亞熱帶人工濕地微生物功能群及其與植物關(guān)系的研究.pdf

1、人工濕地作為一種新型的水處理生態(tài)技術(shù)，具有許多特有的優(yōu)點，已經(jīng)在許多國家被廣泛應(yīng)用。本文進(jìn)行了亞熱帶地區(qū)人工濕地植物根際微生物的功能群以及與植物之間關(guān)系的研究。以位于杭州植物園的一個復(fù)合垂直流人工濕地為實驗基地，把土壤微生物的研究方法和技術(shù)應(yīng)用于人工濕地基質(zhì)微生物的研究中，從根際微生物數(shù)量和作用強(qiáng)度以及根際微生物與植物之間的關(guān)系入手，探討根際微生物在人工濕地中的分布特點以及作用強(qiáng)度，觀察其季節(jié)性動態(tài)變化，結(jié)合復(fù)合垂直流人工濕地的污水凈化

2、效果，進(jìn)一步闡明微生物在氮去除方面的貢獻(xiàn)。 從季節(jié)變化看，亞硝酸細(xì)菌數(shù)量冬季小于夏季，其中在水流下行池美人蕉、下行池虉草以及水流上行池虉草根際區(qū)沙層所含亞硝酸細(xì)菌數(shù)量的季節(jié)差異達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)；硝化作用則相反，冬季強(qiáng)于夏季，并且差異均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)；人工濕地基質(zhì)所含反硝酸細(xì)菌數(shù)量冬季小于夏季，其中上行池美人蕉沙層所含反硝化細(xì)菌數(shù)量的增加達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)，下行池美人蕉達(dá)到顯著性水平(P＜

3、0.05)；基質(zhì)的反硝化作用均為夏季強(qiáng)于冬季，并且差異均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。 從植物間的比較看，植物根際區(qū)基質(zhì)的微生物數(shù)量(包括氨化細(xì)菌、亞硝酸細(xì)菌和反硝化細(xì)菌)均高于無植物的對照，其中冬季對照和虉草之間的氨化細(xì)菌數(shù)量差異達(dá)到極顯著(P＜0.01)，對照與美人蕉、對照與虉草之間的亞硝酸細(xì)菌數(shù)量差異均達(dá)到極顯著(P＜0.01)，對照與美人蕉、對照與虉草之間的反硝化細(xì)菌數(shù)量均存在極顯著差異(P＜0.01)，美人蕉與虉草之

4、間存在顯著性差異(P＜0.05)；夏季對照與虉草、虉草與美人蕉之間的氨化細(xì)菌數(shù)量存在顯著差異(P＜0.05)，美人蕉與虉草之間的亞硝酸細(xì)菌數(shù)量存在極顯著差異(P＜0.01)。植物根際區(qū)基質(zhì)的微生物作用(包括氨化作用、硝化作用和反硝化作用)高于對照，其中冬季對照與美人蕉、對照與虉草之間硝化作用的差異達(dá)到極顯著(P＜0.01)，對照與美人蕉、對照與虉草之間反硝化作用的差異均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)；夏季對照與美人蕉、對照與虉草以及美人

5、蕉與虉草之間反硝化作用的差異均達(dá)到極顯著水平(P＜0.01)。 從兩個單元池間的比較看，下行池氨化細(xì)菌數(shù)量基本上高于上行池，反硝化細(xì)菌數(shù)量則相反，其中夏季反硝化細(xì)菌數(shù)量達(dá)到顯著水平(P＜0.05)；與數(shù)量變化規(guī)律有所不同，下行池氨化作用強(qiáng)度高于上行池，但是硝化作用和反硝化作用則相反，均為下行池低于上行池，兩個單元池之間的差異均未達(dá)到顯著差異。 從基質(zhì)的微生物數(shù)量和作用強(qiáng)度的相關(guān)性看，亞硝酸細(xì)菌數(shù)量與硝化作用強(qiáng)度成負(fù)相關(guān)(

6、r=-0.691，p＜0.01)；反硝化細(xì)菌數(shù)量與反硝化作用強(qiáng)度成正相關(guān)(r=0.484，p＜0.05)。 從基質(zhì)微生物的作用強(qiáng)度和水質(zhì)各指標(biāo)去除率之間的相關(guān)性看，硝化作用與NH4-N、NO3-N、TN、TP、COD以及BOD5去除率之間均無顯著相關(guān)。反硝化作用與NO3-N去除率之間極顯著正相關(guān)(r=0.952，p＜0.05)；與BOD5顯著正相關(guān)(r=0.912，p＜0.05)；與其它指標(biāo)的去除率之間均無顯著相關(guān)。 水

7、質(zhì)檢測表明：春季，觀魚池水中的氨態(tài)氮(NH4-N)、硝態(tài)氮(NO3-N)、總氮(TN)、化學(xué)需氧量(COD)和五日生化需氧量(BOD5)濃度比對照水塘(ComparativePond，CP)明顯降低，其中TP和COD含量的減少最為明顯，兩個指標(biāo)的去除率分別為70.07％和77.36％；夏季，TN濃度的降低達(dá)到顯著性水平(P＜0.05)，NH4-N的去除率較高(56.07％)，濕地出水NH4-N濃度達(dá)到Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)

8、；秋季，觀魚池水中TN濃度有所升高，而總磷(TP)濃度則明顯降低，達(dá)到顯著性水平(P＜0.05)，去除率為19.42％；冬季，除NH4-N外，觀魚池水的其他指標(biāo)均低于對照水塘。結(jié)果表明，濕地出水NH4-N、TP(冬季和春季)、COD和BOD5等指標(biāo)均達(dá)到Ⅰ類水標(biāo)準(zhǔn)。 本研究分析了人工濕地中基質(zhì)的理化特征、植物根際微生物數(shù)量與作用強(qiáng)度的相關(guān)性、植物根際微生物作用強(qiáng)度與各指標(biāo)去除率的相關(guān)性、植物與根際微生物之間的關(guān)系，為新一代人工濕