本文關(guān)鍵詞：漢江上游金水河小流域河流沉積物反硝化細菌群落研究

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【摘要】：河流生態(tài)系統(tǒng)受到人類活動的干擾日益加劇,例如河岸帶森林植被常被開墾成農(nóng)田和農(nóng)業(yè)活動大量施用化肥等,此類人類活動導(dǎo)致了河流營養(yǎng)狀態(tài)的變化,同時也會影響河流沉積物中的微生物生長和代謝。目前,漢江上游河流面臨的主要問題是氮嚴重超標(biāo),而生物的反硝化作用是河流脫氮的最重要的有效途徑之一,因此研究微生物的反硝化作用對于制定有效的河流管理方法至關(guān)重要。首先,我們選取漢江的一級支流金水河為研究對象,自上游到下游設(shè)立16個實驗點,在一年四個季度中采集河流沉積物樣品,利用乙炔抑制法對沉積物的反硝化活性進行定量研究,并利用高通量測序(MiSeq)技術(shù)研究各區(qū)域河流沉積物中nirS型反硝化細菌的群落結(jié)構(gòu)變化。研究發(fā)現(xiàn),金水河沉積物的反硝化活性夏季最高,最高點在金水鎮(zhèn)處金水河匯入悍將的河口;冬季最低,最低點在女兒壩。空間尺度上,林區(qū)和集鎮(zhèn)區(qū)的河流沉積物反硝化活性較高,農(nóng)耕區(qū)較低。各區(qū)域河面的N2O氣體釋放情況較為一致,不具備顯著的空間差異,但季節(jié)差異較為明顯:在夏季的釋放量最大,釋放速率也最大,達到3.68 nmol/(L·h);冬季的釋放量最小,釋放速率也最小,為1.09nmol/(L·h)。在金水河河流沉積物中提取的nirS型反硝化細菌豐度最高的10個屬之中,均屬于變形菌門的細菌,優(yōu)勢菌屬是變形菌門的脫氯單胞菌屬(Dechloromonas)。金水河沉積物nirS型反硝化細菌的群落結(jié)構(gòu)和物種豐度具有較為明顯的時空差異:nirS型反硝化細菌總物種相對豐富分布在夏季最大,冬季最小;nirS型反硝化細菌物種種類在冬季最多,夏季最少。河流的沉積物nirS反硝化細菌的多樣性和豐富性季節(jié)變化差異是:夏季秋季春季冬季,中下游上游。β多樣性分析對比結(jié)果標(biāo)明,土地利用類型的差異是造成金水河沉積物nirS型反硝化細菌差異的最主要因素,季節(jié)變化次之。同時我們在金水河上游核心保護區(qū)內(nèi)選取6條溪流開展的野外控制實驗中,利用緩釋肥添加模擬農(nóng)耕活動向河流中輸入的氮磷營養(yǎng)物,遮蓋河面來模擬金水河源頭森林溪流的隱蔽狀態(tài),來研究河流沉積物中微生物的反硝化作用對河面遮光和營養(yǎng)添加的響應(yīng)。其結(jié)果顯示:營養(yǎng)添加增加了沉積物的反硝化活性,河面遮蓋降低了沉積物的反硝化活性。營養(yǎng)添加和河面遮蓋兩種處理均能降低金水河上游區(qū)域優(yōu)勢菌屬脫氯單胞菌屬的相對豐度,同時也均會降低該區(qū)域nirS型反硝化菌群的物種多樣性。本文初步研究了土地利用類型的變化對河流反硝化作用的影響,證實了河岸森林砍伐降低的森林郁閉度和施肥輸入河流的營養(yǎng)荷載對河流沉積物反硝化活性的改變,并為提高河流的脫氮能力提供科學(xué)依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院武漢植物園
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X52;Q938

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本文編號：1304374