拒马河沉积物N_(2)O产生潜势、途径与微生物群落结构的研究

作     者：金禹成 王晓玲 秦瑜 肖满义 周禹廷 祝贵兵 JIN Yucheng;WANG Xiaoling;QIN Yu;XIAO Manyi;ZHOU Yuting;ZHU Guibing

作者机构：吉林建筑大学市政与环境工程学院长春130118 中国科学院生态环境研究中心饮用水科学与技术重点实验室北京100085 

出 版 物：《环境科学学报》 (Acta Scientiae Circumstantiae)

年 卷 期：2024年第44卷第8期

页      面：311-322页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：中国科学院战略性先导科技专项(B类先导专项,No.XDB0750400) 国家自然科学基金(No.92251304) 中国科学院生态环境研究中心“双碳”项目(No.RCEES-TDZ-2021-20) 

主　　题：河流沉积物 氧化亚氮 氨氧化过程 宏基因组测序 

摘      要：近百年来一氧化二氮(N_(2)O)的排放量急剧增加.但这种强效温室气体在小型河流沉积物中的产生途径以及微生物机制的研究相对匮乏.本研究采集拒马河丰水期与枯水期的岸边带与开阔水域的沉积物(0~10 cm),应用乙炔抑制法、宏基因组测序和Spearman相关性分析等方法,探究拒马河沉积物N_(2)O的产生潜势、主导过程、微生物机制及影响因素.结果表明,拒马河沉积物N_(2)O产生潜势为(1.48±0.38)μg·kg^(-1)·h^(-1).氨氧化过程是拒马河沉积物N_(2)O产生的主导过程,其N_(2)O产生潜势为(0.97±0.31)μg·kg^(-1)·h^(-1),是反硝化过程N_(2)O产生潜势的1.88倍.拒马河沉积物产N_(2)O相关微生物的多样性呈现出明显的季节性变化,丰水期的产N_(2)O相关微生物的Alpha多样性显著高于枯水期(p0.05).硝化螺旋菌属(Nitrospira)与黄色类固醇杆菌属(Steroidobacter)是拒马河沉积物中氨氧化微生物与反硝化微生物的优势菌属.Spearman相关性和冗余分析表明,铵态氮(NH_(4)^(+)-N)的浓度与氨氧化过程产生N_(2)O潜势呈显著正相关(r=0.53,p0.05),亚硝化螺菌属(Nitrosospira)与黄色类固醇杆菌属(Steroidobacter)是参与拒马河沉积物N_(2)O产生的关键菌属(r=0.53,p0.05;r=0.47,p0.05).本研究揭示了拒马河沉积物N_(2)O产生潜势、主导过程以及微生物群落结构,对河流生态系统中长期被忽略的氨氧化过程产生N_(2)O的作用进行补充,为治理河流氮污染提供新思路.