白洋淀水生态系统中丛枝菌根真菌（AMF）多样性及其在水生态修复中的作用机制

水利、环境和公共设施管理业

本项目三项核心技术成果，技术基础和细节均达到成熟阶段，已进行了中试放大试生产，应用效果极大的提升了工程技术效率。技术转化基础如下： 苦草种子的丸粒化及其飞播技术。选种：优选苦草种子；制备促生层：将使用调节剂润湿的所述苦草种子送入丸粒化机具，使用成核剂进行促生层成核，直至成核包衣厚度达到0.2mm及以上；制备底质修复层：将完成成核后的苦草种子送入包衣机，添加底质修复包衣材料制备位于中间的底质修复层包衣，直至底质修复层包衣厚度达到0.8mm及以上；制备外壳层：添加外壳包衣材料制备位于外层的外壳层包衣，直至外壳层包衣厚度达到0.2mm及以上。种植采用飞播种植。本技术能够实现苦草的大面积、高效种植，为水生态修复领域提供了一种可以大面积实施且高效的沉水植物种植技术，解决了沉水植物高效种植技术难题。 沉水植物模块化培育及其栽植技术。模块化种植垫包括：下网层、底质修复层、植物纤维层、种子带层、生长基质层和上网层；具体制备方法为：（1）将椰丝纤维制成的下网层垫在底部；（2）将凸凹棒土和钢渣粉混合丸粒化形成的底质修复层均匀铺洒在下网层上；（3）将长纤维植物揉制处理制成的植物纤维层铺设在底质修复层上；（4）将粘有种子的构皮纸作为种子带层铺设在植物纤维层上；（5）将由重质陶粒、膨润土和粘土制成的生长基质层铺设在种子带层上；（6）将与下网层制作方法相同的上网层铺设在生长基质层上；（7）将所述层叠的六层结构用棉质线绳进行径向缝制成垫状模块后，并卷曲成卷，制成商业化成品，使用时，可根据需要裁切成任意尺寸和形状。本发明的优点是实现了沉水植物模块化，并可以在机械化、自动化设备上的快速种植，大大提高种植效率。同时，能够覆盖底泥，阻断底泥对上覆水的内源污染，快速澄清水质；本技术的种植垫携带的底质修复材料，还可以实现黑臭底泥的原位修复，为沉水植物的后续生长提供优良环境，从而提供沉水植物种植恢复的成功率。 生物窗驱动的沉水植物多样性修复技术。技术方法包括以下步骤：获取待修复水域位置信息，所述位置信息包括纬度信息；根据所述纬度信息确定生物窗目标尺寸；依据所述生物窗目标尺寸制备生物窗，在所述水域布局所述生物窗，使所述生物窗以单个或群落形式设置于所述水域；在所述生物窗内定植沉水植物；以预设的修复周期培育所述沉水植物。所述生物窗包括上边框、下边框、立柱、围护网，所述上边框和下边框通过立柱连接为框架结构，所述框架结构侧部设置围护网进行围挡。本技术可为受损水生态系统中沉水植物多样性的修复，健康水生生态系统的优化构建，提供经济高效的工程技术路径，对水生生态系统健康修复和水环境质量的提升都有重要意义。

本项目研究成果1，苦草种子的丸粒化及其飞播技术，需要潜在合作方具有成套的微小种子优先设备，细小种子的多层复合包被丸粒化设备，丸粒化后的干燥设备，自动化分装设备。同时，需要不少于5套的中大型飞播无人机。要求潜在投资方投资能力在500万元以上。生产工人不少于10人。 本项目研究成果2，沉水植物模块化培育及其栽植技术，需要潜在合作方具有生产模块化水草种植垫的专用生产设备，模块化种苗培育设施，及其产业上下游的整合能力。要求潜在投资方投资能力在1000万元以上。生产工人不少于15人。 本项目研究成果3，生物窗驱动的沉水植物多样性修复技术，需要潜在投资方具有生物窗的设计和批量生产能力，现场施工能力。要求潜在的投资方投资能力在200万元以上，同时配备技术指导人员、设备生产人员，现场施工人员，需要20人以上。

可国（境）内外转让

本项目三项核心技术的应用转化，可以提高水态修复工程领域的整体效率，取得良好的生态环境效益和社会效益。同时，可以提高投资方和产业化单位的市场竞争力。 本项目研究成果，苦草种子的丸粒化及其飞播技术和水生植物的模块化培育及其栽植技术，解决了水生植物种植效率的行业难题，可以大面积实施水生植物的快速播种，大大提高了行业效率。将为潜在的投资方及产业化企业带来巨大的市场机会和竞争力。预期总体市场规模100亿元以上。 本项目研究成果，生物窗驱动的沉水植物多样性修复技术在我国全面建设生态文明大背景下，具有巨大的市场潜力和长远投资价值，市场规模巨大。

北京市自然科学基金面上项目

北京市科学技术委员会;中关村科技园区管理委员会

通过对白洋淀水生生态系统中丛枝菌根真菌（AMF）多样性调查。对细根和新鲜底泥样品，进行了AMF侵染特性及HTS高通量测序。综合所有调查和测定指标，分析在自然环境污染状况下AMF种质资源多样性及其与生境因子、植物群落内稳性的关系。筛选具有AMF侵染优势的植物物群落和优势植物。通过建立微型人工湿地，在不同的N、P、COD浓度梯度的水质条件下，不同的沉积物污染条件下，分析AMF-植物共生对环境因子的响应，模拟植物-AMF共生与生境因子的关系。基于AMF-植物互惠共生体原理，研发AMF菌剂材料的批量制备方法和在水生态修复工程中的施用技术。关键技术指标如下： （1）AMF多样性及优势植物 从湖岸湿生区到湖心区的5个水环境梯度中，AMF种类多样性和孢子密度均呈现先升高后降低的趋势，且都在挺水植物区域为最高。共鉴定出AMF种类28种，其中，有2种仅鉴定为球囊霉属（Glomus），4种暂时未鉴定出种类，分属7个属，其中球囊霉属（Glomus）种优势度最高，其次是无梗囊霉属（Acaulospora）和盾巨孢囊霉属（Scutellospora）。在观察到的28个孢子类别中，摩西球囊霉（Glomus mosseae）、黑球囊霉（Glomus melanosporum）和黑色盾巨孢囊霉（Scutellospora nigra）在AMF群体中占主导地位，在湿地生态系统的恢复中具有潜在的应用价值。 HTS高通量测序结果显示，白洋淀水生植物共生真菌主要分布在子囊菌门、未知菌、担子菌门、罗兹菌门、壶菌门、被孢霉门，属水平主要集中在蓝状菌属、念珠菌、梨孢假壳属、假散囊菌属、青霉菌属、木拉克属等。白洋淀水生植物及底泥中AMF类群多集中在球囊菌门，属水平上多集中在球囊霉属、类球囊霉属、巨孢囊霉属。AMF共生优势植物有，挺水：芦苇、香蒲、荷花和野茭白；浮叶植物：荇菜和野菱；沉水植物：菹草、穗状狐尾藻和篦齿眼子菜。 （2）底泥化学特性与水生植物根系AMF侵染率的关系 水生植物根系AMF侵染率，受到底泥化学指标TN、TP、TOC和植物种类的影响较大，存在显著的相关性；受ORP和pH值的影响较小，无显著的相关关系。苦草和黑藻AMF侵染率与底泥TN呈显著正相关；苦草、黑藻和芦苇AMF侵染率与底泥TP呈显著负相关。苦草、黑藻、穗状狐尾藻、野菱、芦苇和千屈菜AMF侵染率与底泥TOC均呈显著正相关；水生植物根系AMF侵染特性，受到底泥化学指标TN、TP、TOC和植物种类的显著影响。底泥P含量是根系AMF侵染的限制因子，底泥中P含量高的情况下，建议水生态修复先锋物种选择低AMF共生依赖的植物种类。 （3）沉水植物化学计量内稳性及其对AMF侵染特征的影响 植物群落P内稳性指标与C和N内稳性相比，在各淀区均最低，说明P在白洋淀各淀区植被恢复中起关键作用。烧车淀植物群落P内稳性指标小于1，处于敏感型。从近岸水域→远岸水域→湖心区沉水植物群落内稳性呈逐渐降低趋势。特别是烧车淀湖心区沉水植物P内稳性为敏感型，处于不稳定状态。因此需要对烧车淀湖心区的水生植被群落加强监测和抚育措施，必要时可采取关于底泥中P的人为干预措施。 （4）AMF-植物共生体与水生态修复 利用微型人工湿地控制试验，定量研究AMF-植物共生体在水生植被恢复和重建过程中的作用机制。探明富营养化物质P对植物根系的菌根侵染起关键作用，是水生植物与AMF共生的限制因子。同时，在植物泌氧能力、水污染程度与菌根共生间建立了线性关系模型。 （5）应用技术开发 建立了以湿生高梁为共生对象的AMF共生栽培方法,批量生产AMF孢子菌剂。同时开发了基于AMF活性材料的低质原位修复材料、水生植物种子丸粒化及飞播技术、AMF共生的水生植物种苗培育技术。 价值和应用前景：白洋淀作为雄安新区的核心生态和景观水体，其污染及富营养化程度是否能得以控制和消减，健康水生态系统是否得以重建，极大的影响着雄安新区的形象和吸引力，制约新区的发展。本项目研究获得的重要结果及关键技术，可为白洋淀水生态系统多样性修复提供直接的技术支持，同时，也可以给为我国受损水生态系统的修复和重建提供理论基础。因此，本项目成果对雄安新区和我国的水生态系统健康都有重要的价值和意义。在我国全面生态文明建设的大背景下，本项目开发技术具有广阔的市场应用前景。