再生水補(bǔ)水對(duì)城市河流水體細(xì)菌群落的影響研究

劉德榮 聞鐘

摘 要：為了探明再生水補(bǔ)水對(duì)河流水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響，以珠江某支流再生水補(bǔ)水河段為例，基于Ｉｌｌｕｍｉｎａ Ｍｉｓｅｑ 測(cè)序平臺(tái)探究河流水體不同空間細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的差異，并借助單因素方差分析、Ｓｐｅａｒｍａｎ 相關(guān)分析和典型對(duì)應(yīng)分析（ＣＣＡ） 方法分析河流水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)空間差異的形成原因。結(jié)果表明：再生水補(bǔ)水對(duì)河流水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)具有顯著影響；河流各采樣點(diǎn)優(yōu)勢(shì)門類菌群均為變形菌門，相對(duì)豐度為６８％～８２％，上游采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 的優(yōu)勢(shì)菌屬為黃桿菌屬，中游采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ 的優(yōu)勢(shì)菌屬為熱單胞菌屬，下游采樣點(diǎn)Ｔ７ 和Ｔ８ 的優(yōu)勢(shì)菌屬分別為毛螺菌屬和陶厄氏菌屬；ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ 和ＴＰ 等是采樣點(diǎn)Ｔ１ 和Ｔ２ 水體中黃桿菌屬的主要負(fù)影響因子，是采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５ 和Ｔ６ 水體中熱單胞菌屬的正影響因子；ｐＨ 值和ＴＤＳ 是影響水體毛螺菌屬的主要因子，ＴＮ 和ＴＰ 是影響陶厄氏菌屬的主要因子；再生水中碳、氮、磷和有機(jī)物含量高是補(bǔ)水口附近細(xì)菌具有豐富群落結(jié)構(gòu)的直接原因。

關(guān)鍵詞：再生水；城市河流；細(xì)菌；群落結(jié)構(gòu)；環(huán)境因子

中圖分類號(hào)：Ｘ５２２ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－１３７９．２０２３．１０．０１８

引用格式：劉德榮，聞鐘．再生水補(bǔ)水對(duì)城市河流水體細(xì)菌群落的影響研究［Ｊ］．人民黃河，２０２３，４５（１０）：１０１－１０５，１１７．

再生水在緩解城市水資源供需矛盾的同時(shí)，改變了河流水體水質(zhì)特性、生態(tài)水文過程，促進(jìn)了污染物的遷移和轉(zhuǎn)化，進(jìn)而產(chǎn)生了多種生態(tài)環(huán)境效應(yīng)［１－３］ 。再生水中多種形態(tài)的氮素和有毒物質(zhì)是影響河流水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵因素，尤其影響補(bǔ)水口附近細(xì)菌豐度，進(jìn)而致使水體中細(xì)菌在空間尺度上存在明顯差異［４］ 。目前，關(guān)于再生水補(bǔ)水對(duì)底泥、植物根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響已有較多研究［５－６］ 。然而，關(guān)于再生水補(bǔ)水對(duì)河流水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響鮮有報(bào)道。本研究聯(lián)合Ｔ－ＲＦＬＰ 技術(shù)和１６Ｓ ＲＲＮＡ 基因克隆文庫技術(shù)對(duì)再生水補(bǔ)水河流水體細(xì)菌群落多樣性及結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行解析，采用實(shí)時(shí)熒光定量核酸擴(kuò)增檢測(cè)方法探討再生水補(bǔ)水口及上下游水體細(xì)菌群落差異，揭示導(dǎo)致細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生空間變異的污染物及關(guān)鍵環(huán)境要素，以及對(duì)關(guān)鍵環(huán)境要素起降解作用的優(yōu)勢(shì)菌，以期為河流水環(huán)境改善和維護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

１ 材料與方法

研究河流位于廣東省西部，生態(tài)景觀再生水補(bǔ)水工程于２０１９ 年３ 月建成，再生水補(bǔ)水段全長約８．０５ｋｍ。研究區(qū)位于熱帶氣候邊緣，年平均氣溫２２ ℃，年平均降水量約１ ６００ ｍｍ，年降水總量的８０％集中在４—１０ 月。研究河流補(bǔ)給水源主要為再生水、大氣降水和上游水庫生態(tài)下泄水，其中共設(shè)有上下游兩個(gè)常態(tài)化再生水補(bǔ)水口（間隔約５ ｋｍ），上游日補(bǔ)水量約４萬ｍ３，下游日補(bǔ)水量約５ 萬ｍ３，補(bǔ)水水質(zhì)為Ⅴ類水。研究河流通過雨污分流、控源截污、生態(tài)補(bǔ)水及生態(tài)修復(fù)等措施較大程度解決了水體污染問題，基本消除了外源污染，水體水質(zhì)主要受再生水及降水影響。

１．１ 樣品采集與處理

２０１９ 年９ 月在補(bǔ)水口上下游布設(shè)８ 個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)均采集３ 個(gè)平行樣，采樣點(diǎn)布設(shè)示意見圖１。

采用有機(jī)玻璃采樣器在水面下１／４ 水深處采集水樣，單個(gè)采樣點(diǎn)采集約１ Ｌ 水樣，置于干凈無菌有機(jī)玻璃瓶中，對(duì)樣品編號(hào)后帶回實(shí)驗(yàn)室。樣品分為兩部分，一部分水樣用０．２２ μｍ 濾膜過濾，截留物用于生物分析；另一部分水樣進(jìn)行水質(zhì)常規(guī)檢測(cè)，其中總有機(jī)碳（ＴＯＣ） 采用總有機(jī)碳分析儀（ＴＯＣ－９０） 測(cè)定，氨氮（ＮＨ＋４ －Ｎ）、總氮（ＴＮ）、總磷（ＴＰ）采用紫外可見光分光光度計(jì)測(cè)定，硝酸鹽及亞硝酸鹽采用離子色譜儀（ＩＣＳ－ ９０） 測(cè)定，溶解性總固體（ＴＤＳ） 采用質(zhì)量法測(cè)定。

１．２ 細(xì)菌ＤＮＡ 提取及ＰＣＲ 擴(kuò)增

水樣中細(xì)菌ＤＮＡ 采用Ｐｏｗｅｒ Ｗａｔｅｒ ＤＮＡ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎｋｉｔ 試劑盒提取。提取并純化后的ＤＮＡ 樣品采用熒光光譜儀、凝膠電泳儀和ＴＢＳ３８０ 微型熒光計(jì)等測(cè)定污染物濃度和純度，濃度和純度達(dá)到ＰＣＲ 擴(kuò)增及基因測(cè)序要求，ＤＮＡ 樣品儲(chǔ)存溫度為－２０ ℃。以提取的ＤＮＡ為模板，進(jìn)行ＰＣＲ 擴(kuò)增，并使用磁珠法純化，對(duì)純化后的ＰＣＲ 產(chǎn)物進(jìn)行Ｑｕｂｉｔ 定量。按照ＰＣＲ 產(chǎn)物的濃度進(jìn)行等量混樣，在Ｉｌｌｕｍｉｎａ Ｍｉｓｅｑ 測(cè)序平臺(tái)測(cè)序。

１．３ 數(shù)據(jù)分析

通過Ｉｌｌｕｍｉｎａ Ｍｉｓｅｑ 測(cè)序平臺(tái)對(duì)采集的水樣進(jìn)行細(xì)菌多樣性檢測(cè)，采用Ｖｓｅａｒｃｈ 軟件，根據(jù)序列的相似性，以９７％ 的序列相似度進(jìn)行可操作性分類單元（ＯＴＵｓ）劃分，獲得ＯＴＵｓ 數(shù)量。根據(jù)ＯＴＵｓ 的數(shù)量、韋恩圖以及α－多樣性指數(shù)進(jìn)行生物多樣性分析，采用不同水平細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)柱狀圖進(jìn)行細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析。另外，利用ＣＡＮＯＣＯ ５．０ 軟件對(duì)細(xì)菌及水質(zhì)數(shù)據(jù)進(jìn)行典型對(duì)應(yīng)分析（ＣＣＡ）及Ｓｐｅａｒｍａｎ 相關(guān)性分析。

２ 結(jié)果與分析

２．１ 河流水質(zhì)現(xiàn)狀

基于８ 個(gè)采樣點(diǎn)水樣的理化參數(shù)，采用ＳＰＳＳ ２１．０軟件對(duì)河流水體水質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行單因素方差分析。各采樣點(diǎn)水體基本理化性質(zhì)見表１（其中Ｐ＜０．０１ 表示各采樣點(diǎn)具有顯著性差異）。

水體呈中性或弱堿性，采樣點(diǎn)Ｔ７、Ｔ８ 的ＮＨ＋４ －Ｎ質(zhì)量濃度大于２．０ ｍｇ／ Ｌ，高于Ⅴ類水標(biāo)準(zhǔn)。另外，由于再生水中含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，因此補(bǔ)水口采樣點(diǎn)Ｔ６營養(yǎng)鹽含量明顯增大，而采樣點(diǎn)Ｔ５ 受補(bǔ)水沖擊影響營養(yǎng)鹽含量變化不大，采樣點(diǎn)Ｔ６ 的ＴＯＣ、ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ 質(zhì)量濃度較采樣點(diǎn)Ｔ５ 的分別增加７４． １％、４６． ４％、３６．５％。下游接近珠江口處采樣點(diǎn)Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８ 的ＴＤＳ含量比中上游的高２ 倍多，可能原因是下游為感潮河段，受珠江水頂托影響，大量溶解性固體被帶到河流水體。

２．２ 細(xì)菌多樣性分析

對(duì)所采集水樣進(jìn)行測(cè)序，以９７％的序列相似度對(duì)得到的基因序列進(jìn)行ＯＴＵｓ 劃分，各采樣點(diǎn)ＯＴＵｓ 數(shù)量和多樣性指數(shù)見表２。８ 個(gè)采樣點(diǎn)的ＯＴＵｓ 數(shù)為１１ ８９７個(gè)，單個(gè)采樣點(diǎn)ＯＴＵｓ 數(shù)為１ ２６９～１ ６８８ 個(gè)，所有采樣點(diǎn)相同的ＯＴＵｓ 數(shù)為５９０ 個(gè)，占總ＯＴＵｓ 數(shù)的５％，表明該河流８ 個(gè)采樣點(diǎn)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)組成差異性較為顯著。

各樣本文庫ＤＮＡ 與數(shù)據(jù)庫對(duì)比覆蓋度為９７．２０％ ～９８．６５％，平均為９８．１４％，表明測(cè)序深度可以真實(shí)反映該河流水體中細(xì)菌群落的情況。Ｃｈａｏ１ 指數(shù)在生態(tài)學(xué)中通常用來估計(jì)物種總數(shù)，由Ｃｈａｏ１ 指數(shù)可知，除采樣點(diǎn)Ｔ５ 外，補(bǔ)水口處（采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８）細(xì)菌豐度較大。其原因是再生水中有多種有機(jī)元素，為細(xì)菌的生長提供了營養(yǎng)物質(zhì)，而采樣點(diǎn)Ｔ５ 距離補(bǔ)水口太近，水體流動(dòng)性強(qiáng)，不利于細(xì)菌種群生存。８ 個(gè)采樣點(diǎn)的辛普森指數(shù)為０．９６ ～０．９９，香農(nóng)多樣性指數(shù)為７．５８ ～８．７３，其中除采樣點(diǎn)Ｔ５ 外，補(bǔ)水口處兩種指數(shù)值較大，說明補(bǔ)水口處水體較其他水體具有更豐富的群落結(jié)構(gòu)。

２．３ 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)空間分布特征

再生水補(bǔ)水致使河流水體細(xì)菌種類和豐度具有明顯異質(zhì)性，且各采樣點(diǎn)水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在門的水平上具有多樣性。細(xì)菌門類為３０ 種，其中變形菌門（Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ）的相對(duì)豐度（６８％ ～８２％）顯著高于其他門類的，屬于優(yōu)勢(shì)菌群；其他主導(dǎo)菌群有擬桿菌門（Ｆａｃｔｅｒｏｉｄｅｔｅｓ，相對(duì)豐度１８％ ～２７％）、放線菌門（Ａｃｔｉ?ｎｏｂａｃｔｅｒｉａ，相對(duì)豐度３％ ～１０％）、厚壁菌門（Ｆｉｒｍｉｃｕｔｅｓ，相對(duì)豐度０．５％ ～２％）和藍(lán)細(xì)菌門（Ｃｙａｎｏｂａｃｔｅｒｉａ，相對(duì)豐度０．５％～１％），這與水環(huán)境的細(xì)菌群落豐富度基本相似。

在門分類水平上，采樣點(diǎn)Ｔ１～Ｔ８ 細(xì)菌群落豐度分布存在一定相似性。８ 個(gè)采樣點(diǎn)變形菌門屬于絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)菌群，變形菌門類細(xì)菌可以去除水體中磷，還可以將亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，在水體氮素循環(huán)轉(zhuǎn)化過程中起重要作用［７］ 。河流經(jīng)過整治及補(bǔ)水后，水質(zhì)較好，水體中檢測(cè)到了大量擬桿菌門類細(xì)菌，此類細(xì)菌屬于革蘭陰性菌，在惡劣環(huán)境中耐受性較差，而在水質(zhì)較好的水體中大量生存。另外，各采樣點(diǎn)，次優(yōu)勢(shì)菌還有放線菌門、厚壁菌門和藍(lán)細(xì)菌門，其中放線菌門類細(xì)菌對(duì)有機(jī)物質(zhì)具有良好的代謝功能，可以促進(jìn)河流水體凈化及水環(huán)境修復(fù)［８］ ；厚壁菌門類細(xì)菌在污水處理厭氧系統(tǒng)中大量存在，可以較好地處理有機(jī)物，再生水補(bǔ)水將污水處理廠生物處理中的細(xì)菌攜帶到河流水體中，因此補(bǔ)水口附近厚壁菌門類細(xì)菌的豐度比其他采樣點(diǎn)的高，在河流中起二次降解有機(jī)物的作用；藍(lán)細(xì)菌門是水體富營養(yǎng)化的主要指示生物之一［９］ ，在河流入珠江口處藍(lán)細(xì)菌門豐度較高，說明此處存在潛在富營養(yǎng)化風(fēng)險(xiǎn)，其主要原因是入?？谔幩w流動(dòng)性弱，且有珠江水中營養(yǎng)物質(zhì)倒灌河流，水體再度惡化風(fēng)險(xiǎn)較高。這些細(xì)菌的分布主要與河流補(bǔ)水水質(zhì)及環(huán)境狀況有關(guān)。

在屬分類水平上，對(duì)相對(duì)豐度排前位３０ 位的菌屬進(jìn)行分析。各采樣點(diǎn)菌屬存在一定差異，從優(yōu)勢(shì)菌屬來看，采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 的優(yōu)勢(shì)菌屬為黃桿菌屬（Ｆｌａｖｏｂａｃ?___6__?H%_ｔｅｒｉｕｍ），占比分別為６％、８％，此菌屬為反硝化細(xì)菌，可以將水體中的硝酸鹽轉(zhuǎn)化為氮?dú)?，降低水體中硝酸鹽濃度［１０－１２］ ；采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ 的優(yōu)勢(shì)菌屬為熱單胞菌屬（Ｔｈｅｒｍｏｍｏｎａｓ），占比分別為２％、５％、３％，其主要來源于污水處理廠的活性污泥；采樣點(diǎn)Ｔ７、Ｔ８ 的優(yōu)勢(shì)菌屬分別為毛螺菌屬（ Ｌａｃｈｎｏｓｐｉｒａ ） 和陶厄氏菌屬（Ｔｈａｕｅｒａ）。除了優(yōu)勢(shì)菌屬外，其他主要菌屬差異較大。紅細(xì)菌屬（Ｒｈｏｄｏｂａｃｔｅｒ）為８ 個(gè)采樣點(diǎn)共有的主要菌屬，其豐度在整個(gè)河流水體中占比較大。另外，采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 的主要菌屬還包括噬氫菌屬（Ｈｙｄｒｏｇｅｎｏｐｈａ?ｇａ）、砂單胞菌屬（Ａｒｅｎｉｍｏｎａｓ），不同水樣中的優(yōu)勢(shì)菌屬、主要菌屬均不同。

２．４ 細(xì)菌群落與關(guān)鍵環(huán)境因子相關(guān)性分析

基于河流水體菌屬及水質(zhì)數(shù)據(jù)，對(duì)菌屬與水體理化數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析（ＰＣＡ）及Ｓｐｅａｒｍａｎ 相關(guān)性分析，探究再生水補(bǔ)水對(duì)河流水體細(xì)菌的環(huán)境影響。由圖２ 可知，絕大多數(shù)菌屬解釋顯示在ＰＣ１ 軸上，ＰＣ１軸解釋總變異的８３．７％，ＰＣ２ 軸解釋總變異的１３．６％。采樣點(diǎn)Ｔ８ 與其他采樣點(diǎn)的細(xì)菌群落為互異點(diǎn)，主要原因是Ｔ８ 受感潮影響較大，采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ 細(xì)菌群落具有較高相似度，采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)也具有較高相似度。水體理化性質(zhì)與細(xì)菌群落有較大關(guān)聯(lián)，采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ 紅細(xì)菌屬和采樣點(diǎn)Ｔ８ 陶厄氏菌屬與無機(jī)氮含量具有顯著相關(guān)性，這兩種菌屬均屬于反硝化細(xì)菌，對(duì)降低無機(jī)氮含量有一定促進(jìn)作用［１３］ ；ｐＨ值、ＴＤＳ、ＴＯＣ 是采樣點(diǎn)Ｔ７ 細(xì)菌群落的主要影響因子。

由主要菌屬與環(huán)境因子Ｓｐｅａｒｍａｎ 相關(guān)性分析（見表３）可知，河流水體各采樣點(diǎn)細(xì)菌菌屬受水體理化性質(zhì)影響差異性較大。水體噬氫菌屬除與溫度正相關(guān)外，與其他環(huán)境因子均負(fù)相關(guān)；采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 優(yōu)勢(shì)菌屬黃桿菌屬與ＮＯ－２ －Ｎ、ＤＯ 正相關(guān)，但相關(guān)性較弱，與ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ、ＴＰ 等負(fù)相關(guān)，且相關(guān)性較強(qiáng)，說明ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ 和ＴＰ 等對(duì)采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 的黃桿菌屬有抑制作用；采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ 的優(yōu)勢(shì)菌屬熱單胞菌屬主要受ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ、ＴＰ 的影響，與其正相關(guān)，且相關(guān)性較強(qiáng)，說明ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ、ＴＰ 對(duì)采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ 的熱單胞菌屬具有促進(jìn)作用；采樣點(diǎn)Ｔ７ 優(yōu)勢(shì)菌屬毛螺菌屬和采樣點(diǎn)Ｔ８ 優(yōu)勢(shì)菌屬陶厄氏菌屬受ｐＨ 值、ＤＯ、ＴＯＣ、ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ、ＴＰ、ＴＤＳ 等的影響，其中ｐＨ 值和ＴＤＳ 是毛螺菌屬的主要環(huán)境影響因子，ＴＮ 和ＴＰ 是陶厄氏菌屬的主要環(huán)境影響因子。說明在不同水環(huán)境下細(xì)菌受環(huán)境因子的影響具有明顯差異性。

３ 討論

３．１ 再生水補(bǔ)水對(duì)河流水體細(xì)菌多樣性的影響

細(xì)菌菌群種類和數(shù)量與水體水質(zhì)直接相關(guān)［１４－１５］ 。引再生水補(bǔ)水河段水體有機(jī)物含量大幅增加，無機(jī)離子相對(duì)減少，水體環(huán)境變化較大，細(xì)菌菌群種類及其群落結(jié)構(gòu)在空間上具有明顯差異［１６－１７］ 。根據(jù)多樣性分析結(jié)果，補(bǔ)水口處采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ６、Ｔ７、Ｔ８ 的Ｃｈａｏ１ 指數(shù)、辛普森指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)較大。隨著離補(bǔ)水口距離越來越遠(yuǎn)，再生水對(duì)水體細(xì)菌多樣性的影響減小。另外，細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)中的優(yōu)勢(shì)菌屬及主要菌屬與再生水水質(zhì)密切相關(guān)，在再生水作用下補(bǔ)水口處具有較高的克隆文庫覆蓋度和較豐富的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)，說明再生水對(duì)補(bǔ)水口處細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響極為顯著，與細(xì)菌多樣性指數(shù)計(jì)算結(jié)果一致。由于再生水中的碳、氮、磷、有機(jī)質(zhì)等營養(yǎng)物質(zhì)可以促進(jìn)水體中細(xì)菌的生長和繁殖，因此再生水中的無機(jī)元素和有機(jī)質(zhì)是補(bǔ)水口處細(xì)菌多樣性、豐富細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的直接原因［１８］ 。沿著水流方向，采樣點(diǎn)Ｔ２～Ｔ５ 細(xì)菌多樣性和相對(duì)豐度呈下降趨勢(shì)，下游（Ｔ６～Ｔ８）細(xì)菌多樣性和相對(duì)豐度相對(duì)上游增大，其主要受補(bǔ)水水質(zhì)和珠江口處潮水頂托影響。受潮水頂托影響，珠江水倒灌入河，大量底泥及珠江水中的懸浮物進(jìn)入河流，導(dǎo)致河流水體ＴＤＳ 急劇升高，進(jìn)而提高了水體中細(xì)菌多樣性和相對(duì)豐度。

３．２ 再生水補(bǔ)水對(duì)河流水體細(xì)菌的環(huán)境影響

細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化是碳、氮、磷和有機(jī)物等物質(zhì)自然循環(huán)轉(zhuǎn)化的結(jié)果，并在物質(zhì)降解過程中發(fā)揮著重要作用［１９］ 。營養(yǎng)物質(zhì)在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化致使細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在時(shí)空上存在顯著差異［２０］ 。再生水中含有多種形態(tài)的氮素，這對(duì)補(bǔ)水口處植物根際的硝化、反硝化和氨化過程具有促進(jìn)作用。補(bǔ)水口處占克隆文庫２１．３％的紅細(xì)菌屬和陶厄氏菌屬克隆與水環(huán)境中氮素有關(guān)，這兩種ＮＩＲｓ 型反硝化細(xì)菌對(duì)補(bǔ)水口處硝酸鹽的降解起重要作用［２１］ 。氮素通過生物固氮作用（植物根際固氮）進(jìn)入生物圈，并由反硝化作用重新回到大氣中，實(shí)現(xiàn)氮素循環(huán)［２２］ 。本研究中，補(bǔ)水口水體中３０％的主要菌屬與硝態(tài)氮的反硝化作用有關(guān)，紅細(xì)菌屬和陶厄氏菌屬均可還原硝酸鹽。采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 的優(yōu)勢(shì)菌屬黃桿菌屬，占比分別為６％、８％，Ｔ８ 中的陶厄氏菌屬占比３．４％，都具有很強(qiáng)的脫氮功能。

再生水含有污水處理廠處理后殘留的病原菌和抗生素等，其對(duì)細(xì)菌群落產(chǎn)生負(fù)面影響［２３］ 。受再生水補(bǔ)水影響， 河流檢測(cè)到大量苯基桿菌（Ｐｈｅｎｙｌｏｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、管道桿菌屬（Ｃｌｏａｃｉｂａｃｔｅｒｉｕｍ）和假單胞菌（Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ）等，且補(bǔ)水口附近占比較大。補(bǔ)水口豐富的有機(jī)質(zhì)為該類細(xì)菌的生長提供了良好的環(huán)境條件。在水體中植物根際固氮主要受伯克氏菌屬（Ｂｕｒｋｈｏｌｄｅｒｉａ）等共生固氮作用影響，而本文補(bǔ)水口附近固氮作用主要通過紅細(xì)菌屬、陶厄氏菌屬還原作用和植被光合作用來實(shí)現(xiàn)［６］ 。

４ 結(jié)論

在再生水補(bǔ)水作用下，研究河流水體中細(xì)菌具有豐富的群落結(jié)構(gòu)，且不同空間水體細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著。在門的水平上，河流８ 個(gè)采樣點(diǎn)優(yōu)勢(shì)菌群為變形菌門，相對(duì)豐度為６８％～８２％。在屬分類水平上，采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 的優(yōu)勢(shì)菌屬為黃桿菌屬，占比分別為６％、８％；采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６ 的優(yōu)勢(shì)菌屬均為熱單胞菌屬，占比分別為２％、５％、３％；采樣點(diǎn)Ｔ７、Ｔ８ 的優(yōu)勢(shì)菌屬分別為毛螺菌屬和陶厄氏菌屬。紅細(xì)菌屬為８ 個(gè)采樣點(diǎn)共有的主要菌屬。

河流各采樣點(diǎn)細(xì)菌受水體理化性質(zhì)影響差異較大。ＮＨ＋４ －Ｎ、ＴＮ 和ＴＰ 等對(duì)采樣點(diǎn)Ｔ１、Ｔ２ 中的黃桿菌屬有抑制作用，而對(duì)采樣點(diǎn)Ｔ４、Ｔ５ 和Ｔ６ 中熱單胞菌屬具有促進(jìn)作用。ｐＨ 值和ＴＤＳ 是水體主要菌屬毛螺菌屬的主要環(huán)境影響因子，ＴＮ 和ＴＰ 是陶厄氏菌屬的主要環(huán)境影響因子。河流水體中優(yōu)勢(shì)菌屬及主要菌屬與再生水水質(zhì)密切相關(guān)，再生水中碳、氮、磷和有機(jī)物含量高導(dǎo)致補(bǔ)水口細(xì)菌類群顯著增多，是補(bǔ)水口細(xì)菌具有豐富群落結(jié)構(gòu)的直接原因。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 劉川，閆金霞，劉家樂，等．青龍湖浮游植物群落與環(huán)境因子相關(guān)性分析［Ｊ］．人民黃河，２０２１，４３（７）：１０４－１０９．

［２］ 王帥帥，韓曉，劉麟菲，等．黃河干流濟(jì)南段浮游植物與環(huán)境影響因子研究［Ｊ］．人民黃河，２０２１，４３（２）：９５－９９．

［３］ 趙陽國，任南琪，王愛杰，等．有機(jī)污染物對(duì)水體真細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響［Ｊ］．微生物學(xué)報(bào)，２００７，４７（２）：３１３－３１８．

［４］ 邸琰茗，王廣煊，黃興如，等．再生水補(bǔ)水對(duì)河道底泥細(xì)菌群落組成與功能的影響［Ｊ］．環(huán)境科學(xué)，２０１７，３８（２）：７４３－７５１．

［５］ 黃興如，張瓊瓊，張瑞杰，等．再生水補(bǔ)水對(duì)河流濕地香蒲根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)影響研究［Ｊ］．中國環(huán)境科學(xué)，２０１６，３６（２）：５６９－５８０．

［６］ 馬棟山，郭羿宏，張瓊瓊，等．再生水補(bǔ)水對(duì)河道底泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響［Ｊ］．生態(tài)學(xué)報(bào)，２０１５，３５（２０）：６７４２－６７４９．

［７］ ＣＨＥＮ Ｔ，ＰＥＮＧ Ｔ，ＦＥＮＧ Ｃ Ｐ，ｅｔ ａｌ．Ｔｈｅ Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｎＵｐｆｌｏｗ Ｐａｒｔｉａｌｌｙ Ａｅｒａｔｅｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｆｉｌｔｅｒ（ｕ－Ｐａｂｆ） ｆｏｒ Ｎｉ?ｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ Ｃｏｄ Ｒｅｍｏｖａｌ ｆｒｏｍ Ｄｏｍｅｓｔｉｃ Ｗａｓｔｅｗａｔｅｒ ［ Ｊ］．Ｂｉｏｒｅｓｏｕｒｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１６，２１８：３０７－３１７．

［８］ 王俊華，馮貴穎，唐艷，等．放線菌處理皂河水體的應(yīng)用研究［Ｊ］．西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，２００７，１６（１）：８２－８６．

［９］ 陳丙法，馮慕華，尚麗霞，等．聚積藍(lán)藻不同打撈強(qiáng)度下藻源污染物釋放特征研究［Ｊ］． 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，２０１６，３６（１１）：４０７７－４０８６．

［１０］ 洪璇，洪有為，陳仲巍，等．九龍江河口區(qū)ｎｉｒＳ 型反硝化細(xì)菌多樣性及系統(tǒng)發(fā)育學(xué)分析［Ｊ］． 微生物學(xué)通報(bào)，２０１５，４２（９）：１６３９－１６５０．

［１１］ 王春香，劉常敬，鄭林雪，等．厭氧氨氧化耦合脫氮系統(tǒng)中反硝化細(xì)菌研究［Ｊ］．中國環(huán)境科學(xué)，２０１４，３４（７）：１８７８－１８８３．

［１２］ 程建華，竇智勇，孫慶業(yè)．銅陵市河流沉積物中硝化和反硝化微生物分布特征［Ｊ］．環(huán)境科學(xué)，２０１６，３７（４）：１３６２－１３７０．

［１３］ 趙昕燕，卞偉，侯愛月，等．季節(jié)性溫度對(duì)短程硝化系統(tǒng)微生物群落的影響［Ｊ］．中國環(huán)境科學(xué)，２０１７，３７（４）：１３６６－１３７４．

［１４］ ＨＥＮＲＩＱＵＥＳ Ｉ Ｓ，ＡＬＶＥＳ Ａ，ＲＡＣＯ Ｍ，ｅｔ ａｌ． Ｓｅａｓｏｎａｌ ａｎｄＳｐａｔｉａｌ Ｖａｒｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｆｒｅｅｌｉｖｉｎｇ Ｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｃｏｍｐｏｓｉ?ｔｉｏｎ Ａｌｏｎｇ ａｎ Ｅｓｔｕａｒｉｎｅ Ｇｒａｄｉｅｎｔ（Ｒｉａｄｅ Ａｖｅｉｒｏ，Ｐｏｒｔｕｇａｌ）［Ｊ］．Ｅｓｔｕａｒｉｎｅ，Ｃｏａｓｔａｌ ａｎｄ Ｓｈｅｌｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００６，６８（１－２）：１３９－１４８．

［１５］ ＬＡＱＵＥ Ｔ，ＦＡＲＪＡＬＬＡ Ｖ Ｆ，ＲＯＳＡＤＯ Ａ Ｓ，ｅｔ ａｌ．Ｓｐａｔｉｏｔｅｍ?ｐｏｒａｌ Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂａｃｔｅｒｉａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄＰｏｓｓｉｂｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ Ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ Ｔｒｏｐｉｃａｌ Ｓｈａｌｌｏｗ Ｌａｇｏｏｎｓ［Ｊ］．Ｍｉｃｒｏｂｉａｌ Ｅｃｏｌｏｇｙ，２０１０，５９（４）：８１９－８２９．

［１６］ 李虎，黃福義，蘇建強(qiáng)，等．浙江省甌江氨氧化古菌和氨氧化細(xì)菌分布及多樣性特征［Ｊ］．環(huán)境科學(xué)，２０１５，３６（１２）：４６５９－４６６６．

［１７］ 曹新塏，楊琦，郝春博．厭氧污泥降解萘動(dòng)力學(xué)與生物多樣性研究［Ｊ］．環(huán)境科學(xué)，２０１２，３３（１０）：３５３５－３５４１．

［１８］ 龔雪，王繼華，關(guān)健飛，等．再生水灌溉對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)及可培養(yǎng)微生物的影響［Ｊ］．環(huán)境科學(xué)，２０１４，３５（９）：３５７２－３５７９．

［１９］ 王彩霞，王毅波，劉鵬遠(yuǎn)，等．渤海三灣表層水域細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)多樣性及其環(huán)境因子分析［Ｊ］．微生物學(xué)通報(bào)，２０１８，４５（９）：１９５６－１９７１．

［２０］ 李玉華，許其功，趙越，等．松花湖水體中不同空間分布的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分析［Ｊ］．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，２０１３，３２（４）：７６４－７７０．

［２１］ 陳兆進(jìn)，丁傳雨，朱靜亞，等．丹江口水庫枯水期浮游細(xì)菌群落組成及影響因素研究［Ｊ］．中國環(huán)境科學(xué)，２０１７，３７（１）：３３６－３４４．

［２２］ ＰＨＩＬＩＰＰＯＴ Ｌ，ＰＩＵＴＴＩ Ｓ，ＭＡＲＴＩＮ?ＬＡＵＲＥＮＴ Ｆ，ｅｔ ａｌ．Ｍｏ?ｌｅｃｕｌａｒ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｉｔｒａｔｅ?Ｒｅｄｕｃｉｎｇ Ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｆｒｏｍＵｎｐｌａｎｔｅｄ ａｎｄ Ｍａｉｚｅ?Ｐｌａｎｔｅｄ Ｓｏｉｌｓ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ ａｎｄ Ｅｎｖｉ?ｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ，２００２，６８（１２）：６１２１－６１２８．

［２３］ＧＥＬＤＲＥＩＣＨ Ｅ Ｅ，ＬＩＴＳＫＹ Ｗ．Ｆｅｃａｌ Ｃｏｌｉｆｏｒｍ ａｎｄ ＦｅｃａｌＳｔｒｅｐｔｏｃｏｃｃｕｓ Ｄｅｎｓｉｔｙ Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｉｎ Ｗａｓｔｅ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅｓａｎｄ Ｒｅｃｅｉｖｉｎｇ Ｗａｔｅｒｓ［Ｊ］．ＣＲＣ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｒｅｖｉｅｗｓ ｉｎ Ｅｎｖｉ?ｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｏｎｔｒｏｌ，１９７６，６（４）：３４９－３６９．

【責(zé)任編輯 呂艷梅】