人工濕地植物多樣性對氧化亞氮減排效應及機理研究

《人工濕地植物多樣性對氧化亞氮減排效應及機理研究》是依託浙江大學，由葛瀅擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：人工濕地植物多樣性對氧化亞氮減排效應及機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：葛瀅
• 項目類別：面上項目

項目摘要

人工濕地處理高N污水時會有大量的氧化亞氮（N2O）排放。因此需要探索脫N能力高N2O釋放低的生態系統結構。植物是人工濕地的生態主體，通過影響基質中理化因子和微生物群落來影響硝化和反硝化作用中N2O產生的強度和比例。本研究擬在處理污水的全尺度人工濕地和受控小型模擬處理系統兩個尺度上，通過研究持續高N污水供給這種以往很少關注的生境中各種植物根區N2O釋放強度和N2O/N2釋放比例的種間差異和機理，為人工濕地尋找出20餘種兼具高脫N能力和低N2O釋放的工具植物種類，拓展資源植物學領域。同時，利用上述工具植物進行多樣性梯度實驗，在高營養物質持續供給的新生態系統類型上進行生物多樣性對N2O排放影響的理論研究，檢驗生物多樣性-生態系統功能研究中現有的理論和假說，並提出新假說，加深生物多樣性的功能研究的深度和廣度。同時尋找通過植物組合強化人工濕地的N2O減排能力的新方案。

結題摘要

處理廢水的人工濕地接受的氮含量往往高於自然生態系統氮含量幾十倍，因此在人工濕地中進行生物多樣性-生態系統功能的研究可能會有新發現。針對高氮污水有大量氧化亞氮（N2O）排放的問題，本項目通過在人工濕地配置植物多樣性（包括物種豐富度和物種組成）來研究生物多樣性對N2O排放的效應，並尋找除氮能力強且N2O排放低的生態系統結構。本研究的主要創新點及發現有：在人工濕地廢水供給初期的高氮水平下，系統N2O排放強度高，此時植物物種豐富度對N2O排放有抑制作用；然而，當廢水停留到後期廢水氮被去除，系統處於較低的氮水平時，物種豐富度則促進人工濕地的N2O排放，但此時系統總的N2O排放強度低；整體上，在一個供水周期中，植物豐富度對N2O排放仍然是抑制效應；這肯定了我們試圖通過提高物種豐富度減少N2O排放的假設。進一步，由於植物單種群落的N2O釋放強度有顯著的種間差異，有些種（如羊蹄）具有低的N2O排放量同時較高的氮去除能力，因此，如果在同樣豐富度下配置低排放的植物種類，則可以進一步減弱污水處理過程中N2O排放。隨著研究的深入，我們發現，除了植物多樣性對N2O排放的效應之外，植物對氮去除的促進和生產力的促進也能夠通過節能而減少二氧化碳等排放。因此我們擴大了研究參數，並進行了經濟分析。總之，本研究第一次在國際上報導了在高氮條件下生物多樣性對N2O排放效應的研究結果，發展了生物多樣性-生態系統功能研究中的理論和假說，加強了生物多樣性-生態系統功能研究的深度和廣度。我們的研究也表明通過最佳化植物組合來強化人工濕地氮去除和減排溫室氣體是經濟可行的，拓展了植物資源學領域。