水生植物促进反硝化并抑制氨挥发: meta分析

　　

摘要： 为阐明浅水生态系统中水生植物对反硝化与氨挥发的调控效应及其环境驱动机制,本研究基于2007—2024年间发表的35篇文献中的421组试验数据,以无水生植物为对照,采用meta分析方法系统评估水生植物对反硝化和氨挥发的调控效应及其关键驱动因素。结果表明: 水生植物可通过根系分泌有机物质、改善底质环境和提供微生物栖息基质等显著促进反硝化(提升99.2%),其中浅水湖泊和漂浮植物的促进效果最明显,分别提升265.4%和213.6%。水生植物通过根系吸收NH₄⁺-N、形成物理隔膜和分泌有机酸等显著抑制氨挥发(降低31.8%),以人工湿地和沉水植物的抑制效应最强,氨挥发速率分别降低38.7%和60.9%。水生植物对反硝化和氨挥发的调控效应受环境因子显著影响。中性至弱碱性pH(7～8)、较高温度(>20 ℃)、较高浓度NO₃^--N(> 1 mg·L^-1)和高浓度溶解性有机碳(DOC)(>10 mg·L^-1)条件显著增强了水生植物对反硝化的促进作用,而高浓度NH₄⁺-N(>50 mg·L^-1)、高浓度溶解氧(DO)(>5 mg·L^-1)、低浓度NO₃^--N(<1 mg·L^-1)及较低浓度DOC(2～10 mg·L^-1)显著削弱该效应。水生植物对氨挥发的抑制效应在较高温度(>20 ℃)下显著增强,而在酸性条件(pH<7)、较低温度(<20 ℃)及较低浓度NH₄⁺-N(<50 mg·L^-1)下显著减弱。综上,浅水生态系统中水生植物能够通过多种机制显著促进反硝化、抑制氨挥发,且受环境因素的调控,该结果可为生态系统氮污染治理和水体生态修复提供科学依据。