微生物介導的沉積物反硝化作用是湖泊最關鍵的脫氮過程,受到多種生物和環境因子的影響。中科院武漢植物園團隊研究發現,富營養化湖泊的反硝化作用主要受環境因子而不是生物因子的調控。
受人類長期活動和氮磷輸入的影響,長江流域大量湖泊已處于富營養化狀態。到目前為止,人們對沉水植被、反硝化微生物、水質和底泥性質在反硝化脫氮過程中的相對作用還了解甚少。
中科院武漢植物園濕地生態學學科組劉貴華研究員等科研人員,選取長江中下游地區22個淺水湖泊為研究對象,測定了沉積物的反硝化和一氧化二氮釋放速率,并采用克隆文庫和實時定量基因擴增熒光檢測系統技術定量了反硝化菌的多樣性和豐度,結果發現不同植物功能群下沉積物的反硝化速率無顯著差異。
方差分離分析表明水體溶解氧含量、硝態氮、總氮是影響沉積物反硝化及一氧化二氮釋放速率的關鍵因子,此外反硝化菌多樣性解釋了一氧化二氮釋放速率15%的變異。
路徑模型分析發現,湖泊水質可能直接影響沉積物的反硝化作用,也可通過改變沉積物理化性質、反硝化菌和沉水植被來間接影響反硝化作用。這一研究結果表明,富營養化湖泊的反硝化作用主要受環境因子而不是生物因子的調控。
這為下一步處理長江流域湖泊富營養化問題提供了理論參考和技術借鑒,相關研究結果已在國際學術期刊《整體環境科學》在線發表。
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