《沉水植物-附著生物膜體系特徵及水流對其調控機理研究》是依託河海大學，由張松賀擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：沉水植物-附著生物膜體系特徵及水流對其調控機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張松賀
- 依託單位：河海大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
沉水植物及其表面附著生物膜是水體自淨體系的重要組成部分,在污染物質轉化及維持生態平衡方面起重要作用。恢復沉水植物有利於提高水體生物膜面積、淨污能力及生態修復效果。對受損水體沉水植物恢復過程中，當前研究較多地關注植物本身，而對植物-附著生物膜體系特徵和水流對其結構與功能的影響機制認識不足。 項目擬通過野外調研和室內模擬實驗，藉助雷射共聚焦、核磁共振、電鏡、X射線光電子能譜等儀器和分子生物學分析手段，研究不同水質條件下水生植物對其表面附著生物膜的分布、微環境和微生物群落結構及生物膜對沉水植物生理指標的影響,探討水流對水生植物生理變化及其表面附著生物膜形成、結構、微生物群落組成和微環境的影響，闡明水流條件下沉水植物-附著生物膜對水體懸浮顆粒物的去除及碳氮轉化效率的影響。從微尺度上探討沉水植物-表面附著生物膜發揮功能的適宜水流範圍和水質條件，為從巨觀角度上提高治污效果和生態修復效率服務。
結題摘要
沉水植物是水生態系統的初級生產力，在污染物質轉化、提高水體生物多樣性以及維持生態平衡方面具有重要作用。沉水植物主要生長在水面以下，容易受到水質、光照、濁度等多方面影響，因而其退化後很難修復。然而，當前工程實踐及相關研究較多地關注植物本身，而對沉水植物-附著生物膜體系特徵和水流對其結構和功能的影響認識不足。為此，本項目通過現場調研、野外實驗及室內模擬研究，進行了以下幾個方面研究。1、利用X射線光電子能譜分析、電子顯微鏡及雷射共聚焦技術分析了不同條件下沉水植物表面附著生物膜的微觀分布和結構特徵，發現植物表面的微生物生物膜通常分布在植物的細胞表面間隙，且通常以小克隆形式存在；水流、水質及植物的生理活性對植物表面微生物植物的分布與有較大的影響。2、從門、綱、目、科和屬水平上檢了植物表面微生物的主要物種組成及其與外界環境間的關係，發現在低營養水平條件下植物表面微生物的組成有明顯的寄主特異性，水質和季節變化對微生物群落有影響；氮增加能夠提高部分氮代謝相關基因豐度。3、水流對植物表面微生物群落結構的影響與水流將懸浮顆粒物引入生物膜有關；利用微電極研究發現，水流對植物葉片-生物膜“微環境”有較大的影響。以溶解氧為例，靜水條件下溶解氧濃度在水體-植物葉片-生物膜的“微環境”內有明顯梯度變化；晝夜變化對該梯度有影響，白天溶解氧濃度高於晚上；動水條件下水體-植物葉片-生物膜“微環境”的溶解氧濃度有顯著的差異性。4、水生植物的存在能夠改變水流的流態，增加水流的瞬時停留時間、促進懸浮顆粒物的沉降；同位素示蹤分析結果顯示，水生植物初始階段對氮的吸收有明顯作用，後期氮的轉化和去除以植物表面的微生物為主。沉水植物對水流和水質有廣泛的適應範圍，但植物間具有一定的差異性。這些結果從微觀尺度上探討沉水植物-表面生物膜體系特徵及與外界環境的關係，為從巨觀角度提高污染治理及生態修復提供了基礎。
