《Environmental Technology & Innovation》：Enhancing Ecological Functions of Taxodium Hybrid Plantations in the Dianchi Lake Riparian Zone: A Case Study on Nitrogen and Phosphorus Removal
编辑推荐：
本研究针对高原湖泊富营养化治理需求，以滇池湖滨杂交落羽杉（Zhongshanshan）缓冲林为对象，通过对比季节性淹水（LWM）与永久淹水（LYH）两种水文条件下土壤氮（TN、NH??-N、NO??-N）磷（TP、AP）的沿程衰减规律，揭示了Fe3?（季节性淹水）和土壤有机质（SOM）（永久淹水）作为关键驱动因子通过调控微生物群落（如Bacillus asahii）影响养分截留效率的机制，提出“适度种植密度（3 m×3 m）+乔-灌-草多层结构”的缓冲林优化配置方案，为高原湖泊生态修复提供了科学依据。
在湖泊富营养化已成为全球性环境挑战的今天，中国超过66%的湖泊受到不同程度影响，其中约22%处于重度富营养状态。作为中国最大高原淡水湖的滇池，与太湖、巢湖并列为三大污染湖泊，其水生态安全对长江上游和西南地区具有重要战略意义。然而，滇池作为浅水半封闭湖泊，水体交换周期长、自净能力弱，加之水生生态系统严重退化，使其极易爆发蓝藻水华。湖滨缓冲带作为污染水体与源区之间的植被过渡带，能有效拦截面源污染中的氮（N）、磷（P）等营养物质，是防治湖泊富营养化的关键生态工程措施。近年来，滇池湖滨区已大规模种植具有耐涝、耐盐碱特性的杂交落羽杉（Zhongshanshan），但其在不同水文条件下对氮磷的截留效率及调控机制尚不明确，限制了缓冲带功能的优化提升。
为揭示水文条件对杂交落羽杉林氮磷去除功能的影响，云南大学研究团队选取滇池湖滨两类典型林分——季节性淹水（LWM）与永久淹水（LYH）站点，沿面源污染径流路径采集表层（0-15 cm）和亚表层（30-50 cm）土壤，系统分析氮磷形态变化规律及其与土壤理化性质（Fe3?、Fe2?、SOM、EC、pH等）、微生物群落结构的关联。研究发现，两类林分均表现出沿径流路径的总氮（TN）显著下降（LWM降低约28.9%，LYH降低约39.4%），永久淹水站点还呈现总磷（TP）的高效去除（最高达36.5%）。然而，铵态氮（NH??-N）、硝态氮（NO??-N）和有效磷（AP）在近湖侧出现局部累积，提示二次释放风险。通过Spearman相关性与冗余分析（RDA）进一步明确：季节性淹水条件下，Fe3?是氮磷衰减的最强关联因子；而永久淹水条件下，土壤有机质（SOM）成为关键预测指标。微生物群落分析显示，Bacillus asahii等菌群的相对丰度变化与养分积累或消耗模式密切相关。该研究发表于《Environmental Technology》，为高原湖泊缓冲带设计提供了水文适配性管理策略，即通过调控淹水强度、优化种植密度（推荐3 m×3 m间距）及构建乔-灌-草复合群落，可显著增强杂交落羽杉林对面源污染的拦截功能。
关键技术方法概述
研究在滇池湖滨龙王庙溪（LWM）和老鱼河湿地公园（LYH）布设采样点，沿径流路径按距离设置9个（LWM）和10个（LYH）采样位点，分表层（0-15 cm）和亚表层（30-50 cm）采集土壤样品。采用国标方法测定土壤pH、含水率（WC）、电导率（EC）、有机质（SOM）、铁形态（Fe2?/Fe3?）及氮磷指标（TN、NH??-N、NO??-N、TP、AP）；通过16S rRNA基因扩增子测序（V4区）分析细菌群落结构，利用FAPROTAX推断功能潜能；结合冗余分析（RDA）解析环境因子与微生物群落的关联性。
研究结果
3.1 不同水文条件下杂交落羽杉林的氮磷去除效率
季节性淹水林分（LWM）中，土壤NH??-N和AP浓度在近湖侧显著高于远湖侧，而NO??-N在亚表层呈向湖递增趋势。永久淹水林分（LYH）的TN和TP沿径流路径显著降低，但NH??-N在林中段（140 m处）出现峰值，AP和TP亦存在局部累积现象。对比发现，LYH站点NH??-N平均浓度为LWM的3倍，而NO??-N较低，可能与淹水促进反硝化作用有关。种植密度分析表明，3 m×3 m间距配合草本植物覆盖的位点（如LYH点10）比高密度纯林（点6）具有更优的氮磷削减效率。
3.2 土壤理化性质对氮磷衰减的调控作用
在季节性淹水条件下，表层土壤Fe3?含量与NH??-N、NO??-N、AP呈显著正相关，亚表层Fe3?则与TP关联密切，表明铁氧化还原循环驱动养分转化。永久淹水环境中，SOM成为主导因子：表层SOM与TN极显著正相关，而pH与NH??-N负相关、与AP正相关。电导率（EC）在两类林分中均与硝酸盐含量呈负关联，提示盐度水平可能影响微生物氮代谢功能。
3.3 微生物群落对氮磷去除的贡献
Bacillus asahii为优势菌种，其在LWM亚表层点6的富集（相对丰度11.91%）与较高的硝酸盐呼吸、亚硝酸盐氨化功能潜能同步出现，暗示其参与厌氧氮转化。永久淹水站点中，Acidobacteria bacterium与TN负相关，Myxobacterium AT3-03与AP变化趋势一致，凸显特定菌群对养分循环的指示作用。RDA分析进一步确认，季节性淹水林分细菌群落受Fe3?主导（解释度48.40%），而永久淹水林分以SOM为关键驱动因子（解释度40.91%）。
结论与意义
本研究通过多维度解析，明确杂交落羽杉缓冲林对氮磷的截留效率高度依赖水文条件：季节性淹水可通过铁介导的氧化还原反应强化养分固定，而永久淹水则易引发还原性环境下的磷释放风险。微生物群落结构（如Bacillus asahii）与养分代谢功能的空间异质性进一步印证了生物地球化学过程的复杂性。基于此，研究提出“避兔长期深淹+乔-灌-草复合群落+适度种植密度”的优化策略，为滇池等高原湖泊的生态修复提供了可操作的技木路径，对提升湖滨带面源污染治理效能具有重要实践价值。
