城市湿地植物根际细菌群落多样性时空变异及其水环境解释

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再生水作为河湖补充水已经成为再生水应用及城市水生态环境改善的重要方面,但是再生水富含营养元素极易导致水体富营养化。湿地微生物作为再生水净化的主要参与者在再生水净化及再生水补水湿地水生态恢复方面发挥重要作用。本研究以北京奥林匹克公园再生水人工湿地净化系统为例,结合采用ARDRA和T-RFLP技术对湿地净化系统中芦苇根结合好气细菌群落的时空分布特征及芦苇、香蒲根际细菌群落的空间差异进行分析,并借助CCA排序揭示湿地根际细菌群落结构与水环境因子的关系。研究结果表明:(1)人工湿地净化系统芦苇根结合好气细菌群落结构季节差异明显,夏季较秋季细菌群落密度增加,群落多样性增高,均匀度增大;与秋季相比,夏季净化系统各处理区细菌群落结构差异较大即各处理区好气细菌优势类群变异较大,偶见类群频度较高,而秋季净化系统中各处理区优势类群趋同,偶见类群频度较低。(2)芦苇根结合好气细菌群落结构空间变异规律表现为:无论是夏季还是秋季,潜流湿地较氧化塘更有利于微生物群落密度增高及细菌群落多样性增加,其季节变异较氧化塘更为显著;与循环水处理湿地相比,再生水处理湿地受进水水质的特有属性影响,具有最高群落密度与群落多样性。(3)芦苇根结合好气细菌类群OTU1、OTU28在净化系统中具较稳定的丰度,是一些生态幅度比较广泛的种属,受水质变量影响较小,在细菌群落的物质和能量代谢中起重要作用,对人工湿地净化系统稳定性具重要贡献。水质变量NH4+-N、TN、ORP、TP是芦苇根结合好气细菌群落结构季节差异的驱动因子,水质变量TDS、pH、Sal则是导致夏季细菌群落结构空间差异的关键因子。(4)芦苇、香蒲根际细菌群落结构在湿地净化系统不同功能区之间呈现相同的空间分异特征,即复合垂直流湿地与植物氧化塘、混合生态功能区差异性显著,植物氧化塘与混合生态功能区间的差异性较小;在各不同功能区内不同类型湿地植物根际细菌群落结构分布特征不同,芦苇根际细菌群落在复合垂直流湿地中差异显著,随着水流方向,在植物氧化塘、混合生态功能区中的差异性减小,香蒲在垂直流湿地和植物氧化塘的的差异较小,随着水流方向在混合生态功能区内差异性增大。(5)芦苇根际细菌类群T-RFS66bp、T-RFSg7bp、T-RFS205bp为净化系统中稳定存在的类群,是一些生态幅度比较广泛的类群,对人工湿地净化系统稳定性具重要贡献。水质因子TP、PCY、pH值、NH4+-N、NO3--N、TN是芦苇根际细菌群落空间分布的主要驱动因子。水质因子TP、NO3--N、TN是导致复合垂直流湿地样点差异性显著的主要作用变量,N/P比值不同可能导致群落结构演替。
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