趙雋瑩,張 偉,郭逍宇,蘇振華,邸琰茗,董 志

襯砌對河道底泥細(xì)菌群落同質(zhì)化的影響

趙雋瑩1,張 偉1,郭逍宇1,蘇振華2,邸琰茗3,董 志4*

(1.首都師范大學(xué)資源環(huán)境與旅游學(xué)院,北京 100048；2.中國制漿造紙研究院,北京 100022；3.北京市北運河管理處,北京 101100；4.北京大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,北京 100871)

以高度人工化的再生水補(bǔ)給河道—北運河京津冀流域為研究區(qū),對具有不同河道生境類型的上游與中下游底泥中的細(xì)菌群落多樣性、組成及環(huán)境選擇模式進(jìn)行對比分析.結(jié)果表明:中下游河道襯砌工程促進(jìn)底泥生境特征同質(zhì)化,進(jìn)而導(dǎo)致中下游底泥細(xì)菌群落同質(zhì)化.上游細(xì)菌群落空間周轉(zhuǎn)率(0.0002)相比較,中下游群落具有較低的空間周轉(zhuǎn)率(0.00002),并在排序圖上呈現(xiàn)更緊湊的分布特點.與上游自然生境條件下的群落組成相比較,由于襯砌條件下非優(yōu)勢組分的片段類型多樣性較高,優(yōu)勢組分的片段類型多樣性及相對豐度較低,最終使得同質(zhì)化群落表現(xiàn)為較低的豐富度.RDA模型(=0.002)分析表明,襯砌和TP是影響細(xì)菌群落空間變化的主導(dǎo)環(huán)境因素,而大環(huán)內(nèi)酯類和四環(huán)素類抗生素則對群落結(jié)構(gòu)類內(nèi)變異起作用.纖維桿菌門(Fibrobacteres)、纖細(xì)菌門(Gracilibacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、Acetothermia的片段類型多樣性和費希爾菌門(Fischerbacteria)、Kiritimatiellaeota、放線菌門(Actinobacteria)、藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)的相對豐度均與襯砌高度相關(guān).

北運河；底泥；細(xì)菌群落；襯砌；多樣性；空間變化

河道細(xì)菌是河道底部長期積累沉淀形成的產(chǎn)物,也是河道水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分[1].作為底泥中有生命的部分,河道細(xì)菌雖僅占有機(jī)質(zhì)組分的1%～4%[2],但卻在河湖系統(tǒng)中承擔(dān)重要的分解者角色.河道細(xì)菌不僅通過物質(zhì)循環(huán)和能量流動調(diào)節(jié)、凈化和改善水環(huán)境[3],而且在緩解重金屬和其他新型難降解有機(jī)污染物累積效應(yīng)方面發(fā)揮重要作用[4-9].同時,水環(huán)境質(zhì)量又可反作用于底泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性[10].

再生水作為新型非常規(guī)補(bǔ)給水源,普遍富含不同形態(tài)的氮素和污水再生處理系統(tǒng)不能有效去除的新型污染物[11].這種非常規(guī)補(bǔ)給水源所攜帶的污染物通過低劑量和長期暴露方式影響河流生態(tài)系統(tǒng)生物通過低劑量和長期暴露方式影響河流生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性,導(dǎo)致作為分解者的細(xì)菌群落高度發(fā)達(dá)[12-14].這種特殊水質(zhì)的再生水通過入滲方式形成區(qū)域性地下水補(bǔ)給源,在緩解城市地下水位下降和控制地面沉降方面發(fā)揮重要作用.為防止再生水中豐富的氮素和持久性新型污染物質(zhì)通過垂向滲漏進(jìn)入地下水[15],大規(guī)模的河岸帶側(cè)砌和河底襯砌已經(jīng)成為再生水城市河道補(bǔ)給前普遍采用的工程措施之一[16].有文獻(xiàn)證明襯砌工程在有效緩解河湖水質(zhì)下滲的過程中,也不可避免地改變了再生水補(bǔ)給河道地表水與地下水包氣帶之間的水文水質(zhì)循環(huán)過程[17].但關(guān)于襯砌河道底泥與自然河道底泥間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和多樣性差異少有研究.

北運河承載著北京90%的排水任務(wù),是北京市四大排污河之一.北運河93%的水源均來自于經(jīng)過處理的城市廢水,4%來自于未經(jīng)處理的廢水[18].位于京津之間的河段通過河岸帶濕地植被修復(fù)工程凈化水質(zhì),中游北京通州城區(qū)段和下游天津市區(qū)采用底砌和側(cè)砌的工程補(bǔ)給再生水,下游同時接受來自天津經(jīng)處理和未處理的廢水[19].由于研究區(qū)地處平原地區(qū),水流流速緩慢致使水流中裹挾的濁物逐步沉淀,最終導(dǎo)致河道淤積嚴(yán)重[20],是研究河道襯砌對底泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響的理想場所.基于此,本文探討高度人工化的再生水補(bǔ)給河道浮游細(xì)菌在河道襯砌影響下的群落多樣性、結(jié)構(gòu)和組成的變化,研究成果可為城市河道水生態(tài)修復(fù)和治理提供科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

北運河源于北京市昌平區(qū)及海淀區(qū)一帶,后向南流入通州區(qū),流經(jīng)河北,在天津市匯入海河,全長260km.流域總面積為6166km2,其中,山區(qū)面積952km2,占16%,平原面積5214km2,占84%.研究區(qū)多年平均降雨量643mm,降雨主要集中在6月～9月,約占全年的84%[21].作為京杭大運河的重要組成部分,北運河主要流經(jīng)城市化水平高的北京、天津,其人口、產(chǎn)業(yè)密集,是海河流域骨干行洪排澇河道之一[21].同時北運河是以再生水補(bǔ)給為水源的多閘壩高度人工化河流,既承擔(dān)北京市防洪排澇的任務(wù),也發(fā)揮了城市生態(tài)景觀、休閑娛樂的功能[22].

1.2 采樣點布設(shè)與樣品采集

表1 底泥質(zhì)量指標(biāo)的統(tǒng)計特征(mg/kg)

2019年9月在研究區(qū)按照均勻布點并兼顧考慮流域尺度點源與非點源污染類型分布原則設(shè)置并采集河道新鮮底泥(圖1).同時采用全球定位系統(tǒng)(GPS, Garmin Legend, Garmin USA)記錄采樣點位置.將采集的新鮮底泥放入預(yù)先滅菌的鋁盒中,冰袋保存立即帶回室內(nèi).帶回室內(nèi)的底泥樣品,冷凍干燥后,剔除植物、昆蟲和石塊雜質(zhì),混合均勻后研磨,過60目篩,裝入自封袋中,-20℃避光保存?zhèn)溆?

底泥中氨氮(NH4+-N)和亞硝酸鹽氮(NO2--N)采用氯化鉀溶液提取分光光度法測定;硝酸鹽氮(NO3--N)采用紫外分光光度法測定;總氮(TN)采用過硫酸鉀消解紫外分光光度法測定;總磷(TP)采用鉬酸鹽分光光度法測定;總有機(jī)碳(TOC)采用重鉻酸鉀氧化分光光度法測定;陰陽離子(Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Cl-、NO3--N、SO42-)采用離子色譜儀測定;金屬總量(Al、B、Be、Cd、Co、Cr、Cu、Ga、Mg、Mn、Ni、Ti、V)使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP-OES)進(jìn)行濃度檢測.抗生素采用超高效液相色譜串聯(lián)三重四級桿質(zhì)譜儀進(jìn)行分析.各采樣點底泥質(zhì)量指標(biāo)的描述統(tǒng)計見表1.

1.3 細(xì)菌高通量測序

將采集好的新鮮未經(jīng)處理的沉積物樣品取適量于1.5mL離心管中,送至諾禾致源科技有限公司進(jìn)行微生物PCR擴(kuò)增和16S rDNA高通量測序分析.擴(kuò)增引物采用(CCTAYGGGRBGCASCAG,GGACTACNNGGGT- ATCTAAT),擴(kuò)增16S rRNA基因V3-V4區(qū).

圖1 北運河樣點分布

1.4 數(shù)據(jù)預(yù)處理與分析

將測序得到的分類操作單元(OTU)序列按 97%的序列相似度對有效序列進(jìn)行比對,同時去除僅出現(xiàn)一次的OTU以消除假陽性影響.在此基礎(chǔ)上,定義所有樣點均出現(xiàn)的OTU為核心OTUs (806OTUs),各樣點出現(xiàn)頻率<40%的OTU為特有OTUs(1127OTUs),其余OTUs定義為非核心OTUs (6705OTUs).另外再按照OTUs的相對豐度等級對其進(jìn)行分類,定義平均相對豐度>0.01的OTUs為優(yōu)勢OTUs(150OTUs),<0.001的為偶見OTUs (3535OTUs),0.001～0.1的定義為非優(yōu)勢OTUs (4953OTUs).利用Primer 5非度量多維尺度分析(NMDS)、Global檢驗和組內(nèi)相似性百分比(SIMPER)進(jìn)行空間和群落結(jié)構(gòu)分析,利用Origin 2020繪制散點圖.基于Galaxy數(shù)據(jù)分析平臺計算多樣性指數(shù)(Chao 1指數(shù)、Simpson指數(shù)),利用Origin 2020繪制箱圖.利用Canoco 5.0進(jìn)行典范對應(yīng)分析(RDA分析),其中環(huán)境因子及河流寬度使用定量數(shù)據(jù)(表1).采樣點具有河道襯砌記為1,無襯砌記為0.空間向量根據(jù)樣點的GPS坐標(biāo),通過R語言進(jìn)行PCNM分析得到.利用SPSS 24進(jìn)行方差檢驗(單因素ANOVA).

2 結(jié)果與分析

2.1 河道襯砌對底泥細(xì)菌群落空間分布的影響

為分析北運河底泥細(xì)菌群落空間變化規(guī)律,將高通量測序的數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)處理后,繪制基于OTUs水平的NMDS排序圖(圖2)和群落距離衰減圖(圖3).根據(jù)NMDS排序圖的壓力系數(shù)可知排序圖的配合度適宜(Stress=0.09),結(jié)合河道生境類型分類結(jié)果,底泥細(xì)菌劃分為包含了樣點1～5樣點的上游類群(UR)和包含了樣點6～14中下游類群(MLR).進(jìn)一步采用Global t-test檢驗對UR類群和MLR類群間差異顯著性進(jìn)行檢驗,表明2個類群間差異性顯著(Global=0.772,=0.001).

圖2 基于NMDS的上游和中下游局域群落排序

細(xì)菌群落 Bray-Curtis 相似性與地理距離的Spearman相關(guān)性表明,UR與MLR類群的細(xì)菌群落相似性都與樣點地理距離顯著相關(guān)(<0.05)(圖3),而UR類群具有更高的空間周轉(zhuǎn)率(=0.0002),這表明UR類群細(xì)菌群落的空間異質(zhì)性相較MLR類群更大[23].同時在NMDS排序中,MLR類群的分布格局更為相似,其分布范圍也較為集中,而UR類群則在排序圖上具有較廣的分布范圍和格局(圖2).進(jìn)一步采用SIMPER分析表征不同群落的組內(nèi)相似性(圖2),MLR類群的組內(nèi)相似性系數(shù)為55.6%,相對UR類群(52.25%)具有更高的組內(nèi)相似性,這一結(jié)果與NMDS排序圖和群落地理距離衰減圖的分析一致.

圖3 細(xì)菌群落 Bray-Curtis 相似性與地理距離的Spearman相關(guān)性

2.2 河道襯砌對底泥細(xì)菌群落多樣性的影響

從圖4可以看出,UR類群的物種豐富度指數(shù)顯著高于MLR類群(<0.05),但其均勻度指數(shù)則顯著低于MLR類群(<0.05).與UR類群相比較,MLR類群的物種豐富度和群落均勻度較低.

在此基礎(chǔ)上,計算OTUs水平的不同豐度等級和不同頻率等級的片段類型多樣性及其在不同類群間的ANOVA檢驗(表2).MLR類群的片段類型多樣性顯著高于UR類群(<0.05),具體表現(xiàn)為中低豐度水平的非優(yōu)勢組分(<0.05)和低出現(xiàn)頻率的非核心組分(<0.05)片段類型多樣性顯著高于UR類群.UR類群中高豐度的優(yōu)勢組分片段類型多樣性極顯著高于MLR類群(<0.01)且豐度也顯著高于MLR類群(<0.05)則進(jìn)一步證明襯砌生境下具有更為均勻的細(xì)菌分布格局.基于不同豐度等級和不同頻率等級的相對豐度及其在不同類群間的ANOVA檢驗(表2)顯示UR類群中的優(yōu)勢組分的豐度較MLR類群顯著升高(<0.05).與相對豐度變化相比較,片段類型多樣性對河道襯砌生境條件的改變更為敏感.

*:<0.05

表2 基于OTU水平下不同空間類群浮游細(xì)菌群落多樣性變化分析

注:<0.05相關(guān)性顯著;<0.01相關(guān)性極顯著.

2.3 河道襯砌對底泥細(xì)菌群落組成模式的影響

通過測序得到的8638個OTUs片段共隸屬于57個門類.首先篩選群落中OTU豐度在前1%的優(yōu)勢門類物種分別進(jìn)行統(tǒng)計(圖5).總體來看,UR類群與MLR類群共同具有11個優(yōu)勢門,其中放線菌門(Actinobacteria)和藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)在UR類群和MLR類群中具有顯著差異,分別占據(jù)UR類群總體相對豐度的12%和7%,MLR類群總體相對豐度的7%和5%(圖5).值得注意的是,相對豐度<1%的非優(yōu)勢及偶見門類物種的相對豐度在MLR類群中(6%)顯著高于UR類群(4%)(圖5).

為進(jìn)一步探究UR類群與MLR類群間物種的具體差異及河道襯砌對底泥細(xì)菌群落組成的影響,將所有門類進(jìn)行片段類型多樣性統(tǒng)計和相對豐度計算,并對UR類群和MLR類群間進(jìn)行顯著性檢驗.結(jié)果表明,基于片段類型多樣性得到的57組數(shù)據(jù)矩陣中共有14個組分具有顯著差異(<0.05)(表3),其中,優(yōu)勢門類中的綠彎菌門(Chloroflexi)和酸桿菌門(Acidobacteria),非優(yōu)勢門類中的硝化螺旋菌門(Nitrospirae)和疣微菌門(Verrucomicrobia),偶見門類中的Calditrichaeota、亞硝酸鹽氧化細(xì)菌門(Nitrospinae)、Acetothermia、裝甲菌門(Armatimonadetes)、迷蹤菌門(Elusimicrobia)、纖維桿菌門(Fibrobacteres)、纖細(xì)菌門(Gracilibacteria)、Kiritimatiellaeota、費希爾菌門(Fischerbacteria)均表現(xiàn)出在MLR類群中不同程度的顯著高于UR類群(<0.01).與此相反,優(yōu)勢門類的藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)在UR類群中片段類型多樣性較MLR類群更高(<0.01).基于相對豐度的數(shù)據(jù)矩陣共有7個門類具有顯著差異,具體包括了亞硝酸鹽氧化細(xì)菌門(Nitrospinae) 、Kiritimatiellaeota、伯克利菌門(Berkelbacteria)、費希爾菌門(Fischerbacteria)4個偶見門類在MLR類群中豐度顯著高于UR類群(<0.01),而優(yōu)勢門類的放線菌門(Actinobacteria)和藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)則均在UR類群中更為豐富(<0.01).總的來看,基于門水平的河道襯砌對底泥細(xì)菌群落組成影響同樣表明片段類型多樣性較相對豐度對河道襯砌生境條件的改變更為敏感.

圖5 基于門分類水平下相對豐度的百分比

*<0.05

表3 基于門分類水平下不同空間類群浮游細(xì)菌群落多樣性變化分析

續(xù)表3

注:<0.05相關(guān)性顯著;<0.01相關(guān)性極顯著.

2.4 河道襯砌對底泥細(xì)菌群落環(huán)境選擇模式的影響

基于門水平OTUs片段類型多樣性和片段相對豐度數(shù)據(jù)矩陣,結(jié)合包括襯砌在內(nèi)的34個環(huán)境因子和7個空間向量,建立了RDA模型(圖6).從結(jié)果可以看出,基于OTUs片段類型多樣性數(shù)據(jù)矩陣的RDA模型(=2.1,=0.002)通過向前選擇將組合篩選出3個環(huán)境因子(襯砌、TP、大環(huán)內(nèi)酯類)和2個空間向量(12).UR類群和MLR類群的樣點呈現(xiàn)沿對角線從右下到左上的變化趨勢.與群落分布相關(guān)程度最高的是環(huán)境因子中的襯砌(=0.008)和空間因子中的1變量(=0.002),說明這種變化趨勢與北運河水系地理空間距離的變化趨勢一致,同時也能夠很好地表征襯砌對底泥細(xì)菌空間差異性的影響.分別與軸負(fù)方向和軸正方向夾角較小的TP和大環(huán)內(nèi)酯類則對類群內(nèi)群落的片段類型多樣性結(jié)構(gòu)變異起決定性作用.基于門水平的OTUs片段相對豐度數(shù)據(jù)矩陣的RDA模型(=3.5,=0.003)篩選出4個環(huán)境因子(TP、四環(huán)素類、硫酸根離子、襯砌).UR類群和MLR類群的樣點同樣呈現(xiàn)沿對角線從右下到左上的變化趨勢,但較片段類型多樣性數(shù)據(jù)矩陣空間變異小.與群落分布相關(guān)程度最高的是環(huán)境因子中的TP(=0.022)和襯砌(=0.006),而四環(huán)素類抗生素及SO42-則分別對UR類群和MLR類群類內(nèi)差異起決定性作用.

從組成特性看,基于OTUs片段類型多樣性數(shù)據(jù)矩陣篩選出的纖維桿菌門(Fibrobacteres)、纖細(xì)菌門(Gracilibacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、Acetothermia等和基于OTUs相對豐度數(shù)據(jù)矩陣篩選出的費希爾菌門(Fischerbacteria)、Kiritimatiellaeota、放線菌門(Actinobacteria)、藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)均與襯砌高度相關(guān),進(jìn)一步印證了河道的襯砌對細(xì)菌群落片段多樣性和片段豐度的影響主要是由這些門類貢獻(xiàn)的.另外,與NMDS排序圖(圖2)相類似的是,上游河段樣點在地理尺度上的幅度和范圍大于中下游河段,且這一特點在物種豐度RDA模型中更為顯著.

3 討論

北運河京津冀流域上游(樣點1、2、3、4、5)主要以河岸帶人工濕地修復(fù)為主,人工化程度較低,河道底質(zhì)主要為淤泥,河岸植被分布較為豐富.流域中下游(樣點6、7、8、9、10、11、12、13、14)為流經(jīng)市區(qū)高度人工化城市景觀河道,河床底部及駁岸都修有石砌.北運河這種具有不同基底類型的高度人工化的城市河道為研究人工化襯砌作用對河道細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響提供了一個良好的模型系統(tǒng).

白曉慧等[24]對泥岸和石砌駁岸的河床上覆水中細(xì)菌群落的影響分析表明泥岸為細(xì)菌群落提供更有利的生存環(huán)境,最終泥岸河床上覆水體中細(xì)菌群落多樣性更高.本研究區(qū)上游近自然的河岸帶植被生態(tài)修復(fù)濕地中植物根系和濕地碎石基質(zhì)具有較高生境異質(zhì)性,為底泥細(xì)菌群落提供豐富的生境類型,最終表現(xiàn)為上游底泥環(huán)境擁有更高的微生物群落多樣性[25].與上游相比較,中下游襯砌和側(cè)砌基底生境類型單一,這種同質(zhì)化生境類型顯著促進(jìn)中下游河段底泥中細(xì)菌群落同質(zhì)化.具體表現(xiàn)為:上游較高異質(zhì)性環(huán)境條件使其具有占有較寬的生態(tài)幅度[26-29],從而上游樣點在NMDS排序圖和RDA模型中呈現(xiàn)出更廣的分布幅度和格局.與上游相比較,中下游樣點受同質(zhì)化生境條件的影響,微生物群落結(jié)構(gòu)趨于同質(zhì)化,從而在NMDS排序圖和RDA模型中分布更為集中.中游上覆水面頻繁的再生水補(bǔ)給過程形成的物理擾動進(jìn)一步促進(jìn)環(huán)境化學(xué)因子源匯同質(zhì)化效應(yīng)[30],進(jìn)而使得頻繁補(bǔ)給和襯砌疊加作用下的水生境條件同質(zhì)化效應(yīng)更為明顯.本研究結(jié)果顯示上游43.86km空間范圍內(nèi)的微生物群落較中下游120.72km空間范圍的微生物群落結(jié)構(gòu)具有更為寬廣的生態(tài)位幅度和更高的群落空間異質(zhì)性是襯砌促進(jìn)河道底泥細(xì)菌群落同質(zhì)化的有力證據(jù).

同質(zhì)化生境類型導(dǎo)致一些對同質(zhì)化生境類型較為敏感的物種消失,最終群落豐富度chao1指數(shù)和優(yōu)勢組分片段類型多樣性顯著降低[31-32].其次,以再生水補(bǔ)給為主的河流中,痕量持久性有機(jī)污染物抑制河道底泥中微生物活性,進(jìn)而影響微生物群落結(jié)構(gòu)和功能特征[33].與人工化襯砌條件相比較,近自然生境條件有利于河床基底和包氣帶的飽和、非飽和滲流條件下發(fā)生頻繁的水文水質(zhì)交換,有利于痕量持久性有機(jī)污染物的自然凈化過程,河岸帶植被生態(tài)修復(fù)帶植物根際活躍的微生物群落進(jìn)一步促進(jìn)有機(jī)物的生物地化循環(huán)過程[34-36].本研究近自然生境條件下微生物群落結(jié)構(gòu)具有較高的多樣性和豐度進(jìn)一步佐證微生物群落在生物地化循環(huán)過程中的作用[37].而同質(zhì)化的襯砌條件阻隔了地表水和地下水的水力交換,減緩了地表水滲流過程,進(jìn)而導(dǎo)致痕量持久性有機(jī)污染物在河道底泥中沉積[38].本研究RDA模型中大環(huán)內(nèi)酯類和四環(huán)素類抗生素作為再生水補(bǔ)水河流中典型的污染物,顯著影響了樣點空間分布特征,且表現(xiàn)為隨水流方向污染物濃度呈現(xiàn)升高的變化趨勢.痕量持久性有機(jī)污染物的存在導(dǎo)致底泥中耐受性較高的優(yōu)勢組分豐度和片段類型多樣性顯著下降,敏感的非優(yōu)勢和非核心組分片段類型多樣性增加[39-40].

4 結(jié)論

4.1 河道襯砌決定了底泥細(xì)菌群落的空間分布.在河道襯砌的影響下,研究區(qū)樣點被顯著分為上游與中下游兩大類.上游的5個樣點在有限的空間范圍內(nèi)樣點分布范圍較為廣泛,表明微生物群落占有更廣泛的生態(tài)位幅度.中下游較長的空間范圍內(nèi)9個樣點分布較為緊湊,細(xì)菌群落具有更高的組內(nèi)相似性,是生境特征同質(zhì)化促進(jìn)生物同質(zhì)化的結(jié)果.

4.2 基于群落多樣性和結(jié)構(gòu)分析結(jié)果表明:片段類型多樣性較豐度對河道襯砌生境條件的改變更為敏感.非優(yōu)勢組分在中下游具有更高的片段類型多樣性,優(yōu)勢組分在上游呈現(xiàn)較高的片段類型多樣性及相對豐度,最終導(dǎo)致中下游河段細(xì)菌群落豐富度指數(shù)顯著低于上游河段.

4.3 河道襯砌與TP對底泥細(xì)菌群落空間分布起到了決定性作用,而大環(huán)內(nèi)酯類與四環(huán)素類作為再生水補(bǔ)水河流中的典型污染物顯著影響不同類群的內(nèi)部差異.纖維桿菌門(Fibrobacteres)、纖細(xì)菌門(Gracilibacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、Acetothermia的類型多樣性和費希爾菌門(Fischerbacteria)、Kiritimatiellaeota、放線菌門(Actinobacteria)、藍(lán)細(xì)菌門(Cyanobacteria)的相對豐度均與襯砌高度相關(guān),進(jìn)一步證明了襯砌通過影響中下游河段的非優(yōu)勢和非核心物種多樣性進(jìn)而改變其群落結(jié)構(gòu).

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Lining promotes the homogenization of bacterial communities in sediments.

ZHAO Jun-ying1, ZHANG Wei1,GUO Xiao-yu1, SU Zhen-hua2, DI Yan-ming3, DONG Zhi4*

(1.College of Resources Environment and Tourism, Capital Normal University, Beijing 100048, China；2.China National Pulp and Paper Research Institute, Beijing 100022, China；3.Beijing North Canal Manage Office, Beijing 101100, China；4.School of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China)., 2022,42(2)：854～862

Taking the North Canal in Beijing-Tianjin-Hebei Basin as research area., a comparative analysis of bacterial community diversity, composition and pattern of environmental factors between the upstream and the mid-down stream samples was carried out. The results showed that engineering projects of bottom and bank in the mid-down stream of the North Canal of Beijing-Tianjin-Hebei Basin promoted the homogeneity of the bacterial community. Comparing to the spatial scaling patterns of upstream samples (0.0002), the value of bacterial communities in the mid-down stream (0.00002) was significantly lower and the distribution pattern of samples in the NMDS plot was more intensive. The homogenized community in the mid-down stream showed the lower richness due to the higher fragment type of the non-abundant species, lower fragment type and lower relative abundance of the abundant species. The analysis of RDA model (=0.002) showed that the engineering projects, the total phosphorus and the antibiotics of macrolide and tetracycline were the key environmental factors. Engineering projects of bottom and bank was closely related to the diversity of Fibrobacteres, Gracilibacteria, Acidobacteria, Acidothermia and the relative abundance of Fischerbacteria, Kiritimatiellaeota, Actinobacteria, Cyanobacteria.

the North Canal River；sediment；the bacterial community；lining；diversity；spatial change

X172

A

1000-6923(2022)02-0854-09

趙雋瑩(1995-),女,北京人,首都師范大學(xué)碩士研究生,主要從事環(huán)境工程方面的研究.

2021-06-29

北京市自然科學(xué)基金-北京市教委聯(lián)合重點項目(KZ20190028042)聯(lián)合資助

* 責(zé)任作者, 工程師,dongzhi@pku.edu.cn