摘要
拉萨河流域是青藏高原河流湿地的典型分布区域，具有独特的地理环境和气候条件，在改善生态环境、调节地表径流、提供水源以及调节气候和维护生物多样性等方面具有重要的贡献作用。然而，随着全球气温变暖与人类活动的干扰加剧，给拉萨河流域河流湿地生态环境保护带来巨大的挑战。水体硝化作用是河流湿地生态系统氮循环中的重要组成部分，且受到多种生物因子和非生物因子的影响。目前，环境条件对高海拔河流水体中硝化速率以及氨氧化微生物分布特征的影响尚不清楚。本研究共采集青藏高原拉萨河流域25个位点表层水样，通过对水体硝化速率、氨氧化微生物分布特征及其影响因素进行探究，阐明了高海拔河流表层水硝化速率的驱动因子，并进一步揭示高海拔河流水体氨氧化微生物独特的分布模式，该研究结果也有助于为充分发挥氨氧化微生物在高海拔河流氮消减过程中的作用以及流域内微生物生态修复提供理论依据。主要研究内容和结果如下： (1) 拉萨河流域水体理化性质及相关环境指标。对水体样本进行初步理化性质分析发现，拉萨河流域水体水温位于5.2℃～19.3℃之间，平均水温11.7℃，pH值在6.70～7.50之间，平均pH值为7.20，几乎呈中性。水体总有机碳、总磷、总氮、氨态氮含量范围分别为2.28～34.72 mg·L-1、0.018～0.607 mg·L-1、0.76～2.90 mg·L-1、0.62～3.73 mg·L-1，硝态氮浓度则整体在较低的水平，最高的位点仅1.06 mg·L-1。 (2) 拉萨河流域水体硝化速率、AOA与AOB功能基因丰度及其影响因素。结果发现，各位点水体硝化速率较大差异，整体来看水体中AOB功能基因丰度明显高于AOA ， Chao1指数、Shannon指数和Simpson指数则呈现AOA高于AOB的趋势，验证在极端环境中AOA具有更强的适应性；水体流速、硝态氮含量以及总氮含量对硝化速率有较大的影响作用，AOA功能基因丰度与水体总磷、硝态氮以及电导率之间呈显著正相关关系，AOB功能基因丰度与河流深度显著正相关；AOA群落的物种多样性指数与水体氨态氮含量与溶解氧浓度呈负相关关系，总悬浮物浓度则是影响AOB群落Shannon指数最重要的驱动因子。 (3) 拉萨河流域水体氨氧化微生物分布、群落特征及其影响因素。结果显示各位点间群落结构与物种分布存在差异，各位点相对丰度较高的三种 AOA 菌属包括一种未被分类的奇古菌(unclassified Thaumarchaeota, 1.23%～60.10%)、亚硝化侏儒菌属(Nitrosopumilus, 0.086% ～ 65.98%) 以 及 来 自 Nitrososphaeria 纲 的 Candidatus Nitrosocosmicus(0.005%～43.90%)，各位点水体样本中相对丰度较高的AOB菌属为亚硝化螺菌属(Nitrosospira, 0.076%～99.81%)以及亚硝化弧菌属(Nitrosovibrio, 0.00%~99.36%)，侧面说明主导高海拔河流水体中硝化过程的可能存在一些独特的未被鉴定的硝化菌属。另外，冗余分析结果显示未被分类的奇古菌与氧化还原电位以及年均降水量呈正相关，亚硝化螺菌属则主要与水体流速呈正相关关系。物理化学因素对于AOA、AOB关键物种的单独解释度均高于地理气候因素，同时存在交互解释作用，说明地理气候因素和物理化学因素共同解释了关键物种的生态位分化。
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