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4.3湿地植物对微生物种类及多样性的影响
人工湿地工艺根际微生物的多样性对于复合型污染水体多种污染物的去除效果具有重要的影响。微生物的多样性既包括细菌、真菌、放线菌等差异,又包括同一个菌群中不同菌属的差异。江福英等研究美人蕉、香蒲、垂穗莎草和玉带草对根际微生物和非根际微生物的影响,发现根际和非根际间的细菌数量无明显差异,而真菌与放线菌差异较显著;香蒲根际硝化细菌数和反硝化菌数最多。针对微生物多样性的研究,Biolog-Eco微平板法、PLFA、PCR-DGGE技术以及高通量测序技术应用的较多。赵良元等采用Biolog-Eco微平板法研究水生植物菖蒲的生长对沉积物中的微生物多样性的影响,发现菖蒲根际微生物总活性(AWCD)、微生物多样性指数(包括Shannon-Wiener指数、丰富度指数及Pielou均匀度指数)均显著高于非根际沉积物。赵庆节等采用PCR-DGGE技术对五种人工湿地植物根际细菌多样性进行分析发现不同植物根际土壤具有类似的DNA图谱,聚类分析显示根际土壤微生物具有很高的相似性。Zhu等采用PLFA对六种不同种植方式的人工湿地根际微生物种群进行分析发现具有显著差异,分析原因可能与真菌丰度有关。
不同湿地植物对微生物群落多样性以及空间分布影响的程度不同。芦苇是研究较多的人工湿地植物,武钰坤等对占地面积15亩的人工湿地(处理水量350m3/d,150mm种植土和200mm粗砂)中不同植物根际效应进行了研究,发现芦苇(Phragmitesaustralis)根际具有最大的物种均匀性,根际与根区多样性指数差别最大。陆松柳等采用植物水培方式对植物根系分泌物(以溶解性有机物DOC来表示)进行研究,发现千屈菜(LythrumsalicariaLinn)、茭白(Zizaniacaduciflora)、美人蕉(Cannaindica)的根系分泌物能力分别是1.29mg/g•d、0.59mg/g•d和0.53mg/g•d,采用3-D荧光光谱表征发现茭白根系分泌物中可能存在某些占优势比例的有机物;根系分泌物的差异使得湿地后端微生物多样性存在不同,从而影响了人工湿地处理能力。在复合垂直流人工湿地处理农田退水研究中(HRT=3d),种植旱伞竹的上行池下层的陶粒和分子筛基质的OUT(OperationTaxonomyUnit)数目高于种植美人蕉。因此,在人工湿地设计中,需结合人工湿地构型合理选择适宜性植物进行种植以增强根际微生物的多样性。
5结论
人工湿地技术作为一种生态处理技术具有投资低、耗能低以及运行管理简单的优势,强化人工湿地植物的根际效应对于提高人工湿地微生物的活性和功能发挥起着重要作用。在人工湿地工艺研究中,采用多种方法揭示湿地植物泌氧能力与根系分泌物能力对于微生物种群的影响具有十分重要研究意义;在人工湿地工艺设计中,通过合理配置人工湿地植物、优化操作工艺来强化根际效应有助于提高人工湿地对污染物的去除效率。
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