Page 161 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 曹洋等：冬季衡水湖沉积物微生物群落结构特征及影响因素 · 157 ·

图 2 衡水湖不同湖区采样点上覆水及沉积物中营养盐浓度
Fig.2 Nutrient concentrations of overlying water and sediments at different sampling points in Hengshui Lake

上覆水体中。 2.2.2 微生 物 β 多样性分析
2.2 沉积物微生物群落多样性分析 在群落生态学中， 多样性指数聚焦于不同生境
β
2.2.1 微生 物 α 多样性分析 间多样性的比较 [20] ，可反映不同湖区间沉积物样品
通过高通量测序， 在 97 % 的相似性度下将其聚 微生物群落结构的差异。 以 OT U 水平做出样本相
类为用于物种分类 的 OTU， 个表层沉积物样品共 关距离热图，距离系数越大颜色越深，则表 明 2 个采
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得到 5 04 个 OTUs，分属 6 门、17 纲、38 目、 样点间存在的物种差异性越大。由不同采样点样本
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4
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55 科、82 属 和 1 66 种。 相关距离热图（ 图 4）可以看出，各湖区颜色分化较明
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计算不同采样点沉积物中微生物群落 的 α 多样 显，说明衡水湖各湖区沉积物中微生物群落结构存
性指数，结果如 图 3 所示。Shanno 指数与物种多样 在较明显的差异。同处湖北区 的 S 和 S 采样点距
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性成正比，Simpso 指数则与物种多样性成反比。由 离系数最小， 为 0.207，说明大赵闸和南李庄村的微
n
图 3 可知，各湖 区 Shanno 指数平均值排序为湖北 生物群落具有较高的相似度；S 和 S 的距离系数最
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区（6.50）>湖心区（6.20）>湖南区（5.90），Simpso 指 大， 为 0.455，说明大赵闸和小湖心的微生物群落差
n
数平均值排序为湖南区（0.016）>湖心区（0.009）>湖 异性较大。研究表明，微生物群落结构特征的差异
北 区 （0.007 ） 。 湖 北 区 、 湖 心 区 Shanno 指 数和 是微生物与水体环境长期相互响应的结果，在富营
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Simpso 指数存在极显著差异（P<0.01）。各湖区沉 养化和接近富营养化的湖区水体中微生物群落多样
n
积物 的 Hei 指数平均值排序为湖北区（0.21）>湖心 性随着营养盐水平的升高而降低 [21] ，湖心区采样点
p
−
+
区（0.18）>湖南区（0.14）。Cha 指数平均值排序为湖 沉积物 中 TN、TP、TOC、NH - N 及 NO - N 浓度远
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北区（3 961）>湖心区（3 662）>湖南区（3 561），衡水湖 高于湖北区采样点，因此沉积物营养盐污染水平对
各采样点沉积 物 Cha 指数均高于白洋淀沉积物 微生物群落结构差异造成一定影响。除此之外，湖
o
(1 354.96±645.82) 、 华 南 地 区 的 红 树 林 沉 积 物 心区植物覆盖度低于湖北区，营养物质更多来源于
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(2 243±96) 。以上结果说明衡水湖表层沉积物中 历史的饵料投喂。因此，湖北区与湖心区沉积物的
[19]
微生物群落多样性及丰富度较高。另外，各湖区 微生物群落结构差异明显，与不同区域环境、营养盐
Coverag 指数均达 到 97 % 以上，表明衡水湖表层沉 浓度及有机物组分差异有关。
e
积物物种覆盖率较高。 2.3 沉积物中微生物群落结构组成
综上，衡水湖表层沉积物中微生物群落多样性 2.3.1 门水平微生物群落结构
较高，水体环境适宜微生物生存繁殖。水体沉积物 在门水平上，将相对丰度≥1 % 的微生物绘制成
中微生物群落多样性的结果为湖北区>湖心区>湖南 柱形图，结果如 图 5 所示。由 图 5 可知，沉积物中微
区，湖北区与湖心区沉积物的微生物群落结构存在 生物群落在门水平上较为丰富，相对丰度较高的优
极显著差异。有研究表明，沉积物中细菌群落多样 势细菌门依次是变形菌门（Proteobacteria，28.8%～
性随营养盐水平升高而下降，衡水湖湖北区水生植 39.4%）、绿弯菌门（Chloroflexi，11.4%～23.5%）、脱
物覆盖度最高，水体自净能力也高，营养盐污染状况 硫菌门（Desulfobacterota，8.0%～12.2%）、拟杆菌门
[7]
相对湖心区和湖南区较轻 。 （Bacteroidetes，5.0%～7.8%）、酸杆菌门（Acidobacteria，