论文部分内容阅读
反硝化作用是将硝酸盐或亚硝酸盐转化为N2或N2O释放到大气中,是有效去除湿地中过量氮素的主要途径。双台子河口湿地内植被类型众多,生物资源丰富,但由于自然因素和人为干扰,湿地内水质污染严重,植被退化加剧。因此研究双台子河口湿地不同类型湿地的反硝化作用特征和影响因素,对湿地生态功能研究与湿地保护和利用具有重要意义。本研究采用现场调查与现场模拟培养相结合的方法,研究了双台子河口芦苇湿地和翅碱蓬湿地的反硝化细菌和反硝化作用,探讨了植被退化对反硝化作用的影响;对比分析了有机污染物五氯酚(pentachlorophenol, PCP)对不同植被类型湿地反硝化细菌和反硝化的作用效应,以期为双台子河口湿地植被退化和PCP污染的生态效应研究提供基础数据,为退化湿地的生态修复和PCP污染防治理论与技术研究提供理论依据。具体的研究内容和结果包括以下三个方面:(1)研究了2013年夏、秋季双台子河口湿地植被生长良好的芦苇和翅碱蓬湿地内反硝化细菌的分布,反硝化速率(Potential denitrification rate PDR),反硝化作用产物N2O/(N2O+N2)值,及N2O释放率(potential N2O productionrate pN2O)。结果表明,芦苇、翅碱蓬湿地反硝化细菌的平均值分别为12.87×103个g-1土和17.70×103个g-1土。芦苇湿地反硝化细菌丰度与含水率呈显著性正相关,与亚硝酸盐和盐度呈显著性负相关;翅碱蓬湿地反硝化细菌丰度与亚硝酸盐呈显著性负相关关系。另外湿地沉积物中TOC(Total Organic Carbon,TOC)也是反硝化细菌丰度的主要影响因素。芦苇、翅碱蓬湿地PDR分别为34.32、29.38mgN kg-1土.d-1;反硝化作用产物N2O/(N2O+N2)值均小于50%,且芦苇湿地反硝化过程中N2O向N2的转化率高于翅碱蓬湿地;pN2O分别为7.03、8.54mgN kg-1土.d-1。湿地中的反硝化作用在不同月份存在较大差异,主要影响因素为温度和氧化还原电位。(2)研究了2013年夏、秋季双台子河口植被退化湿地内反硝化细菌的分布,PDR,反硝化作用产物N2O/(N2O+N2)值,及pN2O。结果显示,植被退化使湿地的反硝化细菌数量减少,主要影响因素为土壤中的TOC含量减少。植被退化后,湿地的反硝化速率PDR和N2O的释放率pN2O明显减小;N2O/(N2O+N2)值与芦苇湿地相近,小于翅碱蓬湿地。其原因可能与植被退化使湿地TOC含量和反硝化细菌数量减少,从而抑制了湿地的反硝化作用有关。(3)采用现场模拟培养法,研究了PCP对芦苇湿地、翅碱蓬湿地和植被退化湿地反硝化细菌和反硝化作用的影响。结果表明,在三类不同湿地中,短时间内PCP均促进了反硝化细菌的生长,随着时间推移,促进作用减小,60天后促进作用消失。PCP对PDR和pN2O产生了短时间的促进作用,其促进作用因湿地类型和PCP浓度的不同而不同,且促进作用在60天后消失。PCP对三种湿地中反硝化作用产物N2O/(N2O+N2)比值的影响不同。在芦苇湿地中PCP对N2O/(N2O+N2)影响不明显;在翅碱蓬湿地中PCP短时间使N2O/(N2O+N2)值减小,60天时明显增大;在植被退化湿地PCP抑制了N2O向N2的转化,N2O/(N2O+N2)比值变大。