本文主要研究内容
作者刘扬（2019）在《基于流域水循环的微生物驱动氮素迁移转化机理研究——以青海湖流域为例》一文中研究指出：流域生态系统是一个复杂大系统,由流域水循环过程的各个子系统组成。在气候变化背景下,流域生态系统中水循环要素通量发生了深刻变化,影响了生态系统环境因子。微生物作为生态系统中唯一贯穿生产者、消费者和还原者,并与环境因子实现密切物质和能量交换的一类生物,是流域内环境元素循环的重要驱动力,也敏感地响应着气候变化。青海湖流域是青藏高原典型的高原咸水湖泊流域。位于中国西北干旱区、东部季风区和青藏高原的过渡带。流域生态系统脆弱敏感,生态重要性突出。近年来,青海湖流域呈现暖湿化趋势,流域生态系统中水循环通量及伴生的环境因子通量均发生变化。青海湖流域是一个贫磷湖泊,因此氮素迁移转化规律直接影响了流域营养程度。作为元素迁移转化的主要驱动因素,微生物群落结构和功能基因的分布格局与环境因子相互影响、相互作用,将会共同影响流域生态系统的发展方向。基于流域水循环的微生物驱动氮素迁移转化机理研究,是实现流域生态系统良性发展、保证流域生态功能正常发挥的微观基础。它还为流域生态系统保护和应对全球气候变化提供了科学依据、定量工具和解决方案。得到主要结论如下:(1)气候变化背景下,青海湖流域气象要素呈现暖湿化趋势,径流通量随之增加,伴生过程的无机环境因子也呈现多样变化。环青海湖地区气象站气温、降水年平均变化率和年变化率差异较大,具有较强的各向异性。流域气温和降水呈“暖湿”趋势。气温年际倾向率为0.356℃/10a,增温率从高到低依次为冬季>秋季>夏季>春季,冬季已经取代春季成为气温增幅最高的季节。2010年代增温最为显著,“暖冬”格局已形成。全年中,降水由高到低的增长速度为夏季>春季>冬季,而秋季呈下降趋势。汛期降水量占全年降水总量的94.2%,春夏两季贡献较大。径流随气温和降水量的增加而增加,也呈现出径流集中,占全年径流量的84.5%,其中7月份达到57.1 m~3/s的趋势。2010年代增幅最大,夏秋两季贡献巨大;但春季呈下降趋势。水循环伴生过程中的无机环境因子的变化各异。通过对1975、2008和2016年的坡面土壤有机质含量监测结果表明,坡面土壤有机质含量逐渐下降,特别是高海拔地区的下降程度明显高于低海拔地区。青海湖流域湖泊和河流水体水质均优于地表Ⅱ类水环境质量标准,其中湖泊水体pH值和氨氮指标明显高于河流水体监测点,高锰酸盐指数略低于河流水体监测点,溶解氧则差异不大。在入湖河流中布哈河水质最优。(2)揭示了青海湖流域微生物群落的空间格局,从流域地质成因、地球物理化学生物作用等方面解析了分布格局一致性和差异性。系统梳理了青海湖流域的地质成因和六大沉积体系。通过原位观测实验,分析了青海湖入湖河流河口和湖泊水体中多元素空间特征,划分了四个组别,分别为主湖组、卫星湖组、入湖支流组和倒淌河组;并从流域地质成因和地球物理化学生物作用等方面解释了不同组别水体中元素来源的相似性和各异性。以布哈河流域为核心,从水循环产汇流过程的坡面、河流、湖泊三个环节,综合分析流域微生物群落的空间格局,结果表明变形杆菌(Proteobacteria)为青海湖流域陆域和水域的优势门类,假单胞菌属(Pseudomonas sp.)为优势种属。在陆域土壤中,河流下游低海拔地区的土壤Shannon-wiener多样性指数明显高于上游高海拔地区。河流水体中,微生物种类的相对丰度具有较强一致性,变形杆菌(Proteobacteria)和蓝藻(Cyanobacteria)是河流水体中最优势门类,黑马河比布哈河具有更丰富的细菌谱系。湖泊水体中变形杆菌(Proteobacteria)也是最重要的门类,相对丰度在40%以上。在咸水湖中,优势门类相对丰度具有较强一致性,依次均为α变形杆菌(α-Proteobacteria)、拟杆菌(Bacteroidetes)、蓝藻(Cyanobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和放线细菌(Actinobacteria),但丰度上略有差异;在淡水湖中,微生物的相对丰度差异很大。(3)依据水文循环机理筛选关键因子,基于分布式水文模型,阐释微生物群落与环境因子间的相互作用机理和对水文过程的响应规律。依据水文循环机理,筛选出坡面土壤有机质、河流断面融雪径流占断面径流比例、湖泊水体盐度为关键因子来表征流域水循环过程的影响,并和其它水环境因子一起与微生物门类进行相关分析。其中河流断面的融雪径流比例由构建的基于WEP模型的青海湖布哈河流域分布式水文模型提供,该模型能很好的描述该流域的水文循环过程。结果表明,在陆域坡面生态系统中,对比了节杆菌属、假单胞菌属、芽孢杆菌属、黄杆菌属、微杆菌属、冰川细菌属等微生物菌属,只有微杆菌属与土壤有机质含量呈现显著负相关,其他菌属均与土壤有机质含量没有显著相关性。在河流生态系统中,水环境因子中,pH、电导率、总氮、硝酸盐氮、溶解性有机碳等是影响微生物种类的主要因素;对微生物门类影响最显著的指标从高到低为海拔高度、融雪径流比例、电导率。其中海拔高度分别与蓝藻门呈现显著正相关,与变形杆菌门和Thermi呈现显著负相关。融雪径流比例与酸杆菌呈正相关,与拟杆菌呈负相关。电导率与厚壁菌呈正相关,与放线菌呈负相关。湖泊生态系统中,盐度、电导率、总氮、硝酸盐氮、氨氮和溶解性有机碳,这些指标均强烈影响着湖泊水体中的微生物。酸杆菌门、放线菌门、厚壁菌门和Thermi对这些指标呈显著相关,而拟杆菌门、蓝藻门、变形杆菌门、疣微菌门、无壁菌门却与水循环及水环境因子无显著相关。(4)对比分析了河流和湖泊生态系统中的六大过程基因对氮代谢的贡献率;构建基于分布式水文模型的微生物驱动氮素迁移转化模型,为未来青海湖布哈河流域氮素和微生物群落的演变趋势提供定量工具。识别了水体中微生物代谢的功能基因和相对丰度;聚焦氮素转化的六大过程,定量分析了河流和湖泊水体中氮素转化功能基因相对丰度的差异,确定对氮素转化的贡献。河流水体的代谢基因高于湖泊水体,河水中氮代谢基因的相对丰度由高到低依次为异化硝酸盐还原>同化硝酸盐还原>反硝化>固氮>硝化>厌氧氨氧化;湖水中氮代谢基因相对丰度从高到低的顺序与河水基本相同,依次为同化硝酸盐还原>异化硝酸盐还原>反硝化>固氮>硝化>厌氧氨氧化。构建了基于分布式水文模型的微生物驱动氮素迁移转化模型,采用水土流失方程和河道一维水质模型的耦合,重点针对识别出的氮代谢过程,采用莫诺方程和一级反应动力学方程的模式进行改进,定量描述了微生物与氮素转化的机理关系,为定量评估微生物对氮素迁移转化规律提供定量工具。
Abstract
liu yu sheng tai ji tong shi yi ge fu za da ji tong ,you liu yu shui xun huan guo cheng de ge ge zi ji tong zu cheng 。zai qi hou bian hua bei jing xia ,liu yu sheng tai ji tong zhong shui xun huan yao su tong liang fa sheng le shen ke bian hua ,ying xiang le sheng tai ji tong huan jing yin zi 。wei sheng wu zuo wei sheng tai ji tong zhong wei yi guan chuan sheng chan zhe 、xiao fei zhe he hai yuan zhe ,bing yu huan jing yin zi shi xian mi qie wu zhi he neng liang jiao huan de yi lei sheng wu ,shi liu yu nei huan jing yuan su xun huan de chong yao qu dong li ,ye min gan de xiang ying zhao qi hou bian hua 。qing hai hu liu yu shi qing cang gao yuan dian xing de gao yuan xian shui hu bo liu yu 。wei yu zhong guo xi bei gan han ou 、dong bu ji feng ou he qing cang gao yuan de guo du dai 。liu yu sheng tai ji tong cui ruo min gan ,sheng tai chong yao xing tu chu 。jin nian lai ,qing hai hu liu yu cheng xian nuan shi hua qu shi ,liu yu sheng tai ji tong zhong shui xun huan tong liang ji ban sheng de huan jing yin zi tong liang jun fa sheng bian hua 。qing hai hu liu yu shi yi ge pin lin hu bo ,yin ci dan su qian yi zhuai hua gui lv zhi jie ying xiang le liu yu ying yang cheng du 。zuo wei yuan su qian yi zhuai hua de zhu yao qu dong yin su ,wei sheng wu qun la jie gou he gong neng ji yin de fen bu ge ju yu huan jing yin zi xiang hu ying xiang 、xiang hu zuo yong ,jiang hui gong tong ying xiang liu yu sheng tai ji tong de fa zhan fang xiang 。ji yu liu yu shui xun huan de wei sheng wu qu dong dan su qian yi zhuai hua ji li yan jiu ,shi shi xian liu yu sheng tai ji tong liang xing fa zhan 、bao zheng liu yu sheng tai gong neng zheng chang fa hui de wei guan ji chu 。ta hai wei liu yu sheng tai ji tong bao hu he ying dui quan qiu qi hou bian hua di gong le ke xue yi ju 、ding liang gong ju he jie jue fang an 。de dao zhu yao jie lun ru xia :(1)qi hou bian hua bei jing xia ,qing hai hu liu yu qi xiang yao su cheng xian nuan shi hua qu shi ,jing liu tong liang sui zhi zeng jia ,ban sheng guo cheng de mo ji huan jing yin zi ye cheng xian duo yang bian hua 。huan qing hai hu de ou qi xiang zhan qi wen 、jiang shui nian ping jun bian hua lv he nian bian hua lv cha yi jiao da ,ju you jiao jiang de ge xiang yi xing 。liu yu qi wen he jiang shui cheng “nuan shi ”qu shi 。qi wen nian ji qing xiang lv wei 0.356℃/10a,zeng wen lv cong gao dao di yi ci wei dong ji >qiu ji >xia ji >chun ji ,dong ji yi jing qu dai chun ji cheng wei qi wen zeng fu zui gao de ji jie 。2010nian dai zeng wen zui wei xian zhe ,“nuan dong ”ge ju yi xing cheng 。quan nian zhong ,jiang shui you gao dao di de zeng chang su du wei xia ji >chun ji >dong ji ,er qiu ji cheng xia jiang qu shi 。xun ji jiang shui liang zhan quan nian jiang shui zong liang de 94.2%,chun xia liang ji gong suo jiao da 。jing liu sui qi wen he jiang shui liang de zeng jia er zeng jia ,ye cheng xian chu jing liu ji zhong ,zhan quan nian jing liu liang de 84.5%,ji zhong 7yue fen da dao 57.1 m~3/sde qu shi 。2010nian dai zeng fu zui da ,xia qiu 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xiang tong ,yi ci wei tong hua xiao suan yan hai yuan >yi hua xiao suan yan hai yuan >fan xiao hua >gu dan >xiao hua >ya yang an yang hua 。gou jian le ji yu fen bu shi shui wen mo xing de wei sheng wu qu dong dan su qian yi zhuai hua mo xing ,cai yong shui tu liu shi fang cheng he he dao yi wei shui zhi mo xing de ou ge ,chong dian zhen dui shi bie chu de dan dai xie guo cheng ,cai yong mo nuo fang cheng he yi ji fan ying dong li xue fang cheng de mo shi jin hang gai jin ,ding liang miao shu le wei sheng wu yu dan su zhuai hua de ji li guan ji ,wei ding liang ping gu wei sheng wu dui dan su qian yi zhuai hua gui lv di gong ding liang gong ju 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自华东师范大学的刘扬，发表于刊物华东师范大学2019-07-02论文，是一篇关于流域水循环论文,微生物群落论文,氮素迁移转化论文,分布式水文模型论文,华东师范大学2019-07-02论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自华东师范大学2019-07-02论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：流域水循环论文; 微生物群落论文; 氮素迁移转化论文; 分布式水文模型论文; 华东师范大学2019-07-02论文;