濕地生態(tài)系統(tǒng)是全球三大生態(tài)系統(tǒng)之一,在生物多樣性保護和污染凈化等方面發(fā)揮重要功能。大量研究表明濕地水生植物對于濕地生態(tài)功能的維持起到關(guān)鍵作用,但在河口、河灘、消落帶等水文條件劇烈波動的濕地中,濕地植物的固工作用功能尚未有研究報道,濕地植物根際微生物在污染物降解中作用機制也較少。本文選擇了幾種常見的濕地水生植物,研究比較了其固土能力以及與根系特征的關(guān)系,目的是為水文條件劇烈的濕地的修復(fù)、管理、維護提供參考依據(jù)。另外,在前期研究的基礎(chǔ)上,采用高通量測序方法對水蔥根際的十溴聯(lián)苯醚降解菌進行了分析,目的是初步探尋十溴聯(lián)苯醚降解菌,為進一步開展實驗驗證提供基礎(chǔ)。本實驗以常見的水生植物蘆葦、蘆竹和旱傘草作為研究對象,應(yīng)用錨桿拉力計和自制剪切箱對其進行原位剪切試驗,評價不同植物的抗剪切能力;同時對三種水生植物進行抗沖實驗,計算植物根際土壤的抗沖刷系數(shù),研究其抗沖刷能力。通過不同植物的單位枝數(shù)的抗剪切強度和土壤的抗沖刷系數(shù)對其固土能力進行綜合比較,評價不同濕地植物的固土能力差別及其關(guān)鍵制約因子。主要研究結(jié)果:(1)通過原位剪切試驗,發(fā)現(xiàn)不同植物的單位枝數(shù)的抗剪切強度表現(xiàn)為蘆竹蘆葦=旱傘草。原因可能是單位枝數(shù)的蘆竹的根系干重最大,單位枝數(shù)的總根數(shù)最多,因此和土壤接觸總面積更大,表現(xiàn)出更強的固土能力。(2)通過抗沖試驗,發(fā)現(xiàn)不同植物的單位枝數(shù)的抗沖系數(shù)表現(xiàn)為蘆竹蘆葦=旱傘草。原因除了蘆竹根系干重最大和單位枝數(shù)的總根數(shù)最多外,蘆竹具有最大的的莖平均直徑,因此在單位面積上蘆竹有最大的覆蓋度,削弱了地表徑流的沖擊,減少了因地表徑流造成的水土流失。從本研究結(jié)果可以推測,濕地植物的單位枝數(shù)的總根數(shù)、根系干重和莖平均直徑是植物固土能力的關(guān)鍵決定因素,這些參數(shù)可以作為濕地植物固土能力篩選的依據(jù)。本實驗室前期研究中證明水生植物水蔥對持久性有機污染物十溴聯(lián)苯醚(BDE-209)有顯著的降解能力,其中根際菌起主要的降解作用。因此,本研究采用高通量測序分析方法分析不同處理下的微生物群落變化,推測可能的降解菌屬。共設(shè)置以下四個處理組:(1)SVL組:水蔥+沉積物+BDE-209(2mg/kg);(2)SVH組:水蔥+沉積物+BDE-209(30mg/kg);(3)SVN組:水蔥+沉積物(不添加BDE-209);(4)NL 組:沉積物+BDE-209(2mg/kg)。主要研究結(jié)果:(1)通過高通量測序分析,發(fā)現(xiàn)在細菌的群落組成上,SVN組與SVL組的細菌群落相似度較高,而SVH組與NL,SVL和SVN組細菌群落組成的差異較大。(2)變形菌門(Proteobacteria)是在3種不同污染物濃度處理下的植物根際土細菌以及不種植物添加2mg/kg污染物對照組中都是處于絕對優(yōu)勢地位的細菌門類,δ變形菌綱(Deltaproteobacteria)在各組中也處于絕對優(yōu)勢地位。(3)通過LEfSe(LDA Effect Size)分析,發(fā)現(xiàn)SVH組的差異物種Biomarker是 Desulfobulbaceae 和 Desulfobacterales。(4)根據(jù)篩選比對后發(fā)現(xiàn),經(jīng)BDE-209處理后相對豐度顯著增加的菌屬,如Desulfobulbus、Ideonella、unidentified_Nitrosomonadaceae、Byssovorax、Novosphingobium、Sulfuritalea、Woodsholea、Desulfatirhabdium、Sterolibacterium、Roseomonas、unidentified_Rhodospirillaceae、Aeromonas、Polymorphobacter、Desulfomonile和Vogesella是水蔥降解BDE-209的可能降解菌,但水蔥根際具體的BDE-209關(guān)鍵降解菌仍需要開展降解實驗進行驗證。
【學(xué)位單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：Q948;X172;X703
【部分圖文】：

輔助設(shè)置的固定作用下，使用錨桿拉力計對實驗樣方原地進行剪切試驗。相較于大??型直剪儀等剪切設(shè)備，原位剪切試驗更能體現(xiàn)植物根系抗剪切的真實情況。試驗裝??置如圖２．１所示［８７］，包括５部分：１為剪切箱，可以套在樣方上，起到保護樣方完??整性并為剪切力提供直接作用的位點，剪切箱是用厚為ｌ〇ｍｍ的鋼板焊接而成，高??為１０?ｃｍ，內(nèi)框的長和寬都是２０?ｃｍ，使得最終的剪切面積為４０?０００ｍｍ２；?２是錨桿??拉力計，它可以直接推動剪切箱并剪切箱的底面產(chǎn)生剪切力，紹興市億納儀器制造??有限公司，額定推力為２０Ｔ；?３是壓力表，與錨桿拉力計直接相連，可以直接在表??頭上顯示錨桿拉力計的作用力的大��；４是千分表，精度為０．０１ｍｍ，可以用來測定??的剪切位移；５是起固定作用的輔助設(shè)備。??＾／／ｊｔ?，?丫７丫??／Ｓ—Ｉ?２?Ｉ?Ｓ、???｜?｜???／?ｒ??／Ｕ??ｙ?ｌ、??圖２．１原位剪切試驗裝置示意圖［８７］??Ｆｉｇ．?２．１?Ｄｅｖｉｃｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｉｎ?ｓｉｔｕ?ｓｈｅａｒ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ??２０１７年９月２４－２５日，在生態(tài)園試驗樣地中，選取健壯，長勢良好的有代表性??樣方植物進行原位剪切試驗

ＭＡＳＴＥＲ’Ｓ?ＴＨＥＳＩＳ??２．３．２?土壤粒徑組成??３種植物樣方和裸土樣方的土壤粒徑組成見圖２．２，可以看出，植物樣方的土??壤和裸土樣方的土壤的粒徑組成大致相同，土壤粒徑主要分布在０．０５ｍｍ以下，裸??土中的砂粒（２．０ｍｍ－０．０５ｍｍ）的土壤比有根土的多１．１倍左右，而小于０．０５ｍｍ粒??徑的的土壤中，粉砂粒（０．０５ｍｍ－０．００２ｍｍ）及粘粒（＜０．００２ｍｍ）的組成均表現(xiàn)為??有根土所占百分數(shù)更多。??１００．００?－］?ＰＰＭ??９０．００??關(guān)?ｉ?■?■?？??粒．?ｆ?ｆ?？?０．０２－０．００２??＾?６０００?＼?０．０５－０．０２??量?５０００?■?０．２５－０．０５??＾?４０．００?－??％?＊０．５－０．２５??＾?：：圍團?＾?Ｉ）?＿．５??驅(qū)?２．０１．０??１０．００?－??０．００?－Ｉ￣￣■■■￣￣．￣￣，￣￣￣￣■￣？??裸土?旱傘草?蘆葦?蘆竹??圖２．２裸土及有根土的粒徑組成??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｏｉｌ?ｐａｒｔｉｃｌｅ?ｓｉｚｅ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ??２．３．３原位剪切試驗結(jié)果??如圖２．３所示，根據(jù)３種植物樣方和裸土樣方的原位剪切試驗過程中的剪切力??與對應(yīng)的剪切位移，繪制出原位剪切試驗的剪應(yīng)力一剪切位移曲線，各樣方在剪切??過程中，均表現(xiàn)為在一定范圍中隨著剪切的増加而位移有所增加。其中裸土樣方最??先達到剪切力的最大值

蘆竹?蘆葦?旱傘草??圖２．５不同植物的單位枝數(shù)的抗剪切強度??Ｆｉｇ．?２．５?Ａｎｔｉ－ｓｈｅａｒ?ｓｔｒｅｎｇｔｈ?ｐｅｒ?ｐｌａｎｔ?ｂｒａｎｃｈ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｌａｎｔｓ??２０??
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本文編號：2871151