發(fā)布時間：2018-12-09 07:51

【摘要】：三峽庫區(qū)是新形成的生態(tài)系統(tǒng),具有反季節(jié)的蓄水和泄水特征,其沉積物特征較之成庫前有顯著改變。外界物質(zhì)的不斷輸入,持續(xù)改變沉積物環(huán)境,從而影響沉積物中微生物群落。同時,微生物在沉積物-水生生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)中起著重要作用。氮素是生物有機體組成的重要物質(zhì)基礎(chǔ),也是引起水體富營養(yǎng)化的主要因素之一,而微生物氮循環(huán)是沉積物-水生生態(tài)系統(tǒng)氮素循環(huán)主要環(huán)節(jié)。因此,研究庫區(qū)沉積物微生物群落結(jié)構(gòu)特征和硝化反硝化過程,有助于我們了解庫區(qū)微生物系統(tǒng)多樣性及微生物氮循環(huán)過程,為庫區(qū)物質(zhì)循環(huán)以及生態(tài)系統(tǒng)評估提供理論依據(jù)。本實驗選取三峽庫區(qū)萬州至云陽小江流域的三段—上流域段(南河)、中流域段(漢豐湖)和下流域段(澎溪河)為研究對象,在2014-2015年泄水和蓄水期采集表層沉積物和上覆水。分析沉積物及上覆水理化性質(zhì),運用乙炔抑制法測定沉積物在泄水和蓄水期的硝化、反硝化速率,以實時熒光定量PCR技術(shù)研究沉積物反硝化功能基因(nirK、nirS、nosZ)和細菌16S rRNA基因的豐度,采用高通量測序技術(shù)分析沉積物細菌群落結(jié)構(gòu);以單因素、多因素方差分析方法分析理化性質(zhì)的差異性,以Pearson相關(guān)性分析理化性質(zhì)之間、理化性質(zhì)與硝化反硝化速率之間、理化性質(zhì)與反硝化功能基因之間的相關(guān)性,多變量分析技術(shù)分析理化因子對沉積物細菌群落及硝化、反硝化菌群的影響。主要結(jié)果如下:1.小江流域上覆水和沉積物理化指標在泄水期與蓄水期均存在顯著水位季節(jié)差異(p0.01~0.05)。理化因子(上覆水:TN、NH4+-N、TOC;沉積物:TN、NO3--N、NH4+-N、TP、TOC)含量總體呈蓄水期高,泄水期低的特征;小江不同流域段(南河、漢豐湖和澎溪河)沉積物、上覆水理化性質(zhì)受流域周圍土地利用類型、消落帶面積大小等環(huán)境因素影響。小江流域沉積物理化因子與上覆水理化因子有顯著相關(guān)性(p0.05)。2.南河、漢豐湖、澎溪河沉積物15年硝化速率分別為:[16.52±20.09~194.06±151.90μmol·(m2·h)-1]、[39.69±41.19~229.56±144.08μmol·(m2·h)-1]、[31.27±42.21~72.54±64.07μmol·(m2·h)-1];反硝化速率分別為:[24.04±364.12~647.20±127.32μmol·(m2·h)-1]、[95.24±79.82~219.21±150.55μmol·(m2·h)-1]、[73.38±6.10~425.61±330.71μmol·(m2·h)-1]。南河沉積物硝化速率蓄水期高于泄水期,且與沉積物TN、NO3--N、NH4+-N及TOC顯著正相關(guān),而漢豐湖、澎溪河積物硝化速率泄水期高于蓄水期,與理化因子無顯著相關(guān)性。南河、漢豐湖、澎溪河反硝化速率均呈現(xiàn)蓄水期低于泄水期,南河沉積物反硝化速率與沉積物氮素指標呈顯著負相關(guān),其他流域段無顯著相關(guān)性。三流域段沉積物硝化反硝化細菌數(shù)量是影響硝化反硝化速率的重要因素(p0.05)。3.14-15年,南河、漢豐湖、澎溪河沉積物反硝化功能基因相對豐度范圍分別為:9.49×10-9~5.71×10-5、1.08×10-7~1.59×10-6、1.22×10-8~1.19×10-5(nirK),1.84×10-6~1.10×10-2、2.86×10-6~1.44×10-2和5.89×10-7~7.69×10-3(nosZ),2.79×10-5~4.09×10-1、2.73×10-5~1.07×10-1和3.82×10-5~4.81×10-2(nirS)。反硝化功能基因相對豐度在泄水期和蓄水期均呈現(xiàn):nirKnosZnirS規(guī)律,且存在顯著差異(p0.05)。沉積物環(huán)境因子pH、NH4+-N和TN是影響沉積物反硝化功能基因的主要環(huán)境因子(p0.05)。nirS與沉積物硝化速率呈顯著正相關(guān)(p0.05),而反硝化功能基因(nirK、nosZ、nirS)與沉積物反硝化速率無顯著相關(guān)性,表明小江流域沉積物中硝化反硝化作用可能是耦合的硝化-反硝化行為。4.14-15年小江流域沉積物細菌群落共檢出53個門,144個綱,332個目,676個科,1035個屬。且細菌群落豐度和多樣性隨季節(jié)水位時間的變化存在顯著差異(p0.05)。小江流域沉積物細菌群落主要包括:Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria、Chloroflexi、Nitrospirae、Actinobacteria、Verrucomicrobia、Firmicutes、Gemmatimonadetes、Planctomycetes、Chlorobi、Latescibacteria等,其中以Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria、Chloroflexi為優(yōu)勢菌群,優(yōu)勢菌群豐度在70%以上。多變量分析表明,氮素是影響沉積物細菌群落結(jié)構(gòu)組成的主要環(huán)境因子。5.小江流域沉積物硝化菌群主要包括:Nitrospina、Nitrospira、Nitrosomonas、Nitrosospira、Nitrosococcus等,其中以Nitrospira屬為優(yōu)勢菌群,豐度在0.08%~9.16%。反硝化菌群主要包括:Pseudomonas、Bacillus、Achromobacter、Alcaligenes等,其中以Pseudomonas屬為優(yōu)勢菌群,豐度在0.04%~9.24%。RDA分析表明,小江流域南河段沉積物主要硝化反硝化細菌受沉積物pH顯著影響,其他流域段沉積物理化因子無顯著影響。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X172

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 黃祺;何丙輝;趙秀蘭;王宇飛;曾清萍;;三峽庫區(qū)漢豐湖水質(zhì)的時空變化特征分析[J];西南大學學報(自然科學版);2016年03期

2 李筱宛;張亞平;萬宇;羅躍輝;阮曉紅;;上覆水不同C/N比條件下沉積物環(huán)境反硝化及氨氧化功能基因豐度變化特征[J];南京大學學報(自然科學);2016年01期

3 楊柳燕;王楚楚;孫旭;郭麗蕓;肖琳;宋曉駿;;淡水湖泊微生物硝化反硝化過程與影響因素研究[J];水資源保護;2016年01期

4 李國強;薛林貴;莫天錄;楊蕊琪;李文偉;;湖泊沉積物微生物多樣性研究方法的新進展[J];蘭州交通大學學報;2015年06期

5 楊杉;吳勝軍;蔡延江;周文佐;朱同彬;王雨;黃平;;硝態(tài)氮異化還原機制及其主導因素研究進展[J];生態(tài)學報;2016年05期

6 汪旭明;任洪昌;李家兵;仝川;;河口區(qū)淡水和微咸水潮汐沼澤濕地沉積物反硝化作用[J];環(huán)境科學學報;2015年12期

7 張敏;陶然;楊揚;麥曉蓓;唐小燕;;環(huán)境因素對不同工藝人工濕地反硝化功能基因豐度影響[J];環(huán)境工程學報;2015年06期

8 程輝;吳勝軍;王小曉;姜毅;陳春娣;王雨;呂明權(quán);;三峽庫區(qū)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究進展[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報;2015年02期

9 鮑林林;陳永娟;王曉燕;;河流沉積物氮循環(huán)主要微生物的生態(tài)特征[J];微生物學通報;2015年06期

10 胡春曉;陳耀寧;張嘉超;唐聰;曾光明;;農(nóng)業(yè)廢物好氧堆肥中環(huán)境因子對nirK、nirS和nosZ數(shù)量的影響[J];環(huán)境科學;2013年03期

相關(guān)博士學位論文 前3條

1 劉吉文;典型海域微生物群落結(jié)構(gòu)及其生物地球化學意義[D];中國海洋大學;2014年

2 王永霞;云南高原程海湖沉積物中的細菌多樣性研究[D];云南大學;2014年

3 葉文瑾;太湖富營養(yǎng)化水體和底泥中微生物群落的分子生態(tài)學研究[D];上海交通大學;2009年

相關(guān)碩士學位論文 前1條

1 李治玲;生物炭對紫色土和黃壤養(yǎng)分、微生物及酶活性的影響[D];西南大學;2016年

，

本文編號：2369044