不同植物種類、碳氮源供給和pH對人工濕地真菌反硝化的影響

劉文莉，張崇邦，管銘，韓文娟，葛瀅，常杰

（1臺州學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江椒江318000；2臺州學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，浙江椒江318000；3浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，浙江杭州310058）

不同植物種類、碳氮源供給和pH對人工濕地真菌反硝化的影響

劉文莉1，張崇邦2*，管銘2，韓文娟3，葛瀅3，常杰3

（1臺州學(xué)院建筑工程學(xué)院，浙江椒江318000；2臺州學(xué)院生命科學(xué)學(xué)院，浙江椒江318000；3浙江大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，浙江杭州310058）

【目的】認(rèn)識碳、氮和pH及其與植物的交互作用對垂直流人工濕地真菌反硝化作用的影響，為真菌反硝化作用的調(diào)控提供依據(jù)。【方法】采用4種常見的水生植物(黃菖蒲、美人蕉、水蔥和傘草)，在20個垂直流人工濕地中設(shè)置了4種單獨(dú)栽培處理。運(yùn)行5個月后，分別從20個濕地中收集0—30cm的細(xì)砂樣品，利用微宇宙培養(yǎng)的方法，檢驗(yàn)不同碳源、氮源補(bǔ)充和pH梯度對細(xì)砂樣品中真菌反硝化潛力的影響。【結(jié)果】雙因素方差分析表明，垂直流人工濕地中碳源、氮源與植物種類之間的相互作用對真菌反硝化潛力作用不明顯(P>0.05)，而pH與植物種類之間的相互作用對真菌反硝化潛力作用顯著(P<0.05)。7種碳源中的葡萄糖和琥珀酸鈉的應(yīng)用最能促進(jìn)濕地填料中真菌反硝化潛力的提高(P<0.05)，而在4種氮源中亞硝酸鈉是最能提高真菌反硝化潛力的氮源(P<0.05)。與未進(jìn)行酸堿處理(pH6.89)相比，調(diào)節(jié)pH到2.8顯著降低了真菌反硝化潛力(P<0.05)，而調(diào)節(jié)pH到5.6或8.4均不同程度地提高了真菌反硝化潛力。【結(jié)論】本研究突出了葡萄糖、琥珀酸鈉和亞硝酸鹽在調(diào)節(jié)真菌反硝化潛力中的重要性，并發(fā)現(xiàn)在pH5.6～8.4范圍內(nèi)，濕地填料中的真菌反硝化潛力較大。

垂直流人工濕地；真菌反硝化潛力；碳源；氮源；pH范圍

自從Bollag和Tung[1]報道了土壤尖鐮孢菌(Fusarium oxysporum)和腐皮鐮孢菌(Fusarium solani)在低氧條件下均能將亞硝酸鹽還原成N2O以來，真菌反硝化作用引起了微生物學(xué)者的關(guān)注。隨著對真菌反硝化研究的逐漸深入，人們發(fā)現(xiàn)真菌反硝化在森林、草地、農(nóng)田以及干旱地區(qū)土壤中對總反硝化的貢獻(xiàn)很重要[2–6]，因?yàn)橐环矫娣聪趸婢哂休^大的生物量，另一方面更重要的是反硝化真菌細(xì)胞中的硝酸鹽和亞硝酸鹽還原酶位于線粒體膜上，所以其對氧的適應(yīng)范圍較大。

為了更好地對土壤真菌反硝化進(jìn)行調(diào)控，人們已經(jīng)調(diào)查了控制土壤真菌反硝化的環(huán)境因素[7]。McLain和Martens[3]研究了幾種有機(jī)氮(蛋白質(zhì)、短肽和氨基酸)與無機(jī)氮(NH4+、NO3

–和NO2

–)補(bǔ)充對土壤真菌反硝化潛力的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)短肽類和亞硝酸鹽補(bǔ)充最能改善土壤真菌反硝化。Crenshaw等[8]和Lavrent’ev等[9]在各自實(shí)驗(yàn)室里比較了不同的土壤含水量對土壤真菌反硝化潛力的影響，分別指出土壤含水量在30%～70%或16%～50%范圍內(nèi)土壤真菌反硝化潛力呈線性增長。Seo和DeLaune[10]調(diào)查了森林濕地土壤反硝化真菌和細(xì)菌對總反硝化的貢獻(xiàn)，結(jié)果表明土壤反硝化真菌在微好氧或好氧條件下承擔(dān)了絕大部分的反硝化(Eh250～400mV)。Herold等[5]發(fā)現(xiàn)土壤pH的改變對真菌反硝化沒有多大影響，但對細(xì)菌反硝化卻有顯著作用。Crenshaw等[8]和Wei等[11]先后報道了農(nóng)田表面施加氮肥促進(jìn)了真菌反硝化的進(jìn)行。Ma等[12]發(fā)現(xiàn)甲酸鹽含量的提高對土壤反硝化真菌的促進(jìn)要比對反硝化細(xì)菌大。

人工濕地是一類用于處理廢水的工程系統(tǒng)[13]。反硝化是人工濕地中氮凈化的最重要途徑，據(jù)估計(jì)微生物反硝化對氮去除占在人工濕地總氮去除的75%～90%[14–15]。長期以來，人們一直認(rèn)為細(xì)菌驅(qū)動的反硝化才是人工濕地的反硝化途徑[13]。由于環(huán)境工作者研究背景的局限，使得真菌反硝化一直未引起重視[10]。最近Liu等[16]調(diào)查了垂直流人工濕地的真菌反硝化潛力，結(jié)果表明0—30cm深的濾料中的真菌反硝化潛力很大。與陸地土壤不同，人工濕地常以高碳、高氮污染負(fù)荷以及連續(xù)或間歇式供水為主要特征[13]。在這種特殊的生態(tài)系統(tǒng)中，碳、氮和pH等因素與真菌反硝化的關(guān)系如何？這直接涉及到真菌反硝化的調(diào)控問題，但目前還少有報道。

已有研究表明，植物是人工濕地的主要組成成份，植物不僅可直接吸收污水中的氮、磷等污染物，而且還可以向根際填料中分泌有機(jī)物和氧氣，進(jìn)而影響根際微生物群落結(jié)構(gòu)及其活性[17–18]。Liu等[16]的研究表明，在垂直流人工濕地中栽培不同的植物種類會對真菌反硝化產(chǎn)生很大影響。因此，綜合現(xiàn)有研究，另一個值得探討的問題就是在垂直流人工濕地中，植物種類與不同碳、氮以及pH載荷之間的相互作用對真菌反硝化的影響如何？

為了探明上述問題，我們建立了20個小型模擬垂直流人工濕地進(jìn)行試驗(yàn)，試圖回答以下幾個問題：1)哪種碳源、氮源和pH最能影響模擬濕地中真菌的反硝化活性？2)碳源、氮源供給和pH與植物種類之間的相互作用如何影響模擬濕地中真菌的反硝化活性？

1 材料與方法

1.1 垂直流模擬濕地構(gòu)建

于2014年秋季在浙江省臺州學(xué)院內(nèi)(121°21'E, 28°34'N)構(gòu)建了20個模擬垂直流人工濕地(長、寬、高分別為0.45m、0.45m、1.20m)。根據(jù)Liu等[16]的設(shè)計(jì)，除了頂部10cm以外，每個濕地填料組成及深度自上而下分別為：細(xì)河砂50cm(直徑1～2 mm)、粗河砂30cm(直徑4～6mm)、鵝卵石30cm (直徑50～85mm)。濕地備選植物為黃菖蒲(Iris pseudacorus-IP)、美人蕉(Canna glauca-CG)、水蔥(Scirpus validus-SV)和傘草(Cyperus alternifolius-CA)。2015年3月份從溫室中分別采集上述4種苗齡和大小基本一致幼苗，然后按每單元濕地4株或4叢的密度進(jìn)行栽培，每種植物重復(fù)5個濕地單元。然后對濕地進(jìn)行定期灌溉，水載荷率為0.2m3/d，水滯留時間為10d，濕地排空時間為0.5d。為了保證每個濕地的廢水質(zhì)量一致，將20個濕地以并聯(lián)的方式與儲水箱連接。在濕地運(yùn)行的初期，每天檢查幼苗的生長狀況，如果發(fā)現(xiàn)幼苗出現(xiàn)萎蔫現(xiàn)象，則馬上替換，以保證植物的同步生長及各濕地單元植物栽培密度的一致性。期間要及時剔除非備選的入侵植物，以保證實(shí)驗(yàn)處理的一致性。本研究采用的灌溉水為Hoagland營養(yǎng)液，具體組成成份見Liu等[16]的相關(guān)研究。Hoagland營養(yǎng)液質(zhì)量指標(biāo)分別為：CODcr132.51mg/L、BOD579.51mg/L、總氮79.73 mg/L、總磷34.52mg/L、NH4+-N38.05mg/L和NO3–-N 39.63mg/L。

1.2 樣品收集

待濕地運(yùn)行5個月后(同年8月中旬)進(jìn)行樣品采集。根據(jù)Liu等[16]的試驗(yàn)結(jié)果，主要收集0—30cm深度范圍的細(xì)砂樣品，因?yàn)樵搶拥姆聪趸婢钚宰畲蟆Ｃ總€濕地用直徑3cm的PVC管分別垂直采集5個點(diǎn)樣，然后將這些點(diǎn)樣混勻，于陰涼處過孔徑0.15mm篩以保證不同樣品粒徑的可比性。篩后的樣品馬上分裝到鋁盒與封口袋中，并標(biāo)記。鋁盒樣品馬上稱鮮重，并放在105℃的干燥箱中烘干，以測定樣品的含水量。同時袋裝樣品于4℃保鮮柜中儲存，備用。

1.3 室內(nèi)樣品碳、氮源補(bǔ)充和pH梯度設(shè)置及樣品培養(yǎng)

1.3.1 放線菌酮抑制真菌處理采用國際通用的呼吸選擇性抑制技術(shù)[5]，首先確定放線菌酮最佳應(yīng)用劑量。將10g鮮砂放進(jìn)100mL的血清瓶中，然后將硫酸鏈霉素和放線菌酮分別用無菌水溶解，配成不同濃度的水溶液，然后按不同的添加濃度進(jìn)行抗生素處理。根據(jù)選擇性抑制實(shí)驗(yàn)原理，即當(dāng)[(A–B)+ (A–C)]/(A–D)接近1時所填加的放線菌酮劑量為最佳劑量。式中:A為不添加任何抗生素的處理中測得的CO2釋放量；B為填加硫酸鏈霉素后測得的CO2釋放量；C為填加放線菌酮后測得的CO2釋放量；D為同時填加硫酸鏈霉素和放線菌酮后測得的CO2釋放量。最后得出硫酸鏈霉素和放線菌酮在砂子中最佳用量分別為3.2mg/g DW和2.5mg/g DW。

根據(jù)Herold等[5]的研究，基于乙炔處理(抑制反硝化細(xì)菌將N2O進(jìn)一步還原為N2)為前提，不填加抗生素處理的砂子釋放的N2O被定義為總反硝化活性，而用放線菌酮處理的砂子釋放的N2O定義為細(xì)菌和其他可能途徑引起的反硝化活性，二者之差為真菌反硝化活性。將10g鮮砂放入100mL的血清瓶中，加適量放線菌酮水溶液，使放線菌酮在砂子中的含量達(dá)到2.5mg/g DW，手動搖勻。同時，只加10g鮮砂和適量無菌水的處理作為對照。將放線菌酮和無菌水2種處理的血清瓶25℃預(yù)培養(yǎng)12h，供后面碳、氮、pH處理用。

1.3.2 碳源、氮源補(bǔ)充和pH處理預(yù)培養(yǎng)結(jié)束后，在放線菌酮和無菌水2種處理的血清瓶中先添加硝酸鈉溶液，使其在砂子中最終濃度為N10mg/g DW[19]，然后分別填加葡萄糖、琥珀酸鈉、檸檬酸鈉、甲醇、乙醇、甘油和醋酸鈉的無菌水溶液[10]，使它們的最終濃度均為C5mg/g DW[5]，以不補(bǔ)充碳源的作為對照。所有處理均重復(fù)3次。

在放線菌酮和無菌水2種處理的血清瓶中，添加葡萄糖溶液，使其在砂子中的最終濃度為C5 mg/g DW[5]。然后，分別添加天冬氨酸、硝酸鈉、氯化銨和亞硝酸鈉，使它們的最終濃度均為N10 mg/g DW[19]，以不補(bǔ)充氮源的處理作為對照。所有處理均重復(fù)3次。

砂子的pH采用0.1mol/L HCl或0.1mol/L NaOH溶液來調(diào)整[20]。放線菌酮和無菌水2種處理的血清瓶中砂子的平均pH值為6.8。首先，在兩種血清瓶中加入葡萄糖和硝酸鈉溶液，調(diào)整其碳、氮濃度分別為C5mg/g DW和N10mg/g DW，以滿足真菌反硝化的基本要求。然后用0.1mol/L的HCl或NaOH溶液調(diào)整砂子的pH至分別為2.8、5.6和8.4，以不調(diào)整的為對照。所有處理均重復(fù)3次。

1.4 培養(yǎng)和N2O含量分析

上述處理后的血清瓶均用特制的膠塞密封，即每個膠塞上均有2個孔，一個用于通入乙炔氣體，另一個孔為取氣樣用。將膠塞涂上凡士林后，塞好瓶口。每個瓶子注入10mL乙炔[10]后，于25℃培養(yǎng)箱中培養(yǎng)8h。其間，每2h用注射器取氣樣1次，儲存在氣袋中，用于分析N2O含量。N2O分析采用裝有63Ni電子檢測器的(ECD)氣相色譜(Shimadzu GC-14B,Kyoto,Japan)進(jìn)行，Poropak Q柱子和檢測器的溫度分別為65℃和300℃。最后計(jì)算N2O隨時間變化的線性方程的斜率，該斜率即為N2O的釋放速率，并轉(zhuǎn)換成N2Oμg/(g·d)DW。

1.5 統(tǒng)計(jì)分析

不同碳源、氮源和pH梯度處理及其與不同植物栽培之間的相互作用對真菌反硝化影響的顯著性用雙因素方差方法進(jìn)行分析，并輔以Turkeyxs法進(jìn)行檢驗(yàn)。上述統(tǒng)計(jì)均利用SPSS11.5統(tǒng)計(jì)軟件完成。

2 結(jié)果分析

2.1 不同碳源對真菌反硝化活性的影響

圖1表明，在栽培同一種植物的濕地中，與未補(bǔ)充碳源相比，補(bǔ)充7種碳源都顯著增加了人工濕地砂子中的真菌反硝化潛力(P<0.05)，其中又以補(bǔ)充葡萄糖和琥珀酸鈉的作用最強(qiáng)。補(bǔ)充同一種碳源，不同植物對真菌反硝化潛力的影響不顯著(P>0.05)。雙因素方差分析顯示(表1)，碳源和植物種類對真菌反硝化潛力的影響沒有顯著交互作用(P>0.05)。

2.2 不同氮源對真菌反硝化活性的影響

圖2表明，類似于碳源補(bǔ)充處理，與未補(bǔ)充處理相比較，4種氮源補(bǔ)充均顯著地強(qiáng)化了真菌反硝化活性(P<0.05)。在同一種植物栽培處理中，與其他3種含氮化合物相比，亞硝酸鈉補(bǔ)充處理最能提高濕地砂子中的真菌反硝化潛力(P<0.05)。另外在補(bǔ)充氮源條件下，不同植物種類并未顯著改變真菌反硝化潛力，即植物種類與氮源補(bǔ)充之間的相互作用對真菌反硝化潛力影響不顯著(P>0.05)(表1)。

圖1 栽培不同植物條件下補(bǔ)充7種碳源對模擬垂直流人工濕地真菌反硝化潛力的影響Fig. 1 Effects of seven carbon sources on fungal denitrification potential in constructed vertical flow wetlands under different plants

表1 植物種類、碳、氮和pH影響模擬人工濕地真菌反硝化潛力的雙因素方差分析Table 1 The two-way ANOVA of fungal denitrification potential affected by plant species, carbon and nitrogen sources and pH in simulated wetlands

2.3 不同pH對真菌反硝化活性的影響

類似于碳源和氮源補(bǔ)充處理，與未進(jìn)行酸堿處理(pH6.89)相比較，pH降低至2.8時顯著地降低了真菌反硝化活性(P<0.05)(圖3)，但當(dāng)pH提高到5.6和8.4時真菌反硝化活性的改變卻依賴于具體栽培的植物種類，即pH與植物種類之間存在著明顯的相互作用(P=0.05)(表1)。當(dāng)濕地栽培黃菖蒲或傘草時pH提高為5.6和8.4均未顯著改變真菌反硝化活性，但當(dāng)濕地栽培美人蕉或水蔥時，pH提高為5.6和8.4均顯著提高了真菌反硝化活性。在同一種植物栽培處理中，與pH2.8相比，pH為5.6或8.4均顯著提高了真菌反硝化活性(P<0.05)。另外在同一pH條件下，植物種類變化并未顯著改變真菌反硝化活性(P>0.05)。

3 討論

眾所周知，在反硝化過程中，碳水化合物被用作電子供體和能量來源[21]，因此濕地中的一些可溶性含碳化合物的含量大小就可能影響真菌反硝化活性[12]。在人工濕地的以往研究中，人們主要關(guān)注的是含碳化合物對細(xì)菌反硝化的影響，很少考慮對真菌反硝化的作用。本研究所涉及到的7種可溶性含碳化合物補(bǔ)充到濕地填料中均不同程度地強(qiáng)化了真菌反硝化活性，表明碳源對真菌反硝化的重要性。這一發(fā)現(xiàn)是符合客觀實(shí)際的，因?yàn)樵?種含碳化合物中，除了甲醇和乙醇外，其他5種均為常見的根系分泌物[22–23]。還有，Bais等[24]和Esperschütz等[25]研究發(fā)現(xiàn)，40%以上的產(chǎn)自光合作用的根系分泌物可用于促進(jìn)真菌的生長。另外一些早先的研究也發(fā)現(xiàn)葡萄糖、醋酸鈉和甲醇均能改善人工濕地中的細(xì)菌反硝化[26–27]。

圖2 不同植物栽培條件下補(bǔ)充4種氮源對模擬垂直流人工濕地真菌反硝化潛力的影響Fig. 2 Effects of four nitrogen sources on fungal denitrification potential in vertical flow constructed wetlands under different plants

圖3 不同植物栽培條件下pH變化對模擬垂直流人工濕地真菌反硝化潛力的影響Fig. 3 Effects of pH on fungal denitrification potential in vertical flow constructed wetlands under different plants

同時我們也觀察到，無論栽培哪一種植物，在供試的7種碳源中，葡萄糖和琥珀酸鈉最能刺激人工濕地中的真菌反硝化活性。盡管相關(guān)機(jī)理尚不清楚，但我們推測葡萄糖和琥珀酸鈉可能是真菌反硝化的最適電子供體，因?yàn)檎婢聪趸枰南跛猁}/亞硝酸鹽還原酶均位于線粒體膜上，而葡萄糖和琥珀酸鈉在有氧呼吸過程中均可以通過脫氫產(chǎn)生電子[28]。然而，在補(bǔ)充碳源的條件下，不同植物種類栽培并沒有對濕地填料中的真菌反硝化產(chǎn)生顯著影響，這與Liu等[16]的報道不同，他們發(fā)現(xiàn)在灌溉廢水一致的前提下不同植物種類顯著影響了濕地真菌反硝化活性。本研究的發(fā)現(xiàn)最有可能的原因是碳源補(bǔ)充到濕地填料中后，由于外加碳源的濃度高于植物根系碳分泌物的量，從而掩蓋了植物根系碳分泌物的影響。

在本研究中，供試的4種氮源補(bǔ)充均顯著地強(qiáng)化了真菌反硝化活性，表明氮化合物可以直接影響環(huán)境中的細(xì)菌/真菌反硝化活性，因?yàn)楹衔锟梢灾苯踊蜷g接充當(dāng)反硝化作用的底物[28]。Crenshaw等[8]和Wei等[11]也發(fā)現(xiàn)無機(jī)和有機(jī)氮肥促進(jìn)了草地和農(nóng)田中的真菌反硝化活性。同時，無論栽培哪種植物，亞硝酸鹽在4種氮源中均是改善濕地填料中真菌反硝化活性的最佳氮源。McLain等[3]比較了NH4

+、NO3

–和NO2–對土壤真菌反硝化活性的影響，結(jié)果也表明NO2–最能提高土壤真菌反硝化活性，他們認(rèn)為這可能與亞硝酸鹽的參與縮短了真菌反硝化的進(jìn)程有關(guān)。后來Lavrent’ev等[9]同樣發(fā)現(xiàn)草甸灰化土補(bǔ)充NO3–或NO2

–后真菌反硝化均有明顯的提高。類似于碳源處理，在向濕地填料中補(bǔ)充氮源的前提下，不同植物種類栽培對真菌反硝化活性也沒有產(chǎn)生顯著影響。這也可能與氮源補(bǔ)充到濕地填料中后，氮源的添加濃度高于植物根系氮分泌物的量，從而掩蓋了植物根系含氮分泌物的影響有關(guān)。

長期以來，pH一直被認(rèn)為是環(huán)境中各種環(huán)境物理–化學(xué)特性和生物過程的主導(dǎo)因素，但也存在著爭議。Oishi等[28]和Herold等[5]調(diào)查了土壤有機(jī)質(zhì)和pH對真菌反硝化的影響，結(jié)果表明，pH在4.5～7.6范圍內(nèi)，土壤有機(jī)碳含量是主要影響因素，而土壤pH影響不明顯。?imek等[20]和Chen等[30]均類似地研究了影響土壤反硝化的最佳pH，他們觀察到在pH 4.0～11.0范圍內(nèi)，土壤反硝化的最佳pH接近于中性[20,30]。在本研究的人工濕地環(huán)境中，未進(jìn)行酸堿處理的濕地填料pH平均為6.89，接近于中性。無論在栽培哪種植物的濕地中，與未進(jìn)行酸堿處理相比，當(dāng)填料pH降至2.8時，真菌反硝化活性顯著降低。這一發(fā)現(xiàn)與過低的pH抑制了真菌硝酸鹽或亞硝酸鹽還原酶有關(guān)。迄今為止，人們發(fā)現(xiàn)真菌反硝化所能忍受的最低pH為4.0左右[5,30]。然而當(dāng)pH分別提高到5.6和8.4時，真菌反硝化的大小則顯著依賴于具體植物種類，即在栽有黃菖蒲或傘草的濕地中真菌反硝化與未進(jìn)行酸堿處理濕地中的沒有顯著差異，但當(dāng)濕地栽有美人蕉或水蔥時真菌反硝化顯著大于未進(jìn)行酸堿處理的濕地。這個發(fā)現(xiàn)最有可能與植物根系對基質(zhì)pH緩沖能力的差異有關(guān)，因?yàn)橐延械难芯勘砻髦参锔悼梢苑置贖+或OH–到根際環(huán)境中，結(jié)果是要么提高根際pH，要么降低根際pH，進(jìn)而影響根際微生物活性[31–32]。為此我們推測栽培黃菖蒲或傘草可能將5.6和8.4緩沖為接近于6.89的pH環(huán)境，而美人蕉或水蔥栽培可能將5.6和8.4緩沖為真菌反硝化最適的pH環(huán)境。

本研究還發(fā)現(xiàn)，在栽培同一種植物的濕地中，pH為5.6和8.4時真菌反硝化均高于pH為2.8時的活性，這至少表明供試的人工濕地環(huán)境有利于適合pH5.6～8.4的反硝化真菌的生長，因?yàn)檎婢茉诜浅V譜的土壤或濕地等環(huán)境中分布[30]。

4 結(jié)論

補(bǔ)充碳源和氮源以及改變pH都會不同程度地影響垂直流人工濕地0—30cm填料中的真菌反硝化活性。葡萄糖、琥珀酸鈉和亞硝酸鹽是最能強(qiáng)化真菌反硝化活性的碳化合物和氮化合物。同時，在pH 5.6～8.4范圍內(nèi)，濕地填料均具有較大的真菌反硝化活性。本研究的這些結(jié)果對于今后強(qiáng)化垂直流人工濕地這一好氧系統(tǒng)中的真菌反硝化活性，提高氮凈化效率尤為重要。

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Effects of plant species, carbon and nitrogen amendments and pH on potential fungal denitrification in constructed wetlands

LIU Wen-li1,ZHANG Chong-bang2*,GUAN Ming2,HAN Wen-juan3,GE Ying3,CHANG Jie3
(1 School of Architecture Engineering, Taizhou University, Jiaojiang Zhejiang 318000, China; 2 School of Life Sciences, Taizhou University, Jiaojiang Zhejiang 318000, China; 3 College of Life Sciences, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

【Objectives】To provide guidelines for controlling fungal denitrification in constructed vertical flow wetlands,some factors affecting the fungal denitrification were investigated.【Methods】Four monocultured treatments were set up using four macrophyte species(Iris pseudacorus,Canna glauca,Scirpus validus and Cyperus alternifolius)in twenty simulated vertical flow constructed wetlands.After wetlands were operated for five months,fine sand samples were collected from0–30cm depth of wetlands,and effects of carbon and nitrogen amendments and pH gradient on potential fungal denitrification were tested using aroom-incubating method.【Results】The two-way ANOVA(analysis of variance)indicated that the interactions between carbon or nitrogen amendments and plant species did not significantly affect the potential fungal denitrification(P> 0.05),while the interactions between environmental pH and plant species significantly affected the potential fungal denitrification(P<0.05).Among seven carbon compounds,applications of both glucose and sodium succinate mostly improved the potential fungal dentrification in the wetland filled materials(P<0.05),whereas among four nitrogen compounds,sodium nitrite was the best nitrogen compound in enhancing the potential fungal denitrification(P<0.05).Compared with the treatments unamended with acid or alkaline,the treatment with pH2.8significantly decreased the potential fungal denitrification,whereas the treatments with pH5.6or8.4 significantly increased the potential fungal denitrification to different extents.【Conclusions】The study highlights the importance of glucose,succinate and nitrite in enhancing the fungal denitrification potential,and the pH range of5.6to8.4for active fungal denitrification.

constructed vertical flow wetland;potential fungal denitrification;carbon source;nitrogen source; pH range

2017–01–11接受日期：2017–05–06

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51279121，31270377）；浙江省自然科學(xué)基金項(xiàng)目（LY17D010001）資助。

劉文莉（1968—），女，山東濟(jì)寧人，碩士，副教授，主要從事人工濕地氮凈化及其機(jī)理研究。E-mail：1625331431@qq.com

*通信作者Tel：0576-85137065，E-mail：llhzcb@163.com