艾比湖湿地盐节木根际土壤氨氧化微生物多样性和丰度及其与环境因子的相关性分析

氨氧化反应是硝化作用的关键步骤,参与这一反应的微生物是氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA).对新疆艾比湖湿地盐节木根际和非根际土壤的氨氧化微生物进行群落结构和丰度分析,并探究其与土壤理化因子的相关性.同时,以氨单加氧酶基因(amo A)为分子标记,构建克隆文库和测序并与q-PCR法结合研究AOA、AOB的群落结构和丰度,利用Pearson相关分析法探究其与环境因子的相关性.结果表明,根际土壤中AOB的多样性高于AOA,amo A基因序列多属于土壤/水体沉积物分支,AOB克隆文库中的所有序列均属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas).根际土壤中AOA amo A和AOB amo A的数量分别为2.09×104和2.91×105copies·g~(-1),AOB/AOA的比值为13.9;非根际土壤中AOA amo A和AOB amo A的数量分别为3.85×104和4.76×105copies·g~(-1),AOB/AOA的比值为12.36.相关分析显示,氨氧化微生物的群落结构和丰度与电导率(EC)、有机质(OM)、速效氮(AN)、氨氮(NH_4~+-N)和总氮(TN)等环境因子显著相关.这些结果表明,根际土壤中AOB的群落多样性高于AOA,根际和非根际土壤中AOB的丰度均高于AOA,说明在艾比湖湿地AOB是氨氧化微生物的优势种群,且EC、OM、AN、NH_4~+-N和TN可能会影响氨氧化微生物的群落结构和丰度.     

南四湖湿地六种水生植物的磷素根际效应

利用根际土壤溶液的原位抽提和微量样品分析技术,对南四湖湿地的芦苇(Phragmites communis)、芦竹(Arundo donax)、香蒲(Typha latifolia)、水葱(Scirpus validus)、茭草(Zizania aquatica)和喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)等6种水生植物进行了野外原位根际土壤溶液的磷素浓度分析,并从根系形态、磷素吸收利用有效性、根际土壤有效磷素和pH值变化等根际效应差异,揭示不同种类湿地植物磷素净化效率差异的内在机制.结果表明,香蒲对磷素的吸收最大;其次是芦苇、芦竹和茭草;再次是水葱和喜旱莲子草.香蒲的根际土壤溶液磷素浓度(PO43-,0.37μg/L)显著低于非根际区浓度(PO43-,0.47μg/L);而芦苇、芦竹和水葱则表现为根际土壤磷素浓度高于非根际.香蒲通过强大的根系获取了较多的磷素,芦竹则通过根际酸化促进了根系对磷素的吸收,实现了根际土壤较高的磷素去除率.喜旱莲子草根际土壤有效磷增加了48%,可能是由于其较强的根际酸化(pH值降低约0.9)增加了土壤磷素向水体流失的风险,故在湿地磷素修复中应避免使用.     

低温域湿地植物根际硝化强度及氨氧化微生物研究

以低温域(0~15 ℃)下黄菖蒲(Iris pseudacorus)、菖蒲(Acorus calamus)和香蒲(Typha orientalis)3种湿地植物为研究对象,分别取其根际土壤测定硝化强度,并采用FISH(荧光原位杂交)技术,考察植物根际AOB(氨氧化细菌)、AOA(氨氧化古菌)的数量变化规律. 结果表明:低温条件下,香蒲根际土壤的硝化强度最高,平均值为1.40 mg/(kg·h),黄菖蒲和菖蒲的平均值均为0.96 mg/(kg·h). 湿地植物根际土壤中的细菌数量(数量级为1010)远高于古菌(数量级为108),其中AOB为优势菌种,3种湿地植物的AOA数量分别约占总古菌数量的46.0%、47.9%和49.7%. 3种湿地植物根际AOB的数量(以湿土计,下同)排序为香蒲(2.57×109 g-1)>黄菖蒲(1.23×109 g-1)≈菖蒲(1.14×109 g-1),AOA的数量(以湿土计)排序为黄菖蒲(2.78×108 g-1)>香蒲(2.57×108 g-1)>菖蒲(1.15×108 g-1). 微生物分布特性和硝化作用效果均表明,不同植物根际氨氧化过程的主要作用微生物具有一定差异,AOA和AOB对于湿地土壤氮转化均具有不可忽视的作用,并与植物本体、土壤硝化过程微环境之间有一定的耦合关系.      

根生沉水植物菹草(Potamogeton crispus)对滇池水体的净化作用

研究了根生沉水植物菹草对富营养和重金属等污染的滇池水体和底泥的净化作用。结果表明,菹草对水体和底泥中的P、N、Pb、Zn、Cu、As有较大的吸收、富集量,单位生物量的菹草对N、Cu的富集量>水葫芦>茭草>芦苇,P、Zn则>茭草>芦苇;对底泥中N、P、Cu、Pb的吸收系数>水葫芦,尤以N、P为最显;研究还表明,植物对水体和底泥中污染物的富集量和净化效率与生物量大小有关,当菹草保持其群体覆盖率为50%时,生物量最大,净化效率也最大。     

水生植物重建工程对小柘皋河富营养化水质的净化效果

利用筛选出来的芦苇(Phragmites australis Trin)、茭草〔Zizania latifolia (Griseb.) Stapf〕、香蒲(Typha orientalis Presl.)、菱角(Trapa natans Linn.)、莲(Nelumbo nucifera Gaertn)和菹草(Potamogeton crispus Linn.)6个工具物种,在小柘皋河道内进行水生植物群落重建恢复试验工程,并对该河道工程区内的水质进行1 a检测. 结果表明:恢复后小柘皋河植被面积占整个河道的65%～75%,河道水生植物年生产量约1.42×106 kg(以湿质量计),相当于1.98×1012 J(能量);河道内的水生植物都具有一定的抗水力冲击负荷能力,能适应河道污水水质和水量均不稳定的动态变化特征,并对污水中COD_Cr,TN,NO₃--N,TP和NH₄+-N等均有去除作用,去除率平均值分别为23.61%,25.00%,26.37%,32.93%和33.55%.      

酞酸酯在海河干流水体和菹草中的分布

于2008年3月29日~5月25日对海河干流水体和水生植物菹草中酞酸酯的分布进行了采样调查.结果表明,海河干流水体和菹草中均检出了酞酸二丁酯(DBP)和酞酸二异辛酯(DEHP),水体中DBP、DEHP的浓度分别为0.35~40.68μg/L(均值7.32μg/L)和3.54~101.2μg/L(21.72μg/L);菹草中DBP、DEHP浓度分别为0.007~0.242μg/g(0.078μg/g)和0.163~1.286μg/g(0.457μg/g),菹草生长旺盛期DBP和DEHP浓度最高,浓度变化主要受水体中DBP和DEHP浓度的影响;菹草中DBP和DEHP的PCF值显著大于1,为生长初期最高,衰败期最低;DBP在菹草中浓度及其PCF值均低于DEHP.海河水体中菹草生物巨大,因此菹草是酞酸酯这类疏水性有机污染物的一个重要的汇.     

北运河沉积物中氨氧化微生物的群落特征

采用T-RFLP、RT-qPCR和克隆测序等分子生物学技术,以氨单加氧酶基因(amoA)为分子标记,研究了北运河表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的群落多样性、丰度、系统发育及其与环境因子的响应关系.结果表明,沉积物中AOB的群落多样性和丰度均高于AOA,是北运河沉积物中氨氧化过程的主要功能微生物.沉积物中氨氧化微生物群落结构沿干流和支流存在明显的空间分异,而AOA的种类组成空间差异较小;沉积物的氨氮(NH4+)和硝态氮(NO3﹣+NO2﹣)是影响氨氧化微生物群落特征的主要因子,AOB对环境变化的敏感性更高;AOA和AOB的amoA基因拷贝数分别为1.32×105~1.91×106copies/g、5.39×105~8.3×106copies/g.闸坝下游沉积物的氨氧化微生物丰度最高.系统发育分析表明,amoA基因序列多属于土壤/沉积物分支,较多AOB的克隆序列与土壤亚硝化螺菌属(Nitrosospira)的类群相似性可达98%.受污水处理厂退水的影响,部分amoA基因序列与污水处理厂废水和活性污泥中发现的类群同源性高.污染物质来源、支流汇入和闸坝拦截对河流沉积物氨氧化微生物的群落特征影响显著.     

冬季野鸭湖湿地植物根际微生物群落结构分析

文章应用磷脂脂肪酸(PLFA)技术研究野鸭湖湿地扁秆藨草、芦苇和茭白根际土壤微生物的群落结构,同时分析了根际微生物与微生物量磷的相关关系。结果表明,扁秆藨草根际微生物量最高,达60 nmol/g,其次为茭白和芦苇。3种植物根际土壤中的优势菌是以16∶0、18∶0、i16∶0为代表的好氧菌;根际土壤中也出现以18∶2ω6,9、18∶1ω9c为代表的真菌。影响冬季扁秆藨草、茭白根际微生物量及群落结构的主要因素分别是枯落物和气温,而芦苇的特殊根系使其在冬季有较好的适应性。植物根际微生物含量与土壤微生物量磷相关性较好,其中细菌含量与微生物量磷呈显著正相关关系。因此,根际微生物受植物种类影响较大,建议寒冷地区人工湿地根据扁秆藨草、芦苇、茭白的不同特点交错种植,且植物进入衰亡期进行收割有利于污染物去除。     

2种水生植物根际溶液磷素时空变异及有机酸分泌

利用根际土壤溶液的原位抽提和微量样品分析技术,比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)和香蒲(Typhalatifolia)2种水生植物根际土壤溶液磷素含量的时空变异和根系分泌有机酸种类及数量的差异,从植物吸收磷素、根系分泌有机酸和根际土壤pH值变化等角度探讨了植物磷素高效净化的根际调控机制.结果表明,2种水生植物的根际溶液磷素含量均明显低于非根际溶液;喜旱莲子草的根际溶液磷酸根离子质量浓度(2.53 mg.L-1)显著低于香蒲的根际溶液(5.43mg.L-1)(p<0.05),且喜旱莲子草根系对土壤溶液磷酸根的影响范围大于香蒲.与香蒲相比,喜旱莲子草分泌了较多的苹果酸(浓度27.33μmol.L-1),在活化土壤磷素、促进根系对磷素的吸收方面起了更大的作用.喜旱莲子草吸收磷素的根际效应强于香蒲.     

贡湖、梅梁湾沿岸浅水区观测场水生植物周年动态及影响因素研究

通过对太湖北部贡湖、梅梁湾湖滨带观测场为期1年的野外现场调查,研究了两湖滨带沿岸浅水区水生植物现状及水质、底质的理化指标.结果表明:①贡湖湖滨带水生植物群落可划分为芦苇群落、马来眼子菜+荇菜+穗花狐尾藻群落和马来眼子菜单优群落;梅梁湾湖滨带水生植物群落可划分为芦苇+水花生群落、芦苇群落和菹草群落.②两湖滨带沉水植物生长有明显季节性差异, 贡湖湖滨带沉水植物生长期为春、夏、秋三季;梅梁湾湖滨带沉水植物生长期为冬、春两季.③两湖滨带观测场水生植物尤其是沉水植物现存种存在明显差异,水动力条件、水体总氮和底质营养盐含量不同是造成这种差异的重要原因.      

河岸芦苇、茭白和香蒲植物带处理受污染河水中试研究

利用中试规模的河岸植物带(芦苇、茭白、香蒲)及无植物空白带对受污染河水进行处理,并对它们处理结果进行比较.结果表明,3种植物均能强化污染物的去除.其中芦苇带效果最好,它在整个运行期间对COD、NH₄⁺-N和TP的去除效果分别为43.7%、79.5%和75.2%.对出水溶解氧与水温进行了考察,结果表明植物带水体的溶解氧变化比无植物带小,水温比无植物带低.其中,芦苇带水的溶解氧最高,香蒲带水温和溶解氧最低.芦苇、茭白、香蒲带对河水中污染物的去除和改善水环境条件等方面表现了不同的特点,在河岸带修复时应尽可能保证水生植物的多样性.     

基底条件和栽培方式对芦苇和香蒲生长发育的影响

在太湖西五里湖湖滨带生态恢复示范工程区,通过人工栽培的方法研究了3种基底条件和2种栽培方式对芦苇和香蒲生长发育的影响. 结果表明,在不考虑波浪影响的条件下,芦苇在原状土基底上成活率较高,在生土和生土上覆湖泊底泥基底上,芦苇成活率较差. 芦苇群落侧重于靠增加其分蘖数来提高对植物地上部生物量的贡献,而香蒲则利用增加地上部分的高度来提高对植物地上部生物量的贡献. 以西五里湖湖泊底泥作为回填土处理比采用原土回填的方式更有利于芦苇的生长发育. 由于试验选用的香蒲根部比重较大,营养吸收能力强.试验期间,基底条件和回填土处理对单株种植的香蒲成活和生长发育影响不大. 单株种植的芦苇成活率、日生长量以及地上部株高增量均不如单株种植的香蒲.虽然芦苇分蘖数较多,但从总体上看,芦苇不适合单株种植.      

7种人工湿地植物根系扩展能力比较研究

以芦苇、美人蕉，香根草、灯心草、旱伞草、香蒲、芦竹7种植物为对象。通过盆载试验，研究它们在水分诱导方式下根系扩展情况。比较它们的根系极限长度，达到极限长度所用的时间、根系形态和密度、病虫害发生情况。结果表明，水分诱导方式是一种效果显著的促进根系快速增长的技术：文章所选用的7种植物中。旱伞草和香根草的分蘖及根系伸展能力最强，并且没有病虫害发生：其次是芦苇、芦竹，芦竹较少发生病虫害，但芦苇病虫害发生频繁：香蒲、美人蕉和灯心草根系生长较为缓慢．伸展较浅。较少发生病虫害。     

有机氯农药在海河干流水体和菹草中的浓度分布

于2008年3月29日—5月25日对海河干流水体和菹草中的有机氯农药(OCPs)——六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)的分布进行了采样调查. 结果表明,水体中ρ(HCHs)和ρ(DDTs)分别为3.95～20.15和6.88～35.23 ng/L,平均值为11.11和15.34 ng/L;菹草中w(HCHs)和w(DDTs)分别为2.17～7.82和1.40～22.80 ng/g,平均值分别为4.49和7.79 ng/g,菹草生长旺盛期的w(HCHs)和w(DDTs)最高,其变化主要受水体中ρ(HCHs)和ρ(DDTs)的影响;菹草生长旺盛期HCHs和DDTs的PCF值最高;菹草中HCHs的主要成分为γ-HCH,而水体中为β-HCH;DDT是水体和菹草中DDTs的主要成分,但菹草中DDT的相对含量明显低于水体,与水体相比,DDT在菹草中能进一步被降解,且以好氧降解为主.      

2014年武汉东湖水生植物多样性及其分布特征

全球众多湖泊发生富营养化并造成诸多环境问题,为了解武汉东湖数十年富营养化历程中水生植物多样性和分布情况,2014年对武汉东湖的4个主要湖区沿岸带的水生植物进行了调查,包括郭郑湖、汤林湖、团湖和后湖4个湖区,总共设置20个采样点,每个采样点设3个样方（沿岸带挺水植被,1 m×1 m;沉水植物,0.2 m×0.2 m）.结果表明:东湖现存水生植物共计16科17属19种,其中狭叶香蒲、莲和菱是优势种,挺水植物、沉水植物、浮叶植物和漂浮植物分别为10、6、2和1种;东湖主要水生植物群落类型有7种,除了挺水植物群丛外,浮叶植物和沉水植物的群丛都是单优结构,植物群落分布面积为0.13 km2,仅占东湖总面积的0.48%.与历史数据对比发现,自20世纪50年代以来,东湖水生植物的多样性指数降低、分布极度萎缩,东湖大部分水生植物群落结构趋于单优化.研究显示,造成东湖植被衰退的主要原因是湖泊的逐渐富营养化、草食性鱼类的过度放养和生境的破坏.      

富营养化水体水生植物群落构建技术的应用

为探究水生植物群落构建技术对富营养化水体的生态修复效果,选取芦苇、黄菖蒲、美人蕉、千屈菜、狐尾藻、黑藻、眼子菜、铜钱草、睡莲9种水生植物进行净水小试。结果表明:9种水生植物对富营养化水体均具备较好的净化效果,其对TN、NH₄+-N、TP和COD去除率分别达49.97%~97.89%、75.66%~99.92%、55.91%~95.87%和57.19%~67.87%。基于小试实验结果,在滴水湖C港引水河开展水生植物生态修复示范工程建设。对修复前后水体进行理化指标监测,结果表明,TN、NH₄+-N、TP和COD_Mn指数分别下降了25.87%、56.60%、18.42%和29.25%,叶绿素降低了60.1%,溶解氧和透明度分别增加了45.73%和28.68%。生态修复后,示范区由中度营养化降低为轻度营养化,表明水生植物群落构建技术配置合理,对生态修复效果较为显著。     

几种湿地植物根系生物量研究

根据不同植物不同时期在不同类型人工湿地中的根系生物量的测量结果,分析了湿地植物的生长状况及根系分布特点.以象草(Pennisetum purpureum)为优势种的潜流湿地比表面流湿地植物生长旺盛,在表面流湿地里象草3～5月生长旺盛,6月后出现枯萎,8月份甚至死亡;而潜流湿地的象草一直生长正常.5种湿地植物根系生物量的比较分析表明,5月份0～15cm土层的根系生物量以象草最多,其次是美人蕉(Canna indica)、香根草(Vetiveria zizanioides)、芦苇(Phragmites communis),香蒲(Typha latifolia)最少;8月份美人蕉最多,其次是象草、香根草、芦苇,香蒲最少.15cm以下则是芦苇最多,其次是香蒲、香根草、美人蕉,象草最少.根系生物量的增幅则是芦苇最快,象草最慢.