鎮(zhèn)江市古運(yùn)河河岸沉積物氨氧化微生物的生態(tài)分布及其硝化作用研究.pdf

1、河岸帶生態(tài)環(huán)境破壞在我國許多城市相當(dāng)普遍。城市河流河岸帶往往受到生活污水，工業(yè)廢水，生活垃圾，居民游玩活動以及地表徑流等多重影響，導(dǎo)致河岸帶生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞。因此，修復(fù)退化的河道沿岸生態(tài)系統(tǒng)刻不容緩。氨氧化細(xì)菌、氨氧化古菌以及厭氧氨氧化細(xì)菌三大原核生物驅(qū)動的氨氧化作為硝化反應(yīng)的第一步及限速步驟，在氮素去除中具有非常重要的作用。因此成為當(dāng)前氮素生物地球化學(xué)循環(huán)方面的熱點問題。本論文以鎮(zhèn)江市古運(yùn)河河岸表層沉積物為研究對象，通過分子生態(tài)學(xué)

2、方法，探討城市內(nèi)河河岸沉積物中氨氧化微生物的群落結(jié)構(gòu)、生物多樣性等生態(tài)分布規(guī)律，并研究沉積物硝化作用強(qiáng)度及其影響因子，以期為城市河道河岸帶沉積物氮素的生態(tài)控制提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)古運(yùn)河河岸沉積物理化因子空間差異顯著。總氮(TN)含量介于0.39-2.40 g/kg之間，G1，G2，G3，G4，G5采樣點沉積物的總氮含量相差不大，G6采樣點沉積物中的總氮含量要明顯高于其他采樣點;G1，G3，G5，G

3、6采樣點沉積物的有機(jī)質(zhì)含量比其他2個采樣點高;硝態(tài)氮(NO3--N)的空間分布特征為G2＞G1＞G5＞G6＞G4＞G3;亞硝態(tài)氮(NO2--N)含量最大值出現(xiàn)在G6采樣點，最小值則出現(xiàn)在G4采樣點?？偭?TP)含量介于1.71-7.46 g/kg之間，最高值出現(xiàn)在G5采樣點，最低值出現(xiàn)在G3采樣點;沉積物有機(jī)磷(OP)空間分布特征為G6＞G1＞G5＞G3＞G2＞G4;鐵/鋁磷(Fe/Al-P)含量和鈣磷(Ca-P)含量相差不大，其空間分

4、布特征分別為G6＞G5＞G3＞G2＞G4＞G1，G5＞G1＞G4＞G6＞G3＞G2。6種重金屬的空間分布特征各不相同，Cr、Zn最大值均出現(xiàn)在G5采樣點，Cu、As峰值出現(xiàn)在G2采樣點，Pb和Cd峰值則出現(xiàn)在G1采樣點。各采樣點理化參數(shù)的差異主要受外源污染的影響。
　　(2)古運(yùn)河河岸沉積物氨氧化微生物豐富度，多樣性和群落結(jié)構(gòu)具有顯著的空間差異。AOA amoA基因的豐度表現(xiàn)為:G6＞G5＞G4＞G1＞G3＞G2; G2點的Sha

5、nnon和Chao最高，分別為2.56和38.00，而G1點的最低，其值分別為1.33和5.50，表明G2點AOA多樣性指數(shù)最高，G1點AOA多樣性指數(shù)最低;古運(yùn)河河岸沉積物中AOA群落主要為Nitrososphae，Nitrosotalea以及Nitrosopumilus相似物種，且G2和G4采樣點的AOA群落結(jié)構(gòu)比其他采樣點更為復(fù)雜;TN，pH、NH4+-N以及As是影響古運(yùn)河河岸沉積物AOA生態(tài)分布的關(guān)鍵環(huán)境因子。AOB amoA

6、基因的豐富度在G1，G2，G5，G6采樣點沉積物中的差異不大，但明顯高于G3和G4樣品的AOB豐富度;古運(yùn)河河岸沉積物中的AOB amoA基因的多樣性和群落結(jié)構(gòu)在空間分布上有一定的差異性;檢測到的AOB群落與Nitrosomonas物種和Nitrosospira物種有較近的親緣關(guān)系。古運(yùn)河沿岸沉積物的anammox細(xì)菌的豐富度在G6采樣點最高，在G2采樣點最低;anammox細(xì)菌群落多樣性的空間變化并不明顯;G4和G6采樣點的anamm

7、ox細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)沒有其他采樣點復(fù)雜;古運(yùn)河河岸沉積物中很能同時存在Anammoxoglobus，Jettenia，Kuenenia和Brocadia屬的anammox細(xì)菌群落。
　　(3)古運(yùn)河河岸沉積物硝化作用的空間分布特征受多種環(huán)境因子的影響。沉積物硝化速率空間分布特征為:G2＞G1＞G5＞G6＞G4＞G3。沉積物硝化速率與AOB的豐度和Shannon指數(shù)都有顯著地正相關(guān)性，而與AOA的豐度和多樣性指數(shù)之間無顯著相關(guān)性;添加A