湿地系统氮循环微生物的分布与活性

发布时间：2017-05-20 11:08

  本文关键词：湿地系统氮循环微生物的分布与活性，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：湿地作为自然生态重要的组成部分,为氮元素地球化学循环的热区。本论文以白洋淀自然湿地垂向土壤样品以及嘉兴市石臼漾人工湿地开阔水体和岸边带沉积物样品为研究对象,利用定量PCR、PCR克隆文库等分子生物学技术与15N同位素示踪技术相结合,研究湿地系统中厌氧氨氧化细菌的分布规律与活性,同时对与厌氧氨氧化反应相关的氮循环微生物进行定量分析。白洋淀自然湿地土壤垂向样品研究结果表明,厌氧氨氧化细菌丰度在地下水位附近明显提高,说明陆地深层土壤与地下水交界面为厌氧氨氧化细菌高丰度区域。在厌氧氨氧化细菌高丰度区域均能检测到厌氧氨氧化反应活性,但并不是厌氧氨氧化细菌越高的区域厌氧氨氧化反应速率就越快。石臼漾人工湿地沉积物中广泛的存在厌氧氨氧化细菌,其丰度为4.59×105-7.78×107 copies g-1(以干土计),且岸边带沉积物厌氧氨氧化细菌丰度高于开阔水体沉积物。15N同位素示踪结果表明,湿地中岸边带沉积物厌氧氨氧化细菌活性和对氮损失的贡献均显著高于开阔水体沉积物,这与厌氧氨氧化细菌丰度分布规律是一致的。厌氧氨氧化细菌hzsB基因构建克隆文库表明,石臼漾湿地系统厌氧氨氧化细菌大多数属于Brocadia菌属,少数属于Jettenia属。由AOA与AOB的定量结果可知石臼漾湿地氨氧化过程由AOB而非AOA主导。此外,石臼漾湿地中全细菌与反硝化细菌丰度均为岸边带沉积物高于开阔水体沉积物,进一步说明湿地岸边带是生物地球化学循环的热区。以上研究结果将修正和完善氮循环过程理论体系,为地表水和地下水中氮的去除提供借鉴。将利用人工湿地进行氨氮微污染原水生态脱氮推广至我国南方其他以河网为水源的水质型缺水城市,乃至污水厂利用人工湿地进行污水生态脱氮工程具有重大的意义。
【关键词】：人工湿地 厌氧氨氧化 丰度 活性 群落结构
【学位授予单位】：长春工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X172;X703
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 主要符号表7-8
• 第1章 绪论8-22
• 1.1 湿地8-11
• 1.2 氮循环主要过程及相关微生物11-12
• 1.3 传统氮循环途径12-15
• 1.3.1 固氮作用（Nitrogen fixation）12-13
• 1.3.2 细菌好氧氨氧化（Nitrogen fixation）13-14
• 1.3.3 好氧亚硝酸盐氧化（Aerobic nitrite oxidation）14
• 1.3.4 反硝化（Denitrification）14-15
• 1.4 新型氮循环途径15-19
• 1.4.1 古菌好氧氨氧化（AOA）15-16
• 1.4.2 厌氧氨氧化（Anammox）16-19
• 1.5 研究目标、内容与意义19-22
• 1.5.1 研究目标19-20
• 1.5.2 研究内容20
• 1.5.3 研究意义20-22
• 第2章 研究区域概况与研究方法22-31
• 2.1 研究区域概况22-25
• 2.1.1 白洋淀区域概况22
• 2.1.2 石臼漾人工湿地概况22-25
• 2.2 研究方法25-31
• 2.2.1 样品的采集与保存25
• 2.2.2 样品理化指标分析25
• 2.2.3 分子生物学方法25-28
• 2.2.4 15N同位素测定厌氧氨氧化细菌活性及其造成的氮损失量28-29
• 2.2.5 硝化速率的测定29-31
• 第3章 自然湿地中厌氧氨氧化反应速率分析31-38
• 3.1 研究地点31-32
• 3.2 研究结果32-36
• 3.2.1 白洋淀典型岸边带土壤柱厌氧氨氧化反应速率32-34
• 3.2.2 白洋淀湖区沿程土壤柱厌氧氨氧化反应速率34-36
• 3.3 本章小结36-38
• 第4章 人工湿地中厌氧氨氧化细菌的分布规律38-49
• 4.1 采样点的设置39
• 4.2 研究结果39-48
• 4.2.1 理化性质39-43
• 4.2.2 石臼漾湿地系统厌氧氨氧化细菌群落结构分析43-44
• 4.2.3 石臼漾湿地沉积物中厌氧氨氧化细菌丰度与反应活性分布44-48
• 4.3 本章小结48-49
• 第5章 人工湿地中氮循环相关微生物的分布规律49-54
• 5.1 石臼漾湿地中全细菌丰度的分布规律49-50
• 5.2 石臼漾湿地中反硝化细菌和反硝化速率的空间分布50-51
• 5.3 石臼漾湿地中氨氧化古菌、氨氧化细菌和硝化速率的空间分布51-53
• 5.4 本章小结53-54
• 第6章 结论与展望54-56
• 6.1 结论54-55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-68
• 在学期间发表的学术论文及其他成果68-69
• 在学期间参加专业实践及工程项目研究工作69-70
• 致谢70-71

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本文编号：381430