| 生物质炭(biochar)由于其特殊的结构性质以及原料特点而具有众多环境效应,在水体修复中的应用受到广泛关注,但在应用过程中其对密切接触的水生生物的影响还尚不明确。本论文在综述沉水植物在水生态系统中的作用和生物质炭的基本性质及应用的基础上,进行了不同处理和不同添加量生物质炭对苦草种子萌发与成株生长影响的试验,系统研究了生物质炭对苦草发芽和生长的影响、以及生物质炭与苦草共同作用对水体和基质理化性质的影响,分析了底泥中细菌群落结构的变化过程。主要研究结论如下:(1)与石英砂相比,在封闭体系内生物质炭对苦草种子发芽有促进作用,其中小粒径生物质炭促进作用更显著,苦草发芽率从50%提高至80%,在高营养盐浓度下大粒径生物质炭也有利于苦草发芽。在硝态氮浓度较高情况下生物质炭促进了硝态氮的迁移转化,能显著降低水体硝态氮浓度,并释放了正磷酸盐,小粒径生物质炭更能促进苦草幼苗的生长。(2)用氯化铁对生物质炭进行铁改性,同时使用未改性生物质炭、石英砂和天然河道底泥作为对照,探索生物质炭改性与否对成株苦草生长的影响,研究结果表明铁改性生物质炭对苦草有毒性作用,导致苦草烂根死亡,此外改性与否的生物质炭组中苦草叶片长度显著低于石英砂和天然底泥对照组,与底泥组相比苦草叶片长度缩短了 40.6%,与石英砂组相比缩短了 23.3%,苦草叶片生物量、叶绿素含量和根系活力也有所下降,表明纯生物质炭虽然有利于苦草发芽,但是与石英砂和天然底泥相比,具有抑制成株苦草生长的作用。16SrDNA测序结果表明生物质炭基质细菌群落组成与对照差异很大,伯克氏菌属占绝对优势。(3)用天然河道底泥和水体模拟野外环境种植苦草,并在底泥中添加不同比例生物质炭,探索添加不同比例生物质炭的底泥对苦草生长的影响。研究结果表明生物质炭与苦草联合作用可显著降低水体总氮、总磷和氨氮含量,底泥中总有机碳随生物质炭添加量增加而升高。生物质炭添加量大于5%会显著降低苦草生物量,与未添加生物质炭组的苦草生物量相比降低了 59.7～72.9%,使苦草碳磷比和氮磷比显著升高,并显著降低了叶绿素含量,表明生物质炭添加量不应超过5%。细菌16SrDNA测序结果表明,添加生物质炭、不添加生物质炭底泥细菌群落结构组成和丰度与初始底泥相近,主要含有酸杆菌Gp6、鞘氨醇单胞菌属和硫化细菌等。因此,生物质炭有利于苦草种子萌发,铁改性生物质炭和添加超过5%的生物质炭底泥不利于苦草生长,研究结果为生物质炭用于水体水生植被的恢复提供了有力数据支撑。 |
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