【摘 要】
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水库是一种可对江河造成巨大影响的人工构筑物,它在满足防洪、水力发电、供水等需求的同时,也通过营养物沉积或气体释放强化了河流内营养物质的转化和去除,所以水库在氮循环等营养物质循环中发挥的作用越来越受到重视。硝化过程作为氮循环的一个重要的部分,在很长时间中被认为必须分为两个步骤完成:氨氮(NH4+-N)首先被氧化为亚硝酸盐氮(NO2--N),然后亚硝酸盐氮再被氧化为硝酸盐氮(NH3--N),而2015
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水库是一种可对江河造成巨大影响的人工构筑物,它在满足防洪、水力发电、供水等需求的同时,也通过营养物沉积或气体释放强化了河流内营养物质的转化和去除,所以水库在氮循环等营养物质循环中发挥的作用越来越受到重视。硝化过程作为氮循环的一个重要的部分,在很长时间中被认为必须分为两个步骤完成:氨氮(NH4+-N)首先被氧化为亚硝酸盐氮(NO2--N),然后亚硝酸盐氮再被氧化为硝酸盐氮(NH3--N),而2015年发现的全程氨氧化菌(complete ammonia oxidizer,comammox)可以独立完成全部的硝化过程,这不仅改变了经典的两步硝化理论,还改变了人们对硝化过程中的微生物生态关系的传统认知。本研究选取澜沧江小湾、漫湾、糯扎渡3个梯级水库为研究区域,采取沉积物和不同水层体样品测试环境指标。通过高通量测序技术分析3个水库中全程氨氧化菌的多样性,采用实时荧光定量PCR技术测定沉积物样品中全程氨氧化菌分支A(comammox Nitrospira clade A)、全程氨氧化菌分支B(comammox Nitrospira clade B)、氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea,AOA)的amo A基因的丰度,进而揭示澜沧江深大水库悬浮物和沉积物中全程氨氧化菌与其他典型氨氧化菌的生态关系,为梯级水库水质维护提供科学依据。研究得到以下主要结果:(1)本研究证实全程氨氧化菌广泛存在于澜沧江梯级深大水库沉积物与水体悬浮物中,水库沉积物与水体悬浮物中的全程氨氧化菌都是以属于Candidatus Nitrospira inopinata的分支A.1和与Nitrospira sp.ST-bin4亲缘关系较近的分支A.2为优势种群。(2)澜沧江梯级深大水库沉积物的氨氮含量主导了沉积物中典型氨氧化菌和全程氨氧化菌间的生态位分化,而水体p H和温度在调控水体悬浮物中全程氨氧化菌和典型氨氧化菌的生态位分化中起主要作用。(3)澜沧江梯级深大水库的沉积物与水体悬浮物中全程氨氧化菌的amo A基因丰度均高于氨氧化古菌和氨氧化细菌的amo A基因丰度。漫湾水库沉积物中的全程氨氧化菌分支A的amo A基因丰度显著高于糯扎渡水库,而小湾水库悬浮物中全程氨氧化菌群落丰富度显著高于漫湾和糯扎渡水库。(4)澜沧江梯级深大水库沉积物中的全程氨氧化菌amo A基因丰度与沉积物碳氮比呈显著正相关关系,而与沉积物NH4+-N和TN含量呈显著负相关关系。水体悬浮物中的全程氨氧化菌的amo A基因丰度则与水体p H、溶解氧(DO)、电导率(Cond)和碱度呈显著正相关关系,与水体温度、硝氮(NO3--N)浓度以及悬浮物总有机碳(TOC)含量呈显著负相关关系。
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