Phosphorus dynamics in an ice-covered lake: Insights from geochemical gradients in water and sediments
Notice bibliographique
Résumé
Understanding the role of seasonally ice-covered lakes in biogeochemical cycling is important for predicting the effects of changing winter conditions. However, little is known about phosphorus (P) cycling and the mechanisms of internal P release in seasonally ice-covered lakes. We investigated under-ice P cycling in a large and temperate lake composed of several basins with significantly different water depths. We used a multifaceted approach, combining analyses of P and total iron (Fe) distributions in sediments, pore water, and the water column. During the winter period, steep gradients of redox-sensitive parameters (i.e., O2 and Eh) formed at the sediment-water interface (SWI) due to minimal water movement and water column hypoxia. P diffusive fluxes during winter are substantial (0.2–4.8 mg P/m2/day). Short-term P release in shallow basins is strongly influenced by Fe reduction. In contrast, decoupling of Fe from P in deep basins suggests that hypoxia does not play a major role in short-term P mobilization. The differences in short-term P release mechanisms can be interpreted in terms of basin depth, stability of thermal stratification and time of water mixing. This ultimately influences the behavior of Fe and P, as well as their speciation and concentration in the sediment and water column. The deep basins in LOW contained higher total phosphorus (TP) and total iron (Fe) in sediments and soluble reactive phosphorus (SRP) in deep water compared to shallow basins. In surface sediments, P bound to the redox-sensitive P binding form (BD-P) is the diagenetically reactive P phase, emphasizing strong coupling with ferric Fe. In contrast, calcium carbonate-bound P in surface sediments indicates diagenetic sequestration of P with sediment burial. Overall, this study provides evidence that P cycling remains active in winter, and an understanding of its contribution to the overall ecosystem process is needed to predict how lake ecosystems will behave under climate change.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
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| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
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