对水库和湖泊进行的研究表明，在温度分层和氧气耗尽期间，内部磷负荷可能占总磷负荷的相当大比例 [50]。此外，沉积物中磷的释放受到环境因素的强烈调节，包括温度、pH值和微生物活性。温暖季节升高的温度可以增强有机物的微生物分解，从而增加氧气消耗，并在沉积物-水界面促进缺氧条件的形成。在这种条件下，铁氧化物的还原溶解可能会发生，导致先前结合的磷释放到上覆水中 [18]。类似的机制也在中国巢湖等富营养化系统以及巴西的几个水库中被报道，其中从沉积物中释放的磷被认为是内部营养物质负荷和季节性水质恶化的主因[51]。4.3. 控制营养物质释放的环境因素 本研究的结果表明，东张水库中的营养物质释放动态受到多种环境因素的调控，包括水文状况、季节性温度变化和沉积物特性。季节性温度变化对沉积物基质内发生的生物地球化学过程有显著影响。温暖时期较高的温度增强了微生物的代谢活动，加快了有机底物的矿化过程，从而促进了沉积物内部营养物质的再生。这种生物地球化学转化随后促进了溶解营养物质从沉积物层向上层水柱的扩散。此外，沉积物-水体界面的氧气可用性是控制磷迁移的关键机制。在氧化条件下，磷通常会吸附到铁氧化物上，从而在沉积物基质中保持相对的地球化学稳定性。相反，氧气浓度降低会诱导铁化合物的还原性溶解，导致磷释放到孔隙水中，随后可能扩散到上层水柱中。沉积物的地球化学性质也调节着磷的释放动态；富含有机物和大量活性铁相的沉积物往往表现出更强的内部磷负荷倾向。磷、铁和硫之间的复杂相互作用通过沉积物内部发生的复杂地球化学转化进一步调控着磷的迁移。现代研究表明，铁-硫-磷过程耦合对富营养化静水系统中的磷通量有显著影响[17]。4.4. 对水库管理和环境保护的启示 该研究结果强调了在全面的水库水质管理框架中整合外来营养物质负荷和内源性沉积过程的必要性。虽然减少来自流域的外部营养物质负荷是缓解富营养化的基础策略，但来自沉积物的内部磷负荷可能会阻碍生态系统在减少外部输入后的恢复。因此，有效的水库管理需要采取双管齐下的方法，针对外源性和内源性营养物质来源。干预措施包括流域尺度的营养物质管理、改进废水处理设施以及减少农业非点源径流，以限制外部营养物质输入。同时，针对内部营养物质负荷的管理干预措施，如沉积物疏浚、底层氧气充氧或化学磷失活，可能对于减少沉积物释放的磷和提高水质至关重要。理解沉积物生物地球化学过程、营养物质循环动态和水动力状况之间的复杂相互作用对于制定可持续的水资源管理策略是必不可少的。来自东张水库的实证发现为理解静水生态系统中的富营养化现象提供了关键的机制基础，从而为制定基于证据的营养物质管理政策提供了坚实的基础，旨在保护和维护淡水资源。5. 结论 为了评估东张水库的营养状态，应用了已建立的WSPI方法。评估采用了比率法和三分法。结果显示，该水库在夏季处于轻度富营养化状态，在秋季和春季处于中度富营养化状态。这些评估结果与五参数综合营养状态指数得出的结果一致，并准确反映了水库的营养状况。相比之下，比率法在表示正态分布数据时表现更优，而三分法则在这种分布下效果较差。为了建立线性关系，东张水库的评估指标包括水体中的总浮游植物密度（TPD）、沉积物有机磷（OP）、Fe/Al结合磷（Fe/Al-P）和总磷（TP）。TPD的阈值分别设定为2×10?、5×10?和1×10?个细胞。以0.013 mg·L?1为参考阈值，确定湿季水体总磷（WTP）的浓度限分别为0.019 mg·L?1和0.025 mg·L?1。在旱季，WTP的浓度阈值分别为0.065 mg·L?1、0.049 mg·L?1和0.039 mg·L?1。相应地，沉积物OP的浓度限分别为63.3 mg·kg?1和101.6 mg·kg?1，而沉积物Fe/Al-P的浓度阈值分别为137.1 mg·kg?1、186.2 mg·kg?1、234.8 mg·kg?1和145.3 mg·kg?1。在旱季，这些阈值被用作东张水库磷管理的控制目标。通过计算沉积物可溶性磷对水体中磷营养物质的贡献率，发现旱季的贡献率（η = 17.1%）显著高于湿季（η = 3.2%）。此外，沉积物磷对不同上层水浓度的贡献率呈下降趋势，即随着上层水中磷浓度的增加，沉积物可溶性磷的影响参数η减小。具体来说，当上层水浓度分别为0、0.02和0.06 mg·kg?1时，相应的贡献率分别为80.8%、76.5%和24.5%。在评估了东张水库中的磷营养物质及其时间和空间变化后，提出了一种针对不同水文阶段的减少和恢复策略。在旱季，主要管理目标是控制内源性磷的释放；而在湿季，则重点在于调节外源性磷的输入。湿季时，水体总磷（WTP）的阈值控制在WTP ≤ 0.019 mg·L?1。在旱季，WTP保持在0.049 mg·L?1的范围内，而沉积物磷则控制在OP ≤ 101.6 mg·kg?1和Fe/Al-P ≤ 186.2 mg·kg?1的范围内。尽管本研究基于水和沉积物磷指标提供了关于东张水库营养状态的宝贵见解，但仍需承认一些局限性。首先，采样时间仅限于2022年4月至12月，可能无法完全捕捉到长期的山年际营养物质动态变化。其次，仅包括三个采样点，可能无法充分代表水库生态系统的空间异质性。此外，水-沉积物磷指数方法简化了营养物质、水动力过程和富营养化发展所涉及的生物机制之间的复杂相互作用。因此，未来的研究应侧重于长期监测营养物质动态、增加采样地点的数量，并整合温度、水文条件和浮游植物群落结构等额外的环境变量。这些改进将有助于进一步完善富营养化评估方法，并为水库管理和水质保护提供更可靠的指导。CRediT作者贡献声明 Gohar Ayub：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。Sajid Gul：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、可视化、验证、软件、方法学、调查、正式分析、概念化。Yehui Tan：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、可视化、资源、调查。Yuping Su：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、验证、监督、项目管理、方法学、概念化。Sami Ur Rahman：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、正式分析、概念化。Muhammad Zahir：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、可视化、调查、正式分析。Gokmen Ceribasi：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、验证、概念化。Ahmet Celebi：写作 - 审稿与编辑、写作 - 原始草稿、软件、资源、方法学、资金获取、正式分析、概念化。资助来源 中国国家重点研发计划（2016YFE0202100）、福建省水利厅项目（DH-1558）、福建省水利科技项目（K3-922）。