王耀輝,曹玉成,周彥昕

沉水植物的濕地水質(zhì)凈化效率及其微生物群落結(jié)構(gòu)對水力負荷的響應

王耀輝,曹玉成*,周彥昕

浙江農(nóng)林大學 環(huán)境與資源學院, 浙江 杭州 311300

為探究不同水力負荷下沉水植物對水體污染物的凈化效率及其莖葉生物膜微生物群落結(jié)構(gòu)的差異，本文構(gòu)建人工濕地，通過水泵-閥門-流量計系統(tǒng)精準控制動態(tài)水力負荷，研究沉水植物高莖苦草L.對模擬污水的凈化效率及微生物群落結(jié)構(gòu)差異對不同水力負荷的響應。結(jié)果表明，水力負荷可對濕地系統(tǒng)的去污效果產(chǎn)生顯著性影響，其中144 cm/d效果最佳，該系統(tǒng)氨氮凈化效率可達86.9%，TP凈化效率可達77.8%，系統(tǒng)出水符合“地表水環(huán)境質(zhì)量標準III類”水體要求。水力負荷可對濕地系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著性影響（＜0.05），隨水力負荷的增大，沉積物樣本中微生物群落相對豐度、多樣性以及OTU數(shù)量逐漸降低；葉片微生物群落相對豐度、多樣性以及OTU數(shù)量呈現(xiàn)上升的趨勢。與沉積物微生物群落相比，同組內(nèi)葉片表面微生物群落中變形菌門Proteobacteria、假單胞菌屬的總豐度占比顯著性提高。

沉水植物; 水質(zhì)凈化; 微生物群落結(jié)構(gòu)

近年來，隨著國家的監(jiān)管力度和群眾對于綠水青山呼聲的提高，點源污染逐步得到控制，而以農(nóng)田退水為代表的農(nóng)業(yè)面源污染正在逐步成為污染的主要貢獻者，人畜的飲水安全首當其沖，甚至影響中國經(jīng)濟前景[1-3]。據(jù)《第二次全國污染普查公報》（2020）結(jié)果顯示，農(nóng)業(yè)面源污染對全國地表水體污染負荷中總氮（TN）和總磷（TP）的貢獻率分別達到47%和67%，其對素有“魚米之鄉(xiāng)”的太湖流域水體影響更甚，TN、TP的污染貢獻率更是高達76%和82%[4,5]。因其溯源性差、隱蔽性強、污染負荷在時空間變化幅度大等深層性特點，導致農(nóng)業(yè)面源污染未能引起公眾足夠的重視，治理難度也相應陡然上升[6-9]。為此，尋找農(nóng)業(yè)面源污染的科學有效防治手段成為亟待解決的發(fā)展要求。

基于生態(tài)工程原理的生態(tài)溝渠、人工濕地等技術(shù)，可因地制宜地依附于農(nóng)村常見的農(nóng)田溝渠、泥塘等場所，從源頭提高其水質(zhì)凈化等功能[10,11]。因具有建設造價低廉、后續(xù)維護簡易上手等優(yōu)勢，應用物種共生、物質(zhì)循環(huán)原理，對于農(nóng)業(yè)面源污染處理效果穩(wěn)定、具有很高的耐沖擊負荷，促進廢水污染物質(zhì)良性循環(huán)、再生，從而獲得污水處理資源化利用的最佳效益，近年來在脫氮除磷工程中獲得廣泛的研究和應用[12-14]。而合理地設計水力條件，對于人工濕地工程的實際運行和管理都具有重大的現(xiàn)實意義，有利于增強人工濕地的運行穩(wěn)定性、縮短處理時間、節(jié)省工程占地面積[15,16]。

人工濕地中水生植物扮演著極其重要的作用，目前國內(nèi)外研究以及實際工程應用主要以挺水植物型濕地為主流，沉水植物相關(guān)研究存在一定的空白。不同于挺水植物和漂浮植物，沉水植物位于水面下生長，莖葉與水接觸最為密切，由其介導形成的微環(huán)境結(jié)構(gòu)更為復雜[17,18]。近來年研究發(fā)現(xiàn)，沉水植物的莖葉不僅可以直接吸收營養(yǎng)物質(zhì)，還可以充當載體為微生物、藻類等生物提供附著場所[19]，已有國內(nèi)研究表明濕地植物在生長的過程中可能會在莖葉表面形成的附植生物膜（Eriphytic biofilm），其富集了水體中的藻類、泥沙、有機質(zhì)、菌膠團、微生物等物質(zhì)[20]，這種具有復雜結(jié)構(gòu)的附植生物復合體可以通過吸收、吸附、共沉淀等物理、化學和生物途徑截留多種形態(tài)的營養(yǎng)物質(zhì)，對水體中氮磷元素的去除有顯著的效果[10]。研究已發(fā)現(xiàn)水流和水深等水力條件對其凈化效率產(chǎn)生重要影響[21]，但對其影響機理還不明確，特別是對流速影響方面的研究相對較少，水力條件對莖葉微生物影響的相關(guān)研究也相對缺乏。

目前國內(nèi)外多采用靜態(tài)控制水力停留時間（HRT）的方法以控制水力條件，為更貼切真實治污環(huán)境，本研究采用水體動態(tài)循環(huán)流動，控制濕地水源流速的方法控制水力負荷。研究分析不同水力條件對供試污水氨氮（NH4+-N）、總磷（TP）的去除效果以及莖葉生物膜群落結(jié)構(gòu)的差異，旨在為實際治理應用提供理論指導。

1 材料與方法

1.1 人工濕地系統(tǒng)構(gòu)建

采集太湖流域沉積物作為植物培養(yǎng)底泥，模擬人工濕地微生物環(huán)境；選取高莖苦草(L.)作為濕地供試植物，其為長江中下游流域常見的優(yōu)勢水生植物，為多年生沉水草本，多見于河流、溪溝、池塘、湖泊等水域環(huán)境中，有匍匐莖，根系較為發(fā)達。試驗在浙江農(nóng)林大學平山新村實驗基地大棚內(nèi)進行，依據(jù)《人工濕地污水處理技術(shù)導則》(RSIN—TG006—2009)要求，構(gòu)建19組模擬人工濕地系統(tǒng)，其中包含4組規(guī)格為60 cm（L）×30 cm（W）×70 cm（H）的三格式靜態(tài)批式濕地系統(tǒng)以及15組三格式動態(tài)批式濕地系統(tǒng)（圖1），每個系統(tǒng)內(nèi)僅栽種單種植物，種植密度為30～35株/m3，水泵將蓄水箱中的污水經(jīng)由流量控制閥泵入濕地系統(tǒng)進水口，污水經(jīng)過進水區(qū)、植物種植區(qū)，最后從濕地系統(tǒng)出水區(qū)上方的出水口自流回系統(tǒng)下方的蓄水箱完成循環(huán)。

圖 1 動態(tài)濕地系統(tǒng)示意圖

注：1.基質(zhì)鋪設為下層鋪設厚度為6 cm的太湖底泥，上層鋪設厚度為8 cm粒徑為6～8 mm水處理專用石英砂；2.進水口、出水口與植物種植區(qū)之間的擋板在20-50 cm高度處均勻打孔，孔徑為7 mm。

Note: 1.The substrate is laid with 6cm thick Taihu Lake Sediment in the lower layer and 8 cm thick quartz sand with particle size of 6 ～ 8 mm for water treatment in the upper layer; 2. The baffle between the water inlet, water outlet and the plant planting area shall be drilled evenly at the height of 20-50 cm, and the hole diameter is 7 mm.

1.2 濕地系統(tǒng)供試水質(zhì)

系統(tǒng)進水模擬生活污水各項指標，主要成分包括分析純(NH4)2SO4、NaH2PO4等，各項水質(zhì)指標見表1。

表 1 濕地系統(tǒng)供試水質(zhì)指標

1.3 試驗處理

試驗進行時間為2021年6-11月，試驗開始時各處理組中移植長度為10 cm的高莖苦草萌發(fā)苗。水體流態(tài)分為：靜態(tài)批式、低流速循環(huán)批式（進水速度恒定為35 L/min）、高流速循環(huán)批式（進水速度恒定為70 L/min）；每7 d換水1次（整個試驗周期內(nèi)供試水質(zhì)指標盡量保證相同），換水前后各取一次水樣，均采集各裝置進水區(qū)、種植區(qū)、出水區(qū)和儲水箱水樣組成混合樣，水質(zhì)分析指標包括氨氮濃度和總磷濃度，試驗結(jié)束時刻立馬無菌采集各裝置內(nèi)沉積物樣本以及沉水植物植株，將沉積物樣本編號為：SA（靜態(tài)組）、SB（低流速組）、SC（高流速組）并保存于-80 ℃冰箱備用；植株葉片使用無菌PBS洗脫液進行生物膜洗脫處理，經(jīng)抽濾后得到沉水植物葉片附植生物膜樣本，并編號為：BA（靜態(tài)組）、BB（低流速組）、BC（高流速組），洗脫液保存在4 ℃冰箱備用。采用高通量測序法測定分析濕地系統(tǒng)內(nèi)微生物的各項生物指標。各試驗組運行參數(shù)如表2。

表 2 各試驗組運行參數(shù)

1.4 微生物高通量測序及群落結(jié)構(gòu)分析方法

本試驗采用Illumina平臺對群落DNA片段進行雙端（Paired-end）測序，采用DADA2方法進行去引物、質(zhì)量過濾、去噪等步驟，再對核酸序列中的插入和缺失錯誤進行糾正后得到ASV特征序列，對其長度分布進行統(tǒng)計、物種分類學注釋，產(chǎn)生ASV/OTU豐度表。

采用QIIME（2019.4）、R語言等軟件，使用未抽平的ASV/OTU表，設置最小抽平深度為10，設置全體樣本中最低測序深度樣本序列量的95%，在這兩種深度之間均勻選取10個深度值，每個深度值抽平10次，選取最大抽平深度時的得分平均值作為Alpha多樣性指數(shù)；使用抽平后的ASV/OTU表，經(jīng)調(diào)用命令計算Bray-Curtis、Jaccard等距離矩陣并做PCoA分析，繪制成二維散點圖，實現(xiàn)相應區(qū)域的可視化；利用Perl腳本對抽平后的ASV/OTU表格進行統(tǒng)計樣本的域、門、綱等七個分類水平各自含有的單元數(shù)目。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel和SPSS進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 (顯著水平設為＜0.05)，采用Origin 9.1軟件進行圖形繪制，包括比較高莖苦草在不同水力負荷下對污水氨氮、TP的去除率及差異等。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水力負荷對氨氮、總磷去除能力的影響

已有研究表明人工濕地去除氨氮、總磷的能力與水力負荷、基質(zhì)類型、植物種類、溫度等因素密切相關(guān)，其中水力負荷是重要影響因素[22]。人工濕地水力負荷的常用計算方法為以水量除以表面積，實際為表面負荷；本文采用水量除以過流斷面面積，更能真實的反應水力負荷的真實含義，也更切合人工濕地的特點，折合低流速循環(huán)批式水力負荷為144 cm/d，高流速循環(huán)批式水力負荷為288 cm/d。通過處理組A（靜態(tài)批式組）、處理組B（低水力負荷組）、以及處理組C（高水力負荷組）交叉對比，分析高莖苦草在不同水力負荷下對各污染物的去除效果。

2.1.1 水力負荷對氨氮去除效果的影響由圖2（a）可見，在所有換水周期內(nèi)，濕地系統(tǒng)對氨氮的去除率隨換水周期的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢；第1～2次換水周期，苦草處于幼苗期，莖葉長度為7～15 cm，葉片呈嫩綠色，表面無明顯附植生物膜，第3～4次換水周期，苦草由幼苗期生長到繁盛期，莖葉長度為30～50 cm，葉片呈翠綠色，其表面的附植生物膜也隨之壯大，第4次換水周期苦草在靜態(tài)、低水力負荷、高水力負荷下對氨氮的去除效率均達到峰值；第5～6次換水周期，苦草由繁盛期轉(zhuǎn)為初始凋敗期，葉片末梢呈黃綠色，葉片變薄且有半消解狀態(tài)的絮狀，植物對濕地系統(tǒng)的供氧能力下降，葉片附植生物膜生理活性降低，對氨氮的去除率有所下降。

采用同水力負荷下六個周期氨氮去除率和氨氮去除負荷兩個指標的平均值表征所構(gòu)建的人工濕地對污水的脫氮能力。由圖2（b）可見，隨著水力負荷的增加，濕地系統(tǒng)對氨氮的去除率和去除負荷均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，結(jié)合顯著性分析結(jié)果（＜0.05）可知，水力條件的改變導致各處理組的氨氮去除率之間存在顯著差異。

圖 2 水力負荷對氨氮去除效果的影響

2.1.2 水力負荷對TP去除效果的影響由圖3（a）可見，隨換水周期的增加，植物的生長狀況同上；第1～2次換水周期，各試驗組TP去除率即出現(xiàn)峰值，在隨后的第3～6次換水周期內(nèi)，各試驗組TP去除率均呈現(xiàn)不同程度的下降趨勢。

采用同水力負荷下六個周期TP的去除率和去除負荷兩個指標的平均值表征所構(gòu)建的人工濕地對污水的脫氮能力。由圖3（b）可見，隨著水力負荷的增加，濕地系統(tǒng)對TP的去除率和去除負荷均呈現(xiàn)小幅度的升高后迅速降低的趨勢，同周期內(nèi)濕地系統(tǒng)對TP去除率由大到小為：低水力負荷組＞靜態(tài)批式組＞高水力負荷組。結(jié)合顯著性分析結(jié)果（＜0.05）可知，各裝置TP凈化能力對水力條件改變的響應為：靜態(tài)試驗組和低流速試驗組之間不存在顯著差異，高流速試驗組與前兩組間存在顯著差異，TP去除負荷這一指標尤為明顯。

圖 3 水力負荷對TP去除效率的影響

2.2 濕地微生物群落結(jié)構(gòu)特征

2.2.1 微生物群落Alpha多樣性分析為能較為全面的評估微生物群落的Alpha多樣，以Chao1和Observed species指數(shù)表征豐富度，以Shannon和Simpson指數(shù)表征多樣性。

由圖4可以看出，水力負荷對沉積物及附植生物膜中微生物群落結(jié)構(gòu)均產(chǎn)生顯著性影響（＜0.05）。對于沉積物中微生物來說，處理組SA的Chao1、Observed species、Shannon以及Simpson指數(shù)均最高，處理組SB的各項指標均最低；對于葉片微生物來說，BA、BB、BC對應Chao1、Observed species、Shannon以及Simpson指數(shù)均呈現(xiàn)逐步增大的趨勢，其微生物群落的豐富度和復雜度均增加，說明水力負荷對濕地沉水植物葉片微生物群落的多樣性存在顯著的正向促進作用。

2.2.2 微生物群落Beta多樣性分析 Beta多樣性聚焦于不同生境間的多樣性，比較樣本間的差異。ASV分類學水平的主坐標分析(Principal coordinates analysis，PCoA)是一種典型的非約束排序。采用基于ASV分類水平的主坐標分析（PCoA）展示不同沉積物及附植微生物樣本群落結(jié)構(gòu)的差異性（圖5）。PCoA第一坐標貢獻度為31.6%，第二坐標貢獻度為13.8%。沉積物中微生物的樣本SA、SB、SC都較為貼近，說明水力負荷對沉積物樣本的微生物群落結(jié)構(gòu)的影響不顯著；而附植微生物的樣本BA、BB、BC三者相距較遠，說明水力負荷能顯著影響附植微生物的群落結(jié)構(gòu)。

圖 5 微生物群落Beta多樣性分析

2.2.3 微生物物種Venn圖分析基于ASV/OTU豐度表制作韋恩圖進行群落分析，以研究不同的樣本間物種的共有性和獨有性，從而分析樣本間的結(jié)構(gòu)差異和重疊現(xiàn)象。各處理組的ASV分析結(jié)果顯示，各處理組中共同的OTU數(shù)量僅為36個，說明在不同水力條件下，沉積物及葉片微生物群落出現(xiàn)了顯著變化；對于沉積物微生物群落來說，與SA（靜態(tài)組）相比，SB（低流速組）和SC（高流速組）的微生物豐度均顯著下降；對于葉片微生物群落來說，與BA（靜態(tài)組）相比，BB（低流速組）與BC（高流速組）的微生物豐度均顯著提高，處理組BB豐度提升最為明顯，由此可見，適當增大水力負荷有利于提高附植生物膜為生物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖 6 濕地系統(tǒng)微生物群落Venn分析

2.2.4 微生物群落組成分析沉積物微生物和葉片附著微生物在豐度上有著極其顯著的差異。由圖7（a）可知，沉積物所有樣本中微生物在門水平上的細菌優(yōu)勢菌門為變形菌門Proteobacteria（26.08%～37.57%）、綠彎菌門Choloroflexi（22.88%～25.52%）、放線菌門Actinobacteria（3.58%～27.03%）、擬桿菌門Firmicutes（3.57%～5.04%），占總豐度和的70.95%～81.73%；葉片附著微生物所有樣本在門水平上的細菌優(yōu)勢菌門為變形菌門Proteobacteria（84.29%～88.12%）、擬桿菌門Firmicutes（7.13%～13.63%），占總豐度和的95%以上，與沉積物中優(yōu)勢菌門相比，豐都占比顯著增加；從圖7（b）可看出，沉積物樣本中微生物在屬水平上的優(yōu)勢菌屬為OPB41（0.76%～7.06%）、MB-A2-108（0.55%～6.40%）、KD4-96（0.87%～4.93%），占總豐度和的2.18%～18.39%；而葉片附著微生物樣本在屬水平上的優(yōu)勢菌屬為假單胞菌屬（24.68%～47.96%）、氣單胞菌屬（7.55%～16.94%）、副球菌屬（0.16%～28.26%）、微小桿菌屬（4.27%～5.97%）,占總豐都和的59.54%～75.85%，與沉積物樣本中優(yōu)勢菌屬相比，優(yōu)勢菌屬種類顯著變化，且總豐度占比顯著增加。

圖7 微生物群落組成分析

3 討 論

3.1 水力負荷對濕地植物凈化效率的影響

水力負荷可對人工濕地中氨氮、COD的凈化效率產(chǎn)生顯著性影響（<0.05）。本試驗中水力負荷為144 cm/d時濕地系統(tǒng)氨氮和TP的凈化效果最好，出水可達到《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838—2002）中III類水體要求；良好的消氮納磷效果結(jié)合較低的處理成本，凸顯出濕地系統(tǒng)凈化農(nóng)業(yè)污水的優(yōu)勢。經(jīng)濕地系統(tǒng)處理過的生活污水可回用作為景觀水體、清潔用水的補給，以緩解我國水資源短缺的情況。

濕地系統(tǒng)氨氮的凈化功能主要依賴于植物莖葉表面以及填料空隙之間附著的生物膜的生化反應[23,24]。當水力負荷太小時，污水停留時間過長，易導致系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)厭氧環(huán)境，抑制系統(tǒng)內(nèi)硝化細菌的硝化作用；適當?shù)牧鲃有阅転橄到y(tǒng)內(nèi)帶來充足的氧氣，同時有利于水體中的氨氮附著于生物膜上，促進氨氮的去除；當水力負荷過大時，污水停留時間過短，污染物與生物膜接觸不充分，反應還未達到微生物的世代時間即被帶出反應系統(tǒng)。同時，過大的水力負荷的沖刷作用會帶走系統(tǒng)中一部分硝化細菌，一定程度上破壞了濕地系統(tǒng)微生物系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了系統(tǒng)的凈化能力上限，導致氨氮的去除率下降。與靜態(tài)、低流速試驗組相比，高流速試驗組氨氮去除率的峰值出現(xiàn)的普遍更早，筆者認為其原因可能是較高的水流速度能為植物生長帶來更充分的氧氣，促使植物生長得更快。有研究表明，濕地系統(tǒng)中TP的凈化功能由基質(zhì)填料間孔隙以及植物莖葉的物理化學吸收所主導，微生物的生理活動可分解孔隙內(nèi)部已吸附的磷元素，防止填料孔隙堵塞，但對濕地系統(tǒng)中磷元素的去除影響較小[25]。同時，本試驗中人工構(gòu)建的濕地系統(tǒng)的裝置內(nèi)壁可能也對濕地系統(tǒng)TP去除過程有所貢獻。隨著換水周期的增加，起到主導作用的基質(zhì)填料和系統(tǒng)裝置對磷的吸附作用日漸飽和，同時植物生長到繁盛期，植物莖葉及其附植生物膜對磷的吸附固定作用增強，二者此消彼長，但植物生長為系統(tǒng)TP去除過程所帶來的提升無法彌補濕地系統(tǒng)內(nèi)TP通過物理吸附飽和后的落差，只能起到止損的作用，因此在宏觀角度體現(xiàn)為濕地系統(tǒng)對TP的去除率整體呈現(xiàn)下降趨勢。所以，在本試驗中，影響濕地系統(tǒng)TP去除效率的主導因素為基質(zhì)填料孔隙等的物理吸附。處理組A（靜態(tài)組）和處理組B（低流速組）組間TP去除效率差異性不顯著也可以從側(cè)面印證本試驗中濕地系統(tǒng)對TP的去除主要依靠基質(zhì)填料及系統(tǒng)裝置的物理化學吸附。

當水力負荷從0 cm/d提高到144 cm/d時，系統(tǒng)TP去除率表現(xiàn)為小幅度上升，但上升幅度不顯著（＜0.05），其原因是適當?shù)脑龃笏ω摵桑欣谙到y(tǒng)中懸浮的磷元素的吸附和固定，同時營造局部好氧微環(huán)境，增強微生物的生理活動促進系統(tǒng)TP的去除；當水力負荷從144 cm/d增加到288 cm/d時，過高的污水流速的沖擊作用會使得原本已經(jīng)吸附的在填料空隙和植物莖葉表面的磷元素再釋放，導致濕地系統(tǒng)TP去除率急速下降。

3.2 水力負荷對濕地系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

有研究表明，微生物種群之間存在著一定的競爭關(guān)系，某一種群的快速生長必然會因競爭營養(yǎng)、空間和生態(tài)位點等對其他種群的生長產(chǎn)生一定的抑制作用[26,27]。在本研究中，就沉積物微生物群落而言，低流速組（SB）和高流速組（SC）的微生物群落OTU數(shù)量明顯低于靜態(tài)組（SA），同時SB和SC組的Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)也均低于SA組，說明水力負荷的增大，導致沉積物微生物群落多樣性、豐富度降低，優(yōu)勢微生物占據(jù)了更有利的生態(tài)位，其他不適宜環(huán)境的一部分微生物被淘汰，群落結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了分化，微生物群落趨向于穩(wěn)定的方向演化；就附植微生物群落而言，低流速組（BB）和高流速組（BC）的微生物群落OTU數(shù)量明顯高于靜態(tài)組（BA），其Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)也均高于BA組，說明水力負荷的增大，導致附植微生物群落多樣性、豐富度顯著增加，水力負荷對附植微生物的繁殖起到了促進作用。

沉積物和附植生物膜兩種不同生境的微生物群落組成有著顯著區(qū)別。相比于沉積物中微生物群落，葉片附著微生物群落中擬桿菌門Firmicutes以及其他菌群的豐度則大幅降低，變形菌門Proteobacteria的豐度大幅提高，生長、繁殖速度大幅提高，迅速占據(jù)了第一生態(tài)位。

4 結(jié) 論

針對水力負荷對人工濕地各污染物去除效果的影響，氨氮和TP去除率對水力負荷的響應均表現(xiàn)為為：低水力負荷組>靜態(tài)組>高水力負荷組；低水力負荷下系統(tǒng)氨氮凈化效率可達86.9%，TP凈化效率可達77.8%，系統(tǒng)出水符合“地表水環(huán)境質(zhì)量標準III類”水體要求。

針對水力負荷對濕地系統(tǒng)微生物群落結(jié)構(gòu)的影響，隨著水力負荷的增大，沉積物微生物群落的相對豐度、多樣性以及OTU數(shù)量降低，葉片表面附植微生物群落的相對豐度、多樣性以及OTU數(shù)量呈現(xiàn)上升趨勢。

同組內(nèi)的微生物群落在沉積物、葉片表面這兩種不同生境的豐度組成存在顯著性差異。與沉積物為生物群落相比，同組內(nèi)葉片表面微生物群落中不同分類的優(yōu)勢微生物發(fā)生變化，如變形菌門Proteobacteria、假單胞菌屬s等的總豐度占比、OTU數(shù)量均顯著性增加。

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Water Purification Efficiency of Submerged Plants and the Response between Wetland Microbial Community Structure and Hydraulic Conditions

WANG Yao-hui, CAO Yu-cheng*, ZHOU Yan-xin

311300,

To explore the purification efficiency of submerged plants for water pollutants and the difference of microbial community structure of stem and leaf biofilm under different hydraulic loads, the constructed wetland was constructed, and the dynamic hydraulic load was precisely controlled by the pump valve flowmeter system. The purification efficiency of submerged plantL. to simulated sewage and the response of microbial community structure difference to different hydraulic loads were studied. The hydraulic load can have a significant impact on the decontamination effect of the wetland system, of which 144 cm/d is the best. The purification efficiency of ammonia nitrogen and TP of the system can reach 86.9% and 77.8%, respectively. The effluent of the system meets the requirements of class III water body in the environmental quality standard for surface water. Hydraulic load had a significant effect on the microbial community structure in the wetland system (<0.05). With the increase of hydraulic load, the relative abundance, diversity and OTU number of microbial communities in sediment samples gradually decreased; The relative abundance, diversity and OTU number of leaf microbial communities showed an upward trend. Compared with the sediment microbial community, the total abundance of Proteobacteria andin the leaf surface microbial community in the same group was significantly increased.

Submerged plants; water purification; microbial community structure

S592

A

1000-2324(2022)06-0850-08

2022-05-07

2022-06-29

浙江省重大科技專項重點社會發(fā)展項目(2015C03007);浙江省重點研發(fā)計劃項目(2019C03121);浙江省“三農(nóng)六方”科技協(xié)作項目(CTZB-F170623LWZ-SNY1)

王耀輝(1996-),男,研究生在讀,從事農(nóng)業(yè)面源污染生態(tài)治理研究. E-mail:zafuwyh111@163.com

Author for correspondence. E-mail:Caoyucheng@zafu.edu.cn

10.3969/j.issn.1000-2324.2022.06.006