不同植物组合根际微环境对人工湿地性能及温室气体减排的影响

doi:10.13292/j.1000-4890.202501.035

摘要/Abstract

摘要： 本研究对4种常见湿地植物及其6种组合进行了水培实验和人工湿地模拟（CWs）实验，探究了根际微环境与CWs处理性能和温室气体减排能力之间的关系，筛选出兼具污染物去除和温室气体减排双重效能的植物组合。在水培实验中，“千屈菜+芦苇”加速了植物生长，具有最高的根系泌氧（ROL）速率和溶解性有机碳（DOC）的分泌速率。CWs运行稳定后，配置“千屈菜+芦苇”的CWs具有最高的污染物去除效率（COD：82.8%、TP：59.4%和TN：68.9%）。此外，配置植物组合“千屈菜+芦苇”的系统具有最低的全球增温潜能（GWP），其中水培实验和CWs实验分别为311.72±0.13和561.80±0.22 mg·m^-2·h^-1 CO²eq。高通量测序结果表明，“千屈菜+芦苇”明显提高了微生物群落的丰富度和多样性以及nirS、nosZ和pmoA的相对丰度，同时降低了mcrA的相对丰度。综上，“千屈菜+芦苇”组合能够同时达到较高的污染物去除效率和较低的温室气体排放，为提高CWs的生态效益提供了新的选择。

关键词: 人工湿地, 植物组合, 温室气体减排, 根系泌氧, 微生物群落

Abstract: In this study, we conducted hydroponics and constructed wetlands (CWs) experiments with six assemblages of four plant species. We examined the relationships between rhizosphere microenvironment factors and water quality treatment performance and greenhouse gas (GHG) emission reduction capacity of CWs, to select the plant assemblage that can simultaneously remove pollutants in water and reduce GHG. In the hydroponics experiment, “Lythrum salicaria+Phragmites australis” accelerated plant growth and had the highest rate of radial oxygen loss (ROL) and dissolved organic carbon (DOC). After reaching stability, the CW with “Lythrum salicaria+Phragmites australis” had the highest removal efficiencies of COD (82.8%), TP (59.4%) and TN (68.9%). Moreover, the “Lythrum salicaria+Phragmites australis” had the lowest global warming potential (GWP), with 311.72±0.13 mg·m^-2·h^-1 CO₂eq in hydroponics experiment and 561.80±0.22 mg·m^-2·h^-1 CO₂eq in CWs experiment. High-throughput sequencing results showed that the assemblage “Lythrum salicaria+Phragmites australis” increased microbial richness and diversity, improved the abundance of nirS, nosZ and pmoA, and decreased mcrA abundance in the CW. In conclusion, the assemblage of “Lythrum salicaria+Phragmites australis” could simultaneously achieve higher pollutant removal efficiency and lower GHG emissions, providing a new choice for improving ecological benefits of CWs.

Key words: constructed wetland, plant assemblage, greenhouse gas reduction, radial oxygen loss, microbial community

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不同植物组合根际微环境对人工湿地性能及温室气体减排的影响

Effects of rhizosphere microenvironment of different plant assemblages on the performance of constructed wetlands and greenhouse gas emission reduction.

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