湿地生态系统是全球三大生态系统之一,在生物多样性保护和污染净化等方面发挥重要功能。大量研究表明湿地水生植物对于湿地生态功能的维持起到关键作用,但在河口、河滩、消落带等水文条件剧烈波动的湿地中,湿地植物的固工作用功能尚未有研究报道,湿地植物根际微生物在污染物降解中作用机制也较少。本文选择了几种常见的湿地水生植物,研究比较了其固土能力以及与根系特征的关系,目的是为水文条件剧烈的湿地的修复、管理、维护提供参考依据。另外,在前期研究的基础上,采用高通量测序方法对水葱根际的十溴联苯醚降解菌进行了分析,目的是初步探寻十溴联苯醚降解菌,为进一步开展实验验证提供基础。本实验以常见的水生植物芦苇、芦竹和旱伞草作为研究对象,应用锚杆拉力计和自制剪切箱对其进行原位剪切试验,评价不同植物的抗剪切能力;同时对三种水生植物进行抗冲实验,计算植物根际土壤的抗冲刷系数,研究其抗冲刷能力。通过不同植物的单位枝数的抗剪切强度和土壤的抗冲刷系数对其固土能力进行综合比较,评价不同湿地植物的固土能力差别及其关键制约因子。主要研究结果:(1)通过原位剪切试验,发现不同植物的单位枝数的抗剪切强度表现为芦竹>芦苇=旱伞草。原因可能是单位枝数的芦竹的根系干重最大,单位枝数的总根数最多,因此和土壤接触总面积更大,表现出更强的固土能力。(2)通过抗冲试验,发现不同植物的单位枝数的抗冲系数表现为芦竹>芦苇=旱伞草。原因除了芦竹根系干重最大和单位枝数的总根数最多外,芦竹具有最大的的茎平均直径,因此在单位面积上芦竹有最大的覆盖度,削弱了地表径流的冲击,减少了因地表径流造成的水土流失。从本研究结果可以推测,湿地植物的单位枝数的总根数、根系干重和茎平均直径是植物固土能力的关键决定因素,这些参数可以作为湿地植物固土能力筛选的依据。本实验室前期研究中证明水生植物水葱对持久性有机污染物十溴联苯醚(BDE-209)有显著的降解能力,其中根际菌起主要的降解作用。因此,本研究采用高通量测序分析方法分析不同处理下的微生物群落变化,推测可能的降解菌属。共设置以下四个处理组:(1)SVL组:水葱+沉积物+BDE-209(2mg/kg);(2)SVH组:水葱+沉积物+BDE-209(30mg/kg);(3)SVN组:水葱+沉积物(不添加BDE-209);(4)NL 组:沉积物+BDE-209(2mg/kg)。主要研究结果:(1)通过高通量测序分析,发现在细菌的群落组成上,SVN组与SVL组的细菌群落相似度较高,而SVH组与NL,SVL和SVN组细菌群落组成的差异较大。(2)变形菌门(Proteobacteria)是在3种不同污染物浓度处理下的植物根际土细菌以及不种植物添加2mg/kg污染物对照组中都是处于绝对优势地位的细菌门类,δ变形菌纲(Deltaproteobacteria)在各组中也处于绝对优势地位。(3)通过LEfSe(LDA Effect Size)分析,发现SVH组的差异物种Biomarker是 Desulfobulbaceae 和 Desulfobacterales。(4)根据筛选比对后发现,经BDE-209处理后相对丰度显著增加的菌属,如Desulfobulbus、Ideonella、unidentified_Nitrosomonadaceae、Byssovorax、Novosphingobium、Sulfuritalea、Woodsholea、Desulfatirhabdium、Sterolibacterium、Roseomonas、unidentified_Rhodospirillaceae、Aeromonas、Polymorphobacter、Desulfomonile和Vogesella是水葱降解BDE-209的可能降解菌,但水葱根际具体的BDE-209关键降解菌仍需要开展降解实验进行验证。