泄洪对兴凯湖理化特性及氮转化的影响

发布时间：2020-07-24 12:17

【摘要】：水体中氮素循环是生态系统中物质能量循环的重要环节之一,氮素的形态转化是水体中氮素循环的关键,也是评价水体富营养化的重要指标。环境因素同硝化与反硝化作用有着密切的联系。溶解性有机物是自然水生生态系统中有机物的主要来源,是水体中为生物所利用的主要物质,浮游细菌存在于淡水生态系统中,是自然淡水生化系统中参与生物地球化学反应的重要组成部分。二者与水体中溶解性有机碳(DOC)、化学需氧量(COD_(Mn))、叶绿素a(Chl-a)、pH、溶解氧(DO)、温度(T)等理化指标的变化影响着水生生态系统中氮元素的循环。兴凯湖位于黑龙江东南部,每年汛期,当上游小兴凯湖水量超过警戒线时,会通过开闸形式将小兴凯湖水引入兴凯湖。泄洪是湖泊发展的主要防洪手段,然而泄洪与汛期氮转化之间的研究鲜有报道,因此,本研究选取汛期泄洪前后(7、8、9月份)来自兴凯湖流域6个采样点的水样。其中,7月份是泄洪前,8、9月份是泄洪后。采用二维荧光光谱和三维荧光光谱变化来表征泄洪对兴凯湖溶解性有机物造成的影响,利用变性梯度凝胶电泳对汛期水体浮游细菌群落组成和多样性进行分析,并结合平行因子分析、冗余分析和结构方程模型等方法探究了汛期兴凯湖中各理化因子、溶解性有机物与浮游细菌群落组成对氮转化的影响。主要的研究结果如下:(1)溶解性有机碳(DOC)在闸门开启后明显升高,这表明,闸门开启后兴凯湖中的DOM来自于小兴凯湖的引入;溶解氧(DO)在闸门开启后降低,又在9月份再次升高,说明,DO参与了泄洪过程中的氮转化。(2)通过平行因子分析(PARAFAC分析)对汛期兴凯湖DOM进行分组,得到三个组分:C1、C2、C3,其中组分C1的相对含量在闸门开启后增加,组分C2和C3呈现正相关性,这说明闸门开启对兴凯湖DOM的荧光组分产生了不同的影响。(3)变性梯度凝胶电泳(DGGE)结果表明汛期兴凯湖浮游细菌群落多样性很高,群落组成随着闸门开启变化显著,16S rDNA测序结果表明汛期兴凯湖优势种群为放线菌门,α-变形杆菌门,酸杆菌门和绿弯菌门。(4)汛期兴凯湖中总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)以及亚硝态氮(NO_2~--N)浓度受泄洪影响明显,其中,TN和NO_3~--N浓度呈先下降后上升的趋势,NH_4~+-N浓度略有下降,而NO_2~--N浓度下降趋势显著。结果表明,泄洪对兴凯湖中氮转化造成很大影响。(5)结构方程模型和冗余分析结果表明:T、pH、COD_(Mn)、DO、Chl-a彼此相关,泄洪前后发生变化并影响着水体中微生物群落的组成;NMDS Axis 1通过影响NH_4~+间接负面影响NO_2~-,NMDS Axis3(以酸杆菌为例)对NO_3~-具有非常显著的负面影响,DO对NO_3~-和NO_2~-含量有显著的正面影响,DOC对NH_4~+的含量有负面影响。组分C1与各细菌条带之间呈现正相关性,而C2、NH_4~+和NO_2~-也呈现正相关性,C3组分对浮游细菌群落组成影响不大,表明C1、C2容易被浮游细菌利用从而在氮转化过程中起重要作用。综上所述,在泄洪前评估闸门开启对下游水生生态系统的影响非常重要。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X52
【图文】：

技术路线

黄线以下属于俄罗斯图 2-1 兴凯湖六个采样点分布图Fig. 2-1 Map of Lake Xingkai watershed with six sampling locations.验主要仪器

注：a 表示 7 月份，b 表示 8 月份，c 表示 9 月份。图 3-4 汛期六个采样点（B，L，M，X，Y 和 E）DOM 同步荧光光谱特性Fig. 3-4 Dimensional synchronization spectrum of DOM during the flood season3.2.2 DOM 三维荧光组分的识别

【参考文献】

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3 刘艳芳;苏荣国;周倩倩;祝陈坚;石晓勇;;基于CDOM光学参数的近海富营养化快速评价技术[J];中国激光;2014年12期

4 马梦娇;张淑荣;丁爱中;贾彤辉;;沣河洪水过程溶解有机物的荧光特征及来源分析研究[J];北京师范大学学报(自然科学版);2014年05期

5 刘鹏飞;赵丹;宋刚;葛菁萍;;变性梯度凝胶电泳技术在微生物多样性研究中的应用[J];微生物学杂志;2013年06期

6 袁宇翔;于洪贤;姜明;;小兴凯湖浮游植物群落结构及多样性[J];湿地科学;2013年02期

7 李建民;毛小英;;大王滩水库溶解氧及pH变化规律与原因分析[J];广东水利水电;2012年12期

8 周楠;赵卫红;苗辉;;獐子岛附近海域溶解有机物的荧光特征[J];光谱学与光谱分析;2012年04期

9 韩宁;李卓佳;曹煜成;胡晓娟;王奕玲;;TCBS培养基筛选的虾池细菌分析[J];广东农业科学;2012年07期

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5 葛蕾;黑龙江兴凯湖湿地硅藻植物的初步研究[D];哈尔滨师范大学;2014年

6 朱先辰;淡水环境中溶解性有机物及其与Cu~(2+)相互作用—荧光光谱学研究[D];华中科技大学;2014年

7 袁宇翔;小兴凯湖浮游植物群落结构及其与环境因子的相关性研究[D];东北林业大学;2013年

8 王玉萍;珠江河口湿地沉积物硝化与反硝化作用对比研究[D];暨南大学;2012年

9 闫丽红;基于三维荧光光谱—平行因子分析技术的黄东海有色溶解有机物（CDOM）的分布特征研究[D];中国海洋大学;2012年

10 周永胜;珠江河口湿地沉积物中氮磷的赋存形态及反硝化作用研究[D];暨南大学;2011年

本文编号：2768829