水沙环境变化对季节性多沙河流沉积物菌群特征的影响

为辨析沉积物粒度特征、氮磷含量及上覆水水质3类环境因子,对季节性多泥沙河流沉积物细菌群落多样性和结构特征变化的影响,采用T-RFLP技术分析了不同水文时期渭河(陕西段)流域沉积物细菌群落结构变化特征,并通过冗余分析和蒙特卡罗检验识别了不同时期的关键环境驱动因子.结果表明,不同水文时期渭河水沙环境差异显著.丰水期沉积物TN含量升高了1~2个数量级,且空间差异明显减小(RSD=17%).沉积物中的氮磷比受上覆水氮磷比影响较大,两者之间在丰水期呈现出一定的正相关关系(0.687,P=0.6).渭河干流沉积物细菌群落Shannon多样性指数在2.02~3.18之间,不同时期的沿程变化特征各异.相对平水期和枯水期,丰水期渭河沉积物细菌多样性的空间差异最大(RSD=37.4%),不同点位优势群落结构组成的Bray-Curtis相似度最低(17.4%).PAT比对表明优势细菌大多归属于变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes).沉积物氮磷含量对细菌群落变化的影响,在平水期和枯水期较为直接.上覆水水质对不同水文时期沉积物菌群变化解释度的贡献占比超过60%,对丰水期沉积物微生物环境的影响尤其显著.     

水化学指标和空间距离对乐安江浮游细菌群落的影响

为了解乐安江水体浮游细菌群落特征,探讨水化学指标和空间距离对浮游细菌群落的影响,本研究分别于枯水期(2016年12月)和丰水期(2017年7月)对乐安江15个采样点表层水样进行采集.检测了水体NO~-_3-N、 NH~+_4-N、 TP、 DOC、 SO■、 Cl~-、 Cu、 Zn等水化学指标,运用高通量测序技术确定水体浮游细菌群落特征,Mantel Test分析了水化学指标、空间距离(采样点干流长度、平均河网长度、累计河网长度和流域子面积)与细菌群落之间的关系.结果表明:①乐安江水体浮游细菌群落丰富度和多样性丰水期均高于枯水期,丰富度随流向逐渐升高,多样性下游最高,中游最低.②枯水期丰度最高的细菌门类是Proteobacteria,其次是Bacteroidetes和Actinobacteria,枯水期Proteobacteria中下游显著高于上游,Bacteroidetes中下游显著低于上游,Actinobacteria上游显著高于中下游.丰水期丰度最高的细菌门类是Actinobacteria,其次是Proteobacteria和Cyanobacteria,丰水期Actinobacteria丰度先降低后升高,中游丰度显著低于下游,其他河段无显著差异,Proteobacteria丰度随流向逐渐降低,Cyanobacteria丰度中游最高,并且显著高于下游地区.③非淡水细菌占所有细菌丰度的比例沿流向逐渐增加,丰水期均值(62.94%)显著高于枯水期(49.33%).④NO~-_3-N是与浮游细菌群落相关性最高的水化学指标,干流长度是与浮游细菌群落相关性最高的空间距离指标.⑤水化学指标和空间距离与乐安江浮游细菌群落都有显著相关性,并且水化学指标对浮游细菌群落的影响要高于空间距离.本研究为鄱阳湖和乐安江流域水生态环境保护提供了科学依据.     

鄱阳湖水系细菌群落结构特征及构建机制

为探讨不同时空尺度下河流细菌群落结构和构建机制,于枯水期(10～翌年1月)和丰水期(4～8月)在鄱阳湖水系(五河七口)共进行8次水样采集,基于高通量测序技术分析了细菌群落结构、网络交互作用及构建机制.结果表明:Shannon指数丰水期(5.12)显著高于枯水期(4.45),Chao1指数不同水期间差异不显著,丰水期与枯水期内α多样性均存在显著差异.不同站点间细菌群落α多样性差异不显著,β多样性存在差异.假单胞菌门(Pseudomonadota,34.72%)、放线菌门(Actinobacteriota,32.35%)、蓝藻菌门(Cyanobacteria,13.21%)和拟杆菌门(Bacteroidota,10.81%)是鄱阳湖水系的优势菌门,相对于枯水期,丰水期Pseudomonadota和Actinobacteriota相对丰度显著下降,Cyanobacteria和Bacteroidota显著上升.水温(WT)和平均河网长度(MDSL)是影响门水平细菌群落结构的主要环境因子.水体细菌群落的生态网络相互协作、竞争关系并存,丰水期物种间复杂性和稳定性强于枯水期.流量(WF)、WT和溶解...     

西枝江流域浮游植物群落结构特征与主要环境因子的关系研究

于2012年枯水期、丰水期与平水期(2、8、11月)在西枝江全流域开展浮游植物群落的种类组成、密度和生物多样性指数研究,并分析环境因子与浮游植物群落之间的关系.结果表明,西枝江流域共检出浮游植物6门98种,其中卵形隐藻(Cryptomonas ovata)为流域全年常见种,西枝江流域浮游植物种类数由上游至下游逐渐增加,且支流淡水河浮游植物种类和数量高于干流;西枝江流域水体浮游植物群落密度变化范围为2.2×104~6.72×106cell·L~(-1);Shannon-Weaver多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数评价结果表明,西枝江流域部分点位浮游植物群落生物多样性受到一定程度的损害.西枝江流域平水期总氮浓度显著高于枯水期、丰水期(p0.05);西枝江干流总磷全年差异不明显(p0.05),支流淡水河总磷在枯水期显著高于丰水期、平水期(p0.05).氮磷含量空间分布特征为淡水河高于西枝江下游高于西枝江中游,西枝江上游水质最优,且浮游植物指示种的演替与流域内水质变化情况相吻合;RDA分析结果表明,氮磷营养盐、T以及CODMn是西枝江流域浮游植物群落结构的重要影响因子.     

白荡湖流域水文连通对浮游生物群落结构的影响

2020年11月(枯水期)及2021年3月(平水期)和6月(丰水期)开展了白荡湖流域水文、水质、浮游动植物现场调查,评价了水文连通性,揭示了其浮游生物群落结构的关键影响因子。结果表明：白荡湖流域水文连通受到不同水文期的直接影响,表现为丰水期优于平水期和枯水期;浮游植物和浮游动物群落优势种、丰度及生物量均呈季节性差异,优势种均为丰水期最多,枯水期最少,浮游植物优势门类为绿藻-硅藻-蓝藻类型,浮游动物优势种为轮虫类和枝角类,而生物量和物种丰度均呈丰水期>平水期>枯水期的趋势。从空间分布特征上,浮游植物Shannon-Wiener指数和Margalef指数均为湖区最低,杨市河上游最高;而Pielou指数则在罗昌河入湖口最高;浮游动物Shannon-Wiener指数和Margalef指数最低值和最高值均在罗昌河中上游;Pielou指数在杨市河入湖口最低,罗昌河上游最高。RDA显示,影响浮游植物群落结构的关键影响因子为T、DO和TN,而浮游动物则为TP和HCI。研究明确了白荡湖流域浮游生物群落结构特征,揭示了水文连通对浮游生物群落结构的影响,为深入研究该水系生态健康和保护修复提供科学...     

南昌城市湖泊浮游真菌群落组成、共生模式及影响因素

为探明南昌湖泊浮游真菌群落特征和环境胁迫对浮游真菌群落的影响机制,分别于枯水期（2月、12月）、平水期（4月、10月）和丰水期（6月、8月）采集了均匀分布于南昌市不同县级区划下的7个主要城市湖泊表层水样.测定了WT、DO、NH₄⁺-N和NO₃^--N等环境胁迫因子指标,基于高通量测序研究浮游真菌群落特征,运用网络分析等方法阐明浮游真菌群落的共生模式,并揭示影响浮游真菌群落结构和共生模式的环境胁迫因子.结果表明：①南昌湖泊浮游真菌群落组成在水期间具显著差异,在各湖泊间差异不显著.WT、DO、pH和NH₄⁺-N是影响浮游真菌群落组成的显著环境胁迫因子.②浮游真菌群落优势门为Chytridiomycota （9.55%~33.14%）、Basidiomycota （0.48%~4.25%）和Ascomycota （1.29%~3.19%）,优势菌门数量大小为：丰水期>平水期>枯水期,Chytridiomycota相对丰度在丰水期显著高于平水期和枯水期,Basidiomycota相对丰度在枯水期显著低于平水期和丰水期,Ascomycota水期差异不显著.③南昌湖泊浮游真菌群落共生网络稳定性大小为：丰水期>平水期>枯水期,WT是影响浮游真菌群落共生模式的最佳环境胁迫因子.研究可为湖泊的综合评价和治理研究提供理论依据,并为长江中下游地区湖泊生态系统保护提供指导.     

澜沧江流域浮游细菌群落结构特征及驱动因子分析

为探究澜沧江流域的浮游细菌群落结构特征及驱动因子,应用16S rRNA高通量测序技术,分析了2017年2月澜沧江流域浮游细菌群落结构特征,并采用Pearson相关性分析(Pearson correlation analysis)和冗余分析(RDA)识别了澜沧江自然河道段和水库段浮游细菌群落结构变化的关键环境因子.结果表明,自然河道段ACE指数和Shannon指数均高于水库段,造成自然河道段和水库段浮游细菌多样性变化的主要环境因子为水温(WT)、溶解氧(DO)、浊度(Tur)、高锰酸盐指数(permanganate index)、p H和总氮(TN).对16S rRNA V3和V4测序,得到用于物种分类的OTU数共26772,涵盖了浮游细菌群落共45门,965属.菌群分类发现,变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)为优势门,其中变形菌门(Proteobacteria)含量相对丰富,占细菌群落的36%~94%.澜沧江流域变形菌门(Proteobacteria)主要包括α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria),分别占变形菌门(Proteobacteria)的比例为0.39%~21.56%、0.39%~55.80%和31.09%~99.18%.澜沧江水体浮游细菌群落空间差异明显,影响浮游细菌群落结构变化的环境因子主要为WT、高锰酸盐指数、Tur、DO和TN.自然河道段和水库段影响浮游细菌群落结构的环境因子不同,DO和Tur是影响自然河道段浮游细菌群落结构的关键环境因子,而水库段浮游细菌群落结构主要受WT、高锰酸盐指数和TN的影响.     

亚热带城市河流浮游细菌群落的季节演替及构建机制

细菌是河流生态系统的重要组成部分,在污染物降解、物质循环和能量流动等方面扮演着重要角色.然而亚热带城市河流细菌群落的季节演替和构建机制(确定性和随机性过程)仍不明晰.以流溪河及广州珠江段为研究对象,采用16S rRNA高通量测序分析探讨了不同季节(丰水期和枯水期)水体细菌群落的变化及其构建机制.结果表明：不同季节水体细菌群落的组成存在显著差异,丰水期,变形菌门和异常球菌-栖热菌门的丰度更高;而枯水期,拟杆菌门和厚壁菌门的丰度更高.细菌群落的α和β多样性同样具有显著的季节差异,T、NH₄⁺-N、TOC、pH、EC、DO、NO₃^--N和DSi是影响细菌群落季节变化的主要环境因子.水体细菌群落的生态网络具有典型的模块化结构,物种间以正相关作用(合作关系)为主,且丰水期物种间的合作关系强于枯水期.随机性过程主导了细菌群落的构建,尤其以扩散限制贡献最大,且细菌群落在枯水期面临的扩散限制要高于丰水期.     

渭河流域浮游植物功能群与环境因子的关系

为分析渭河流域不同水期浮游植物的时空分布特征,于丰水期(2012年9月)和枯水期(2013年4月)对渭河流域浮游植物群落结构和水环境理化特征进行了野外调查,基于Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数以及MRPP(多响应置换过程)、浮游植物功能群划分、CCA(典范对应分析)等方法,分析浮游植物群落的组成和空间结构特征. 结果表明:丰水期和枯水期渭河全流域分别鉴定出浮游植物165和175种;各采样点浮游植物物种密度平均值分别为1.07×106和1.85×106 L-1;Shannon-Wiener多样性指数平均值分别为2.98和2.74;Pielou均匀度指数平均值分别为0.40和0.37. 全流域共划分出浮游植物功能群23类,其中,丰水期20类,枯水期21类,均以MP功能群物种数最多;代表性功能群为MP、D、Lo和J. MRPP分析结果显示,丰水期和枯水期全流域浮游植物群落结构都具有较明显的空间差异. CCA结果显示,渭河水系丰水期浮游植物群落结构的主要驱动因子为ρ(DO)和ρ(TN),枯水期为流速、ρ(TN)和ρ(COD_Mn);泾河水系丰水期为ρ(SS)、流速和ρ(TN),枯水期为流速和ρ(TN);北洛河水系丰水期为ρ(TDS),枯水期为ρ(DO)和ρ(TP).      

人类活动强度对锦江浮游细菌群落结构的影响

为分析人类活动强度对锦江浮游细菌群落结构的影响机制,本研究于2021年1月（枯水期）和7月（丰水期）在锦江21个采样点采集表层水样,基于高通量测序技术研究浮游细菌群落特征,运用网络分析等方法阐明浮游细菌群落的交互作用,并探讨人类活动强度对其结构及构建过程的影响.结果表明：①枯/丰水期第一优势浮游细菌门均为变形菌门（Proteobacteria,53.08%/37.84%）,其次是放线菌门（Actinobacteriota,30.89%/32.05%）和拟杆菌门（Bacteroidota,9.41%/13.94%）;②与枯水期相比,丰水期浮游细菌群落的距离衰减效应更强,且其群落结构的季节变化大于人类活动强度影响下的空间变化,平均最近邻体指数（ENN_MN）和农田是影响河流细菌群落的最主要因子,而该群落构建过程主要由不同水化学指标驱动;③Proteobacteria和Patescibacteria是浮游细菌群落交互作用的关键物种,低干扰强度下浮游细菌群落交互网络的稳定性优于其他干扰强度,林地和温度（T）分别是影响枯/丰水期网络稳定性的主要环境因子.④人类活动强度变化可通过调节确定性和随机性过程平衡来影响浮游细菌群落构建,随着强度增加,确定性过程对浮游细菌群落构建的相对重要性不断增强,且人类活动强度每增加10%,将使浮游细菌群落交互网络的稳定性在枯/丰水期分别减少约 6.38%和6.06%.以上结果为研究人类活动影响下河流生态系统监测和保护提供了理论基础.     

渭河陕西段浮游植物群落结构时空变化与影响因子分析

浮游植物是水生态系统的初级生产者,其群落结构与水环境密切相关.为了解渭河陕西段浮游植物群落结构时空格局及其与环境因子的关系,更好地进行水资源和水生态保护,于2017年9月—2018年4月在丰水期和枯水期对该河段设定的9个研究断面,27个采样点位进行浮游植物群落结构和水环境因子调查监测,共检出浮游植物8门69种,群落结构分析表明,枯水期浮游植物种类数高于丰水期.浮游植物细胞密度和生物量变化分别为84.9×10⁴~3868.3×10⁴ cells·L^-1、0.268~20.978 mg·L^-1,丰水期平均密度（1490.0×10⁴ cells·L^-1）和平均生物量（7.864 mg·L^-1）显著大于枯水期（354.8×10⁴ cells·L^-1、1.152 mg·L^-1）.优势种分别为6种和8种,主要以绿藻门和硅藻门为主.浮游植物Shannon-Wiener指数（H''）、Pielou均匀度指数（J）、Margalef丰富度指数（d）均表明丰水期浮游植物多样性高于枯水期,9个采样断面的水质总体评价呈现出无污染或轻度污染至中轻污染状态.典范对应分析（CCA）排序结果表明,影响枯水期浮游植物群落结构的主要环境因子为总磷（TP）、pH和总溶解性固体（TDS）,TP和高锰酸盐指数（COD_Mn）是影响丰水期浮游植物群落结构的主要环境因子.     

渭河流域硅藻群落特征及水生态健康评价

为比较丰水期和枯水期硅藻群落结构特征的差异性,对渭河流域进行水生态健康评价,于2012年10月(丰水期)和2013年4月(枯水期)对渭河流域60个采样点进行调查. 结果表明,丰水期共采集到硅藻221种,枯水期为148种. 多响应置换过程结果显示,渭河水系、泾河水系和北洛河水系硅藻群落存在显著性差异. 丰水期渭河水系和北洛河水系硅藻丰富度、Shannon-Wiener多样性指数和均匀度指数平均值分别为30、3.05、0.63和37、3.42、0.66,显著高于枯水期的23、2.11、0.46和23、2.52、0.56. 泾河水系丰水期和枯水期硅藻参数无显著性差异. 典范对应分析结果表明:丰水期影响渭河水系、泾河水系和北洛河水系硅藻群落结构的主要环境因子为Flux(流量)、ρ(SS)和ρ(TDS)(TDS为总溶解固体);枯水期主要影响因子分别为ρ(NH₄+)、ρ(SS)和Hard(硬度). 应用硅藻生物完整性评价法(D-IBI)和生物硅藻指数法(BDI)对渭河流域进行健康评价,其结果显示,渭河流域丰水期和枯水期整体健康状况一般,渭河水系上游及右岸支流、泾河水系源头及北洛河水系中游地区健康状况较好,渭河水系下游、泾河水系中下游以及北洛河水系上游和下游地区健康状况较差.      

渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测

流域水体中细菌群落多样性及其代谢功能研究对流域水污染整治及生态修复和水体健康评价具有重要价值.基于Illumina MiSeq高通量测序技术研究渭河流域陕西境内综合治理后水体中细菌群落分布特性,利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法分析了水体细菌群落与水环境因子的相关关系,并采用PICRUSt (phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)方法预测和评价了渭河流域细菌群落生态功能.研究结果显示,变形菌门、放线细菌门、蓝藻门和拟杆菌门细菌是水体细菌群落中的主要菌门,占整个细菌群落的相对丰度高达85%,这类细菌与水体中的TP、NO_2~--N、NO_3~--N和TN呈显著的正相关关系(P=0. 02 0. 05);灞河入渭口下游(S5)细菌群落丰度最高,皂河(S4)细菌群落丰度最低;渭河流域水体致使人类患传染性疾病的可能性较大,且对生物体内分泌系统有较大的影响.本研究成果可为渭河流域水环境健康有序发展提供理论基础.     

浑河底泥微生物群落的季节性变化特征

为了解河流底泥微生物群落结构的季节性变化,利用PCR-DGGE技术对丰水期、平水期、枯水期浑河底泥中的微生物进行指纹图谱分析,并对优势条带进行测序和系统发育分析. 结果表明:浑河底泥微生物群落结构存在一定的时空异质性,在空间上可分为上游抚顺市地区(1~5号采样点)、中游沈阳市地区(6~11号采样点)和下游乡镇地区(12~14号采样点);平水期、枯水期、丰水期Shannon-Wiener多样性指数分别为3.04~3.88、2.66~3.66、3.04~3.45. 抚顺市地区和沈阳市地区不同水期底泥微生物Shannon-Wiener多样性指数差异较大,而乡镇地区则无明显变化趋势;平水期和枯水期底泥微生物Shannon-Wiener多样性指数从上游至下游呈先升后降趋势,而丰水期上、下游微生物多样性差异较小. 底泥微生物中以变形菌(Proteobacteria)最多,其次是拟杆菌(Bacteroidetes)和蓝藻菌(Cyanobacteria);而平水期优势种群数量最多. 研究显示,人类活动及丰水期对底泥微生物多样性有较大影响,掌握河流底泥微生物分布有助于深入了解河流物质的代谢过程.      

灞河流域DOM荧光光谱特征及其对细菌组成的影响

为了探讨溶解性有机质（DOM）来源组成对细菌群落结构和多样性的影响,以及细菌群落结构在控制DOM组成及降解中的作用,本研究基于三维荧光光谱-平行因子分析（EEM-PARAFAC）技术研究了灞河水体枯水期（12月）DOM的荧光组分特征及空间分布变化;采用高通量测序技术分析了水体中细菌群落特征.结果表明：灞河水体DOM荧光组分中含有3个腐殖质类组分（C1：240,320/400nm;C2：260-295/478-504nm;C5：240/480nm）和2个蛋白类组分（C3：240,272~284/350~360nm;C4：255~275/326~336nm）,5组分之间相关性较好,表明这2类荧光组分具有相似的来源属性;灞河水体门水平中相对丰度最高的为变形菌门（Proteobacteria,54.22%）,其次为拟杆菌门（Bacteroidetes,19.40%）、厚壁菌门（Firmicutes,12.28%）、蓝藻菌门（Cyanobacteria,6.46%）和放线菌门（Actinobacteria,3.13%）;河流水体中的营养盐含量、水温、电导率及pH值均对细菌群落组成有一定影响.DOM各组分与浮游菌群表现出一定相关关系,且腐殖类和蛋白类组分沿河流纵向梯度对比明显,不同细菌群落对DOM的质量和不稳定性可能有不同的反应.本研究可为河流生物地球化学过程对微生物种群组成和功能影响的研究提供一定的基础数据.     

温榆河中硝化和反硝化基因的Real-time PCR定量

以温榆河为研究对象,采用real-time PCR研究了温榆河不同断面水样和沉积物样品中TB(总细菌)、硝化和反硝化(nosZ和narG)基因数量的变化. 水样中TB基因数量在丰水期为1.05×109~7.38×1011 copies/L,枯水期为1.06×109~2.69×1012 copies/L;氨氧化细菌(AOB)基因数量在丰水期和枯水期分别为nd(未检出)~4.11×108和nd~1.15×109 copies/L. nosZ和narG基因数量在丰水期分别为nd~2.37×108和3.61×108~1.13×1010 copies/L,枯水期分别为2.0×106~3.04×109和nd~1.39×1010copies/L. 枯水期沉积物样品中TB基因数量为1.35×109~7.32×1010 copies/g,nosZ基因数量为nd~1.06×107 copies/g,narG基因数量为1.99×107~1.02×108 copies/g. 枯水期TB基因数量略高于丰水期,枯水期水样中ρ(NH₄+-N)较高导致其AOB基因数量要远高于丰水期,nosZ和narG基因数量并没有明显的水期变化. 相关分析表明,沉积物样品中微生物基因数量与水样中微生物基因数量不相关,而是水质变化长期作用的结果. 冗余度分析表明,丰水期和枯水期水样中影响微生物基因数量的主要环境因子不同,丰水期微生物基因数量是温度、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₂--N)、ρ(NO₃--N)等共同作用的结果,而温度和ρ(COD_Cr)对枯水期微生物基因数量影响显著.      

浑河底泥反硝化厌氧甲烷氧化菌群落结构时空特征

为了解在反硝化厌氧甲烷氧化反应过程中起主要作用的微生物——Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M. oxyfera)在河流底泥环境中的时空变化特征,利用克隆文库及实时荧光定量PCR技术考察了浑河流域部分底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性及丰度. 结果表明:从浑河上游至下游丰水期各采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA的多样性无明显地域性差异,其OTU(operational taxonomic unit,独立操作单元)数变幅不大;pmoA功能基因的多样性则存在较为明显的地域性差异,上游采样点A(章党大桥)底泥中OTU数为5,下游采样点E(三岔河大桥)底泥中仅为1. 采样点A底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA和pmoA功能基因的多样性均存在一定的季节性差异,平水期16S rRNA和pmoA功能基因的Shannon-Wiener多样性指数分别为1.48和2.19,在各期中最高;而枯水期时二者均最低,分别为0.83和1.26. 丰度分析结果显示,所有采样点底泥中M. oxyfera-like的16S rRNA丰度均表现为平水期(2.42×106~1.74×107 copies/g)(以干质量计)最高、枯水期(2.87×104~4.19×106 copies/g)居中、丰水期(1.29×103~2.04×104 copies/g)最低,说明浑河底泥中M. oxyfera-like的丰度亦存在一定的季节性差异.