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探索人工湿地在有害水华干扰下的恢复能力：微生物响应机制的研究

人工湿地；有害水华；污水处理；根际微生物；微生物群落

人工湿地作为一种基于自然的污水处理系统，与自然环境持续保持着物质和能量的交换。由于湿地系统具有高处理效率、成本效益和多功能性的特点。因此，其非常适合处理各种废水，包括畜牧业废水、农田退水等。然而，作为开放的生态系统，人工湿地系统在废水处理过程中容易受到水力强度、温度、进水负荷和水华等因素的扰动，这可能会破坏生物和非生物因素之间复杂的相互作用，导致其污染物去除能力降低。其中，人工湿地由于有害水华（Harmful algal blooms，HABs）造成的扰动引发了人们广泛的关注。HABs是一种高度危险且普遍存在的环境威胁，具有其独特的生物学特性。在进入湿地系统后会破坏系统内物理、化学和生物过程的微妙平衡，进而影响湿地的污染物处理性能。为此，本研究旨在探索HABs对人工湿地的污染物去除性能和根际微生物群落响应的影响。结果显示，人工湿地具有自适应能力，使其能够从HABs干扰中恢复。在根际微生物环境中，水华的加入促进了Acinetobacter丰度的增加，并且表明了Acinetobacter在抵抗HABs干扰中起到了关键作用。与此同时，功能预测结果进一步证实，水华的扰动增强了湿地根际微生物的反硝化代谢途径。并进一步促进了反硝化过程，进而提高了人工湿地的氮去除效率。此外，我们构建了结构方程模型进一步表明，环境因素如溶解氧、pH等也对微生物活性产生了显著影响，从而影响了污染物去除性能。总体而言，我们的研究结果揭示了人工湿地在HABs干扰期间维持稳定性的机制。