2021, Vol. 42
2. 北京大学生命科学学院, 北京 100871;
3. 北京市北运河管理处, 北京 101100
2. Sohool of Life Sciences, Peking University, Beijing 100871, China;
3. Beijing North Canal Management Division, Beijing 101100, China
随着城市化程度不断提高、区域社会经济的快速发展和人口数量的急剧增加, 工业废水和生活污水排放量不断增加, 同时环境基础设施建设相对落后, 大量未经有效处理的污水排入北运河, 河流水体和沉积物的污染状况日益严峻[1].进入水系的污染物主要在水体沉积物中富集, 并通过水-沉积物交换反应在液相与固相间迁移[2].进入水体中的部分污染物绝大部分迅速由水溶物转入固相, 与悬浮物和沉积物结合并随水搬运, 当负荷超过搬运能力时, 沉积下来进入沉积物, 降低水质的污染程度[3].当外界条件发生改变, 沉积物里的污染物会重新释放出来, 影响上覆水体的水质, 造成内源污染的现象, 尤其是使水体中氮磷等营养盐浓度增加, 加剧水体的富营养化程度和藻类水华暴发的机会[4].沉积物和水是河流生态系统中最重要的两个组成部分, 从来都不是孤立的, 微生物群落是紧密联系沉积物和水生态系统的不可或缺的部分, 在沉积物和水的物质循环和能量流动中起着至关重要的作用[5].
与水体相比, 沉积物中不仅蕴含有比水柱中更为多样和丰富的微生物[6, 7], 而且蕴含有大量病原微生物和大量未知的细菌资源[8].目前关于水体及沉积物微生物群落组成的对比研究尚不多见.Abia等[9]的研究表明, 南非豪登省人们高度利用的阿皮斯河(Apies River)的水和沉积物中含有大量指示生物和病原微生物.河流流域中不同土地利用类型的微生物种群的多样性存在着明显的差异, 其中非正式定居点对阿皮斯河的水体和沉积物中的细菌多样性影响最大.据Perkins等[7]的研究报道, 沉积物含有比水柱更多的营养物质, 可以保护细菌免受阳光的影响, 并保护细菌免受捕食, 这些优势使得沉积物中的微生物比水柱中的微生物更为多样和丰富.北运河水系分布在北京城区及城市下游的平原区, 承担北京市防洪排涝任务, 承担着中心城区90%的排水任务, 沙河、清河、通惠河和凉水河等几大支流的降雨污水均由北运河下泄, 同时水系水源主要来源于再生水非常规补给水源, 全流域污水排入量约300万t·d-1, 是北京市污染最严重的河流, 也是病原微生物健康风险较大的河流[10, 11].基于此, 本文拟探讨北运河水体和沉积物微生物群落组成差异, 为揭示高度人工化的再生水补给河道污染胁迫下的微生物群落变化机制提供科学依据.
1 材料与方法 1.1 样品采集2019年9月在研究区按照均匀布点并兼顾考虑流域尺度点源与非点源污染类型分布原则设置并采集河道水样与新鲜沉积物(图 1).同时采用多参数水质探测仪(AP-7000)测定pH、溶解性总固体(TDS)、温度(T)、氧化还原电位(ORP)、电导率(EC)和浊度(turbidity).每个采样点采集平行的2 L混合均匀的水样2个, 将采集的新鲜沉积物放入预先灭菌的铝盒中, 冰袋低温保存并快运回实验室.参考国标方法对水体及沉积物进行常规理化监测分析, 对北运河流域各样点的理化指标进行测定.
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图 1 北运河采样点分布示意 Fig. 1 Sampling locations in the North Canal River |
将采集的水样过0.22 μm的滤膜, 沉积物装入1.5 mL离心管, 送至北京诺禾致源科技股份有限公司进行微生物PCR扩增和16S rRNA高通量测序.扩增引物为: 314F(CCTAYGGGRBGCASCAG); 806R(GGAC TACNNGGGTATCTAAT), 扩增区间为V3-V4区.
1.3 数据处理与分析Chao1指数用于评估样点的微生物丰度, Shannon指数用于评估样点的微生物多样性, Pielou指数用于评估样点的微生物均匀度, 研究借助Galaxy微生物数据分析平台进行(http://mem.rcees.ac.cn:8080/)水体和沉积物微生物群落3种多样性指数的计算.
Bray-Curtis相似性矩阵被认为是生态学研究中最稳定的相似系数之一[12], 应用于微生物OTU(operational taxonomic units)群落分析.非度量多维尺度分析(non-metric multidimensional scaling, NMDS)被运用于不同点微生物群落的差异分析.Global R相似性分析通过计算组间和组内平均秩相似性的差异, 从而显示组间的分离程度.R=1表示完全分离, 而R=0表示没有分离.为了评估北运河水体与底泥中微生物群落的差异, 采用Primer5.0计算水体与沉积物微生物群落的Bray-Curtis相似性矩阵, NMDS分析水体和沉积物中的微生物群落功能, 进一步结合Global检验, 揭示两者微生物群落结构的差异.借助SPSS与Origin软件, 采用Spearman秩相关法分析细菌群落的Bray-Curtis相似性与样点地理距离的关系.
对水体和沉积物分组进行LEfSe(linear discriminant analysis effect size)即线性判别分析, 其可以实现两个或者多个分组之间的比较, 借助Galaxy微生物数据分析平台进行水体和沉积物微生物群落差异分析, 从而找到组间不同分类水平中在丰度上具有显著差异的物种.
2 结果与分析 2.1 水体及沉积物微生物群落多样性 2.1.1 水体及沉积物微生物群落α多样性在高通量测序的基础上, 经过序列过滤和去除嵌合体序列, 两种生境特征的样品分别得到了776979条和746788条序列, 在97%的相似性度下将其聚类为用于物种分类的OTU[13~15], 水体和沉积物两种生境特征各获得了8912条和10433条OTU片段数.进一步生成从门到种的分类矩阵(表 1).从表 1可以看出水体8912条片段隶属于47门77纲161目302科728属和560种, 而沉积物10433条OTU片段数隶属于49门、81纲、168目、312科、766属和601种.不同分类单元下的沉积物微生物区系多样性均较水体更为丰富.
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表 1 北运河水体及沉积物微生物不同分类水平16S rRNA序列数和多样性指数 Table 1 Abundance of 16S rRNA gene in different classification levels and diversity indexes of bacteria in water and sediment in the North Canal River |
进一步计算两种生境特征的α多样性指数, 从中可以看出, 沉积物Chao1丰富度指数和Shannon综合多样性指数均高于水体(P < 0.01), 进一步说明沉积物较水体蕴含有更为丰富的微生物物种.从两种生境特征的α多样性的差异看, 沉积物样点的平均Chao1指数为5771.23, 较水体样点升高了49.66%, 而沉积物样点的平均Shannon指数为9.30, 较水体样点升高了14.40%.生境特征差异对丰富度的影响明显高于综合多样性的影响, 沉积物群落具有较水体群落相对更高的均匀度是导致二者综合多样性差异减小的主要原因.
2.1.2 水体及沉积物微生物群落β多样性使用Primer中的NMDS分析法对水体及沉积物中微生物β多样性进行分析, 以便清晰直观地体现出不同生境特征群落组成差异(图 2).从图 2可以看出, 水生态系统内样点间分布集中, 且水体样点与沉积物样点间具有清晰的分布界限, 而沉积物样点在NMDS图中具有更广泛的分布格局和范围, 说明水生态系统群落结构的相似性明显高于沉积物群落结构.源汇同质化效应和较强的扩散能力是导致水生态系统群落结构相似性较高的主要原因.与水体相比较, 沉积物的扩散能力较弱, 再加上研究区域内河道底部不连续衬砌导致河道生境异质性特征明显, 进而驱动河道沉积物微生物物种的β多样性更加多样.采用Global R值变化进一步表征不同分类单元水体与沉积物微生物群落差异的显著性, 分析结果表明不同分类单元水体和沉积物微生物群落均存在显著差异.值得注意的是, 除界分类水平之外, 其他分类单元的R值基本上呈现了随着分类单元的降低, 群落结构相似性逐渐减小的变化趋势.表明生境特征的差异对高级分类单元的影响较低级分类单元更为显著.
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图 2 北运河水体及沉积物微生物群落不同分类水平NMDS分析 Fig. 2 NMDS analysis of different classification levels of microbial communities in the water and sediments of North Canal River |
为进一步解释造成水体与沉积物的β多样性差异的原因, 基于不同分类水平下微生物群落的Bray-Curtis相似性与地理距离进行Spearman相关性分析, 结果如图 3所示.从中可以看出, 水体和沉积物系统均表现为随着分类单元的降低, 距离衰减模型的r值逐渐增大, 模型的显著性增强的变化趋势.但不同生境特征距离衰减对分类单元的敏感性不同, 对水体而言, 从门到OTU水平均具有显著的地理衰减规律(P < 0.05), 而沉积物则在从目到OTU水平表现为显著的地理衰减规律(P < 0.05).对比反映不同生境类型物种周转率的K值变化, 可以看到沉积物的K值大多高于水体, 进一步证明了水生态系统沉积物系统中扩散能力差异是引起二者β多样性差异较大的主要原因.
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图 3 微生物群落不同分类水平地理距离与群落相似性的斯皮尔曼相关性 Fig. 3 Spearmans rank correlations between the Bray-Curtis similarity of microbial community and geographical distance in different classification levels |
定义片段相对丰度值>0.01为优势菌群, 相对丰度值< 0.001为偶见菌群, 其余则为非优势菌群.沉积物特有的门为谢克曼菌门(Schekmanbacteria)和丙盐古菌门(Diapherotrites), 其相对丰度均 < 0.001, 属于偶见菌群.水体无特有门存在.水体和沉积物共有的47个门中, 有5个门属于优势门, 而42个属于偶见门.
绘制基于门水平的水体和沉积物微生物群落相对丰度前5的类群组成柱形图(图 4).从图 4可以看出, 两种生境条件下前5优势门均相同, 但各类群相对丰度占比有所差异.变形杆菌门(Proteobacteria)在水体和沉积物样本中均属于相对丰度占比最高的门, 分别占到生境群落的48.9%、48.3%.放线杆菌门(Actinobacteria)、蓝藻门(Cyanobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和绿弯菌门(Chloroflexi)为两种生境中亚优势门.这5类优势类群在水体样点的相对丰度约为82.4%~91.2%, 而在沉积物中的相对丰度仅为70.3%~84.1%, 表明沉积物样本的均匀度较水体样本更为稳定.
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W1~W13为水体1~13号样点，S1~S13为沉积物1~13号样点 图 4 门水平相对丰度前5的微生物门类 Fig. 4 Top five microbial groups in relative abundance at phylum level |
在此基础上, 采用ANOVA方差检验的方法分析47个门水平微生物类群在水体和沉积物生境特征中的丰度差异, 结果显示29个门在沉积物与水体样点中的相对丰度存在显著差异(表 2).这29个门中, 有3组属于两种生境条件下极显著差异(P < 0.001)的优势类群, 分别为放线杆菌门(Actinobacteria), 蓝藻门(Cyanobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi).22组属于非优势类群, 其中相对丰度较高并且极其显著的有疣微菌门(Verrucomicrobia), 迷踪菌门(Elusimicrobia), 己科河菌门(Rokubacteria), 螺旋体门(Spirochaetes), 硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和酸杆菌门(Acidobacteria)等.4组偶见类群包括了伯克利菌门(Berkelbacteria), Kiritimatiellaeota, 暗黑菌门(Atribacteria)和食氢菌门(Hydrogenedentes).除Kiritimatiellaeota外, 其余3组均在两种生境条件下极显著差异(P < 0.001).从结果可知, 水体和沉积物微生物群落的差异主要体现在共有类群丰度的变化, 而在共有类群中优势类群和非优势类群的丰度差异较偶见类群对群落组成的影响更大.
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表 2 基于ANOVA检验的水体与沉积物中具有显著差异的门 Table 2 Analysis of significant difference between water and sediment based on ANOVA test |
2.3 水体及沉积物微生物群落组成差异
为对水体与沉积物中具有显著差异的物种更深入地分析其组成与差异, 利用Galaxy平台进行了LEfSe分析, 其采用线性回归分析(LDA)来估算每个组分(物种)丰度对差异效果影响的大小.设置LDA指数为3.6, 其结果如图 5所示.
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红色字体表示微生物优势类群; 1.gnavibacteria, 2.Actinobacteria, 3.Acidimicrobiia, 4.Acidobacteria, 5.Verrucomicrobiae, 6.γ-Proteobacteria, 7.δ-Proteobacteria, 8.α-Proteobacteria, 9.Clostridia, 10.Methanomicrobia, 11.Cyanobacteria, 12.Crenarchaeota, 13.Dehalococcoidia, 14.Anaerolineae, b1.α-Proteobacteria, b2.Actinobacteria, b3.Cyanobacteria, b4.Cyanobacteria, b5.Rhizobiales, b6.Actinobacteria, b7.Acidimicrobiia, b8.Burkholderiaceae, b9.Sporichthyaceae, b10.Frankiales, b11.Synechococcales, b12.Rhodobacterales, b13.Rhodobacteraceae, b14.Verrucomicrobiae, b15.Verrucomicrobia, b16.Nostocales, b17.Verrucomicrobiales, b18.Acidimicrobiia, b19.Acidimicrobiia, b20.Acidimicrobiia, b21.Rhodobacter, b22.Verrucomicrobiaceae, b23.Chthoniobacterales, b24.Mycobacteriaceae, b25.Mycobacterium, b26.Corynebacteriales, b27.Rhizobiales, b28.Sphingomonadales, b29.Sphingomonadaceae, b30.Chitinophagales, b31.Xanthomonadales, b32.α-Proteobacteria, b33Xanthomonalaceae, b34.Ignavibacteria, b35.γ-Proteobacteria, b36.Acidobacteria, b37.Methanosaetaceae, b38.Methanosaeta, b39.Desulfobacteraceae, b40.Acidobacteria, b41.Acidobacteria, b42.Clostridiales, b43.Methanosarcianles, b44.Syntrophaceae, b45.Dehalococcoidia, b46.Clostridia, b47.Nitrospirae, b48.Desulfobacterales, b49.Bacteroidales, b50.Syntrophobacterales, b51.Methanomicrobia, b52.Anaerolineaceae, b53.Anaerlineales, b54.Dechloromonas, b55.Crenarchaeota, b56.Fimicutes, b57.Crenarchaeota, b58.Crenarchaeota, b59.Crenarchaeota, b60.γ-Proteobacteria, b61.Enterobacteriaceae, b62.Euryarchaeota, b63.Anaerolineae, b64.Enterobacteriales, b65.Enterobacteriaceae, b66.Thibacillus, b67.HYdrogenophilaceae, b68.Acidobacteria, b69.Rhodocyclaceae, b70.Crenarchaeota, b71.Chloroflexi, b72.δ-Proteobacteria, b73.γ-Proteobacteria, b74.γ-Proteobacteria 图 5 水与沉积物微生物群落的线性判别分析分支图与直方图 Fig. 5 Linear discriminant analysis effect size histograms and cladograms for the comparisons of water community versus sediment community |
从图 5可以看出在水体与沉积物样点中具有显著性差异的物种, 包括14个纲、23个目、19个科和9个属.其中蓝藻纲(Cyanobacteria)、放线杆菌纲(Actinobacteria)、酸微菌纲(Acidimicrobiia)、疣微菌纲(Verrucomicrobiae)、α变形杆菌纲(α-Proteobacteria)这5个纲在水体样点中的丰度显著高于沉积物样点, 而γ变形杆菌纲(γ-Proteobacteria)、δ变形杆菌纲(δ-Proteobacteria)、梭菌纲(Clostridia)等9个纲在沉积物样点中的丰度更高.其中α变形杆菌纲、γ变形杆菌纲和δ变形杆菌纲的LDA指数较高, 这表明虽然变形杆菌门在水体与沉积物中无明显差异, 但α变形杆菌纲在水体中的丰度显著高于沉积物, 其中包括α变形杆菌目、根瘤菌目(Rhizobiaies)、红杆菌目(Rhodobacteraies)、鞘脂单胞菌目(Sphingomonadaies)这4个菌目的细菌, 而γ变形杆菌纲, δ变形杆菌纲则在沉积物中有着更高的丰度, 其中包括脱硫杆菌目(Desulfobacteraies)、互营杆菌目(Syntrophobacteraies)、肠杆菌目(Enterobacteraies)、γ变形杆菌目(γ-Proteobacteria)这4个菌目, 值得一提的是, 伯克氏菌科(Burkholderiaceae)和黄单胞菌科(Xanthomonadaceae)虽然属于γ变形杆菌, 但其在水体中的丰度更高.在属水平中, 红杆菌属(Rhodobacter)、酸微菌属在水体中的丰度更高.而分枝杆菌(Mycobacterium)、泉古菌门、产甲烷菌(Methanosaeta)、肠杆菌属(Enterobacteriaceae)、γ变形杆菌属、硫杆菌属(Thiobacillus)和(Dechioromonas)菌属则在沉积物中丰度更高.另外产甲烷菌(Methanomicrobia)和泉古菌纲(Crenarchaeota)为其中具有显著差异的古菌, 其在沉积物中的丰度皆显著高于水体.
3 讨论越来越多基于高通量测序技术的研究揭示了生活在水生态环境中的细菌群落的多样性, 但以往关于微生物群落多样性的研究大多只针对水体或沉积物[16, 17].本研究以北京典型的再生水补给河流——北运河作为研究对象, 使用多种统计方法对水体及沉积物中的微生物群落进行对比分析, 探讨两种生境条件下的群落多样性和组成结构之间的差异.
3.1 不同分类单元的划分对微生物多样性分析的影响生物的不同结构层次上都存在着多样性[18].物种是生物分类系统的基本单元, 随着结构层次的升高, 物种的分辨率降低.很多文献在探究不同分类单元多样性评估的可能性工作[19~21].如邱莹等[17]的研究发现水生态系统中随着生物分类单元的降低, 基于β多样性的微生物群落差异性增强, 物种分离程度变大.Botnen等[22]基于文献统计数据的研究结果发现, 不同的阈值划分对于微生物群落结构及其β多样性的分析结果不存在影响.本研究的结果表明水体与沉积物的群落β多样性的差异性随分类水平的降低而降低, 可能原因亟待进一步地解释.
3.2 水体及沉积物微生物群落多样性差异分析在本研究中, 沉积物有着比水体更丰富的微生物群落, 水体样点的多样性指数与丰富度指数均低于沉积物样点, 这与目前存在的大多数研究的结论一致[7, 23, 24].Fries等[5]对纽斯河口(Neuse River Estuary)中附着于颗粒的细菌在水柱和沉积物床之间的交换进行研究, 发现沉积物再悬浮是水柱细菌的一个重要来源.Fang等[25]的研究利用宏基因组学对我国赛里木湖浮游细菌和沉积细菌的多样性进行了分析比较, 结果表明, 沉积物共有413个菌属, 而水中只有134个, 沉积物细菌群落表现出更高的系统发育多样性.而本研究中, 水体与沉积物的α多样性的差异较小, 其样点中的微生物群落存在着大量相同的微生物, 说明研究区域内的水体与沉积物的微生物发生频繁的交换, 这可能是由于北运河作为高度人工化的河流, 其大部分河道存在底砌, 影响了沉积物与地下水之间的交互, 并增强了外界扰动情况下对水体与沉积物稳定性的影响.
除此之外, 本研究中水体样点的微生物群落有着更高的同质性, 这很大可能是由于水体的流动性更强, 不同样点间的微生物存在着交换关系.何浩然[26]对渭河的研究表明, 渭河水体浮游微生物相异性与地理距离相关性显著, 而沉积物微生物相异性与地理距离相关性不显著, 张凯[27]对河口沉积物的研究同样发现了沉积物空间分布差异较小, 其季节性变化更加明显.说明水体中微生物群落受水平扩散影响显著, 而沉积物的微生物群落对比水平扩散, 环境因素的影响更大.水体拥有比沉积物更高的水平扩散能力, 其导致了沉积物有着比水体更多样化的生境特征, 造成了两者β多样性的差异.沉积物样点的β多样性显著高于水体, 说明其生境类型更加的多样. Wang等[28]的研究表明不同生境类型间的系统发育差异显著高于同一生境类型内的系统发育差异, 群落按其原始生境类型聚集.而多样的生境类型可以支持更多种类的物种生存, 从而导致沉积物的α多样性同样高于水体.
3.3 水体及沉积物微生物群落组成差异分析本研究中变形杆菌门是所有研究样点中占比最高的微生物门类, 这与已有研究发现的规律保持一致[29, 30].Abia等[29]对同样受人为因素严重影响的阿皮斯河(Apies River)水体及沉积物的研究中发现, 变形杆菌门(69.8%)、蓝藻门(4.3%)、拟杆菌门(2.7%)和放线杆菌门(2.7%)是丰度最高的门.而在变形杆菌门中, α变形杆菌纲在水体中的丰度显著高于沉积物, 属于α变形杆菌纲的红杆菌属是革兰氏阴性兼光合营养型菌, Suresh等[31]的研究表明其广泛分布于水体的好氧/缺氧区, 它们作为初级生产者、固氮剂发挥着重要作用, 有助于生物地球化学循环.而大多数γ变形杆菌是化能营养菌, 它们通过氢、硫或铁的氧化作用获得代谢所需能量[32]. γ变形杆菌还包括肠道细菌, 它含有大量人、动物和植物病原体, 如沙门氏菌属、志贺氏菌属、军团菌属、弧菌属和假单胞菌属等.Mwanamoki等[8]对刚果民主共和国(DRC)金沙萨西部的一个受保护的多用途湖泊水库——马瓦莱湖(Lake Ma Vallée)的研究发现, 沉积物可以构成一个病原微生物的库, 使得这些病原微生物可以在湖中持续存在. δ变形杆菌纲大部分成员生存于厌氧环境, 并且存在严格厌氧的细菌[33], 而其中在沉积物中的丰度显著高于水体的肠杆菌属, 是医院和社区常见的病原体[34].
除此之外, 本研究中放线杆菌门、蓝藻门、疣微菌门在水体中丰度较高, 这与文新宇等[30]对内江黄河镇水库的研究结果类似, 其研究中水体中含量较高的菌门有变形杆菌门、拟杆菌门、蓝藻门、放线杆菌门和疣微菌门.并且放线杆菌门、蓝藻门两个菌门是本研究中的优势菌门, 其相对丰度对比沉积物样点存在着显著差异.酸微菌纲(Acidimicrobiia)隶属于放线杆菌门, 在本研究中发现其中微生物在水体中含有较高的丰度, 何媛秋等[35]的研究认为, 目前发现的酸微菌都能进行异养生长, 为好氧或兼性厌氧菌, 并且在海洋和陆地环境的微生物类群中占有一定比例.而蓝藻门作为典型的光能自养菌是这个星球上最早的生物群体之一, 其在水体中对溶解氧的平衡中起了关键作用[36].疣微菌的分离株代谢多样, 包括需氧菌、兼性厌氧菌和专性厌氧菌, 它们大多是异养菌, 利用各种单糖、寡糖和多糖进行生长, 其在淡水和海洋环境中都普遍存在, 并被认为在多糖降解中起着关键作用[37].
而沉积物中酸杆菌门(Acidobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、绿弯菌门的相对丰度显著高于水中, 其中绿弯菌门为优势菌门, 同样在于小彦等[38]对同样富营养化现象严重的十五里河的研究中, 变形杆菌门、绿弯菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、放线杆菌门在沉积物中的相对丰度较高.酸杆菌门细菌难于分离培养, 但针对细菌16S r RNA序列分析表明, 酸杆菌门细菌在各种生境中都存在, 特别是在土壤环境中其丰度更高[39], 并且在土壤生态过程中起到重要的作用[40].芽孢杆菌(Bacilli)和梭菌(Clostridia)构成了厚壁菌门的主体, 而梭菌纲一般为专性厌氧菌, 主要分布在动物肠道、高温堆肥以及沼气发酵系统等无氧环境, 往往具有很强的降解能力和代谢活性[41].厌氧绳菌纲(Anaerolineae)、脱卤球菌纲(Dehalococcoidia)等菌纲均属于绿弯菌门, 其具有极其多样的营养方式, 包括光能自养、光能异养、化能自养、化能异养和混合营养等, 参与了C、N、S等元素的生物地球化学循环, 是这些环境中生态学过程的重要参与者[42].
4 结论(1) 北运河水体和沉积物群落具有较高的相似性, 共有物种在不同分类单元的所有物种中占比高达86%~95%.多再生水补给口物理扰动、水深和衬砌等特点使得城市河道水体和沉积物的微生物较其它水生态系统中更易发生交换.
(2) 北运河沉积物中的微生物群落比水体有着更高的α多样性, β多样性表现为水体中微生物群落较沉积物群落的相似性更高.生境特征的差异对高级分类单元的影响较低级分类单元更为显著.
(3) 变形杆菌门是水体与沉积物占比最高的门类, 且在两种生境中并无显著差异.包含大量光营养菌的α变形杆菌纲在水体中的丰度显著高于沉积物, 而包含多种大量的病原微生物γ变形杆菌纲和δ变形杆菌纲则在沉积物中有着更高的丰度.沉积物中大量的病原菌存在再次释放到水体威胁水质和人体健康的风险.
(4) 放线杆菌门、蓝藻门和疣微菌门等好氧或兼性厌氧菌在水体样点的相对丰度大于沉积物样点, 而厌氧的绿弯菌门、厚壁菌门和酸杆菌门微生物在沉积物样点中的相对丰度大于水体样点.
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