长江中游滨岸带水体氨氮循环速率及影响因素

氨氮(NH_4~+)是大多数浮游生物优先利用的氮源,其在水体中的再生过程(REG)和潜在吸收过程(U_(pot))影响水体初级生产力和生物群落的生长。以长江为研究对象,采用同位素稀释法对长江中游滨岸带水体的NH_4~+循环速率进行研究。结果显示:长江中游滨岸带水体NH_4~+再生速率为0.12～1.62μmol/(L·h),潜在吸收速率为0.21～2.35μmol/(L·h),生物群落NH_4~+需求(CBAD)为0.08～0.75μmol/(L·h)。NH_4~+再生速率、潜在吸收速率和生物群落NH_4~+需求均随水流方向自宜昌至鄱阳湖湖口呈现显著的下降趋势(p0.05)。统计分析表明,化学需氧量(COD)(p0.01)和悬浮物浓度(SS)(p0.05)是影响长江中游水体NH_4~+循环速率的主要因素。长江中游水体NH_4~+再生速率占潜在吸收速率的43.1%～76.0%,均值为58.5±8.5%,表明NH_4~+再生是长江中游水体中生物群落NH_4~+吸收过程的主要NH_4~+来源。估算得到的NH_4~+再生量是长江中游水体TN负荷的2倍,表明水体NH_4~+再生在支持水体初级生产力和维持氮素内循环方面具有重要作用。     

城市湖泊水环境整治对改善水质的影响:以蠡湖近30年水质变化为例

自"十五"以来,为改善水质,我国许多城市湖泊均先后采取了水环境治理措施.为了解这些措施对富营养化城市湖泊水质改善成效,根据中国科学院太湖湖泊生态系统研究站对蠡湖的长期监测数据和本课题组2017年对蠡湖的两次调查结果进行汇总分析,探讨了无锡蠡湖综合整治前后近30年来水环境质量变化情况.结果表明:①TN、TP、高锰酸盐指数和Chl-a等水质指标的浓度从20世纪90年代初开始呈现快速上升的趋势,1997～2003年间处于最差状态,2003年经过综合整治后呈现逐年递减趋势,但近两年略有反弹;水体透明度整治前后无明显改善.②从季节上看,综合整治之前,水质波动较大;综合整治之后,蠡湖各项指标出现显著差异,冬季水质明显好于夏季.③从区域上来看,蠡湖西部水质明显优于东部湖区.综合其他城市湖泊治理情况,研究表明水环境治理可以改善湖泊水质,但在水质改善后需要恢复草型生态系统,推进以生物调控为主的生态修复,逐步提升物种多样性,真正恢复湖泊生态系统服务功能.     

傀儡湖沉积物-水界面硝酸盐异养还原过程研究

反硝化（DNF）和硝酸盐异养还原为氨（DNRA）是水域生态系统中硝酸盐异养还原的2个主要过程.DNF和DNRA之间的竞争控制着硝酸盐在水域生态系统中的异养还原方式和最终归趋.选取太湖流域的傀儡湖为研究对象,采用室内培养实验和稳定氮同位素示踪技术,考察傀儡湖沉积物-水界面的DNF和DNRA速率及其对硝酸盐异养还原过程的贡献.结果显示,沉积物表现为NH₄⁺-N的源和NO₃^--N的汇,潜在DNF速率为18.89~54.00μmol/（kg·h）[均值（36.39±3.86）μmol/（kg·h）],DNRA反应速率为1.02~5.89μmol/（kg·h）[均值（3.21±1.15）μmol/（kg·h）].DNF与沉积物有机质含量和含水率存在显著的正相关关系,DNRA与沉积物需氧量（SOD）之间存在相关性.反硝化是傀儡湖中硝酸盐异养还原的主导过程,贡献率为84.23%~96.90%,而DNRA过程只占3.10%~15.77%.与海洋河口区域相比,淡水湖泊生态系统中DNRA速率和DNRA在硝酸盐异养还原中所占的比重均较小.     

不同营养程度湖泊中细菌群落组成及其分子生态网络特征

长江中下游地区是我国淡水湖泊的主要集中区，随着社会和经济的快速发展，该地区绝大部分湖泊正处于富营养状态.作为湖泊生态系统中的分解者和生产者，细菌群落在维持物质循环和能量流动中扮演着极为重要的角色，然而其组成及种间关系对富营养化过程的响应机制仍不明确.利用16S rDNA测序技术和分子生态网络技术探讨了长江中下游10个湖泊水体中细菌群落的组成、结构及其网络拓扑关系等特征.结果表明:①根据湖泊水体的富营养化指数，长江中下游地区的湖泊可分为中度富营养湖泊和重度富营养湖泊两种，并且这两种湖泊中细菌群落的α多样性均无显著性差异.②在这两种湖泊中细菌群落的优势类群基本一致，如在纲水平上均以Actinobacteria、Acidimicrobiia、Sphingobacteriia和Betaproteobacteria为主，在属水平上均以Hgcl_clade和CL500-29_marine-group为主.然而，与丰富种亚群落相反，稀有种亚群落在这两种湖泊中具有显著的区别.③中度富营养湖泊中细菌群落生态网络的节点和边的数量均小于重度富营养湖泊，并且前者网络具有更多的物种协作关系，其网络的中心性也显著大于后者.研究显示，湖泊富营养化的加剧使得水体中细菌群落的组成，尤其是稀有种亚群落发生了显著的演替，并且明显地削弱了细菌群落物种之间的协作关系.