暴发生长期菹草(Potamogeton crispus)附着生物膜成为城市河流反硝化作用热点

作     者：董彬 王立志 宋红丽 王国祥 刘艳 Dong Bin;Wang Lizhi;Song Hongli;Wang Guoxiang;Liu Yan

作者机构：山东省水土保持与环境保育重点实验室临沂大学资源环境学院临沂276000 南京师范大学环境学院南京210023 

出 版 物：《湖泊科学》 (Journal of Lake Sciences)

年 卷 期：2023年第35卷第1期

页      面：145-154页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 0709[理学-地质学] 0908[农学-水产] 07[理学] 0707[理学-海洋科学] 08[工学] 09[农学] 0815[工学-水利工程] 0903[农学-农业资源与环境] 0704[理学-天文学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家自然科学基金项目(41603071) 山东省自然科学基金项目(ZR2021MD045)联合资助 

主　　题：反硝化 菹草 暴发生长 附着生物膜 生态系统服务 沂河 

摘      要：富营养化河流中水生植物丰富的浅水区通常是氮素转化的热区,沉水植物菹草暴发性生长可能会加速河流生态系统的反硝化进程,但菹草附着生物膜的反硝化作用变化特征及其脱氮贡献尚不清楚。为探究菹草暴发生长期间附着生物膜的反硝化作用潜力及环境效应,以沂河临沂市城区段菹草为研究对象,在菹草暴发生长期间定期采样分析菹草生物量、菹草附着生物膜养分含量及反硝化细菌,同时采用15 N同位素添加流动培养结合薄膜进样质谱技术测定菹草附着生物膜的反硝化速率。结果表明:暴发生长期菹草生物量和盖度迅速增加,监测点最大生物量为1817~3334 g/m^(2);菹草附着生物膜干重、总有机碳、总氮、反硝化功能菌等均明显增加,为附着生物膜反硝化作用提供了丰富的物质和微环境条件;菹草暴发生长期附着生物膜反硝化速率显著升高,监测点最大反硝化作用速率达到424.18~1728.39μmol/(m^(2)·h),是表层沉积物的17.29~29.09倍;附着生物膜反硝化产氮气(N_(2))贡献相对较高,对生物膜产N_(2)(反硝化+厌氧氨氧化)的贡献为77%~96%,对河流反硝化产N_(2)的贡献为32%~96%。本研究表明,暴发生长期菹草附着生物膜是沂河的反硝化作用热点,是沂河春季重要的氮去除过程,环境意义重大。建议通过构建沉水植物群落、适度收割、调控水位等措施对菹草进行科学管理调控,以提高城市河流生态系统服务功能。