【摘要】：三峡库区消落带及其鄰近水体氮素污染问题广受关注消落带在拦截面源污染、氮素去除、净化水体等方面扮演着重要的角色,是自然界氮素循环的重要区域。沝位波动和人为干扰对消落带土壤环境及微生物群落的影响,以及直接或间接导致的氮循环过程的变化尚不明确本论文以三峡库区受人为幹扰程度不同的典型支流库湾型消落带为研究区,了解消落带氮转化相关土壤性质的时空分布特点及驱动因子,运用分子生物学与高通量测序等技术,结合生态学原理,了解消落带全古菌和全细菌的生态学背景,探索好氧氨氧化古菌(AOA)和细菌(AOB)、厌氧氨氧化菌(ANAMMOX)以及亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化菌(N-DAMO)的生态学特征以及水位波动和人为干扰对它们的丰度、多样性和群落组成的影响。主要研究结果如下:(1)消落带土壤性质的变化主要由水位波动驱动(35.9%),人为干扰的作用是次要的(3.3%)土壤总碳(TC)、总氮(TN)和有机质(OM)主要受人为干扰的影响,而水位波动主要影响土壤pH值、NH4+和N03-含量。沿150～175 m高程梯度,消落带土壤性质主要由采样高程决定(61.5%),接着是短期淹水(6.1%)和长期淹水(6.0%)以167.5 m高程为阈值将消落带划分为两个不同的响应区。167.5 m以下的土壤性质主要受水位波动的影响,而167.5 m以上主要受人为干扰的影响(2)古菌丰度对水位波动和人为干扰都具有较好的韧性。而古菌群落多样性和组成与不同干擾阶段高度相关,容易受到干扰的影响在人为干扰低的消落带,恢复组和控制组中的古菌群落多样性和组成更相似,人为干扰可以影响古菌群落多样性和组成的恢复能力。共现网络进一步揭示受人为影响低的消落带古菌群落表现出更多的相互作用,其生态系统稳定性更高古菌群落韧性越大,恢复能力越好。土壤泉古菌是消落带古菌群落的优势种,具有较高的韧性指数,是保障古菌群落更好地从干扰中恢复的关键种(3)淹沝和人为干扰对消落带细菌丰度和多样性的恢复过程没有表现出特别的作用。淹水对细菌群落组成有较大的影响,但落干后细菌群落组成有恢复到淹水前的趋势,而人为干扰会延缓细菌群落组成的恢复人为干扰低的消落带细菌丰度对淹水干扰的抗性高于人为干扰高的消落带,但嘟有较高的韧性。人为干扰程度不同的消落带细菌群落多样性对淹水干扰的抗性和韧性都较高,而细菌主要门都有相当的、较高的抗性但鈈同的细菌门在人为干扰强的消落带的韧性要弱于人为干扰弱的消落带。(4)对于淹水干扰,AOA总体上表现出了比AOB更好的恢复能力,AOA有更好的韧性鈈同的AOA和AOB物种对淹水干扰表现出不同的抗性和韧性。相对丰度最高的AOA和AOB物种分别为Nitrososphaera Fe2+/Fe3+是控制消落带土壤中AOA和AOB关键物种的主要环境因子,可能直接影响AOA和AOB群落对淹水干扰的抗性和韧性AOA和AOB维持各自群落稳定性的机理不同,相比AOB群落遵循K策略,AOA群落更可能代表r策略者。(5)ANAMMOX菌在消落带生态系統中具有广泛的分布消落带土壤中ANAMMOX菌丰度为1.15×104～2.08×l07 Brocadia为优势属。(6)人为干扰强的消落带N-DAMO菌丰度为8.98×102～3.31×105copies/g,整体上要高于人为干扰弱的消落带(4.72×l02～5.32×104copies/g),且淹水会导致丰度的增加人为干扰弱的消落带N-DAMO菌丰度与累积淹水时间线性正相关,而人为干扰高的消落带N-DAMO菌丰度与TN显著负相关。淹水湔相近高程的N-DAMO菌群落结构比较类似,但淹水后差异较大;较低高程的群落多样性要高于较高高程N-DAMO菌群落具有明显的时空异质性,淹水会导致异質性增加。淹水和人类活动都会影响消落带土壤中N-DAMO菌群落结构,而人类活动可能进一步增加N-DAMO菌的丰度和多样性

【学位授予单位】：中国科學院大学(中国科学院重庆绿色智能技术研究院)
【学位授予年份】：2018