富砷湖濱濕地底泥優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落對(duì)風(fēng)浪擾動(dòng)的響應(yīng)

1、應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào) Chin J Appl Environ Biol Doi: 10.19675/ki.1006-687x.2020.10055收稿日期 Received: 2020-10-28 接受日期 Accepted: 2021-01-16國(guó)家自然科學(xué)基金（41761098、21767027）和云南省基礎(chǔ)研究計(jì)劃（2019FB070）資助 Supported by the National Natural Science Foundation of China (41761098, 21767027) and the Basic Research plan of Yunnan Provi

2、nce (21767027)*通訊作者 Corresponding author ( E-mail: HYPERLINK mailto: )富砷湖濱濕地底泥優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落對(duì)風(fēng)浪擾動(dòng)的響應(yīng)呼 喚1 李丹蕾1 王玉瑩1 劉云根1,2* 王妍1,21西南林業(yè)大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院 昆明 6502242云南省山地農(nóng)村生態(tài)環(huán)境演變與污染治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 昆明 650224摘要 底泥微生物是影響湖濱濕地生態(tài)環(huán)境的重要因素，但關(guān)于風(fēng)浪擾動(dòng)對(duì)富砷湖濱濕地底泥微生物的影響方面尚知之尚少，為探究富砷湖濱濕地底泥細(xì)菌群落對(duì)風(fēng)浪擾動(dòng)的環(huán)境響應(yīng)，設(shè)置了無(wú)風(fēng)浪（無(wú)曝氣）、中風(fēng)浪（曝氣量設(shè)為20 L/min）、大風(fēng)浪（曝氣量設(shè)為4

3、0 L/min）3種風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度，利用16S rRNA高通量測(cè)序技術(shù)，分析風(fēng)浪作用對(duì)底泥優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落的影響。結(jié)果顯示：（1）不同風(fēng)浪擾動(dòng)下的5種優(yōu)勢(shì)綱群為：Gammaproteobacteria（-變形菌綱）、Anaerolineae（厭氧繩菌綱）、Deltaproteobacteria（-變形菌綱）、Bacteroidia（擬桿菌綱）和Clostridia（梭狀芽孢桿菌綱）。Gammaproteobacteria 和Deltaproteobacteria同隸屬于Proteobacteria，其相對(duì)豐度的變化規(guī)律同Proteobacteria完全一致，均表現(xiàn)為無(wú)風(fēng)浪中風(fēng)浪大風(fēng)浪，Bactero

4、idia和Clostridia的相對(duì)豐度在無(wú)風(fēng)浪和中風(fēng)浪條件下無(wú)顯著差異，其相對(duì)豐度在大風(fēng)浪條件下則顯著高于無(wú)風(fēng)浪和中風(fēng)浪條件;（2）Spearman相關(guān)性分析表明，富砷湖濱濕地底泥氮、磷污染物形態(tài)影響的主要細(xì)菌綱群為Alphaproteobacteria（-變形菌綱）、Gammaproteobacteria（-變形菌綱）、Deltaproteobacteria（-變形菌綱）、Anaerolineae（厭氧繩菌綱）和Bacteroidia（擬桿菌綱）；（3）RDA結(jié)果表明，不同風(fēng)浪擾動(dòng)影響下，湖濱濕地底泥中影響主要細(xì)菌綱群的環(huán)境因子為酸堿度（pH）、氧化還原電位（Ec）和溶解氧（DO），并對(duì)環(huán)

5、境因子的響應(yīng)存在差異，如Anaerolineae與酸堿度（pH）均呈顯著負(fù)相關(guān)，其相關(guān)性隨風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度的增大呈減小的趨勢(shì)，Bacteroidia則與溶解氧（DO）呈負(fù)相關(guān)，其相關(guān)性隨風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度的增加逐漸降低。該研究為自然環(huán)境下高原湖泊生態(tài)環(huán)境的修復(fù)提供了新的思路和科學(xué)依據(jù)。（圖4 表2參46）關(guān)鍵詞 風(fēng)浪擾動(dòng)；氮、磷形態(tài)；環(huán)境響應(yīng)；優(yōu)勢(shì)細(xì)菌Environmental response of dominant bacterial community in sediment of arsenic- rich lakeside wetland to wind-wave disturbanceHu

6、Huan1, LI Danlei1, WANG Yuying1, LIU Yungen1, 2* & WANG Yan1, 21 School of Ecology and Environment, Southwest Forestry University, Kunming 650224, China2 Key Laboratory of ecological environment evolution and pollution control in mountainous rural areas of Yunnan Province, Kunming 650224, ChinaAbstr

7、act Sediment microorganism is recognized as one of the principal factors affecting the ecological environment of lakeside wetland. However, the influence of wind-wave disturbance on the sediment microorganism of arsenic-rich lakeside wetland has received scant attention. his study investigated the t

8、opic by setting three wind-wave disturbance intensities: no wind-wave (no aeration), medium wind-wave (aeration rate is 20 L/min), and big wind-wave (aeration rate is 40 L/min). Furthermore, 16S rRNA high-throughput sequencing technology was used to analyze the effect of wind-wave on the dominant ba

9、cterial community in sediment. The results indicated that: (1) The five dominant classes of bacteria under different wind-wave disturbance were Gammaproteobacteria, Anaerolinea, Deltaproteobacteria, Bacteroidia and Clostridia. Gammaproteobacteria and Deltaproteobacteria all belong to Proteobacteria,

10、 and the variation of their relative abundance was consistent with that of Proteobacteria, shown as: no wind-wave medium wind-wave big wind-wave. The relative abundance of Bacteroidia and Clostridia has no significant difference under no wind-wave and medium wind-wave conditions, but the relative ab

11、undance of Bacteroidia and Clostridia was significantly higher under big wind-wave condition than that under no wind-wave and medium wind-wave conditions; (2) Spearman correlation analysis showd that, Alphaproteobacteria, Gammaproteobacteria, Deltaproteobacteria, Anaerolineae and Bacteroidia were th

12、e main bacterial classes that affected the forms of nitrogen and phosphorus pollutants in the sediment of arsenic-rich lakeside wetland; (3) RDA results showed that, pH, Ec and DO were the main environmental factors affecting the bacteria groups in the sediments of lakeside wetland under different w

13、ind-wave disturbances, and there were differences in response to environmental factors. For example, Anaerolineae was negatively correlated with pH, and its correlation decreases with the increase of wind-wave disturbance intensity, while Bacteroidia was negatively correlated with DO, and its correl

14、ation decreases with the increase of wind-wave disturbance intensity. The current study may provide a new idea and scientific basis for the restoration of the ecological environment of plateau lakes under natural environment.Keywords wind-wave disturbance ; nitrogen and phosphorus forms ; environmen

15、tal response ; dominant bacteria近年來(lái)，在我國(guó)西南地區(qū)，受工農(nóng)業(yè)快速發(fā)展的影響，含氮、磷污染物大量排入湖泊，致使地表水污染嚴(yán)重1-2，由于高原湖泊補(bǔ)給水源有限、換水周期長(zhǎng)，面臨著更高的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)3-5。湖濱濕地作為水陸交界地帶，是各種物質(zhì)的主要存蓄場(chǎng)所，對(duì)于氮、磷等污染物具有重要的攔截和凈化作用6-7。目前，砷污染已經(jīng)成為影響我國(guó)西南地區(qū)地表水環(huán)境的重要因素之一，尤其在云南省高砷的環(huán)境背景下，砷污染已危及眾多河湖水庫(kù)，以陽(yáng)宗海、大屯海、柴石灘、沘江等為代表8-9，陽(yáng)宗海因其砷污染，曾受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重點(diǎn)關(guān)注，盡管經(jīng)治理后水體砷污染等到有效控制，然而仍有研究表明，砷

16、不易自然降解，進(jìn)入水體之后沉積到水域底部, 對(duì)水域及其周邊生態(tài)環(huán)境、動(dòng)植物和人體健康存在巨大的風(fēng)險(xiǎn)10。然而，在云南省的很多富砷高原湖泊中，由微生物介導(dǎo)的氮磷形態(tài)轉(zhuǎn)化速率和程度均顯著強(qiáng)于化學(xué)過(guò)程，是湖濱濕地污染物環(huán)境行為和風(fēng)險(xiǎn)研究不可忽視的重要過(guò)程11。一般認(rèn)為，濕地系統(tǒng)的凈化功能是利用植物-底泥-微生物的綜合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中微生物是對(duì)氮、磷污染物進(jìn)行吸附和降解的主要生物群體和承擔(dān)者。細(xì)菌作為微生物的重要類(lèi)群13，在降解污染和生態(tài)環(huán)境修復(fù)上具有重要作用，其群落結(jié)構(gòu)和多樣性能夠?qū)Νh(huán)境變化做出快速的響應(yīng)14-15。而湖濱濕地由于其獨(dú)特的水文條件，淹沒(méi)期、非淹沒(méi)期和風(fēng)浪擾動(dòng)時(shí)期湖濱濕地環(huán)境因素差異明

17、顯16-17，污染物質(zhì)的遷移和轉(zhuǎn)化受環(huán)境條件影響顯著18，因此，探究環(huán)境變化對(duì)富砷湖濱濕地底泥微生物的影響具有重要意義。湖濱濕地是大面積的淺水地帶，受風(fēng)浪作用的影響較大19，風(fēng)浪引起的湖水的垂直紊動(dòng)，對(duì)水體理化性質(zhì)的分布、底泥污染物質(zhì)的擴(kuò)散等過(guò)程具有一定的影響20。大量研究表明，風(fēng)浪擾動(dòng)不僅可以影響湖泊水體中總磷、顆粒態(tài)磷及溶解性總磷的濃度21-22，也可以促進(jìn)As、Cr、Pb等重金屬形態(tài)在水相懸浮相之間的遷移轉(zhuǎn)化23-24，這些關(guān)于風(fēng)浪擾動(dòng)的研究大多集中在湖泊水體中重金屬的形態(tài)及含量，而風(fēng)浪擾動(dòng)引起底泥污染物質(zhì)的變化是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，風(fēng)浪擾動(dòng)下淺水湖泊底泥物質(zhì)的變化特征主要集中在底泥氮、磷污

18、染物的釋放上25-26，底泥微生物對(duì)風(fēng)浪擾動(dòng)的環(huán)境響應(yīng)尚不明確。故本模擬實(shí)驗(yàn)從湖濱濕地面臨的環(huán)境條件入手，對(duì)不同風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及其多樣性特征進(jìn)行探究，以期明晰污染物影響的菌群對(duì)環(huán)境變化的響應(yīng)，該研究有助于為微生物修復(fù)湖泊生態(tài)環(huán)境提供新的思路，進(jìn)而為高原湖濱濕地的污染防控與治理提供科學(xué)依據(jù)。1 材料與方法2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)2019年5月在云南省昆明市盤(pán)龍區(qū)白龍路某河流底泥（金汁河）類(lèi)湖濱濕地進(jìn)行采樣，采集濕地淹水區(qū)地面以下10-20 cm處底泥，去除植物根莖及石塊等雜質(zhì)，混合均勻，通過(guò)外源添加Na2HAsO47H2O（以As計(jì)）的方式設(shè)置富砷底質(zhì)：300 mg/kg27，

19、充分混合，攪拌均勻，將富砷底泥加至黑色聚乙烯實(shí)驗(yàn)桶（高為 32 cm，內(nèi)口徑為 44 cm，底徑為 32 cm）12 cm處，淹水高度設(shè)為7 cm, 放置平衡一周栽種狹葉香蒲幼苗。為模擬湖濱濕地在自然環(huán)境下的風(fēng)浪擾動(dòng)，設(shè)置了三種不同擾動(dòng)強(qiáng)度：a.無(wú)風(fēng)浪（不設(shè)置曝氣裝置，以此為對(duì)照）；b.中風(fēng)浪（曝氣量設(shè)為20 L/min）；c.大風(fēng)浪（曝氣量設(shè)為40 L/min），曝氣時(shí)間設(shè)為每天15：0018：00，每種處理設(shè)置三組平行。2.2 樣品采集與預(yù)處理本研究涉及樣品采集于2019年9月對(duì)實(shí)驗(yàn)桶內(nèi)底泥及植物進(jìn)行破壞性采樣。對(duì)香蒲葉、莖進(jìn)行收割后，將桶中剩余淹水采用虹吸式排水方式抽出，對(duì)剩余帶有根系的

20、底泥進(jìn)行分揀并混勻，去除雜質(zhì)，每種處理及對(duì)照取3個(gè)平行樣本，共取樣18個(gè)。樣本分為兩部分：充分混合用于高通量測(cè)序，樣品以干冰低溫保存送往上海凌恩生物科技有限公司進(jìn)行微生物測(cè)序工作；用于污染指標(biāo)測(cè)定，將樣品裝入自封袋帶回實(shí)驗(yàn)室，放置陰涼處自然風(fēng)干后研磨，過(guò)160目孔篩，實(shí)驗(yàn)待用。2.3 樣品指標(biāo)測(cè)定本實(shí)驗(yàn)研究的測(cè)定指標(biāo)包括水-土界面指標(biāo)（DO、pH、Eh、Ec）和底泥污染指標(biāo)（總氮、氮形態(tài)、總磷、磷形態(tài)）。水-土界面溶解氧（DO）、酸堿度（pH）、電導(dǎo)率（Eh）、氧化還原電位（Ec）均采用哈希水質(zhì)分析儀（美國(guó)哈希）測(cè)定；底泥TN含量測(cè)定采用凱氏定氮法（LY/T 12281999）；底泥TP含量測(cè)

21、定采用酸熔鉬銻抗比色法（LY/T 12321999）；底泥氮形態(tài)采用馬紅波實(shí)驗(yàn)的連續(xù)提取方法進(jìn)行測(cè)定21；底泥磷形態(tài)采用四步連續(xù)浸提法測(cè)定22。2.4 樣品Illumina PE250測(cè)序本模擬實(shí)驗(yàn)中所有樣品的樣品Illumina PE250測(cè)序工作由上海凌恩生物科技有限公司完成，利用1%瓊脂糖凝膠電泳對(duì)基因組DNA進(jìn)行檢測(cè)抽提，全部樣本按照正式實(shí)驗(yàn)條件進(jìn)行，每個(gè)樣本3個(gè)重復(fù)，將同一樣本的PCR產(chǎn)物混合后用2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，使用AxyPrepDNA凝膠回收試劑盒（AXYGEN公司）切膠回收PCR產(chǎn)物，Tris_HCl洗脫;2%瓊脂糖電泳檢測(cè)。將PCR產(chǎn)物用QuantiFluor -ST藍(lán)

22、色熒光定量系統(tǒng)（Promega公司）進(jìn)行檢測(cè)定量，之后按照每個(gè)樣本的測(cè)序量要求，進(jìn)行相應(yīng)比例的混合，隨后進(jìn)行文庫(kù)構(gòu)建，檢驗(yàn)合格之后使用Illumina PE250進(jìn)行上機(jī)測(cè)序。2.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及處理采用Excel 2016 軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行基礎(chǔ)處理、整理；使用SPSS 26做顯著性差異分析；運(yùn)用R語(yǔ)言（version 3.6.3）的ggplot2包對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)性分析，確定風(fēng)浪擾動(dòng)下湖濱濕地底泥氮、磷形態(tài)影響的主要細(xì)菌綱群；使用QIIME 1.9.1對(duì)獲得的高質(zhì)量序列，按97%的序列相似度進(jìn)行歸并和OUT（operational taxonomic units, OTU）劃分，基于Sil

23、va參考數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì)，得到每個(gè)OTU 對(duì)應(yīng)的物種分類(lèi)信息；根據(jù)OTU劃分和分類(lèi)地位鑒定結(jié)果，使用QIIME 1.9.1獲得每個(gè)樣本在各分類(lèi)水平的群落組成；使用Qiime 1.9.1計(jì)算測(cè)序豐富度指數(shù)（Chao1）、多樣性指數(shù)（Shannon、Simpson）;利用Canoco 5進(jìn)行冗余分析（RDA），比較底泥環(huán)境因子和優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落之間的相關(guān)性;文中堆積柱狀圖由Origin 2018繪制完成，用以表示綱水平下細(xì)菌群落的組成情況。2 結(jié)果與分析2.1 富砷湖濱濕地底泥污染物形態(tài)及細(xì)菌群落特征2.1.1 富砷湖濱濕地底泥的污染物形態(tài)特征 表1為富砷湖濱濕地底泥的污染物N、P形態(tài)特征。由表1可知，

24、底泥中TN含量為：1167.67-2375.33 mg/kg，與對(duì)照組（無(wú)風(fēng)浪）相比，TN含量及其形態(tài)含量均顯著增加，中風(fēng)浪條件下變化尤為明顯，TN、NO3-N、NH4+-N含量分別增加了103.42%、13.3%和16%。TP含量為1117.87-1367.42 mg/kg，與對(duì)照組并無(wú)顯著差異，Labila-P（弱吸附態(tài)磷）活性最強(qiáng)，中風(fēng)浪條件較對(duì)照組增加了259.56%，大風(fēng)浪條件較對(duì)照組則減少了80%；Bioavailable-P（生物可利用態(tài)磷）含量表現(xiàn)為大風(fēng)浪中風(fēng)浪無(wú)風(fēng)浪；Insoluble-P（難溶解態(tài)磷）惰性最強(qiáng)，中風(fēng)浪條件較對(duì)照組減少了13.67%，大風(fēng)浪條件較對(duì)照組則增加了

25、21.51%。表1 砷脅迫下湖濱濕地底泥的污染物形態(tài)特征Table 1 Pollutant forms in the sediments of lakeside wetlands under arsenic stress單位：mg/kgTNNO3-NNH4+-NTPLabila-PBioavailable-PInsoluble-P無(wú)風(fēng)浪1167.6730.78c514.750.92c841.8428.76b1130.5119.86b1.360.22c402.303.27c673.488.51c中風(fēng)浪2375.3319.43b583.230.57b976.5614.47b1117.8721.36

26、b4.890.05b604.941.08b581.445.82b表中數(shù)據(jù)為平均值標(biāo)準(zhǔn)差，同一列不同字母表示顯著性差異（P0.05）。2.1.2 富砷湖濱濕地底泥的細(xì)菌群落多樣性特征 表2為富砷湖濱濕地底泥的微生物群落特征，用以表征為微生物群落的豐富度及多樣性。由表2可知，本次測(cè)序覆蓋率均為97%以上，說(shuō)明本次測(cè)序結(jié)果能夠代表濕地底泥中細(xì)菌群落的真實(shí)情況。底泥中微生物序列Reads為29139-41623，OUT數(shù)為2317-2818，且序列Reads和OUT數(shù)都隨風(fēng)浪擾動(dòng)增強(qiáng)而顯著減少（P0.05）；底泥中微生物chao指數(shù)亦顯著減少（P0.05），表現(xiàn)為大風(fēng)浪（3038）中風(fēng)浪（3214）無(wú)

27、風(fēng)浪（3316），這表明風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度越大，底泥微生物豐度越大；Shannon指數(shù)較對(duì)照組顯著減少，其變化規(guī)律表現(xiàn)為大風(fēng)浪（6.51）中風(fēng)浪（6.50）42.51%27.73%）；Bacteroidetes 和Firmicutes相對(duì)豐度反而隨風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度加大而變大，大風(fēng)浪條件下的相對(duì)豐度較無(wú)風(fēng)浪條件分別增加了23%和447%；Chloroflexi和Acidobacteria則表現(xiàn)為中風(fēng)浪條件下相對(duì)豐度最高，較無(wú)風(fēng)浪條件分別增加了53%和66%。圖1 不同風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥中細(xì)菌門(mén)水平分類(lèi)Figure 1 Bacterial phylum level classification in

28、 sediments of arsenic-rich lakeside wetland under different wind and wave disturbance圖2為不同風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥中綱分類(lèi)水平上的細(xì)菌群落組成，同樣地，將細(xì)菌群落中平均豐度低于2%的部分合并在圖中顯示（2%的菌群）；綱水平分類(lèi)中在置信度閾值下，與數(shù)據(jù)庫(kù)比對(duì)不上的細(xì)菌群落，則記為unclassified。由圖2可知，在綱水平分類(lèi)上，不同風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥中細(xì)菌群落變化具有顯著差異，相對(duì)豐度較大的5種優(yōu)勢(shì)菌群分別為：Gammaproteobacteria（-變形菌綱）、Anaerolineae（厭氧

29、繩菌綱）、Deltaproteobacteria（-變形菌綱）、Bacteroidia（擬桿菌綱）和Clostridia（梭狀芽孢桿菌綱）。其中，Gammaproteobacteria 和Deltaproteobacteria同隸屬于Proteobacteria，其相對(duì)豐度的變化規(guī)律同Proteobacteria完全一致，均表現(xiàn)為無(wú)風(fēng)浪（29.23%、12.32%）中風(fēng)浪（26.07%、11.15%）大風(fēng)浪（15.30%、7.09%），Alphaproteobacteria的相對(duì)豐度卻隨風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度增加呈現(xiàn)小幅度減少的趨勢(shì)，表現(xiàn)為無(wú)風(fēng)浪（5.19%）中風(fēng)浪（5.30%）大風(fēng)浪（5.35%）；A

30、naerolineae則表現(xiàn)為無(wú)風(fēng)浪條件下的相對(duì)豐度顯著低于中風(fēng)浪和大風(fēng)浪條件； Bacteroidia和Clostridia的相對(duì)豐度在無(wú)風(fēng)浪和中風(fēng)浪條件下無(wú)顯著差異，其相對(duì)豐度在大風(fēng)浪條件下則顯著高于無(wú)風(fēng)浪和中風(fēng)浪條件。不同風(fēng)浪條件下富砷湖濱濕地底泥細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異，這說(shuō)明底泥細(xì)菌具有通過(guò)調(diào)整自身群落結(jié)構(gòu)以適應(yīng)環(huán)境條件變化的生存機(jī)制。圖2 不同風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥中細(xì)菌綱水平分類(lèi)Figure 2 Bacterial class level classification in sediments of arsenic-rich lakeside wetland under di

31、fferent wind and wave disturbance圖3為風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥細(xì)菌綱群與污染物形態(tài)的相關(guān)性分析,（a）為綱水平下細(xì)菌綱群與底泥氮形態(tài)的相關(guān)性，（b）為綱水平細(xì)菌綱群與底泥磷形態(tài)的相關(guān)性。根據(jù)spearman相關(guān)性分析，由（a）可知，Labila-P與Alphaproteobacteria呈正相關(guān)（P0.05）, Bioavailable-P與Gammaproteobacteria和Deltaproteobacteria呈負(fù)相關(guān)（P0.05），Insoluble-P與Alphaproteobacteria呈顯著負(fù)相關(guān)，與Anaerolineae呈顯著正相關(guān)。由

32、（b）可知，NO3-N與Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria呈負(fù)相關(guān)，與Bacteroidia呈正相關(guān)，NH4+-N與Anaerolineae呈正相關(guān)，與Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria呈負(fù)相關(guān)。由此可見(jiàn)，污染物L(fēng)abila-P影響的主要細(xì)菌綱類(lèi)為Alphaproteobacteria，Bioavailable-P影響的主要細(xì)菌綱類(lèi)為Gammaproteobacteria和Deltaproteobacteria，Insoluble-P影響的主要細(xì)菌綱類(lèi)為Alphaproteobacteria和Anaerol

33、ineae；污染物NO3-N影響的主要細(xì)菌綱類(lèi)為Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria以及Bacteroidia，NH4+-N影響的主要細(xì)菌綱類(lèi)為Gammaproteobacteria和Alphaproteobacteria。(a) (b)圖3風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥細(xì)菌綱群與氮、磷形態(tài)的相關(guān)性Figure 3 Correlation between bacterial community and forms of nitrogen and phosphorus in sediment of arsenic rich lakeside wetland

34、under wind and wave disturbance2.3風(fēng)浪擾動(dòng)下富砷湖濱濕地底泥優(yōu)勢(shì)細(xì)菌綱群與環(huán)境因子的相關(guān)性圖4為不同風(fēng)浪擾動(dòng)下受污染物影響的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌綱群與環(huán)境因子的冗余分析（RDA）結(jié)果排序圖，根據(jù)物種到環(huán)境因子的垂直距離越小，影響越大，物種箭頭與環(huán)境因子箭頭的夾角呈銳角，為正相關(guān)，呈鈍角，則為負(fù)相關(guān)。由圖3可知，受污染物形態(tài)影響的主要細(xì)菌綱群為Alphaproteobacteria（-變形菌綱）、Gammaproteobacteria（-變形菌綱）、Deltaproteobacteria（-變形菌綱）、Anaerolineae（厭氧繩菌綱）和Bacteroidia（擬桿菌綱

35、），由圖4可知，這5種細(xì)菌綱群對(duì)環(huán)境因子的環(huán)境響應(yīng)具有差異性。在無(wú)風(fēng)浪條件下，軸1和軸2共解釋了97.24%的變量，DO、pH和Ec為主控環(huán)境因子，Anaerolineae對(duì)Ec和pH的環(huán)境響應(yīng)較強(qiáng)，與Ec（P0.05）呈顯著正相關(guān)，與pH（P0.05）呈負(fù)相關(guān)；Bacteroidia與DO（P中風(fēng)浪大風(fēng)浪，Alphaproteobacteria則表現(xiàn)為無(wú)風(fēng)浪中風(fēng)浪中風(fēng)浪大風(fēng)浪，Deltaproteobacteria的相對(duì)豐度卻隨風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度增加呈現(xiàn)小幅度減少的趨勢(shì)，表現(xiàn)為無(wú)風(fēng)浪中風(fēng)浪大風(fēng)浪；Bacteroidia和Clostridia的相對(duì)豐度在無(wú)風(fēng)浪和中風(fēng)浪條件下無(wú)顯著差異，其相對(duì)豐度在大

36、風(fēng)浪條件下則顯著高于無(wú)風(fēng)浪和中風(fēng)浪條件。（2）富砷湖濱濕地底泥氮、磷污染物形態(tài)影響的主要細(xì)菌綱群為Alphaproteobacteria（-變形菌綱）、Gammaproteobacteria（-變形菌綱）、Deltaproteobacteria（-變形菌綱）、Anaerolineae（厭氧繩菌綱）和Bacteroidia（擬桿菌綱）。（3）不同風(fēng)浪擾動(dòng)影響下，湖濱濕地底泥中影響主要細(xì)菌綱群的環(huán)境因子為pH、Ec和DO，并對(duì)環(huán)境因子的響應(yīng)存在差異，如Anaerolineae與pH均呈顯著負(fù)相關(guān)，但其相關(guān)性隨風(fēng)浪擾動(dòng)強(qiáng)度的增大呈減小的趨勢(shì)，Bacteroidia則與DO呈負(fù)相關(guān)，其相關(guān)性隨風(fēng)浪擾動(dòng)

37、強(qiáng)度的增加逐漸降低。本文通過(guò)模擬試驗(yàn)研究，明晰了富砷湖濱濕地底泥優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落對(duì)風(fēng)浪擾動(dòng)的響應(yīng)關(guān)系，利用污染物形態(tài)影響的主要細(xì)菌綱群對(duì)環(huán)境變化的感知，可用于指示生態(tài)環(huán)境的變化，進(jìn)而為湖泊污染的防控與治理提供理論依據(jù)，但是對(duì)于風(fēng)浪擾動(dòng)引起的富砷湖濱濕地底泥中砷形態(tài)轉(zhuǎn)化及其與微生物的作用關(guān)系并未進(jìn)行探討，需進(jìn)一步詳細(xì)研究。參考文獻(xiàn)ReferencesHans WP, Timothy GO. Harmful Cyanobacterial Blooms: Causes, Consequences, and Controls J. Microb Ecol, 2013, 65 (4): 995-1010張玉

38、璽, 孫繼朝, 向小平, 黃冠星, 劉景濤, 陳璽, 王金翠. 陽(yáng)宗海表層沉積物中的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估J. 水資源保護(hù), 2012, 28 (5): 19-24 Zhang YX, Sun JC, Xiang XP, Huang GX, Chen X, Wang JC. Evaluation of ecological risk of heavy metals in surface sediments from Yangzonghai Lake J. Water Resour Prot, 2012, 28 (5): 19-24徐曉梅, 吳雪, 何佳, 王麗, 張英, 楊艷, 陳云波, 葉海云.

39、 滇池流域水污染特征(1988-2014年)及防治對(duì)策J. 湖泊科學(xué), 2016, 28 (3): 476-484 Xu XM, Wu X, He J, Wang L, Zhang Y, Yang Y, Chen YB, Ye HY. Research on the pollution characteristics of Dianchi watershed (1988-2014) and identification of countermeasures J. J Lake Sci, 2016, 28 (3): 476-484Dai XY, Zhou YQ, Ma WC, Zhou LG.

40、Influence of spatial variation in land-use patterns and topography on water quality of the rivers inflowing to Fuxian Lake, a large deep lake in the plateau of southwestern China J. Ecol Eng, 2017, 99: 417-428王瑩, 胡維平. 太湖湖濱濕地沉積物營(yíng)養(yǎng)元素分布特征及其環(huán)境意義J. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2015, 35 (1): 204-210 Wang Y, Hu WP. Nutrients d

41、istribution characteristics and their environmental significance of Taihu lakeside wetland sediments J. Chin Environ Sci, 2015, 35 (1): 204-210 趙立君, 劉云根, 王妍, 趙蓉, 李波, 鄭毅. 砷污染湖濱濕地底泥微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性J. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2019, 39 (9): 3933-3940 Zhao LJ, Liu YG, Wang Y, Zhao R, Li B, Zheng Y. Microbial community structu

42、re and diversity of arsenic-contaminated lakeshore wetland sediments J. Chin Environ Sci, 2019, 39 (9): 3933-3940Chen J, Wang SX, Zhang S, Yang XJ, Huang ZJ, Wang C, Wei QY, Zhang GL, Xiao J, Wang J. Arsenic pollution and its treatment in Yangzonghai lake in China: In situ remediation J. Ecotox envi

43、ron safe, 2015, 122: 178-85He J, Charlet L. A review of arsenic presence in China drinking water J. J Hydrol, 2013, 492:79-88王振華, 何濱, 潘學(xué)軍, 張可剛, 汪暢, 孫婧, 贠照軍, 江桂斌. 云南陽(yáng)宗海砷污染水平、變化趨勢(shì)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估J. 中國(guó)科學(xué): 化學(xué), 2011, 41 (3): 556-564 Wang ZH, He B, Pan XJ, Zhang KG, Wang C, Sun J, Yun ZJ, Jiang GB. The levels, trend

44、s and risk assessment of arsenic pollution in Yangzonghai lake, Yunnan J. Sci Chin Chem, 2011, 41 (3): 556-564 黃維恒, 包立, 林健, 熊薈菁, 鄧洪, 張乃明. 沘江流域耕地土壤重金屬分布及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)J. 農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào), 2017, 34 (5): 456-465 Huang WH, Bao L, Lin J, Xiong HJ, Deng H, Zhang NM. Distribution and ecological risk assessment of heavy m

45、etals in arable soils in Bijiang watershed, China J. J Agric Resour Environ, 2017, 34 (5): 456-465 吳萬(wàn)富, 徐艷, 史德強(qiáng), 楊項(xiàng)軍, 王世雄. 我國(guó)河流湖泊砷污染現(xiàn)狀及除砷技術(shù)研究進(jìn)展J. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù), 2015, 38 (S1): 190-197 Wu WF, Xu Y, Shi DQ, Yang XJ, Wang SX. The arsenic pollution status of the rivers and lakes in China and the research prog

46、ress on arsenic removal techniques J. Environ Sci Technol, 2015, 38 (S1): 190-197 Zhang ZY, Moon HE, Myneni SC.B, Jaffet PR. Phosphate enhanced abiotic and biotic arsenic mobilization in the wetland rhizosphere J. Chemosphere, 2017, 187: 130-139劉洋, 黃懿梅, 曾全超. 黃土高原不同植被類(lèi)型下土壤細(xì)菌群落特征研究J. 環(huán)境科學(xué), 2016, 37 (1

47、0): 3931-3938 Liu Y, Huang YM, Zeng QC. Soil bacterial communities under different vegetation types in the Loess Plateau J. Chin J Environ Sci, 2016, 37 (10): 3931-3938 陳泓碩, 馬大龍, 姜雪薇, 劉夢(mèng)洋, 臧淑英. 季節(jié)性?xún)鋈趯?duì)扎龍濕地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和胞外酶活性的影響J. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2020, 40 (4): 1443-1451 Chen HS, Ma DL, Jiang XW, Liu MY, Zang SY.

48、Effects of seasonal freeze-thaw on soil microbial community structures and extracellular enzyme activities in Zhalong wetland J. Acta Sci Circumst, 2020, 40 (4): 1443-1451 Srinivas S, Marley J, Waiser, Vijay T. Effects of a herbicide mixture on primary and bacterial productivity in four prairie wetl

49、ands with varying salinities: An enclosure approach J. Sci Total Environ, 2015, 512-513: 526-539Gareth JN, Eureka EA, Claire MD, Anne MC, Adam HP, Andrew AM. Effect of organic matter amendment, arsenic amendment and water management regime on rice grain arsenic species J. Environ Pollut, 2013, 177 (

50、jun.): 38-47Huang H, Zhu YG, Chen Z, Yin XX, Sun GX. Arsenic mobilization and speciation during iron plaque decomposition in a paddy soil J. J Soil Sediment, 2012, 12 (3): 402-410李夢(mèng)瑩, 劉云根, 侯磊, 鄭毅, 齊丹卉, 趙蓉, 任偉. 陽(yáng)宗海湖濱濕地環(huán)境因素對(duì)沉積物砷賦存形態(tài)的影響及濃度水平預(yù)測(cè)J. 環(huán)境科學(xué)研究, 2018, 31 (9): 1554-1563 Li MY, Liu YG, Hou L, Zhe

51、ng Y, Qi DH, Zhao R, Ren W. Effects and predictions of environmental factors on the speciation of arsenic in the sediments of Yangzonghai lakeside wetland J. Res Environ Sci, 2018, 31 (9): 1554-1563 周陽(yáng), 劉金娥, 許曉光, 祁闖, 吳馨婷, 林卉, 石款. 風(fēng)浪擾動(dòng)下湖濱帶懸浮物和營(yíng)養(yǎng)鹽響應(yīng)特征J. 湖泊科學(xué), 2018, 30 (4): 948-956 Zhou Y, Liu JE, Xu X

52、G, Qi C, Wu XT, Lin H, Shi K. Response of suspended solids and dissolved nutrients in littoral zone of lake Taihu under wind-wave disturbances J. J Lake Sci, 2018, 30 (4): 948-956 池俏俏, 朱廣偉, 張戰(zhàn)平, 秦伯強(qiáng). 風(fēng)浪擾動(dòng)對(duì)太湖水體重金屬形態(tài)的影響J. 環(huán)境化學(xué), 2007 (2): 228-231 Chi QQ, Zhu GW, Zhang ZP, Qin BQ. Effects of wind-wave d

53、isturbance on heavy metals speciations in the water of lake Taihu J. Environ Chem, 2007 (2): 228-231 高永霞, 孫小靜, 張戰(zhàn)平, 朱廣偉, 逄勇. 風(fēng)浪擾動(dòng)引起湖泊磷形態(tài)變化的模擬試驗(yàn)研究J. 水科學(xué)進(jìn)展, 2007 (5): 668-673 Gao YX, Sun XJ, Zhang ZP, Zhu GW, Pang Y. Simulated study on concentration change of different form phosphorus in shallow lakes

54、 caused by wind-wave disturbance J. Adv Water Sci, 2007 (5): 668-673 晁建穎, 高光, 湯祥明, 戴江玉, 莊巍, 張毅敏. 風(fēng)浪擾動(dòng)中太湖OA對(duì)水體磷循環(huán)影響的原位實(shí)驗(yàn)研究J. 環(huán)境科學(xué), 2011, 32 (10): 2861-2867 Chao JY, Gao G, Tang XM, Dai JY, Zhuang W, Zhang YM. Effects of wind-induced wave on organic aggregates physical and chemical characteristics in

55、a shallow eutrophic lake (lake Taihu) in China J. Chin J Environ Sci, 2011, 32 (10): 2861-2867 耿頔, 楊芬, 韋朝陽(yáng), 季宏兵. 風(fēng)浪擾動(dòng)對(duì)太湖水體中砷在水相-懸浮物相之間分配的影響J. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2015, 35 (5): 1358-1365 Geng D , Yang F , Wei CY , Ji HB. Effects of wind-wave disturbance on the partition of arsenic between the water-suspended sol

56、ids phase of lake Taihu J. Acta Sci Circumst, 2015, 35 (5): 1358-1365 池俏俏, 朱廣偉, 張戰(zhàn)平, 秦伯強(qiáng). 風(fēng)浪擾動(dòng)對(duì)太湖水體懸浮物重金屬含量的影響J. 湖泊科學(xué), 2006 (5): 495-498 Chi QQ, Zhu GW, Zhang ZP, Qin BQ. Effects of wind-wave disturbance on heavy mental contents in suspended solids of lake Taihu J. J Lake Sci, 2006 (5): 495-498 王立志,

57、 王國(guó)祥, 俞振飛, 周貝貝, 葛緒廣. 風(fēng)浪擾動(dòng)引起湖泊底泥磷釋放的模擬實(shí)驗(yàn)研究J. 水土保持學(xué)報(bào), 2011, 25 (2): 121-124+129 Wang LZ, Wang GX, Yu ZF, Zhou BB, Ge XG. Simulated study on phosphorous release of sediment in shallow lakes caused by wind-wave disturbance J. J Soil Water Conserv, 2011, 25 (2): 121-124+129 劉新, 王秀, 趙珍, 喬維川, 虞磊, 尹洪斌. 風(fēng)浪擾動(dòng)

58、對(duì)底泥內(nèi)源磷鈍化效果的影響J. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2017, 37 (8): 3064-3071 Liu X, Wang X, Zhao Z, Qiao WC, Yu L, Yin HB. Effect of wind and wave disturbance on passivation of internal phosphorus in sediment J. Chin Environ Sci, 2017, 37 (8): 3064-3071徐麗瓊. 陽(yáng)宗海不同季節(jié)條件砷形態(tài)價(jià)態(tài)變化及其對(duì)藻光合作用的影響D. 昆明: 云南師范大學(xué), 2018 Xu LQ. Changes of arseni

59、c species valence and arsenic form under different seasonal conditions in Yangzonghai and their effects on algae photosynthesis D. Kunming: Yunnan Normal University, 2018張義, 劉子森, 張垚磊, 代志剛, 賀鋒, 吳振斌. 環(huán)境因子對(duì)杭州西湖沉積物各形態(tài)磷釋放的影響J. 水生生物學(xué)報(bào), 2017, 41 (6): 1354-1361 Zhang Y, Liu ZS, Zhang YL, Dai ZG, He F, Wu ZB

60、. Effects of varying environmental conditions on release of sediment phosphorus in West Lake, Hangzhou, China J. Acta Hydro Sin, 2017, 41 (6): 1354-1361 高慧琴, 劉凌, 方澤建. 夏季湖泊表層沉積物的理化性質(zhì)與微生物多樣性J. 河海大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2011, 39 (4): 361-366 Gao HQ, Liu L, Fang ZJ. Physicochemical properties and microbial diversi