孫寓姣，陳 程，2，丁愛中*，趙曉輝，張惠淳（.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京 00875；2.中國國際工程咨詢有限公司資源與環(huán)境業(yè)務(wù)部，北京 00048）

官廳水庫水質(zhì)特征及水體微生物多樣性的響應(yīng)

孫寓姣1，陳 程1，2，丁愛中1*，趙曉輝1，張惠淳1（1.北京師范大學(xué)水科學(xué)研究院，北京 100875；2.中國國際工程咨詢有限公司資源與環(huán)境業(yè)務(wù)部，北京 100048）

針對北京市原水源地官廳水庫，選擇了上下游共6個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行了不同季節(jié)的水質(zhì)及環(huán)境因子特征分析.總體看來，4個(gè)季節(jié)水體氮磷碳營養(yǎng)物質(zhì)濃度依次為:夏季＞秋季＞春季＞冬季，夏秋季出現(xiàn)明顯水華.上游媯水河水質(zhì)要好于下游水庫庫區(qū)水質(zhì)，尤其以夏秋季節(jié)最為明顯.夏季上游媯水河的總碳、總氮、氨氮、總磷平均濃度為26.5， 0.95， 0.55， 0.077mg/L，而水庫庫區(qū)響應(yīng)平均濃度分別為111.47， 4.27， 3.16，0.25mg/L.結(jié)合PCR-DGGE對不同時(shí)期各點(diǎn)水體微生物進(jìn)行了群落分析，發(fā)現(xiàn)上下游水體中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異很大，水華嚴(yán)重區(qū)的細(xì)菌群落多樣性和豐度要低于比水質(zhì)較好區(qū)域.CANOCA軟件分析了夏秋季水華時(shí)水體微生物群落變化與環(huán)境因子的響應(yīng)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子（T、pH值、DO、NFR、TP、Fe）之間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián).水質(zhì)較好的上游水體夏秋細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)主要受溫度、DO影響較大；而水質(zhì)較差的庫區(qū)水體夏秋季細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化與固氮速率、pH值、總磷的相關(guān)性較好.

官廳水庫；水華；環(huán)境因子；水質(zhì)；微生物多樣性

官廳水庫位于北京市西北部，是新中國成立后興建的第一座大型水庫.從20世紀(jì)70年代起由于受上游工農(nóng)業(yè)污染，官廳水庫水質(zhì)惡化，富營養(yǎng)化嚴(yán)重，1997年退出北京市應(yīng)用水體系［1-3］.而先前的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，總磷（TP）、氨氮（NH4+-N）、總氮（TN）是官廳水庫夏季富營養(yǎng)化的主要貢獻(xiàn)因子［4］.近年來，由于北京市飲用短缺，官廳水庫的水體修復(fù)即成為亟待解決的問題之一.水體中氮營養(yǎng)元素的來源主要有人為源及天然源，目前針對官廳水庫氮含量超標(biāo)的人為來源研究很多，但是對其天然來源的研究則很少.

作為水生生態(tài)系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分，細(xì)菌數(shù)量巨大，具有很高的能量轉(zhuǎn)換效率，是水體生態(tài)系統(tǒng)能量流動(dòng)、營養(yǎng)物質(zhì)交換的重要環(huán)節(jié).在水體環(huán)境發(fā)生變化時(shí)，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)變化［5-6］.因此細(xì)菌群落對水環(huán)境質(zhì)量相互關(guān)系十分密切.目前大量研究工作都是針對湖泊中的浮游動(dòng)植物進(jìn)行的［7］，而水華過程中水體細(xì)菌群落的變化應(yīng)是研究水體性質(zhì)變化的一個(gè)重要切入點(diǎn).鄭小紅等［8］用PCR-DGGE技術(shù)對玄武湖的水體進(jìn)行了細(xì)菌群落的變化分析，發(fā)現(xiàn)在水華暴發(fā)期細(xì)菌優(yōu)勢種有16種，生物多樣性高，而進(jìn)入衰退期后優(yōu)勢菌減少，多樣性降低， 但細(xì)菌數(shù)量增大.

本文對官廳水庫不同季節(jié)水體水質(zhì)理化指標(biāo)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，探索水庫水質(zhì)年度變化情況.監(jiān)測的水質(zhì)指標(biāo)主要包括:溫度、pH、DO、、、、TN、TP、BOD5、COD和葉綠素a，以及自然界內(nèi)源的氮輸入方式固氮作用的速率. 分析水體氮磷營養(yǎng)元素含量變化的原因.利用PCR-DGGE技術(shù)擴(kuò)增細(xì)菌16srDNA基因來對官廳水庫不同區(qū)域水體中細(xì)菌的群落變化進(jìn)行了研究，以期發(fā)現(xiàn)水體富營養(yǎng)化過程中微生物群落結(jié)構(gòu)的響應(yīng)關(guān)系.進(jìn)而為水華水質(zhì)變化及水體中微觀生態(tài)代謝過程深入討論提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 采樣點(diǎn)設(shè)置

水樣的采集于7月20日水華發(fā)生時(shí)進(jìn)行，本次采樣共設(shè)6個(gè)采樣點(diǎn)（S1～S6）如圖1所示.其中S1、S2、S3位于官廳水庫上游媯水河，S4、S5、S6位于水庫庫區(qū)，采樣過程中使用GPS系統(tǒng)對每個(gè)采樣點(diǎn)進(jìn)行精確定位，采樣點(diǎn)位置S1～S6經(jīng)、緯度依次為115°46′5″，40°21′58″； 115°42′24″，40°20′51″；115°42′9″，40°20′15；115°36′75″，40°14′1 3；15°35′57″，40°14′7；115°25′39″， 40°14′58.

1.2 水樣采集

有機(jī)玻璃采樣器采集水深0.5m左右處水樣.用于測定固氮速率的水樣注入經(jīng)鹽酸浸泡洗凈、水樣反復(fù)潤洗的玻璃瓶中，低溫避光帶回實(shí)驗(yàn)室.

圖1 官廳水庫采樣點(diǎn)示意Fig.1 Location of sampling sites in Guanting Reservoir

1.3 水樣分析

1.3.1 水體理化參數(shù)的測定 水溫、pH值、溶解氧（DO）濃度現(xiàn)場測定，理化指標(biāo)當(dāng)天送樣品至北京譜尼測試公司測定，包括-N，-N，總氮（TN）， 總磷（TP）， CODcr， Fe等.葉綠素a（Chl-a）濃度測定在北京理化測試中心完成.

1.3.2 水體固氮速率測定 采用乙炔還原法測定水體固氮速率［9-10］.取1500mL水樣8500×g離心20min 后棄上清135mL即將水樣濃縮10倍， 取濃縮水樣50mL于65mL磨口三角瓶中，用注射器抽取頂端15%的空氣，并注入等量乙炔氣體，同時(shí)用無菌水設(shè)置對照.27℃溫育72h后加入0.1mL50%TCA終止反應(yīng).取100μL頂端氣體，氣相色譜檢測乙炔含量，換算成氮含量表示固氮速率.

1.3.3 總DNA提取及固氮16s基因擴(kuò)增 水樣于24h內(nèi)經(jīng)0.22μm醋酸纖維素濾膜過濾，濃縮生物樣品.使用Omega Water DNA Kit提取水體微生物的總DNA.

使用16SrDNA V3區(qū)通用引物341F-GC和907R（合成于上海生工生物公司）對水樣基因組總DNA擴(kuò)增.在上游引物341f的5'端前面加了一段“GC發(fā)卡”結(jié)構(gòu)使后續(xù)的DGGE能有更好的分辨率（Poly et al.， 2001）.引物序列（GC_341f:5'-CGC CCG CCG CGC GCG GCG GGC GGG GCG GGG GCA CGG GGG GCC TAC GGG AGG CAG CAG-3'；907r:5'-CCG TCA ATT CMT TTG AGT TT-3'）.以1μL DNA樣品為模板，PCR擴(kuò)增體系含有:5.0μL 10×PCR緩沖液（Takara），4.0μL 2.5mM dNTP混合液，20mM引物各1μL，0.25μL （0.5U/μL） Taq酶 （Takara），無菌水補(bǔ)齊至50μL.采用降落PCR技術(shù)擴(kuò)增，擴(kuò)增程序?yàn)?95℃/5min；94℃/30s，63℃/60s，72℃/90s，8個(gè)循環(huán)，每個(gè)循環(huán)降低1℃至56℃；94℃/30s，56℃/60s，72℃/ 90s； 25個(gè)循環(huán)，72℃/7min.用Omega PCR產(chǎn)物純化試劑盒對產(chǎn)物進(jìn)行切膠回收［6］.

1.3.4 16s基因擴(kuò)增片段變性梯度凝膠電泳（DGGE） 聚丙烯酰胺的變性梯度范圍為35%～65%，DNA擴(kuò)增產(chǎn)物上樣量約為200ng，60℃恒溫，80V恒壓條件下電泳13～15h，電泳完畢后采用銀染技術(shù)染色，白光成像.隨后使用Quantity One軟件對DGGE圖譜進(jìn)行分析，分析各泳道條帶數(shù)目及灰度. 16s基因的多樣性使用Shannon-Weaver指數(shù)H進(jìn)行表征.計(jì)算公式為:

式中: Pi為每條泳道中第i條條帶灰度占該樣品總灰度的比率；S為泳道中含有的條帶總數(shù).

所有實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均在SPSS for windows （15.0）統(tǒng)計(jì)軟件上進(jìn)行處理.

2 結(jié)果與分析

2.1 基本理化指標(biāo)全年變化

官廳水庫水體溫度全年變化較大，春季水體平均溫度為4.9℃，夏季為25.9℃，秋季降低到21.9℃，冬季冰面下水體平均溫度為3.6℃.水體pH值全年呈堿性，平均值在8.7～9之間，其中秋季水體堿性最大.水體溶解氧春、冬季平均值較高，分別為7.9mg/L，8.7mg/L.，夏季為6.6mg/L，為全年最低，其中媯水河溶解氧平均濃度為7.16mg/L，水庫庫區(qū)僅為6.04mg/L.秋季水體溶解氧濃度相對夏季略有上升，媯水河溶解氧平均濃度上升到8.01mg/L，庫區(qū)平均濃度上升到6.89mg/L.

2.2 水體葉綠素a全年變化

在飲用水源地和景觀娛樂水體，發(fā)生水華的界限通常為葉綠素a（Chl-a）含量超過10mg/m3或藻類細(xì)胞密度大于20000個(gè)/mL［11］.通過對Chl-a濃度的監(jiān)測，反映了水庫全年藻類的生長情況.由圖2可以看到，官廳水庫4個(gè)季節(jié)Chl-a的平均濃度分別為1.87，41.79，29.82，2.86mg/m3，夏季秋季水庫Chl-a含量超高，水華嚴(yán)重.

圖2 官廳水庫葉綠素a全年變化Fig.2 Chl-a concentration of different water samples

2.3 有機(jī)物濃度全年變化

圖3 官廳水庫全年COD變化Fig.3 COD concentration of different water samples

從時(shí)間上看，官廳水庫四季水質(zhì)變化較大（如圖3），尤其是夏季，各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)均嚴(yán)重超標(biāo).其中夏季6個(gè)采樣點(diǎn) CODcr平均值為68.99mg/L，庫區(qū)S5采樣點(diǎn)處CODcr值最高達(dá)到245mg/L，明顯高于其他3個(gè)季節(jié).從空間上看，媯水河流域采樣點(diǎn)（S1、S2、S3）和庫區(qū)采樣點(diǎn)（S4、S5、S6）水質(zhì)差異明顯.庫區(qū)CODcr濃度遠(yuǎn)高于媯水河流域.其中夏季媯水河流域采樣點(diǎn)平均CODcr濃度為26.5mg/L，而庫區(qū)采樣點(diǎn)濃度值高達(dá)111.47mg/L.

2.4 氮、磷營養(yǎng)濃度全年變化

圖4 官廳水庫總氮，氨氮及總磷全年變化Fig.4 Concentration of total nitrogen， ammonia， and total phosphorus of different water samples in Guanting resevior

官廳水庫已經(jīng)長期處于富營養(yǎng)狀態(tài)，氮、磷是水庫水體主要營養(yǎng)污染物（圖4）.通過全年監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，春夏秋冬水體總氮的平均濃度分別為:1.14，2.61， 1.29， 0.62mg/L，冬季總氮含量最低，夏季最高，已超過地表V類水標(biāo)準(zhǔn)（圖4A）.乙炔還原法對官廳水庫4個(gè)季節(jié)所采水樣進(jìn)行了固氮速率的檢測，只有夏季6個(gè)采樣點(diǎn)監(jiān)測到固氮速率，水華爆發(fā)的采樣點(diǎn)S5處固氮速率最高，達(dá)到9.35nmolN/（m3·d），其他5個(gè)采樣點(diǎn)的固氮速率都小于1nmolN/（m3·d）.相比之下，富營養(yǎng)化水平低的媯水河流域固氮速率較庫區(qū)低很多，最小值0.172nmolN/（m3·d）出現(xiàn)在媯水河S3處.

官廳水庫無機(jī)氮主要以氨氮形式存在，春季水體氨氮平均濃度為0.33mg/L，夏季上升至1.86mg/L（圖4B），最大值為8.18mg/L在S5點(diǎn)處測得；秋季水體氨氮平均濃度又降至0.63mg/L，最大值2.77mg/L仍在S5測得；冬季氨氮濃度平均濃度降低為0.16mg/L.

通過對水體總磷濃度的監(jiān)測可知（圖4C），官廳水庫4個(gè)季節(jié)各采樣點(diǎn)總磷平均濃度分別為0.06， 0.16， 0.14， 0.058mg/L.即使在冬季，水庫濃度都超過地表Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)，夏季總磷濃度超過地表Ⅳ類水標(biāo)準(zhǔn).4個(gè)季節(jié)水體氮磷營養(yǎng)物濃度依次為:夏季＞秋季＞春季＞冬季.另外從空間分布看，庫區(qū)采樣點(diǎn)總氮、氨氮、總磷濃度明顯高于媯水河各點(diǎn).例如，在三者平均濃度最高的夏季，上游媯水河3個(gè)采樣點(diǎn)的總氮、氨氮、總磷平均濃度為0.95，0.55，0.077mg/L，表明媯水河水質(zhì)介于地表湖庫Ⅱ類-Ⅲ類水之間.而水庫庫區(qū)3個(gè)采樣點(diǎn)的總氮、氨氮、總磷平均濃度則分別達(dá)到了4.27，3.16， 0.25mg/L，均超過地表湖庫Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn).這表明，官廳水庫庫區(qū)水體水質(zhì)及營養(yǎng)狀態(tài)比媯水河嚴(yán)重，尤其以夏秋季最為明顯.

2.5 水樣DNA的提取及16s基因PCR-DGGE結(jié)果擴(kuò)增分析

為了增加DNA的提取效率，在使用試劑盒提取水體DNA樣品的過程中增加了機(jī)械力細(xì)胞破碎的步驟使水體微生物DNA盡量多的釋放.提取出的DNA樣品經(jīng)過1.2%的瓊脂糖凝膠電泳檢驗(yàn)，片段長度均在23kb左右， OD260/280在1.6～1.8之間.細(xì)菌16S rDNA PCR目標(biāo)片段的條帶清晰，位置正確，擴(kuò)增產(chǎn)物可用于后續(xù)DGGE分析.樣品的PCR產(chǎn)物經(jīng)DGGE分析后，官廳水庫細(xì)菌群落DGGE結(jié)果見圖5.

圖5 官廳水庫四季細(xì)菌群落DGGE圖譜Fig.5 DGGE band profiles of 16s gene iamplified using four seasons genomic DNA

從圖5可以看到，21個(gè)樣品的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)DGGE分析后，各泳道中均分離出了不同的條帶，表明DGGE可以很好的將樣品中不同菌種區(qū)分開來.泳道條帶數(shù)目代表各采樣點(diǎn)微生物豐度，21個(gè)采樣點(diǎn)形成了數(shù)目不同的條帶，且條帶的亮度和遷移速率不同，表示官廳水庫不同采樣點(diǎn)細(xì)菌豐度和群落結(jié)構(gòu)不同.

Quantity One 軟件對DGGE所得圖譜經(jīng)過泳道識別、去除背景、識別條帶、高斯模型分析之后得到各泳道的條帶數(shù)量（即豐度S），同時(shí)得出各條帶的光密度（即條帶灰度），最后根據(jù)Shannon-Weaver公式可以計(jì)算出多樣性指數(shù)H.得到官廳水庫全年細(xì)菌豐度和多樣性的變化如圖6.各采樣點(diǎn)微生物多樣性的計(jì)算結(jié)果顯示，各點(diǎn)微生物多樣性差別較大.H的數(shù)值在1.47～2.79之間.

圖6 官廳水庫細(xì)菌豐度與多樣性變化Fig.6 Richness and diversities of bacteria in different water samples of Guanting resevior

夏季隨著水體氮磷營養(yǎng)的升高，水體細(xì)菌豐度和多樣性上升，總體看來，水質(zhì)較好的媯水河水體中細(xì)菌的多樣性和豐度都好于水華嚴(yán)重的庫區(qū)水體.9月份秋季水華期間大多數(shù)點(diǎn)的細(xì)菌豐度和水體多樣性均有所下降.

2.6 夏、秋季細(xì)菌群落與環(huán)境因子相關(guān)性

在獲得官廳水庫全年細(xì)菌群落變化的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)分析7月和9月水華期間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化，并利用CANOCO軟件分析其與環(huán)境因子的相關(guān)性.結(jié)果見圖7.

由圖7可見，媯水河采樣點(diǎn)（S1，S2，S3）在夏、秋季細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)非常相似，被歸為一支，6個(gè)樣品之間的相似度大于57.4%.其中夏季媯水河S2、S3采樣點(diǎn)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)更為相似（75.3%），秋季媯水河S1、S3采樣點(diǎn)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)更為相似.庫區(qū)采樣點(diǎn)夏、秋兩季細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)較為相似，夏季S4、S5細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)相似度為48.6%.秋季S5、S6群落相似度為48%.由此可見夏季官廳水庫S6點(diǎn)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)較為特殊，秋季S4點(diǎn)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)較為特殊.

圖7 官廳水庫夏季、秋季細(xì)菌群落DGGE指紋圖譜UPGMA聚類分析Fig.7 UPGMA of DGGE fringerprint of summer and autumn water samples of Guanting resevior

總體來看，夏秋季水華期間媯水河和庫區(qū)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異一直很大，而各自的細(xì)菌結(jié)構(gòu)在兩次水華期間也有所不同，尤其庫區(qū)采樣點(diǎn)7月和9月的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異很大.

對7月、9月官廳水庫水華期間細(xì)菌群落進(jìn)行聚類分析之后，利用CANOCO for Windows 4.5軟件對DGGE結(jié)果和環(huán)境因子進(jìn)行多變量統(tǒng)計(jì)分析.首先利用DCA對DGGE圖譜代表的細(xì)菌群落信息進(jìn)行分析，得到的最長的梯度長度值為2.639，表明應(yīng)選擇線性模型RDA對樣品進(jìn)行排序分析.水樣理化指標(biāo)剔除膨脹因子大于30的指標(biāo)之后，進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化處理［12］.典型對應(yīng)分析結(jié)果概括于表1.

根據(jù)膨脹因子選擇了溫度（T）、pH值、DO、固氮速率（NFR）、總磷（TP）、Fe作為環(huán)境因子表征水體環(huán)境變化情況，Monte Carlo檢驗(yàn)顯示6個(gè)環(huán)境參數(shù)與AX1軸（P=0.026）及全部排序軸（P=0.022）均有顯著的相關(guān)性.具體對應(yīng)結(jié)果（表1）表明第1排序軸解釋了樣本中24.4%的變異，第2和第3排序軸分別解釋了樣本中41.2%和49.3%的變異，前4個(gè)排序軸共解釋了55.5%的樣本總變異，表明排序圖能很好的解釋官廳水庫夏季和秋季的細(xì)菌變異情況.從物種-環(huán)境的相關(guān)性看，第1和第2排序軸的種?環(huán)境相關(guān)系數(shù)分別為0.970和0.984，同時(shí)，前4個(gè)排序軸的物種?環(huán)境累積百分率高達(dá)85.9%，這說明水樣中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與環(huán)境因子間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián).水樣中微生物群落結(jié)構(gòu)主要與DO、T、TP、NFR相關(guān)聯(lián)，其中DO（R2=0.5306）、T（R2=0.3708）與第1排序軸正相關(guān)，TP（R2=-0.4699）與第1排序軸負(fù)相關(guān)；T（R2=0.7490）、NFR（R2=0.6848）與第2排序軸正相關(guān)，pH（R2=-0.6005）與第2排序軸負(fù)相關(guān)，鐵與第1、2個(gè)排序軸均有一定的正相關(guān)性（R2= 0.1466， 0.3207），但相關(guān)程度不高.

表1 官廳水庫夏季、秋季細(xì)菌群落與環(huán)境因子典型對應(yīng)分析結(jié)果Table 1 Data of cooresponding relations between bacterial community and environmental factors

圖8 官廳水庫夏季、秋季細(xì)菌群落與環(huán)境因子典型對應(yīng)分析Fig.8 Typical cooresponding relations between bacterial community and environmental factors

物種環(huán)境排序圖中2個(gè)樣品距離的遠(yuǎn)近表明樣品物種群落的相似程度（圖8），環(huán)境因子的箭頭方向與采樣點(diǎn)之間的夾角表示其和該點(diǎn)物種群落之間的相關(guān)性，夾角越小表示相關(guān)性越高，兩者箭頭若同向，表明正相關(guān)，反向表明負(fù)相關(guān).從圖8可以看到，夏季官廳水庫上游媯水河3個(gè)采樣點(diǎn)距離較近，而其和庫區(qū)3個(gè)采樣點(diǎn)的距離遠(yuǎn)，表明7月水庫上游媯水河和下游庫區(qū)的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異很大，這和DGGE聚類分析的結(jié)果一致.由于夏季水溫較高，營養(yǎng)物質(zhì)較豐富的環(huán)境中微生物生長較旺盛，會(huì)導(dǎo)致不同環(huán)境出現(xiàn)較大的微生物群落差異.從采樣點(diǎn)和環(huán)境因子的夾角來看，夏季7月媯水河細(xì)菌群落受水溫的影響較大，庫區(qū)細(xì)菌群落和NFR相關(guān)性較好.秋季9月水庫6個(gè)采樣點(diǎn)較為分散，表明9月水庫細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異大，其中媯水河細(xì)菌群落受DO影響較大，庫區(qū)細(xì)菌群落受pH值和TP影響較大.可見在水質(zhì)較好地水域，非人為因素（溫度等）是影響水體中的微生物群落的關(guān)鍵；而存在營養(yǎng)化污染區(qū)域的水體，TP、pH值等相關(guān)人為因素的指標(biāo)，成為影響微生態(tài)群落變化的主導(dǎo)因子.

3 結(jié)論

3.1 官廳水庫四季水質(zhì)變化較大，庫區(qū)水質(zhì)劣于上游媯水河水質(zhì)，夏季媯水河水質(zhì)介于地表湖庫Ⅱ類-Ⅲ類之間，而庫區(qū)水質(zhì)超過地表湖庫Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn).夏季和秋季庫區(qū)均存在大量的水華.

3.2 用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法對官廳水庫的富營養(yǎng)狀況進(jìn)行評價(jià)，結(jié)果表明官廳水庫全年水體均已經(jīng)富營養(yǎng)化.水質(zhì)較好的媯水河水體中細(xì)菌的多樣性和豐度都好于水華嚴(yán)重的庫區(qū)水體. 9月秋季水華期間大多數(shù)點(diǎn)的細(xì)菌豐度和水體多樣性均比夏季有所下降.

3.3 對7月和9月水華期間細(xì)菌群落和環(huán)境因子進(jìn)行典型對應(yīng)分析，結(jié)果表明細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和環(huán)境因子（T、pH值、DO、NFR、TP、Fe）之間存在較強(qiáng)的關(guān)聯(lián).樣品中微生物群落結(jié)構(gòu)主要與DO、T、TP、NFR相關(guān)，pH值、鐵與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)關(guān)聯(lián)度最小.7月水華期間媯水河和庫區(qū)的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異很大，媯水河細(xì)菌群落受水溫的影響較大.9月水庫各點(diǎn)的細(xì)菌群落較為分散，群落差異大，其中媯水河細(xì)菌群落受DO影響較大，庫區(qū)細(xì)菌群落受pH值和TP影響較大.

［1］杜桂森，王建廳，張為華，等.官廳水庫水體營養(yǎng)狀況分析 ［J］. 湖泊科學(xué)， 2004，（3）:277-281.

［2］孫 峰，郝芳華.基于GIS的官廳水庫流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷計(jì)算研究 ［J］. 北京水利， 2004，（1）:16-18.

［3］Dai R H， Liu H J， Qu J H， et al. Cyanobacteria and their toxins in Guanting Reservoir of Beijing， China ［J］. Journal of Hazard Mater， 2008，153:470-477.

［4］楊大杰.官廳水庫水體氮污染特征分析 ［J］. 中國水利， 2008，（9）:51-53.

［5］Riemann L， Steward G F， Azam F. Dynamics of bacterial community composition and activity during a mesocosm diatom bloom ［J］. Applied and Environmenatl Microbiology， 2000，66: 578-587.

［6］Fandino L B， Riemann L， Steward G F， et al. Variations in bacterial community structure during a dinoflagellate bloom analyzed by DGGE and 16SrDNA sequencing ［J］. Aquatic Microbial Ecology， 2001，23:119-130.

［7］Eiler A， Bertilsson S. Composition of freshwater bacterial communities associated with cyanobacterial blooms in four Swedish lakes ［J］. Environmental Microbiology， 2004，6:1228-1243.

［8］鄭小紅，肖 琳，任 晶，等.玄武湖微囊藻水華暴發(fā)及衰退期細(xì)菌群落變化分析 ［J］. 環(huán)境科學(xué)， 2008，29（10）:2956-2962.

［9］Stewart W D， Fitzgerald G P， Burris R H. In situ studies on N2fixation using the acetylene reduction technique ［J］. PNAS，1967，58（5）:2071-2078.

［10］Présing M， V-Balogh K.， V?r?s L， et al. Relative nitrogen deficiency without occurrence of nitrogen fixing bluegreen algae in a hypertrophic reservoir ［J］. Hydrobiologia， 1997，342:55-61.

［11］Oliver R L， Ganf G G. Freshwater blooms ［M］//Whitton B A，Potts M. （Eds）. The ecology of cyanobacteria. NL. Kluwer Academic Publisher， 2000，149-194.

［12］Yannarell A C， Triplett E W. Geographic and environmental sources of variation in lake bacterial community composition ［J］. Applied and Environmental Microbiology， 2005，71（1）:227-239.

The corresponding of microbial diversity on water quality and environmental variables of Guanting Reservoir.

SUN Yu-jiao1， CHEN Cheng1，2， DING Ai-zhong1*， ZHAO Xiao-hui1， ZHANG Hui-chun1（1.College of Water Science，Beijing Normal University， Beijing 100875， China；2.China International Engineering Consulting Corporation Resources and Environment Business Department， Beijing 100048， China）. China Environmental Science， 2015，35（5）：1547～1553

The water quality and environmental factors of Beijing Guanting Reservoir in different seasons were analyzed based on the characterization of the data from six sampling sites. Generally， the concentrations of the nutrients including carbon， nitrogen， and phosphorus were in the orders of: summer ＞ autumn ＞ spring ＞ winter， and the outbreaks of water-blooms occurred in summer and autumn. The water quality in the upstream （Gui River）， was better than that of the downstream （reservoir area）， especially in summer and autumn. In summer， the average concentrations of total carbon，total nitrogen， ammonia nitrogen， total phosphorus in upstream were 26.5， 0.95， 0.55， 0.077mg/L respectively， while that of downstream were 111.47， 4.27， 3.16， 0.25mg/L respectively. Microbial community of the water was analyzed employing PCR-DGGE technique. The result showed that bacterial community structures varied considerably between the upstream and the downstream. The upstream water behaved the higher level of bacterial community diversity and richer degree than that of downstream water serious bloom area. In addition， CANOCA software was used to explore the response relationship between microbial community and environmental factors in summer and autumn bloom periods. The result showed strong correlation in response of bacterial community structure with environmental factors （T， pH， DO，NFR， TP， Fe）. For upstream water， the better water quality was in the bacterial community structures mainly affected by the temperature and DO factor； while for the downstream， the poor water quality was with the bacteria community structures effected mainly by environmental factors of pH， TP and NFR.

Guanting Reservoir；water bloom；environmental factors；water quality；microbiological diversity

X703.5

A

1000-6923（2015）05-1547-07

孫寓姣（1975-），女，哈爾濱人，副教授，博士，主要從事環(huán)境微生態(tài)學(xué)及環(huán)境污染生物處理技術(shù)研究.發(fā)表論文30余篇.

2014-09-31

國家自然科學(xué)基金（51178048，51378064）；北京師范大學(xué)自主基金（2014KJJCB22）

* 責(zé)任作者， 教授， ading@bnu.edu.cn