环境科学  2018, Vol. 39 Issue (8): 3649-3659   PDF    
引用本文
程豹, 望雪, 徐雅倩, 杨正健, 刘德富, 马骏. 澜沧江流域浮游细菌群落结构特征及驱动因子分析[J]. 环境科学, 2018, 39(8): 3649-3659.
CHENG Bao, WANG Xue, XU Ya-qian, YANG Zheng-jian, LIU De-fu, MA Jun. Bacterioplankton Community Structure in the Lancang River Basin and the Analysis of Its Driving Environmental Factors[J]. Environmental Science, 2018, 39(8): 3649-3659.
澜沧江流域浮游细菌群落结构特征及驱动因子分析
程豹, 望雪, 徐雅倩, 杨正健, 刘德富, 马骏     
湖北工业大学土木建筑与环境学院, 河湖生态修复与藻类利用湖北省重点实验室, 武汉 430068
收稿日期: 2017-11-01; 修订日期: 2018-02-08
基金项目: 国家自然科学基金项目（91647207，51509086）；国家重点研究计划项目（2016YFC0402204，2016YFC0401702）
作者简介: 程豹(1994~), 男, 硕士, 主要研究方向为生态水利, E-mail:554042749@qq.com
通信作者: 杨正健, E-mail:656637841@qq.com
摘要: 为探究澜沧江流域的浮游细菌群落结构特征及驱动因子，应用16S rRNA高通量测序技术，分析了2017年2月澜沧江流域浮游细菌群落结构特征，并采用Pearson相关性分析（Pearson correlation analysis）和冗余分析（RDA）识别了澜沧江自然河道段和水库段浮游细菌群落结构变化的关键环境因子.结果表明，自然河道段ACE指数和Shannon指数均高于水库段，造成自然河道段和水库段浮游细菌多样性变化的主要环境因子为水温（WT）、溶解氧（DO）、浊度（Tur）、高锰酸盐指数（permanganate index）、pH和总氮（TN）.对16S rRNA Ⅴ3和Ⅴ4测序，得到用于物种分类的OTU数共26772，涵盖了浮游细菌群落共45门，965属.菌群分类发现，变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、厚壁菌门（Firmicutes）和放线菌门（Actinobacteria）为优势门，其中变形菌门（Proteobacteria）含量相对丰富，占细菌群落的36%~94%.澜沧江流域变形菌门（Proteobacteria）主要包括α-变形菌纲（α-Proteobacteria）、β-变形菌纲（β-Proteobacteria）和γ-变形菌纲（γ-Proteobacteria），分别占变形菌门（Proteobacteria）的比例为0.39%~21.56%、0.39%~55.80%和31.09%~99.18%.澜沧江水体浮游细菌群落空间差异明显，影响浮游细菌群落结构变化的环境因子主要为WT、高锰酸盐指数、Tur、DO和TN.自然河道段和水库段影响浮游细菌群落结构的环境因子不同，DO和Tur是影响自然河道段浮游细菌群落结构的关键环境因子，而水库段浮游细菌群落结构主要受WT、高锰酸盐指数和TN的影响.
关键词: 澜沧江      高通量测序      细菌多样性      群落结构      环境因子     
Bacterioplankton Community Structure in the Lancang River Basin and the Analysis of Its Driving Environmental Factors
CHENG Bao , WANG Xue , XU Ya-qian , YANG Zheng-jian , LIU De-fu , MA Jun     
Hubei Key Laboratory of Ecological Restoration of River-lakes and Algal Utilization, College of Civil Construction and Environment, Hubei University of Technology, Wuhan 430068, China
Abstract: In order to explore the bacterioplankton diversity community structure in the Lancang River basin, as well as to study the relationship between the bacterial diversity and environmental factors, MiSeq high-throughput sequencing was used to analyze and compare the bacterial diversity and community composition of samples in February 2017. Furthermore, Pearson correlation analysis and redundancy analysis (RDA) were used to identify the key environmental factors for the change of bacterial community structure in the natural river and reservoirs of the Lancang river. The results show that the ACE index and Shannon index of the natural river are higher than those of the reservoir, and the main environmental factors causing the diversity of planktonic bacteria in natural river and reservoir segments are water temperature (WT), dissolved oxygen (DO), turbidity (Tur), permanganate index, pH, and total nitrogen (TN). Overall, 26772 optimized reads were obtained from samples based on the high-throughput sequencing of the Ⅴ3 and Ⅴ4 region of the 16S rRNA gene. The bacterial species detected in these samples cover 45 phyla and 965 genera. Taxonomic assignment analysis indicated that Proteobacteria, Bacteroidetes, Firmicutes, and Actinobacteria are the abundant phyla. Among them, the Proteobacteria content is relatively rich, accounting for 36%-94% of the bacterial community. The predominant groups are α-Proteobacteria, β-Proteobacteria, and γ-Proteobacteria, at the genus level, with Proteobacteria ratios of 0.39%-21.56%, 0.39%-55.80% and 31.09%-99.18%, respectively. The environmental factors affecting the community structure of planktonic bacteria are different in natural river and reservoir. DO and Tur are the key environmental factors affecting the community structure of planktonic bacteria in the natural river, while the community structure of planktonic bacteria in reservoirs is mainly affected by WT, permanganate index, and TN.
Key words: Lancang River      high-throughput sequencing      bacterial diversity      community structure      environmental factors     

澜沧江-湄公河为亚洲第一大的国际河流, 中国境内澜沧江流域位于西南高山岭谷区[1, 2], 澜沧江在云南境内规划了16个梯级水电站, 形成了首尾相连的深水、超长型水库群[3], 改变了河流原有的流动性和生态环境[4~6].梯级水库的建设影响了库区水环境的改变[7, 8], 同时也对微生物群落结构的变化造成了一定的影响[9].水体中微生物是水生态系统的重要组成部分, 微生物群落状况与水质状况有着密切的联系, 其结构的变化对水质污染负荷积累有重要的影响[10~12].研究微生物群落的变化情况及其与环境因子的关系, 有助于深入了解微生物的分布特征及其对环境变化的响应机制, 在微生物生态学研究中具有重要的作用和意义.

近年来, 针对澜沧江流域的水污染源调查与评价、生态环境现状调查与修复和水体富营养化状态等已有大量研究[2, 13, 14], 而关于澜沧江流域浮游细菌群落结构相关研究还十分缺乏.本文利用16S rRNA基因的高通量测序技术, 研究澜沧江云南省境内的浮游细菌群落结构变化和多样性, 探索了群落结构空间变化与环境因子的相关性, 有助于增加人们对细菌群落在澜沧江生态系统中分布和功能的认识, 以期为后期澜沧江梯级水库管理提供科学依据.

1 材料与方法 1.1 样点布设

为分析澜沧江中下游浮游细菌群落结构空间分布特征及其在自然河道-梯级水库之间的差异, 于2017年2月在澜沧江流域(云南段)干流上进行样品采集, 自上而下从云南省迪庆州德钦县佛山乡至西双版纳傣族自治州州府景洪市分别设置18个采样点, 具体位置如图 1所示.

图 1 采样点地理位置分布示意 Fig. 1 Sampling sites of the Lancang River

古水(GS)至大华桥(DHQ)流域内目前没有水库的建设, 为自然河道段.而功果桥库区(GGQ)至景洪库区01(JH01)建设了功果桥、小湾、漫湾、大朝山、糯扎渡和景洪水电站, 库区内水体流动较慢, 水深较大, 有的库区甚至达到150 m以上, 从根本上改变了河流生态系统的组成、功能和结构, 打破了原有的水生生态平衡, 对库区内的生态系统带来了较大影响, 为水库段.各采样点具体特征如表 1所示.

表 1 澜沧江采样点特征统计表 Table 1 Coordinates of the sampling sites in the Lancang River

1.2 水样采集与分析

水样用有机玻璃采水器于水面下0.5 m处采集, 装于1 L灭菌聚乙烯瓶中, 每个样点采集3瓶, 放入冰箱中冷藏运输, 当晚将一瓶水样经0. 22 μm聚碳酸酯膜(Millipore, Cork, Ireland)过滤, 收集滤膜, 置于10 mL的无菌离心管中, 于-80℃的超低温冰箱中保存至DNA提取.剩下2瓶用于实验室水质分析, 1瓶加H2SO4将pH调为pH < 2, 于冰箱中冷冻保存, 用于测定高锰酸盐指数(permanganate index)、总氮(TN)和总磷(TP).另一瓶用0.45 μm的醋酸纤维膜过滤水样后收集到采样瓶中冷冻保存, 用于测定氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)和正磷酸盐(PO43--P), 过滤后的滤膜用于叶绿素a(Chl-a)的测定.

使用YSI-EXO多参数水质分析仪(USA)现场测定水温(WT)、溶解氧(DO)、浊度(Tur)和pH等参数.高锰酸盐指数(permanganate index)、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)、正磷酸盐(PO43--P)和叶绿素a(Chl-a)的质量浓度在室内实验室采用文献[15]的方法进行测定.

1.3 DNA提取和高通量测序

在提取总DNA之前, 用无菌剪刀剪碎滤膜, 采用E.Z.N.A.Soil DNA试剂盒(Omega, USA)提取总细菌时, 操作步骤按照试剂盒说明书进行.采用1%的琼脂糖凝胶电泳检测提取的细菌总DNA.对16S rRNA基因的Ⅴ3~Ⅴ4高变区片段进行PCR扩增, 采用的细菌引物序列为CCTACGGGNGG CWGCAG和GACTACHVGGG TATCTAATC.扩增条件为：95℃预变性3 min, 接着进行25个循环, 首先5个循环包括95℃变性30 s, 45℃退火30 s, 72℃延伸30 s, 接下来20个循环包括95℃变性30 s, 55℃退火30 s, 72℃延伸30 s, 循环结束后72℃最终延伸5 min.反应结束后用2%琼脂糖凝胶电泳检测PCR产物.在上海生工生物工程股份有限公司的Illumina MiSeq平台上进行高通量测序分析, 得到原始图像数据文件经CASAVA碱基识别分析转化为原始测序序列, 结果以FASTQ文件格式储存.利用Mothur对原始序列进行校正, 去除序列中的嵌合体, 得到优化序列; 在Qiime中调用Uclust的方法对优质序列按序列相似度0.97进行聚类, 选取每个类中最长的序列为代表序列, 在Qiime中调用Blast的方法对序列数据库进行比对, 获得每个OTU代表序列的分类学信息.

1.4 数据统计与分析方法

本文以OTU为单位, 结合R语言和Mothur软件进行群落多样性指标的统计分析.自然河道段与水库段多样性指数和环境因子的显著性差异采用t-text, 浮游细菌相对丰度与环境因子相关性采用Pearson相关性分析, t-text和Pearson相关性分析均借助SPSS13.0软件完成.冗余分析(redundancy, RDA)用来评估环境因素对微生物群落变化的影响, 采用CANOCO4.5软件进行浮游细菌群落结构与环境因子的RDA分析.非度量多维尺度分析(nonmetric multidimensional scaling, NMDS)用于判定不同样点间细菌群落结构的差异性, 样点在二维图中的距离可以反映样点间的相似程度, 其分析采用R语言软件(R Programming Language, version 3.2.3)中的Vegan程序包完成.

2 结果与分析 2.1 澜沧江水体理化性质

由表 2可知, 自然河道段水体水温较低, 平均值为8.79℃, 远低于水库段的平均水温18.23℃.澜沧江流域pH值变化范围是7.50~9.00, 呈弱碱性.自然河道段泥沙含量大, 浊度很高, 平均值为78.18NTU, 水库段浊度很低, 平均值为4.96NTU.澜沧江流域内溶解氧浓度整体处于Ⅰ类水标准下; 澜沧江水库段TN质量浓度处于Ⅳ类标准下, 而自然河道段TN污染相对较轻, 水质相对良好; 澜沧江TP质量浓度整体在Ⅱ类水标准下.

表 2 澜沧江流域水体理化性质 Table 2 Physicochemical characteristics of the water in the Lancang River

2.2 浮游细菌群落多样性分析

通过高通量测序以及后续序列质量控制筛选, 最终得到用于后续分析的优质序列1 122 718条.采用Qiime, 在97%相似度下将其聚类为用于物种分类的OTU, 所有样点共产生26 772条OTU, 每个样点的OTU数介于872和2 500之间, 优质序列的序列长度分布在414~430bp, 平均值为425bp.利用Blast将OTU进行门和属水平上的分类, 结果见表 3.澜沧江流域浮游细菌群落共45门, 965属.

表 3 澜沧江流域浮游细菌16S DNA序列、丰富度及多样性 Table 3 Pearson's correlation coefficient of biodiversity and diversity of bacterioplankton 16S DNA in the Lancang River Basin

通过单样品的多样性分析(α多样性)来反映微生物群落的丰富度和多样性.群落丰富度指数包括Chao指数和ACE指数, 群落多样性指数包括Shannon指数和Simpson指数, 本文主要分析ACE指数和Shannon指数. ACE指数用来评价群落丰度, 其值越大, 群落丰富度越高, 自然河道段(GS-DHQ)的ACE指数变化范围为4 130.16~5 447.52(见表 3), 平均值为4 819.74, 而水库段ACE指数的变化范围为2 156.19~4 960.63, 平均值为3 298.73, 自然河道段群落的物种丰度高于水库段. Shannon指数为分析样品中微生物多样性的指数之一, 其值越大, 说明群落多样性越高.自然河道段Shannon指数的平均值为3.32, 高于水库段的平均值2.76, 自然河道段群落多样性高于水库段. t-text分析表明：自然河道段和水库段ACE指数存在显著性差异(P=0.000), Shannon指数无显著性差异(P=0.295).

2.3 澜沧江浮游细菌群落分布特征 2.3.1 门水平下优势菌群分布特征

澜沧江水体浮游细菌群落组成在门分类水平上如图 2所示. 2017年2月澜沧江干流水体浮游细菌群落结构在门水平上具有较高的多样性.主要包括α-变形菌纲(α-Proteobacteria)、β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)、ε-变形菌纲(ε-Proteobacteria)、δ-变形菌纲(δ-Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、酸杆菌门(Acidobacteria)、浮霉菌门(Planctomycetes)和异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus).变形菌门(Proteobacteria)相对丰度较高, 不同采样点的相对丰度介于36%~94%, 是最主要的细菌类群.其次是厚壁菌门(2.88%~17.20%)和放线菌门(0.82%~14.38%).自然河道段优势菌群为β-变形菌纲(β-Proteobacteria)、γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes), 其中拟杆菌门(Bacteroidetes)相对丰度较高, 约占29%~55%.水库段功果桥库区、小湾库区和漫湾库区的变形菌门(Proteobacteria)主要包括β-变形菌纲(β-Proteobacteria)和γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria); 糯扎渡库区和景洪库区主要为γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria).小湾库区、糯扎渡库区和景洪库区检测出少量蓝藻门(Cyanobacteria), 功果桥库区中检测出疣微菌门(Verrucomicrobia), 而在其他采样点蓝藻门(Cyanobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)的相对丰度均小于1%.

浮游细菌相对丰度小于1%的物种归为other, 未知物种归为unclassified, 下同 图 2 澜沧江流域中门水平细菌群落结构与分布 Fig. 2 Bacterial community structure and distribution in the Lancang River Basin at the phylum level

2.3.2 属水平下优势菌群分布特征

澜沧江水体浮游细菌群落组成在属分类水平上如图 3所示, 水样中细菌涵盖了965个属, 其中相对丰度大于1%包括45个属.自然河道段相对丰度较高的菌属有黄杆菌属(Flavobacterium)、不动杆菌属(Acinetobacter)、红育菌属(Rhodoferax)、嗜冷菌属(Psychrobacter)、微小杆菌属(Exiguobacterium)、枸橼酸杆菌属(Citrobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas), 所占比例范围分别为25%~53%、2%~25%、5%~23%、3%~18%、4%~8%、3%~5%和1%~4%, 其中黄杆菌属(Flavobacterium)相对丰度较高, 为主要优势菌属.水库段以不动杆菌属(Acinetobacter)、微小杆菌属(Exiguobacterium)和枸橼酸杆菌属(Citrobacter)为主要优势菌属, 所占比例范围分别为22%~90%、3%~25%和1%~9%.

图 3 澜沧江流域中属水平细菌群落结构与分布 Fig. 3 Bacterial community structure and distribution in the Lancang River Basin at the genus level

为了探究澜沧江流域自然河道段和水库段浮游细菌群落结构的差异, 采用非度量多维尺度分析(NMDS)方法, 绘制出样点的二维分布图(图 4), 各采样点在二维图中的距离可以反映群落结构的相似程度, 样点之间距离越近表示群落结构越相似.自然河道段和水库段样点距离较远, 说明浮游细菌群落结构有存在明显差异.自然河道段各样点距离相对较近, 浮游细菌群落结构相似度较高.水库段糯扎渡库区和景洪库区样点距离较近, 浮游细菌群落结构相似度较高; 漫湾库区和小湾库区样点距离较近, 浮游细菌群落结构相似度较高.

图 4 澜沧江流域浮游细菌群落结构的NMDS分析 Fig. 4 Two-dimensional NMDS map of the composition of the bacterioplankton community structure in the Lancang River Basin

2.4 浮游细菌群落结构变化的影响因子

梯度分析排序图能明确直观地反映物种数据与环境因子的关系[16], 借助CANOCO4.5软件采用梯度分析方法, 分析了各采样点浮游细菌群落组成与环境因子的相互关系.选用门分类水平下13个菌种的相对丰度作为物种数据, 环境因子参数包括WT、pH、DO、Tur、营养盐等.

RDA统计分析结果见表 4, 特征值(F)越大, 环境因子对细菌结构影响越大, P值越小, 相关性越显著.由表 4可知, 浮游细菌群落结构变化是不同生境条件变化的共同结果, 与浮游细菌群落结构分布显著相关的因子(P＜0.01)为WT、高锰酸盐指数、Tur、DO和TN, 其中WT对浮游细菌的群落结构分布影响最大.

表 4 环境变量梯度分析统计结果 Table 4 Statistical analysis of environmental variables gradient analysis

利用CANOCO4.5软件, 得到澜沧江浮游细菌优势菌群与环境因子的RDA三序图(图 5), 环境因子对浮游细菌的影响主要通过各环境因子的长度表征, 而环境因子对各菌种影响程度通过夹角的余弦值来反映.采样点与环境因子、菌种的多度值为其在箭头上的投影距离来决定.

图 5 澜沧江流域优势菌门与环境因子的RDA三序图 Fig. 5 RDA three-step diagram of the dominant bacteria and environmental factors in the Lancang River Basin

由图 5可以看出, 自然河道段样点距离较近, 相似性很高, 浮游细菌群落组成主要受DO和Tur的影响, 而水库段浮游细菌群落组成主要受WT、高锰酸盐指数和氮营养盐的影响, 不同形态氮(TN、NO3--N、NH4+-N)相关性较弱, 这与采样位置不同有很大关系, 污染物来源也会有很大差异.自然河道段属于贫困地区, 农业人口占绝大多数, 水体流失严重, 农村生活污水是主要污染源, 城镇生活污水排放量仅占农村生活污水排放量的8.84%, 面源污染产生的无机氮是其主要来源[17, 18], 中小水电和矿山开发也是造成自然河道段河流水质状况恶化的原因[19].水库段主要受支流和工业废水的影响, 受到点源的NH4+-N污染更为严重[20, 21].

γ-变形菌纲(γ-Proteobacteria)与高锰酸盐指数和TN呈显著正相关关系; 拟杆菌门(Bacteroidetes)与DO和Tur存在正相关关系; 放线菌门(Actinobacteria)受NH4+-N影响较大; 厚壁菌门(Firmicutes)与磷营养盐存在正相关关系, 与pH呈负相关.其他菌种所占比例较低, 不做进一步分析.

3 讨论 3.1 澜沧江浮游细菌多样性变化特征分析

ACE指数和Shannon指数均存在明显的空间变化特征, 澜沧江流域自然河道段ACE指数和Shannon指数明显大于水库段(图 6), 自然河道段细菌种类较多, 各物种所占比例比较均匀, 而水库段不动杆菌属(Acinetobacter)的相对丰度较高, 占细菌群落的21.76%~89.22%, 导致水体中浮游细菌种类较少, 均匀度下降, 进而自然河道段微生物多样性整体高于水库段.不同采样点的多样性指数(ACE指数、Shannon指数)的变化与OTU具有相同的变化得到了相互印证[22].

图 6 澜沧江流域多样性指数变化 Fig. 6 Variation of diversity index in the Lancang River Basin

ACE指数和Shannon指数与环境因子的Pearson相关性分析如表 5所示, WT、高锰酸盐指数、pH和TN与ACE指数和Shannon指数显著性负相关, Tur和DO与ACE指数和Shannon指数显著正相关, WT、DO、Tur、高锰酸盐指数、pH和TN是造成微生物多样性差异的主要驱动因子.

表 5 多样性指数与环境因子的Pearson相关性1) Table 5 Pearson's correlation coefficient of diversity index and environmental factors

空间变化以及人为影响导致的环境改变对这两个区域的微生物多样性具有很大影响.自然河道段和水库段的WT(P=0.000)、Tur(P=0.015)和DO(P=0.000)存在着明显的空间差异; 高锰酸盐指数和TN的变化更多受到人类活动影响; pH可以直接影响细菌的生长状况, 也可以改变水体理化因子影响细菌群落结构和多样性[23, 24].

3.2 浮游细菌群落结构变化的影响因子分析

前人研究表明, 水生生态系统的浮游细菌群落结构变化受环境因子(如：温度、营养盐、有机碳、盐度等)的影响十分明显[25~28].在对澜沧江干流各釆样点浮游细菌物种数据和环境因子数据的统计分析中得出, WT、DO、高锰酸盐指数、Tur和氮营养盐都对浮游细菌群落结构变化产生显著的影响.

由RDA分析可知, 自然河道段浮游细菌群落结构与DO和Tur关系密切.自然河道段中黄杆菌属(Flavobacterium)和红育菌属(Rhodoferax)的相对丰度较高(图 7), 黄杆菌属(Flavobacterium)和红育菌属(Rhodoferax)相对丰度与DO的Pearson相关系数分别为0.608(P=0.007)和0.675(P=0.002), 呈显著正相关.黄杆菌属(Flavobacterium)属于好氧反硝化菌[29~31], 在较高的溶解氧浓度下有反硝化活性且具有异养硝化及代谢难降解有机物的能力, 而且可以快速繁殖, 生长速率远大于自养菌[32~35], 是水体DO的潜在指示菌群. YSI-EXO多参数水质分析仪的现场监测结果表明, 自然河道段DO浓度变化范围为9.23~14.48mg·L-1, 水体处于好氧状态, 为黄杆菌属(Flavobacterium)提供了充足的氧气.实际监测过程中自然河道段多为农业耕作区, 由于农药和化肥的影响, 土壤中富含了大量的有机质[17], 同时由于水土流失严重, 水流速度快, 不断冲刷岸边的土壤, 将大量泥沙带入水体中, 从而为微生物提供了较多的碳源和氮、磷等营养物质, 为其提供了良好的生存条件, 也进一步证实了Tur对自然河道段细菌群落结构的影响较大.

图 7 澜沧江流域主要优势菌种相对丰度 Fig. 7 Relative abundance of dominant bacteria in the Lancang River Basin

而水库段浮游细菌群落结构与WT、高锰酸盐指数和TN有密不可分的关系.水库段以不动杆菌属(Acinetobacter)为主要的优势菌种(图 7), 水温[36~38]和营养盐[39~41]对其生长繁殖有重要的作用.不动杆菌属(Acinetobacter)与水温的Pearson相关系数为0.868(P=0.000), 呈现显著正相关, 这说明水库段水体的水温适合不动杆菌属(Acinetobacter)的生长.变形菌门(Proteobacteria)的很多细菌在脱氮除磷以及有机物的降解中起着重要的作用[42], 其中不动杆菌属(Acinetobacter)是一种具有脱氮功能的细菌, 可以进行异养硝化-好氧反硝化[43].碳源、碳氮比和DO是影响异养硝化-好氧反硝化菌脱氮效果的主要因素, 而pH的影响不大[44].下游水库水体处于好氧状态, DO浓度变化范围为8.05~11.03 mg·L-1, 为不动杆菌属(Acinetobacter)的生长提供了良好的条件.不动杆菌属(Acinetobacter)与TN和高锰酸盐指数的Pearson相关系数分别为0.655(P=0.002)和0.786(P=0.000), 呈显著正相关, 澜沧江水库段水体水质受有机污染和氮污染严重, 小湾水库受农业面源污染较大[20], 糯扎渡水库和景洪水库主要受工矿企业所排放废水的影响[45], 充足的碳源和氮营养物质使不动杆菌属(Acinetobacter)可以大量地繁殖.

4 结论

(1) 澜沧江流域自然河道段浮游细菌多样性丰富, ACE指数和Shannon指数明显高于水库段.水库段水体不动杆菌属(Acinetobacter)大量繁殖, 使水体优势菌群结构单一化, 多样性指数下降, 在糯扎渡库区和景洪库区尤其明显.自然河道段和水库段浮游细菌多样性存在显著差异, WT、DO、Tur、高锰酸盐指数、pH和TN是主要的驱动因子.

(2) 高通量测序结果表明, 澜沧江中下游流域经统计分析得到用于物种分类的OTU共26 772条, 获得浮游细菌群落45门, 965属.澜沧江流域中变形菌门(Proteobacteria)占比例较大, 为主要优势菌群.自然河道段与水库段浮游细菌群落结构存在空间上的差异, 自然河道段为多泥沙水体, 最主要的细菌类群为黄杆菌属(Flavobacterium)和红育菌属(Rhodoferax), 不动杆菌属(Acinetobacter)是水库段最主要的优势菌种, 相对丰度最高超过80%.

(3) RDA分析表明, 影响浮游细菌群落结构变化的关键环境因子为WT、高锰酸盐指数、Tur、DO和TN.造成浮游细菌群落结构变化的关键环境因子在自然河道段和水库段存在差异, 自然河道段主要受DO和Tur的影响, 水库段浮游细菌群落主要受WT、高锰酸盐指数和TN的影响.

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