源头河流砂质基质粒径结构对河流反硝化潜力的影响和关键微生物过程研究

批准号:
31870452
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
王伟波
依托单位:
学科分类:
C0306.生态系统生态学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
舒枭、吴君君、李乾玺、汪洋、赵彬洁
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中文摘要
由于源头河流的长度和面积占比较高,他们的脱氮潜能越来越受到研究者的关注。相对于高等级河流或河口区域,源头河流基质粒径异质性较大且容易受到人类活动(如土地利用方式转变、筑坝和采砂)的干扰。因此,在研究源头河流的反硝化作用过程中,基质粒径将会是一个关键的环境因子。但是,目前关于河流基质粒径结构对河流反硝化作用和相关的关键微生物过程研究鲜有报道。本研究拟以两条典型源头河流(贫营养VS富营养)为研究对象,通过野外调查和控制实验(人工基质法),结合同位素配对技术、定量PCR及结合T-RFLP技术探究源头河流砂质基质粒径结构(组成和异质性)对河流反硝化潜力的影响,并同时阐明其对反硝化微生物群落结构和功能基因(nirK、nirS基因)表达的影响,本研究将加深我们对河流生态系统反硝化潜力与环境因子和关键微生物过程的认识。
英文摘要
The denitrification potential of headwater rivers got more attention by the researchers, because their length and area are much higher than high-grade rivers. Relative to the high-grade rivers or estuary areas, headwater rivers matrix has more particle size heterogeneity and their particle size structure is easily affected by human activities such as land usage change, dam building, and sand mining. Therefore, matrix particle size structure will be one of the key environmental factors to determine denitrification potential. However, researches relevant to the effects of matrix grain size structure on river denitrification process and related key microbial research are rarely reported. This study intended to choose two typical headwater rivers (poor nutrition VS rich nutrition) as the research object, through field investigation and control experiment (artificial matrix method), combined with isotope pairing technique, quantitative PCR and T-RFLP (terminal-restriction fragment length polymorphism) to explore the effects of sand grain size structure, including size composition and heterogeneity, on river denitrification potential, and at the same time to clarify the denitrifying microorganism community structure and function genes (nirK, nirS) expression. The research will provide new knowledge of denitrification processes and its associated environmental factors and microbial processes in river ecosystem.
河流沙质沉积物已经被证实为生物地化循环的热点区域。沉积物粒径、流速、上覆水理化特征及沉积物运动等共同驱动了沙质沉积物的生物地化循环过程。本研究聚焦粒径特征对沙质沉积物反硝化过程的影响,通过野外调查实验和野外原位控制实验研究粒径结构变化对反硝化微生物、功能基因和反硝化速率的影响。研究结果表明:无论是中值粒径还是粒径异质性的改变对总微生物(16S rRNA)和反硝化微生物(nirK, nirS, and nosZ)群落结构、反硝化功能基因(nirK, nirS, and nosZ)丰度和反硝化速率均无显著性影响,而上覆水化学特征决定了反硝化微生物群落结构和反硝化速率;反硝化微生物分类单元和反硝化功能基因丰度与反硝化速率解耦合。本研究改变了传统观点粒径特征对氮循环过程的影响,提出了粒径的影响可能存在阈值。本研究结果加深了我们对沙质沉积物氮循环的认识。
期刊论文列表
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Denitrification of Permeable Sand Sediment in a Headwater River Is Mainly Influenced by Water Chemistry, Rather Than Sediment Particle Size and Heterogeneity.
源头河流渗透性沙沉积物的反硝化主要受水化学影响,而不是沉积物粒径和非均质性
DOI:10.3390/microorganisms9112202
发表时间:2021-10-22
期刊:Microorganisms
影响因子:4.5
作者:Wang W;Wang X;Shu X;Wang B;Li H;Zhang Q
通讯作者:Zhang Q
DOI:10.11913/psj.2095-0837.2021.30324
发表时间:2021
期刊:植物科学学报
影响因子:--
作者:王宝茹;王旭;王伟波;唐东山
通讯作者:唐东山
Microbiome of permeable sandy substrate in headwater river is shaped by water chemistry rather than grain size and heterogeneity
源头河流渗透性沙质基质的微生物组是由水化学而不是颗粒大小和异质性决定的
DOI:10.1016/j.scitotenv.2021.146552
发表时间:2021
期刊:SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT
影响因子:9.8
作者:Wang Weibo;Hu Mingming;Shu Xiao;Li Hua;Qi Wenhua;Yang Yuyi;Zhang Quanfa
通讯作者:Zhang Quanfa
河流砂质基质脱氮潜能及相关微生物脱氮机理研究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:58万元
- 批准年份:2021
- 负责人:王伟波
- 依托单位:
冻融作用对季节性冻融区荒漠藻结皮生理和生态的影响
- 批准号:31000061
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:19.0万元
- 批准年份:2010
- 负责人:王伟波
- 依托单位:
国内基金
海外基金
