底泥-苦草系统对景观水体氮磷的去除效果及其中微生物群落的结构变化

摘要

底泥-沉水植物-微生物系统在景观水体氮磷消减过程中有关键作用。为缓解底泥氮磷释放压力并探究底泥改造材料的选择与氮磷去除效果之间的联系,选用石灰石、白云石和蓬莱镇组紫色母岩作为改造材料,构建水-底泥-苦草系统,结合水体元素质量浓度和微生物群落结构进行分析。结果表明,底泥改造联合苦草(sediment modification combined with Vallisneria natans,SMVS)对上覆水体氮、磷的去除效果相较于未改造处理显著提高(P<0.05),蓬莱镇紫色母岩组处理效果最好,对总磷、总氮的去除率分别达到87.06%、80.96%。上覆水悬浮态颗粒物中微生物群落结构发生改变,在门分类水平上,Actinobacteriota、Bacteroidota丰度在不同改造处理中存在显著差异(P<0.05);在属分类水平上,norank_f_norank_o_Chloroplast、Mycobacterium为优势菌属,Mycobacterium在不同改造处理中存在显著差异(P<0.05)。冗余分析结果表明Ca、Mg是驱动上覆水氮磷营养盐降低的主要元素。蓬莱镇组紫色母岩作为底泥改造材料对氮、磷的去除效果优于石灰石和白云石,这与向上覆水中释放微量元素含量不同,进而改变了微生物群落结构有关。本研究结果可为景观水体污染底泥的治理提供参考。