基于环境污染胁迫的珠江河口湿地土壤退化过程及微生物响应机理

Estuary wetland is one of the most fragile ecosystems in the world, and it is suffering from the serious degradation under the effects of human activities and natural environment changes. Especially, wetland soil degradation can change the structure of soil microorganisms, and increase ecological sensibility,thus become the important indicator of wetland degradation. Therefore, it is very necessary to study the frontier field on degradation mechanisms of wetland soil in an estuary in order to maintain estuary wetland health and regional ecological safety. This work will investigate the spatial and temporal distributions of soil pollutants and microorganism activities and their ecological characteristics in the Pearl River Estuary in order to reveal the effects of human activities on soil pollution and the microorganism functional group and enzyme activities. Meanwhile, the short-term response mechanism and long-term adaption mechanism to the interaction of water, salt and different pollutants will be discovered in this study. The influencing thresholds of different combined pollutants on microorganism activities will be given to estimate the threshold capacities of carrying pollutants in wetland soils of different areas with various degradation levels in the Pearl River Estuary. The integrative assessment system of soil degradation of the estuary wetland will be developed to assess and predict the tendency of soil degradation in the Pearl River Estuary. The findings of this study can provide scientific basis for estuary wetland protection and restoration.

河口湿地是全球最脆弱的生态系统之一，在人类与自然的双重作用下，河口湿地发生严重退化；特别是湿地土壤退化能够改变土壤微生物群落结构，增加湿地的生态敏感性，成为湿地生态系统退化的重要表征。因此研究河口湿地土壤退化及其对土壤微生物的影响已成为维持河口湿地健康和区域生态安全的重大需求，并跨入国际前沿领域。本项目以珠江河口湿地土壤为研究对象，系统研究土壤污染物及微生物生态学特征和活性的时空分异规律，阐明高强度人类干扰对土壤污染风险、微生物生态学特征及活性的影响规律，揭示复合污染对湿地关键土壤微生物功能群和酶活性的影响机理，阐明土壤微生物对水盐和污染物交互作用的短期响应和长期适应机制，探究微生物对土壤污染的响应阈值，估算珠江河口湿地不同退化程度湿地土壤在维持微生态平衡下对污染物的承载量，构建河口湿地土壤退化综合评价指标体系，评价和预测河口湿地土壤退化趋势，为保护和恢复河口湿地提供科学依据。

河口湿地是全球最脆弱的生态系统之一，在人类与自然的双重作用下，河口湿地发生严重退化；特别是湿地土壤退化能够改变土壤微生物群落结构，增加湿地的生态敏感性，成为湿地生态系统退化的重要表征。因此研究河口湿地土壤退化及其对土壤微生物的影响已成为维持河口湿地健康和区域生态安全的重大需求，并成为国际前沿领域。本项目以珠江河口湿地土壤为研究对象，分析了珠江河口湿地土壤多环芳烃、有机氯农药等有机污染物的总体水平及其剖面分布特征，甄别了有机污染物的来源，揭示了不同土地利用方式下多环芳烃的污染风险；探讨了珠江河口城市、农村和围垦区河流沉积物中重金属总量和形态的分布特征，阐明了城市化和围垦对河流湿地沉积物重金属形态分布特征及其生态风险的影响规律。通过野外实验和室内培养实验研究了土壤微生物量、蛋白酶、磷酸酶、脲酶等酶活性与重金属、多环芳烃等典型污染物的响应关系，提出了不同类型湿地土壤微生物量和酶活性对典型污染物的响应阈值；探讨了典型污染物对不同类型湿地土壤微生物群落结构和多样性的影响作用，从门水平上揭示了微生物群落对镉和菲污染的响应特征。基于污染物添加实验，系统分析了镉和菲污染对不同类型湿地土壤有机磷矿化和有机氮矿化量和矿化速率的影响，揭示了氮磷的固定和矿化过程对典型污染物的响应规律；采用因子分析法和最小数据集法评价了珠江河口湿地土壤的质量，揭示了不同人类活动对湿地土壤质量的影响作用；基于压力-状态-响应（PSR）体系构建了珠江河口湿地土壤退化评价指标体系，评估了珠江河口湿地土壤的退化程度和健康水平，并通过层次分析法对典型湿地土壤退化进行了进一步的判识。研究成果可为河口湿地土壤质量管理和河口湿地保护和恢复提供科学依据。