| 题名 | 不同植物对沟渠沉积物反硝化作用的影响研究 |
| 作者 | 刘莲 |
| 答辩日期 | 2019-07-01 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 成都 |
| 导师 | 汪涛 |
| 关键词 | 植物 沟渠沉积物 反硝化速率 nirS nirK |
| 其他题名 | Effects of Different Plants on Denitrification in Ditch Sediment |
| 学位专业 | 土壤学 |
| 英文摘要 | 反硝化是水体氮素彻底去除的一种重要途径。影响反硝化的因素众多，其中植物是影响沉积物反硝化作用的最重要因素之一。目前，国内外已有不少研究探讨了植物对河口或湖泊沉积物反硝化速率的影响，但关于植物种类对沟渠沉积物反硝化速率及其关键功能基因（nirS和nirK）的影响研究不多。因此，本文以8种常见沟渠植物（石菖蒲、铜钱草、狐尾藻、美人蕉、再力花、水蜡烛、茭白和水竹）为研究对象，通过室内盆栽培养试验，培养周期为一年半，利用改进的乙炔抑制法和实时荧光定量PCR技术研究了不同植物对自然沟渠沉积物反硝化速率和相应功能基因（nirS和nirK）拷贝数的影响，从功能基因拷贝数的角度反映出各沉积物的反硝化作用强弱，可更为深入地了解不同植物对沟渠沉积物反硝化作用的影响，以期为丘陵区农业面源污染的治理提供理论参考依据。主要研究结论如下：（1）植物在生长过程中，会影响到上覆水和沉积物理化性质。上覆水：pH在7.41~8.89之间，电导率平均值为403.83±24.92μS cm-1，水中DOC、TN、NH4+-N和NO3--N浓度平均值分别为9.685±0.851 mg L-1、1.216±0.594 mg L-1、0.031±0.009 mg L-1和0.121±0.007 mg L-1，水中无机态氮以NO3--N为主。沉积物：DOC、NH4+-N和NO3--N含量平均值分别为89.064±13.284 mg kg-1、2.149±0.679 mg kg-1和8.473±0.675 mg kg-1。与培养初期相比，植物培养一年后上覆水和沉积物中氮素浓度有所下降，有机碳浓度有所增加。（2）八种植物对氮素的富集系数在5.03~18.58之间，表现为：水蜡烛>美人蕉>石菖蒲>茭白>铜钱草>再力花>水竹>狐尾藻；植物对氮素的富集能力与植物地上生物量有关，一般来说，生物量越大的植物，对氮素的累积吸收量越大。（3）不同植物周边沉积物反硝化速率大小关系表现为：石菖蒲（34.65±6.36 μg m-2 h-1）>美人蕉（9.56±0.61 μg m-2 h-1）>狐尾藻（5.98±1.58 μg m-2 h-1）>铜钱草（4.78±0.64 μg m-2 h-1）>水竹（4.23±0.91 μg m-2 h-1）>茭白（4.06±1.21 μg m-2 h-1）>再力花（3.64±1.05 μg m-2 h-1）>水蜡烛（3.20±1.06 μg m-2 h-1），且有植物组沉积物反硝化速率显著高于无植物组（P<0.05）。（4）影响沉积物反硝化的因素很多，文中着重分析了沉积物NO3--N含量、上覆水NO3--N浓度、C/N、 DO浓度、Eh、温度和刈割时间对反硝化的影响。结果发现，沉积物反硝化速率与沉积物NO3--N含量和上覆水NO3--N浓度均有显著的正相关关系（P<0.05）；与水体中DO浓度、Eh和沉积物C/N比（C/N范围为9.09~11.89）均有显著的负相关关系（P<0.05）；一年四季平均温度大小关系表现为：夏季（26.67 °C）>秋季（17 °C）>春季（16.67 °C）>冬季（7 °C），沉积物反硝化速率的关系为夏季>春季>秋季>冬季；一年刈割一次挺水植物地上部分，沉积物反硝化速率较其它刈割时间大，沉水植物则在不刈割的情况下反硝化速率较大。此外，沉积物反硝化速率与上覆水中NH4+-N浓度、TN浓度、DOC浓度和沉积物NH4+-N含量均呈正相关关系，与水体中的pH和电导率呈负相关关系，但是它们之间的相关性并不显著（P>0.05）。反硝化过程较为复杂，揭示各因子对它的影响机制还需要进行深入的分析。 （5）八种植物周边沉积物中nirS基因拷贝数的大小关系表现为：石菖蒲>美人蕉>铜钱草>狐尾藻>再力花>水蜡烛>水竹>茭白。nirK基因拷贝数表现为：石菖蒲>狐尾藻>茭白>美人蕉>再力花>水蜡烛>水竹>铜钱草。Pearson相关分析表明，nirS基因拷贝数与沉积物反硝化速率之间呈显著性的正相关关系（R=0.651，P<0.05），但nirK基因拷贝数与沉积物反硝化速率相关性不显著。不同植物之间反硝化速率存在差异的原因与反硝化功能基因拷贝数有关，反硝化功能基因拷贝数越大，反硝化速率越强。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 99 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.imde.ac.cn/handle/131551/33955]  |
| 专题 | 成都山地灾害与环境研究所_山地表生过程与生态调控重点实验室 |
| 作者单位 | 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 刘莲. 不同植物对沟渠沉积物反硝化作用的影响研究[D]. 成都. 中国科学院大学. 2019. |
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