论文部分内容阅读
由于过量的氮、磷等营养元素排入湖泊中,导致我国湖泊富营养化现象严重,在治理富营养化的众多措施中,水生植物修复具有高效、低耗和环境安全等优点,正日益受到关注。恢复水生植物后,过量的氮主要还是在微生物的作用下,通过硝化-反硝化作用转化为氮气从湖泊中排出。虽然硝化-反硝化过程对于湖泊去氮有非常重要的作用,但目前关于湖泊中参与硝化-反硝化过程的微生物的系统化研究却很有限,因此研究水生植被对参与反应的微生物的影响,将有助于揭示两者的相互关系,为湖泊富营养化的生态修复提供理论依据。基于以上认识,本文室内模拟黑藻对沉积物中氨氧化细菌、古菌及反硝化菌数量的影响并调查了秋冬二季滇池草海中相关微生物的数量,具体研究内容和结果如下: 1、以黑藻为实验对象,利用微电极研究沉积物-水界面的溶解氧变化,探讨黑藻根系对沉积物中氨氧化细菌和古菌数量的影响。结果表明:黑藻能增加沉积物-水界面的溶解氧量和表层沉积物有氧层厚度,沉积物有氧层厚度增加了3mm以上;根际沉积物中氨氧化细菌数量逐渐增加,氨氧化古菌数量前30天增加随后减少,氨氧化细菌和氨氧化古菌amoA基因拷贝数的比值由0.51增加到6.75,说明黑藻根际沉积物更适宜氨氧化细菌的生存。 2、黑藻使沉积物的pH值由7.06下降到6.85,而对照组由7.05上升到7.18。水生植物能改变沉积物的微环境,使微生物数量发生改变,随着时间的增长,氨氧化古菌amoA、氨氧化细菌amoA、nirK、nirS基因拷贝数均增加,且氨氧化细菌amoA与nirK基因拷贝数增加幅度更大,说明黑藻加强了氨氧化反应及反硝化反应中由NO2-转化NO的反应,且对氨氧化细菌及nirK型反硝化菌有选择作用。而nosZ基因拷贝数小于对照值,可能是因为黑藻加强了厌氧氨氧化反应,使沉积物中的氮未经N2O而生成N2,此结果仍需进一步研究。 3、利用氨氧化微生物和反硝化菌的功能基因,结合分子生物学的方法对滇池草海中氨氧化微生物和反硝化菌进行研究。结果表明:氨氧化古菌的数量高于氨氧化细菌的数量,说明在富营养化湖泊中氨氧化古菌对硝化反应的进行可能有重要作用;氨氧化古菌数量与潜在硝化反应速率有显著负相关关系,而氨氧化细菌数量与潜在硝化反应速率有显著正相关关系;对反硝化菌而言,nirK型反硝化菌数量要高于nirS型反硝化菌,可能这两种微生物有不同的生态位,在环境中有不同的功能;氨氧化古菌amoA基因拷贝数秋季高于冬季,氨氧化细菌amoA、nirK、nirS及nosZ基因拷贝数冬季高于秋季,说明温度对氨氧化微生物和反硝化菌有影响。