梯级水库浮游细菌演替过程及其控制因素辨识

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浮游细菌是全球物质循环的调节者,在元素生物地球化学循环中处于重要地位。近几十年来淡水浮游细菌尽管受到相当多的关注,但对于梯级水库中浮游细菌群落结构的动态变化及其影响机制仍然知之甚少,影响了对梯级筑坝生态效应的全面理解。乌江作为贵州省最大的水系,水位落差大,具有丰富的水能资源,目前已经完成了十一级水电开发。为此,我们以乌江梯级水库为研究对象,通过实时荧光定量PCR和高通量测序技术了解其中浮游细菌的时空变化,并对控制其变化的环境因子进行了识别。其主要结论如下:(1)全年水温(T)(5.8629.77℃)均值为19.96℃;pH(7.269.30)均值为7.84;溶解氧(DO)(0.2319.92mg/L)均值为8.45mg/L。乌江梯级水库剖面中T、pH、DO存在季节性分层。总体来看,分层从4月开始,10月基本结束,7月分层现象最为明显。(2)乌江梯级水库浮游细菌16S rRNA丰度(1.53×10131.81×1017copies/L)均值为2.24×1016copies/L,季节性差异显著。1月份丰度较高,均值为5.31×1016copies/L;10月份丰度较低,均值为9.92×1015copies/L。通过皮尔森相关性分析得出,表层水体中浮游细菌16S rRNA丰度与氨氮(NH4-N)、pH、溶解有机碳显著性正相关,与T、水库集水面积显著性负相关;剖面水体中浮游细菌16S rRNA丰度与NH4-N、pH、DO、叶绿素显著性正相关,与总氮(TN)、硝氮(NO3-N)、T、水库集水面积、水深显著性负相关。(3)乌江梯级水库浮游细菌优势菌分别为变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、疣微菌门、厚壁菌门,这6类共计占总体的96.13%。通过NMDS分析得出,乌江干流与三岔河、猫跳河流域浮游细菌群落组成差异性显著,但乌江干流各水库之间浮游细菌群落组成差异性较小。水库浮游细菌多样性低于河流,且水库剖面上层水体中浮游细菌多样性高于下层水体。通过RDA分析我们得出,表层水体中浮游细菌群落组成主要受TN、NH4-N、水库集水面积、pH、T、DO的影响,其中TN影响最大;剖面水体中浮游细菌群落组成主要受TN、NO3-N、水库集水面积、pH、T的影响,其中水库集水面积影响最大。
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