濕地享有“地球之腎”的美譽,在截留污染物和改善水質等方面備受全球關注。濕地可以通過植物吸收、土壤固定以及土壤微生物過程(包括反硝化和厭氧氨氧化)等多種途徑削減氮污染,其中,反硝化途徑通過將硝態氮還原為氮氣進入空氣,從而永久性去氮。盡管我們對濕地的脫氮作用已有一些了解,但在不同水文條件下,環境和生物因素如何影響濕地脫氮速率仍知之甚少。
武漢植物園濕地生態學學科組博士研究生鄧丹麗和西藏大學博士研究生潘永泰在劉貴華研究員、劉文治研究員以及馬琳助理研究員的指導下,以南水北調中線水源地的面源污染型河流—丹江為研究對象,測定了其流域內36個河流、溪流、水塘和溝渠位點的沉積物潛在反硝化和背景反硝化速率,并用qPCR技術定量分析反硝化微生物的豐度。研究發現,溝渠濕地具有最高的反硝化速率以及反硝化微生物豐度。反硝化速率具有較強的季節性,6月份的反硝化速率較高。在河流和溪流中,氮、碳濃度與反硝化速率呈顯著正相關,而在水塘和溝渠中則沒有發現這種相關性。反硝化速率與水體流速和粘度呈顯著負相關。研究結果表明,水文條件,特別是流速和水文脈沖,在濕地氮素生物地球化學過程中起著不可忽視的作用。
研究成果以“Seeking the hotspots of nitrogen removal: A comparison of sediment denitrification rate and denitrifier abundance among wetland types with different hydrological conditions”發表在國際期刊Science of the Total Environment。本研究得到了國家自然科學基金(51709255)、CRSRI開放研究項目(CKWV2019769/KY)和中國科學院青年創新促進會(2017388)支持。
論文鏈接:https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.140253
本論文研究思路框架圖