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沉积物中的酶是湖库生态系统能量流动和物质循环的驱动者,可作为评价湖库水体营养水平和微生物活性的指示因子。本研究以黑龙江省双鸭山市北秀公园(HLJ)、北京市植物园(BJ)、陕西省西安市曲江公园(XA)、江苏省南京市玄武湖(NJ)和广东省深圳市荔枝公园(GD)5个城市内湖、李家河水库和金盆水库为研究对象,基于沉积物理化性质和酶活性,采用高通量DNA测序技术和BIOLOG方法对湖库沉积物中功能菌群多样性进行诊断,揭示湖库沉积物酶活性和功能菌群结构多样性的偶联机制。通过探究人工诱导系统对水库沉积物酶活性调控,以期为人工充氧技术控制湖库内源污染提供理论支撑。研究结果主要包括:(1)5个城市内湖沉积物的有机氮污染均较为严重。不同城市内湖沉积物酶活性差异极显著(P<0.01),有机质与碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶极显著相关。BIOLOG结果表明:沉积物细菌种群碳代谢差异显著,代谢能力依次为GD>BJ>NJ>HLJ>XA,碳代谢活性与脱氢酶活性显著正相关(r=0.851)。主成分分析表明NJ和BJ的代谢能力差异性较小,GD和XA代谢能力差异显著。(2)李家河水库表层沉积物有机质及营养盐的浓度较高,碱性磷酸酶、脲酶、脱氢酶和蔗糖酶酶活性具有空间异质性。DNA测序结果表明,Sigarispora(4.15%)、木霉属(2.13%)和假散囊属(1.93%)是优势菌属。冗余分析可知,沉积物中脱氢酶与Mucoromycota、担子菌门和子囊菌门均呈显著正相关,有机质、总氮和铁与捕虫霉门呈正相关,其中有机质是影响酶活性和真菌群落的主导环境因素。(3)金盆水库沉积物总氮、总磷和有机质在表层富集,垂向剖面均呈降低趋势。沉积物酶活性季相差异显著(P<0.01),且随深度的增加,酶活性降低。DNA测序结果表明:水库沉积物7月细菌种群丰度高于3月,细菌种群丰度随深度的增加而增加。其中,厚壁菌门、变形菌、拟杆菌门和绿弯菌门为优势菌群。乳球菌属和芽孢杆菌属是优势菌属。冗余分析表明,蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶酶活性对蓝细菌和疣微菌门影响显著。(4)人工诱导机制(扬水曝气系统)运行期间表层沉积物中总氮含量降低了2.08%,总磷、铁和锰含量分别增加了1.71%、16.29%和19.97%,有机质在运行期间的显著降低了53.19%。运行期间表层沉积物酶活性显著高于运行前的酶活性,脲酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性依次活性提高了12.85%、44.30%、34.47%和29.96%,4种酶活性垂向剖面降低。总氮、总磷和有机质与4种酶活性显著相关,该系统有效抑制沉积物氮磷释放,降低有机质含量和增强酶活性。(5)电缆细菌是近几年新发现的参与沉积物硫循环的重要功能微生物。目前,国内外研究均表明,电缆细菌属于脱硫球茎菌科(Desulfobulbaceae),属水平系统发育分类尚未明确。本研究利用荧光原位杂交技术初步构建电缆细菌的检测方法,选用特异性探针DSB706进行杂交,发现沉积物中存在电缆细菌。