堆積物に添加された低用量のバイオ炭は、水質を改善し、水没したマクロファイトの成長を促進します

Low-dose biochar added to sediment improves water quality and promotes the growth of submerged macrophytes.

• Wei Li
• Jihai Zhou
• Huijun Ding
• Hui Fu
• Jinfu Liu
• Yuwei Chen
• Taotao Dai
• Qian Lou
• Xie Zhong
• Houbao Fan
• Jiayou Zhong

抄録

バイオ炭は水質汚濁物質の吸着剤として優れている。しかし、水生生物に対するバイオ炭の効果はよくわかっていない。本研究では、異なる量の生炭（CK、0mg/g、T1、10mg/g、T2、30mg/g）を堆積物に添加し、水質の変化と3種の水中マクロファイト（Hydrilla verticillata、Vallisneria natans、Ceratophyllum demersum）および堆積物微生物群集への影響を調査した。その結果、バイオ炭処理は水のpHと導電率を有意に上昇させることが示された。その結果，CK処理，T1処理，T2処理の水中の全リン（P）含有量は，初期値と比較して，それぞれ78.5％，95.0％，58.3％減少し，全窒素含有量は，それぞれ26.26％，-5.81％，19.70％増加していることがわかった．T1では、CKと比較して、H. verticillata、V. natans、C. demersumの相対成長率がそれぞれ28.4％、163.1％、61.3％増加したが、T2では、H. verticillataの成長率が17.7％減少した以外は有意な差は認められなかった。3つの水中マクロファイトのP含量は、バイオ炭の添加量の増加に伴い増加したが、H. verticillataの場合はT2とCKの間に有意差はなかった。H. verticillillataとV. natansでは、バイオ炭処理により堆積物中の全微生物、細菌、真菌のリン脂質脂肪酸のバイオマスが減少し、V. natansとC. demersumでは低用量のバイオ炭処理により真菌：細菌比が増加した。本研究では，堆積物へのバイオ炭の添加により，水中のpHと導電率が有意に上昇し，水中の総P含量が減少することを実証した。また，低用量バイオ炭処理は，高用量バイオ炭処理に比べて，水質改善や水中マクロファイトの生育に有益であった。

Biochar is a good adsorbent for water pollutants. However, the effects of biochar on aquatic organisms are not well understood. In this study, different amounts of biochar (CK, 0 mg/g; T1, 10 mg/g; T2, 30 mg/g) were added to sediment to study changes in water quality and its impact on three submerged macrophytes (Hydrilla verticillata, Vallisneria natans, and Ceratophyllum demersum) and the sediment microbial community. The results indicated that biochar treatments significantly increased the water pH and conductivity. Compared with the initial values, the total phosphorus (P) contents in the water of the CK, T1, and T2 treatments decreased by 78.5%, 95.0%, and 58.3%, respectively, while the total nitrogen contents increased by 26.26%, -5.81%, and 19.70%, respectively. Compared with those in CK, the relative growth rates of H. verticillata, V. natans, and C. demersum in T1 increased by 28.4%, 163.1%, and 61.3%, respectively, while those in T2 showed no significant difference except that the growth rates of H. verticillata decreased by 17.7%. The P contents of the three submerged macrophytes increased with the increase of biochar addition, except that there was no significant difference between T2 and CK for H. verticillata. Biochar treatments reduced the biomass of total microbial, bacterial, and fungal phospholipid fatty acids in the sediment for H. verticillata and V. natans, and they increased fungal: bacterial ratios in the low-dose biochar treatments for V. natans and C. demersum. This study demonstrates that the addition of biochar to sediment significantly increased the pH and conductivity, and decreased total P contents in the water. Low-dose biochar treatments were more beneficial for water quality improvements and the growth of submerged macrophytes than high-dose biochar.

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