2024, Vol. 45
2. 宁夏大学生命科学学院, 银川 750021;
3. 宁夏回族自治区生态环境监测中心, 银川 750000
2. School of Life Science, Ningxia University, Yinchuan 750021, China;
3. Ningxia Environment Monitoring Center, Yinchuan 750000, China
水域沉积物中承载着许多地球表面和大气层中沉积的物质, 是营养盐等营养物质积蓄的重要载体, 也是生态系统中众多有机物迁移转化的载体[1]. 沉积物中氮、磷和金属等物质在水体中呈现溶解态或被水体中的悬浮物所吸附, 并在水动力条件下通过迁移、吸附等方式在表层沉积物所累积. 当水环境条件发生变化时, 沉积物中的污染物会重新释放至水环境中, 引发水体二次污染.
细菌是地球生物圈最多样和丰度最高的生物, 在生态系统中占有非常重要的地位. 细菌可以分解生物圈内动物、植物等复杂有机物, 再将其转换为无机物, 供初级生产者利用, 是地球上最重要的分解者[2]. 细菌多样性比较高, 对环境变化非常敏感, 通过对外界条件变化的响应, 细菌会进行相应的改变, 从而影响更多的功能群. 在生态系统中, 沉积物与水体进行的物质和能量交换成为水体污染的潜在来源. 同时因稳定的物理化学性质更适合细菌的生长和繁殖, 使得沉积物中生活着大量的细菌. 沉积物细菌是水生态系统的重要组成部分, 是水生态系统内物质循环的重要驱动者[3], 沉积物细菌群落状况与水质状况有着密切的联系[4], 生态环境的类型、沉积物性质以及重金属污染等都会对细菌群落造成一定的影响[5], 因此, 研究宁夏典农河沉积物细菌群落结构变化及其驱动因子有利于更好地评估该流域水质.
近年来, 对宁夏典农河流域水生态系统健康评价、水生态承载力与水体富营养化情况已有大量研究[6 ~ 9], 但鲜见对典农河沉积物细菌群落结构特征进行相关研究, 对典农河沉积物细菌群落结构的驱动因子尚无明确分析.因此, 本文采用16S rRNA基因的高通量测序技术对典农河沉积物细菌多样性和群落结构组成进行研究, 揭示细菌群落结构随时间的季节演替变化, 分析各采样点理化指标的空间分布, 根据宁夏典农河流域沉积物污染状况, 探索细菌群落结构变化与环境因子的相关性, 以期为宁夏典农河水环境评价与治理提供依据.
1 材料与方法 1.1 研究区域概况典农河地处宁夏回族自治区, 南起永宁县境内新桥滞洪区, 北至石嘴山市惠农区园艺镇石嘴子公园的滨河广场处流入黄河, 总长158 km, 沿途汇入第二排水沟、平二支沟、方家圈沟、三二支沟和第三排水沟等10条沟道, 承接银西防洪6个拦洪库2个滞洪区来水, 沿途连接七子连湖、华雁湖、西湖、阅海、北塔湖和沙湖等湖泊湿地, 形成水面约46 km2. 典农河对其流域内城市和农业区的生产、生活和社会发展有重要的作用和影响.
1.2 样点布设为分析典农河细菌群落结构随季节分布特征, 本研究根据季节变化于2021年的1、4、7和10月对典农河上游段进行野外样品采集调查, 自南向北共布置11个采样点, 各采样点避开死水与回水区, 选取河段顺直、河岸稳定和水流平缓地段, 采样点分布如图 1所示, 各采样点具体信息如表 1所示.
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图 1 典农河采样点示意 Fig. 1 Diagram of sampling sites in the Diannong River |
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表 1 典农河采样点布设情况 Table 1 Sampling sites of the Diannong River |
1.3 样品采集与分析
用抓斗式采泥器采取0~20 cm的表层沉积物样品, 部分样品用于理化因子的检测, 另一部分样品用于沉积物细菌高通量测序. 镉（Cd）和锰（Mn）含量采用电感耦合等离子体质谱法（HJ 803-2016）, 铁（Fe）采用电感耦合等离子体发射光谱法（HJ 974-2018）进行测定, 铜（Cu）、锌（Zn）、铬（Cr）和铅（Pb）含量采用火焰原子吸收分光光度法（HJ 491-2019）测定, 砷（As）和汞（Hg）采用微波消解/原子荧光法（HJ 680-2013）测定[10, 11].
1.4 DNA提取与高通量测序用于细菌分析的样品送到北京诺禾致源科技股份有限公司进行细菌总DNA提取, 进行16S rRNA扩增子测序[12, 13], 然后对高变区进行测序分析和菌种鉴定[14]. 选择变异区域利用保守区设计通用引物进行PCR扩增. 根据所扩增的16S区域特点, 构建小片段文库, 基于Illumina NovaSeq测序平台对该文库进行双末端测序（Paired_End）, 经过Reads拼接过滤, OTUs（operational taxonomic units）聚类, 可以进行物种注释及丰度分析, 通过α多样性（α diversity）和β多样性分析（β diversity）, 揭示出样本中物种组成和样本间群落结构的差异.
1.5 数据分析与制图利用Mothur软件计算细菌群落Chao1、Shannon-Wiener和Coverage指数, 分析群落α多样性. 利用R语言vegan包, 得出门水平下细菌群落结构柱形堆积图. 基于Bray-Curtis距离分析群落β多样性, 使用R语言vegan包和ANOSIM包进行细菌群落结构组成的ANOSIM分析, 运用非度量多维尺度分析（NMDS）基于OTU水平研究细菌群落组成的相似性或差异性, R语言绘制NMDS分析图[15]. 沉积物重金属环境标准值取《中国土壤元素背景值》中宁夏地区土壤背景值, 如表 2所示. 在进行冗余分析前, 对环境因子计算方差膨胀因子VIF（variance inflation factor）, 剔除具有多重共线性的环境因子. VIF值越大, 表明环境因子之间的多重共线性明显, 当VIF > 10时, 为无用环境因子. 基于97%相似性的样本OTUs数据和环境因子数据, 使用CANOCO 5.0, 结合多元回归变量筛选中前向选择（forward selection）模式与蒙特卡洛检验, 进行RDA（redundancy analysis）分析得出冗余分析图[16]. 基于R语言的pheatmap包绘制物种丰度聚类热图和双相关性系数关联热图.
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表 2 重金属元素背景值 Table 2 Background values of heavy metal elements |
2 结果与分析 2.1 沉积物细菌群落的多样性分析
对微生物样本进行测序后, 针对高质量序列进行聚类, 得到16 348个OTUs. 如图 2所示. 不同季节的OTUs数量显著差异, 其中, 1、4、7和10月分别含有11 003、14 152、16 025和16 348个OTUs, 4组样本共有的OTUs有11 003, 而10月特有323个OTUs, 远高于其他3个月份特有的OTUs数量. 基于细菌群落整体水平覆盖率、OTUs数目、Shannon指数和Simpson指数等指标在97%一致性阈值下对典农河永宁段（DNYN）和典农河金凤段（DNYC）生境沉积物细菌在不同区域和不同季节的α多样性进行分析, 结果如表 3和图 3所示, 典农河沉积物细菌物种Goods_coverage指数均达到97%以上, 测序结果能有效反映沉积物细菌生物信息. Observed_species指数、Shannon指数、Simpson指数、Chao1指数、ACE指数和PD_whole_tree指数的值越大, 代表群落丰度越高. 对于典农河整体流域, 时间上, Observed_species指数、Shannon指数、Simpson指数、Chao1指数、ACE指数和PD_whole_tree指数这6个多样性指标与α多样性指数变化趋势一致, 7月和10月α多样性指数高, 物种群落丰度更高, 其次为4月, 1月多样性指数最低, 丰度最低. 在空间上, 对于典农河永宁段（DNYN）和典农河金凤段（DNYC）来说, 1、7和10月DNYN多样性指数高于DNYC, DNYN丰度高于DNYC, 4月反之. 不同的沉积物细菌群落多样性指标受季节变化影响, 也受不同区域的影响.
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图 2 不同月份典农河中沉积物的细菌群落OTUs数量 Fig. 2 Number of bacterial community OTUs in sediments in the Diannong River in different months |
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表 3 不同区域典农河中沉积物细菌群落的α 多样性 Table 3 The α diversity of sediment bacterial communities in the Diannong River in different regions |
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（a）Observed_species指数, （b）Shannon指数, （c）Simpson指数, （d）Chao1指数, （e）ACE指数, （f）PD_whole_tree指数, （g）Goods_ coverage指数；*标记为差异显著性水平, 其中, *表述P < 0.05；**表述P < 0.01；***表述P < 0.001 图 3 不同季节下典农河中沉积物细菌α多样性 Fig. 3 Microbial α-diversity in sediments of the Diannong River under different seasons |
在门水平下, 将相对丰度排名前10的细菌绘制柱形图, 结果如图 4所示. 典农河沉积物细菌群落在门水平上较为丰富（图 4）. 采样点细菌群落主要由：变形菌门（Proteobacteria, 73.84%~17.41%）、拟杆菌门（Bacteroidetes, 18.76%~5.07%）、蓝细菌门（Cyanobacteria, 14.50%~0.09%）、脱硫杆菌门（Desulfobacterota, 14.27%~0.02%）、广古菌门（Euryarchaeota, 10.69%~0.03%）、绿弯菌门（Chloroflexi, 9.11%~1.34%）、放线菌门（Actinobacteria, 7.72%~0.81%）、厚壁菌门（Firmicutes, 6.12%~0.65%）、梭杆菌门（Fusobacteria, 5.95%~0.02%）、疣微菌门（Verrucomicrobia, 5.68%~0.09%）、酸杆菌门（Acidobacteria, 5.56%~0.28%）、弯曲杆菌门（Campilobacterota, 5.56%~0.28%）和硝化螺旋菌门（Nitrospirae, 5.56%~0.28%）构成, 未识别门占整个细菌群落的24.3%. 其中最优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）, 较优势菌门为拟杆菌门（Bacteroidetes）和脱硫杆菌门（Desulfobacterota）. 由图 4可见, 采样点位中优势菌门具有显著的时间差异. 1月优势菌门主要为Proteobacteria、Bacteroidetes和Cyanobacteria, 4月优势菌门主要为Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria, 7月优势菌门主要为Proteobacteria、Bacteroidetes和Fusobacteria, 而10月明显与其他月份不同, 优势菌门为Proteobacteria, 并出现了Desulfobacterota等菌门.
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图 4 门分类水平下典农河沉积物细菌群落排名前10相对丰度 Fig. 4 Relative abundance of bacterial communities (top ten) in the sediments of the Diannong River at the phylum taxonomic level |
将丰度排名前35的物种, 根据其在每个样本中的丰度信息, 从物种和样本两个层面进行UPGMA聚类, 绘制为属水平分类下的物种丰度聚类热图, 结果如图 5所示. 不同季节聚集情况有显著差异. 10月份属水平菌群聚集情况明显与1、4和7月不同, 1月和4月物种丰度相似性高. 1月丰度较高的细菌属包括Sulfitobacter、Amylibacter、Planktomarina、Sulfurifustis和SUP05_cluster, 一共5个菌属. 4月丰度较高的细菌属包括Arenimonas、Sulfurifustis和Candidatus_Methanoperedens, 一共3个菌属. 7月丰度较高的细菌属包括Thioalkalispira和Methylobacterium, 一共2个菌属. 10月丰度较高的细菌属包括Trichococcus、Ralstonia、MND1和Paraclostridium, 一共4个菌属.
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通过颜色、颜色的深浅程度以及物种聚类树反映细菌群落物种关系；左侧为物种聚类树；颜色越绿表示样本中丰度越高, 越棕表示样本中物种丰度越低 图 5 属水平分类下典农河沉积物细菌群落排名前35物种丰度聚类热图 Fig. 5 Heatmap of species abundance clustering of bacteria(top thirty-five) in the sediments of the Diannong River under genus-level classification |
基于OTU水平采用非参数检验ANOSIM分析和非度量多维尺度分析NMDS, 分析各组细菌群落结构, 如图 6所示. 通过点与点之间的距离, 采样点之间距离越近, 则表示群落结构的相似程度越高, 从而可以看出不同季节不同区域11个采样点细菌群落之间的相似性, 获得典农河沉积物细菌群落结构随时间与空间的变化情况. ANOSIM统计检验显示, 典农河（银川段）沉积物细菌群落的组成在不同的季节有显著差异（stress = 0.137 4 < 0.2, P-value = 0.001, R = 0.083 37）, 但在不同的区域之间差异不显著（stress = 0.137 4 < 0.2, P-value = 0.798, R = -0.025 6）. 采样时间对沉积物细菌群落结构组成的影响远高于区域空间的影响.
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stress < 0.2表示可以在NMDS分析中准确表示差异程度；R > 0表示分组有效；P-value < 0.05表示有显著差异；椭圆为围绕中心点95%的置信区间 图 6 沉积物细菌群落结构在不同季节和不同区域的NMDS（非度量多维尺度分析）与ANOSIM分析 Fig. 6 NMDS (non-metric multidimensional scale analysis) and ANOSIM analysis of sediment bacterial community structure in different seasons and different regions |
重金属并不是永久停留至沉积物中, 沉积物中的重金属会随着水体流动再次悬浮至上层水相中不停地迁移转化, 导致沉积物间接成为重金属的载体和潜在来源[17 ~ 19]. 生境中重金属含量会对沉积物细菌的功能和类型产生一定影响[20]. 典农河重金属含量描述如表 4所示, 沉积物重金属含量时空分布特征如图 7所示. 典农河金凤段（DNYC）沉积物重金属含量总体高于典农河永宁段（DNYN）. 典农河1月沉积物重金属含量大小为：Fe > Mn > Zn > Pb > Cu > As > Cd > Cr > Hg, 4月沉积物重金属含量大小为：Fe > Mn > Zn > Cu > Pb > As > Cd > Cr > Hg, 7月沉积物重金属含量大小为：Fe > Mn > Zn > Cu > Pb > As > Cd > Cr > Hg, 10月沉积物重金属含量大小为：Fe > Mn > Zn > Cu > Pb > As > Cd > Cr > Hg, 含量比较总体稳定. ω（Cu）在7月最高, 为24.061 mg·kg-1, ω（Fe）在4月最高, 为25 323.686 mg·kg-1, ω（Mn）在1月最高, 为507.881 mg·kg-1, ω（Zn）在10月最高, 为77.851 mg·kg-1, ω（As）在1月最高, 为8.590 mg·kg-1, ω（Hg）在4月最高, 为0.089 mg·kg-1, ω（Cd）在1月最高, 为0.475 mg·kg-1, ω（Pb）在1月最高, 为22.828 mg·kg-1, ω（Cr）在7月最高, 为0.686 mg·kg-1. 典农河沉积物中Cu、Fe、Mn、Hg、Cd和Pb污染较严重, 超标率高, Cr在4个月份均未出现超标现象. 总体来看, 沉积物重金属污染较为严重.
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表 4 典农河沉积物重金属含量描述性统计 Table 4 Descriptive statistics of heavy metal content in sediments of the Diannong River |
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图 7 典农河沉积物重金属含量时空分布特征 Fig. 7 Spatial and temporal distribution characteristics of heavy metal content in sediments of the Diannog River |
谢学辉等[21]研究德兴铜矿尾矿重金属污染对沉积物细菌多样性的影响时发现, 样品中含量普遍较高的重金属对细菌多样性有一定影响. 丁苏丽等[22]利用16S rDNA测序技术发现, 虽然不同红树林之间以及不同类型沉积物之间的重金属含量有显著差异, 但细菌α多样性指数却没有显著性差异, 这说明重金属并不影响细菌群落的种类, 这可能与细菌对重金属的适应性和选择性有关[23 ~ 25].
计算重金属因子与细菌群落优势菌门之间的Spearman相关性系数, 绘制关联热图（见图 8）, 可视化相关性. 1月, Fe、As、Mn和Hg对沉积物细菌的影响最大, 具有显著性, 重金属As对细菌优势门unidentified_Bacteria和Euyarchaeota影响程度最大, 其次为Mn对unidentified_Archaea和Euyarchaeota的影响程度高. 4月, Fe、Mn和As对沉积物细菌组成及丰度的影响最大, 重金属Fe和Mn对细菌优势门unidentified_Bacteria影响程度最大, 其次为As对unidentified_Bacteria的影响程度. 7月, Hg对沉积物细菌群落组成及丰度的影响最大, 其中, Hg对细菌优势门Bactercidetes结构影响程度最高. 10月, Cu和Cd对沉积物细菌组成及丰度的影响最大, Cu和Cd对细菌优势门Bacteroidota结构影响程度最大.
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（a）1月, （b）4月, （c）7月, （d）10月；色柱表示细菌群落和环境因子的相关性程度；如果两者相关性为正相关, 则显示为蓝色, 反之, 如果是负相关, 则显示为红色；颜色深浅表示相关性强弱, 蓝色越深, 表示正相关关联程度越高；红色越深, 表示负相关关联程度越高；不同星号表示具有显著关联的“微生物-环境因子”, *表示P < 0.05, **表示P < 0.01, ***表示P < 0.001 图 8 沉积物优势菌门细菌群落与重金属环境因子在不同月份的双关联性系数热图 Fig. 8 Heatmap of bicorrelation coefficients between bacterial communities of sediment dominant phylum and environmental factors of heavy metals in different months |
经过DCA（detrended correspondence analysis）分析[26], 获取物种分布的最大梯度长度（lengths of gradient）为1.51 < 3.0, 因此选择冗余分析RDA探究重金属因子对细菌群落优势菌门的影响. 冗余分析是将对应分析与多元回归分析相结合, 每一步计算均与环境因子进行回归, 又称多元直接梯度分析. 计算环境因子的VIF值, 如表 5所示. 去除具有共线性影响的Fe, 筛选出8个重金属因子. 对所有样本的重金属含量与不同月份门水平下的优势细菌群落结构进行RDA分析, 结果如图 9所示. 重金属因子通过环境因子的长度表征对沉积物细菌的影响, 长度越长, 相关性越高, 影响越大；而重金属因子对各菌门影响程度通过夹角的余弦值来反映, 余弦值越大, 则影响程度越高；若正交, 则不相关. 经过蒙特卡洛检验结果显示, As（F = 2.4, P = 0.022）和Hg（F = 3.9, P = 0.032）是显著影响典农河沉积物细菌群落结构变化的关键因子.
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表 5 重金属因子的方差膨胀因子 Table 5 Variance inflation factor of heavy metal factor |
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1. Proteobacteria, 2. Bacteroidetes, 3. Cyanobacteria, 4. Chloroflexi, 5. Euryarchaeota, 6. Firmicutes, 7. Verrucomicrobia, 8. Actinobacteria, 9. Acidobacteria, 10. Fusobacteria, 11. Nitrospirae, 12. Desulfobacterota, 13. Campilobacterota, 14. unidentified_Bacteria, 15. unidentified_Archaea；红色箭头为重金属因子, 蓝色箭头表示典农河沉积物优势菌门；红色箭头长度表示影响细菌群落相关性大小, 红蓝箭头夹角余弦值表示因子对各菌门影响程度 图 9 沉积物优势菌门细菌群落与重金属因子的RDA冗余分析 Fig. 9 RDA redundancy analysis of sediment dominant phylum bacterial communities with heavy metal factors |
细菌群落多样性和群落结构特征与环境变化密切相关. 由于细菌群落对生态系统环境的变化非常敏感, 细菌群落的多样性是衡量生态系统稳定性的重要指标, 也是维持生态系统正常功能的前提条件. 沉积物细菌群落多样性指标受季节变化影响[27], 也受不同区域的影响[28 ~ 30]. Chen等[31]运用Illumina MiSeq高通量测序平台对云南高原两个淡水湖泊（滇池和洱海）的沉积物细菌组成研究表明, Proteobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi和Bacteroidetes等是其优势群落. 黄河沉积物细菌群落组成与黄河三角洲湿地[32]、丹江口库区[33]、太湖[34]、北运河[35]等河流及其海洋[36]等水体的沉积物细菌组成类群相似, 但又有区别. 王鹏等[37]研究发现鄱阳湖典型湿地主要菌群为变形菌门、酸杆菌门、绿弯菌门、硝化螺旋菌门和厚壁菌门等；阴星望等[33]研究证明丹江口库区表层沉积物主要菌群为变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、疣微菌门和硝化螺旋菌门等；郭建丽等[38]通过研究发现双台子河口沉积物主要菌群是变形菌门、放线菌门、拟杆菌门、酸杆菌门以及绿弯菌门.
本研究中, 细菌群落多样性具有显著的时间差异和空间差异, 这与已有研究结果一致[37 ~ 39]. 10月秋季、7月夏季和4月春季, 受温度和光照等因素影响, 细菌群落多样性高于1月冬季. DNYN细菌群落多样性高于DNYC, 可能是由于典农河DNYC流经更多土地利用类型, 城市用地等类型较多, 同时受人类活动影响, 流入的重金属等污染更多, 而DNYN流经更多农业用地, 农业化肥等进入沉积物中, 环境营养物质充分, 因此导致DNYC细菌群落多样性较低, 而DNYN细菌群落多样性更高. 本研究中, 由于典农河流域不同区域之间地理尺度差异小, 不同区域沉积物细菌群落的分离程度低于不同季节的沉积物细菌群落, 因此, 细菌群落结构受季节变化影响远高于区域影响, 10月的优势菌门和优势菌属与其他季节有显著不同, 1月优势菌门主要为Proteobacteria、Bacteroidetes和Cyanobacteria, 4月优势菌门主要为Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria, 7月优势菌门主要为Proteobacteria、Bacteroidetes和Fusobacteria, 而10月优势菌门为Proteobacteria, 并出现了Desulfobacterota等菌门. 最优菌门Proteobacteria作为湖泊河流沉积物中存在最广泛的细菌, 对脱氮和除磷等污染物降解起着重要作用. 较优菌门Bacteroidetes是常见于沉积物环境中参与营养物质循环的菌群. 由于温度的影响, 以SO42-为能源的优势菌门Desulfobacterota作为厌氧菌在10月份出现且成为优势菌门, 与文献[39]结果相同.
3.2 典农河沉积物细菌群落与重金属的关系有研究表明, 沉积物中不同环境因子能不同程度地影响沉积物细菌群落组成. pH、总磷、氨氮和有机质含量为主要影响因子[40, 41]. 重金属因子也是沉积物影响因子中重要的组成部分[42]. 重金属并不是永久停留至沉积物中, 沉积物中的重金属会随着水体流动再次悬浮至上层水中不停地迁移转化, 导致沉积物间接成为重金属的载体和潜在来源. 谢学辉等[21]对德兴铜矿尾矿的土壤中细菌多样性的影响研究发现, 重金属含量对其有重要影响. 张明[43]对中国东部沿海潮滩内重金属浓度、分布及组合特征进行分析, 结果表明重金属污染物在浙江省和江苏省沿海潮滩内的浓度不同, 同时发现酸性环境条件有利于Zn、Cu和Pb等重金属的富集. 本研究表明, 典农河沉积物重金属污染较为严重. 不同月份下重金属含量不同, 典农河金凤段（DNYC）沉积物重金属含量总体高于典农河永宁段（DNYN）. 其中, Cu、Fe、Mn、Hg、Cd和Pb污染严重, 最高超标率可达到54.545%；Cr无污染超标情况. 1月和7月为重金属含量较高的月份, 可能是由于季节影响, 河流流速缓慢, 沉积物中重金属富集.
长期累积的重金属污染, 由于其固有的毒性和生物累积性, 会严重危害微生物群落的组成结构和代谢功能[44]. 有研究表明, Cu、Zn和Cd等重金属污染使鄱阳湖表层水体中的部分微生物生长受到抑制, 降低了微生物群落的多样性[45]；Cd、Cu和As等重金属污染会导致土壤微生物群落的整体丰度下降但重金属耐受菌的丰度增加, 过量重金属会抑制微生物的基质代谢和呼吸活动[46]；Cr、Pb和Zn污染的黄金峡沉积物中, 重金属含量与硝化菌、拟杆菌和疣微菌的丰度呈现出显著的负相关关系, 但绿弯菌的生长可能得到了促进[47]. 本研究表明, 不同季节下, 重金属因子对细菌优势菌门影响程度不同, 沉积物中Mn、As、Cu和Hg等含量较高的重金属因子对典农河沉积物细菌群落影响较大, Cr、Cd和Pb等总体含量较低的重金属因子, 在其相对含量较高的月份, 也会对细菌群落产生影响. 细菌群落优势菌门在重金属污染下的响应机制不同, unidentified_Bacteria、Euyarchaeota、unidentified_Archaea和Bacteroidota容易受重金属因子影响, 其他细菌群落受重金属因子影响较小, 表现出一定的重金属耐受性, 可以较强适应环境, 这与何一凡等[48]的研究结果相一致. 整体而言, 重金属因子As和Hg驱动典农河沉积物细菌群落结构变化. 作为沉积物中重要的重金属因子[49, 50], As超标率较低, 但是影响最为显著, 可能是由于As对细菌群落产生Hormesisi（毒物兴奋效应）, 与文献[51]的研究结果相同.
4 结论（1）典农河（上游段）沉积物细菌多样性在不同时空存在显著差异. 在空间上, 典农河永宁段细菌物种丰度高于典农河银川段细菌物种丰度, 在时间上, 7月和10月细菌物种丰度高于1月和4月细菌物种丰度.
（2）典农河（上游段）沉积物细菌的主要优势菌门空间差异不明显, 不同区域之间最优势菌门相似, DNYN和DNYC的最优势菌门为Proteobacteria, 较优势菌门为Bacteroidetes和Desulfobacterota. 1月优势菌属为Sulfitobacter、Amylibacter、Planktomarina、Sulfurifustis和SUP05_cluster, 4月优势菌属包括Arenimonas、Sulfurifustis和Candidatus_Methanoperedens, 7月优势菌属包括Thioalkalispira和Methylobacterium, 10月优势菌属包括Trichococcus、Ralstonia、MND1和Paraclostridium. 采样点位中优势菌门具有显著的时间差异, 10月沉积物细菌群落组成结构与其他季节存在明显差异, 1、4和7月细菌群落结构相似度较高.
（3）典农河沉积物中重金属含量存在显著空间差异, DNYC重金属含量明显高于DNYN重金属含量. 1月和7月为典农河沉积物中重金属含量较高的月份. 典农河1月沉积物重金属含量大小为：Fe > Mn > Zn > Pb > Cu > As > Cd > Cr > Hg, 4、7和10月沉积物重金属含量大小为：Fe > Mn > Zn > Cu > Pb > As > Cd > Cr > Hg. Cu、Fe、Mn、Hg、Cd和Pb超标情况较严重.
（4）不同重金属在不同月份对不同的优势菌门产生不同影响, 正负相关程度与重金属含量关系较大, 当某一重金属因子含量高于其他重金属因子, 更易于影响细菌群落结构, 同时, 当处于含量较高的月份时, 则该重金属因子在该月份对细菌群落优势门影响程度高.
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