研究揭示了复杂环境下入侵沉水植物如何影响沉积物氮循环

去除过量氮是富营养化湖泊生态恢复的关键步骤。湖泊中微生物介导的异化硝酸盐还原过程是脱氮的重要机制。然而，湖泊生态系统正面临着越来越复杂和严重的威胁，来自入侵的沉水大型植物和微塑料污染

入侵和原生沉水植物在根系有机质分泌和氮同化效率方面的差异可以改变沉积物中异化硝酸盐还原过程。很明显，微塑料可以直接改变沉积物的物理化学性质，并通过影响沉水植物的健康，间接影响异化硝酸盐还原过程的速率和系统的相互关系。然而，目前尚不清楚在微塑料污染的背景下，入侵沉水植物的多样性是否会影响沉积物中异化硝酸盐还原过程

中国科学院武汉植物园博士生高学远在邢伟教授的指导下，对聚苯乙烯微塑料（PS-MP）的添加和入侵沉水植物的多样性进行了交叉实验，分析了它们对沉积物理化性质、微生物群落结构和各种异化硝酸盐还原过程的潜在速率的影响。研究结果发表在《危险材料杂志》上

结果表明，与异化硝酸盐还原为铵（DNRA）和厌氧氨氧化相比，反硝化过程对入侵沉水植物的多样性更敏感。然而，PS-MPs的添加似乎干扰了入侵沉水植物多样性对异化硝酸盐还原过程的影响

PS-MPs的添加显著改变了沉积物的物理化学环境，包括沉积物pH值显著降低、硝酸盐和氨浓度增加以及其他显著变化。此外，PS-MPs的加入引起了沉积物微生物群落的变化

随着PS-MPs浓度的增加，微生物群落中独特属的数量增加。微生物群落的特有属增加，阿尔法多样性增加，并导致微生物群落结构更加稳定。PS-MPs引起的沉积物环境的物理化学变化为反硝化作用的发生创造了更有利的环境，从而进一步增强了该工艺相对于DNRA的竞争优势。此外，PS-MPs的加入抑制了厌氧氨氧化

总体而言，异化硝酸盐还原过程对入侵沉水植物多样性的反应显示出过程特异性。然而，PS-MPs的掺入导致了非协同效应，削弱了入侵沉水植物多样性对异化硝酸盐还原过程的模型影响的表达

这项研究的结果扩展了对湖泊生态系统中入侵沉水植物的理解，以及微塑料积累对功能微生物群落和沉积物氮循环系统的影响