DNA宏条形码(metabarcoding)技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因的DNA序列来鉴别生物物种,目前已被广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往难以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在浮游植物种类鉴别中有很大潜力。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术(DNA metabarcoding)在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

洪泽湖水质富营养化评价

对洪泽湖及其入湖河流水质现状进行了评价,得知洪泽湖及其入湖河流总体水质为劣Ⅴ类,影响两者水质的主要污染物为总磷和总氮。对洪泽湖浮游植物的时空分布及相关因子进行分析,得知洪泽湖目前为轻富营养水平。最后对洪泽湖第一次发生蓝藻聚集现象的原因进行了分析。     

有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响

养殖沉积物中反硝化作用对于缓解氮污染有重要的作用,沉积物中的反硝化和厌氧氨氧化菌可将化合态氮转变为氮气,从而有效降低污染,有机碳在该过程中有着重要的作用。为了解有机碳对养殖池塘沉积物中反硝化、厌氧氨氧化的影响,采取理化分析和分子生物学分析等方法,以养殖池塘沉积物为基质、人工配水为营养液,添加不同浓度的淀粉,分析120 h内底物亚硝氮(NO-2-N)、硝氮(NO-3-N)、氨氮(NH+4-N)和TOC浓度,并对反硝化、厌氧氨氧化菌群丰度变化和反硝化菌多样性进行分析。结果表明:淀粉浓度在150 mg·L-1时,NO-2-N和NO-3-N的去除率最高,分别达到98.90%和99.86%;NH+4-N去除率在淀粉浓度为50 mg·L-1时最高,为35.98%。随着淀粉浓度的增加,反硝化菌的丰度明显增加,但有机碳对厌氧氨氧化菌群具有抑制作用。当淀粉浓度为150 mg·L-1时,反硝化菌的丰度最大、多样性水平最高、物种数目最大,反硝化细菌优势菌属为未分类的变形菌属和β-变形菌属。     

氧化锌纳米颗粒对SBR中活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响

在SBR中添加氧化锌纳米颗粒（ZnO-NPs）,研究ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能及硝化细菌丰度的影响。结果表明,低浓度（1 mg·L-1）ZnO-NPs对活性污泥脱氮性能无影响,高浓度（10、50 mg·L-1）ZnO-NPs可抑制活性污泥硝化性能,且对硝化菌活性抑制作用小于亚硝化菌。ZnO-NPs浓度梯度增加至50 mg·L-1较直接投加50 mg·L-1 ZnO-NPs对污泥活性抑制作用小。高浓度ZnO-NPs改变活性污泥微生物胞外聚合物（EPS）产量和性质。SBR运行结束时,高浓度ZnO-NPs的添加导致亚硝化菌相对丰度大幅度减小,而对硝化菌相对丰度影响较小。     

周村水库季节性热分层消亡期水质响应特性

以我国北方代表性水库周村水库为研究对象,研究分层消亡对水库水质污染的影响。于2014年10月-2015年1月对周村水库热分层减弱消亡期理化指标和浮游植物进行连续监测。结果表明：秋季水体分层结构的破坏,对水库水质污染与水环境的变化影响显著。随着秋季气温的下降,温跃层厚度减小,混合深度增大。分层破坏期间,水库底部仍处于厌氧状态,大量污染物（如锰、氨氮、硫化物等）从沉积物中释放出来。随着混合深度的增加,蓄积底部水体中的还原性污染物向上迁移,大量消耗水中溶解氧,导致水质恶化、嗅味异常、鱼类大量死亡。同时,大量的藻类可利用营养盐通过水体对流进入上层水体,但由于秋冬季水温和光照强度较低,并未引起浮游植物密度的增长。     

三峡水库水温对浮游植物群落演替和多样性的影响

通过对三峡水库浮游植物生物量及种类的长期监测发现,水温是影响三峡水库浮游植物演替的关键要素。设计了室内控制试验,以验证水温是否为影响三峡水库的浮游植物演替的关键要素,分析了水温与浮游植物生物量和群落结构的关系。结果表明:水温是影响浮游植物生物量和群落结构(多样性)的关键要素,16~25 ℃时,浮游植物生物量随水温的升高而增大;25~40 ℃时,浮游植物生物量随水温的升高而减小;23~25 ℃时,浮游植物生物量达到最大,群落多样性也达到最大。     

湖泊底栖动物群落对清淤工程的响应及其重建过程研究：以太湖竺山湾和梅梁湾为例

底栖动物群落组成和结构对清淤工程实施的响应关系是清淤工程论证和实施效果评价关注的焦点问题。以2013—2014年在竺山湾和梅粱湾等西太湖重污染区实施的环保清淤工程为例,通过清淤前后6 a现场采样和室内鉴别,研究了底栖动物群落组成和结构在工程实施前后变化过程及其响应关系。结果表明,环保清淤工程实施前后 (2013—2018年) 共采集到底栖动物共计3门7纲41属 (种) ,竺山湾和梅梁湾总分类单元数由清淤前的20和12分别降为13和8,梅粱湾清淤前Shannon-Wiener指数、Pielou指数和Simpson指数分别为1.83、0.82和0.79,清淤后短期内分别降低至1.31、0.59和0.61,清淤6个月后其底栖动物丰度开始恢复,并逐步达到稳定;竺山湾实施清淤后Margalef指数和Pielou指数均值分别由0.006和0.55增加至0.009和0.57。环保清淤短期内对底栖动物群落结构的直接影响为丰度和多度的降低,竺山湾和梅粱湾优势属以水丝蚓属和河蚬为主,竺山湾清淤后短期内底栖动物密度均值由1 707 ind·m⁻²降至1 107 ind·m⁻²,梅粱湾多毛类和软体动物密度分别由104 ind·m⁻²和181 ind·m⁻²降至16 ind·m⁻²和96 ind·m⁻²。环保清淤4 a后竺山湾和梅粱湾耐污能力评价整体仍处于中污染状态,底栖动物分类单元数下降至13和8,竺山湾底栖动物密度清淤后均值下降至954 ind·m⁻²,梅粱湾底栖动物丰度值下降但总密度清淤后均值增加至1 402 ind·m⁻²,竺山湾和梅粱湾底栖动物群落结构恢复仍需较长过程。该研究结果可为湖库清淤工程中的底栖动物保护提供参考。     

福州市某人工湖空间异质性和环境因子对浮游植物群落结构的影响

城市人工湖水体的浮游植物群落时空分布特征及其富营养化风险会严重影响其生态景观功能,本研究对福州某人工湖的浮游植物群落结构和环境因子进行聚类 (CA) ,将其分为4个区域,并进一步分析不同区域的富营养化状态和污染成因,以提出针对性控制策略。结果表明,区域Ⅰ、Ⅱ浮游植物生物量分别为0.14 mg·L⁻¹和0.22 mg·L⁻¹,优势门分别为硅藻门和隐藻门,且TLI指数 (分别为41.46及42.92) 及浮游植物多样性指数 (分别为2.15及1.96) 显示两区域均为中污染型水体。区域Ⅲ、区域Ⅳ为出入湖水体,藻类含量较低, TLI指数为46.08及46.83,为中营养状态,浮游植物多样性指数为1.90及1.75,显示为轻污染型水体。浮游植物群落结构与环境因子相关性分析结果表明影响区域Ⅰ、Ⅱ浮游植物群落的环境因子为水体Cu、Pb、DO含量,而影响区域Ⅲ、Ⅳ浮游植物群落的环境因子为TN、TP及NH₄⁺。针对4个区域的富营养状态和污染特点,提出了相应控制和治理策略,为人工湖开展精准生态治理提供依据和支撑。     

黄土高原土地利用方式对微塑料丰度和形态分布的影响

微塑料作为一种新型污染物,受到了国内外研究的广泛关注.黄土高原作为我国主要农业产区之一,不同土地利用方式对土壤中微塑料丰度和形态分布的影响尚不清楚.采集了黄土高塬沟壑区王东沟流域内耕地、苹果园和垃圾场这3种不同土地利用方式下的土壤,采用改良的密度离心法对微塑料进行分离提取,并使用激光红外成像系统对土壤中微塑料的丰度、组成以及形态特征进行分析鉴定.结果表明,王东沟流域土壤微塑料的平均丰度为4715 n·kg^-1,主要由聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、聚氨酯（PU）和醇酸树脂（ALK）等类型组成,分别占30.39%、29.58%和8.42%;超过80%的微塑料为碎片状,且超过60%的微塑料粒径≤50 μm.不同土地利用方式下的微塑料平均丰度差异明显,呈现耕地土壤（7550 n·kg^-1）>苹果园土壤（3440 n·kg^-1）>垃圾场土壤（2283 n·kg^-1）的趋势.苹果园土壤微塑料的平均面积及宽度、高度、偏心度和圆度等形态特征与耕地和垃圾场土壤的微塑料均存在显著差异.     

骆马湖浮游植物演替规律及驱动因子

江苏骆马湖作为南水北调工程的重要调蓄湖泊,水生态系统结构变化不容忽视.为研究骆马湖浮游植物群落结构演替规律及其与环境因子的关系,于2014～2018年进行了逐月监测.研究期间骆马湖总氮、高锰酸盐指数、电导率等参数呈逐年升高趋势,氟离子浓度呈逐年下降趋势.共鉴定有浮游植物7门71属,月均生物量变化范围0.16～5.51mg·L^-1.硅藻和绿藻为绝对优势门类,其次为甲藻及隐藻;主要优势属为针杆藻(Synedra sp.)、隐藻(Chroomonas spp.)、直链硅藻(Aulacoseira spp.)、锥囊藻(Dinobryon sp.)、栅藻(Scenedesmus spp.)、脆杆藻(Fragilaria spp.)、转板藻(Mougeotia sp.)、纤维藻(Ankistrodesmus sp.)和裸藻(Euglena spp.). 2014～2018年骆马湖浮游植物群落结构年际差异较大,其变化主要体现在浮游植物生物量的再分配,硅藻和绿藻继续保持优势外甲藻和蓝藻的优势度增加.非度量多维尺度分析显示,骆马湖浮游植物群落变化与总氮、氟离子、水温、总磷、溶解氧、...