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硕士论文 // 老鹳河干流微型浮游生物群落结构变化及其水质特征研究(龚子乐硕士论文)

发布日期:2021-08-04  文章来源:本网站   点击数:

龚子乐.老鹳河干流微型浮游生物群落结构变化及其水质特征研究. 南阳:南阳师范学院硕士论文,2021

 

老鹳河不仅是丹江口水库主要水源丹江的一级支流,还是距离南水北调中线调水口最近的入库支流,老鹳河的水质安全关系到整个中线工程的调水安全。微型浮游生物是水生生态系统的重要组成部分,其结构变化能够影响整个生态系统的状态及稳定性。

本研究选取老鹳河干流的杨河(YH)、西峡北(XX)、垱子岭(DZL张营(ZY4个生态样点,杨河以上河段流经山区,受人类活动干扰较少,属轻度干扰;杨河到西峡北流经乡镇,属中度干扰;西峡北到垱子岭流经西峡县县城,属重度干扰;垱子岭到张营流经淅川县县城,属中度干扰

分别于2018年和2019年汛期前(5月)与汛期后(10月)采集老鹳河干流4样点表层水样,采用Illumina MiSeq高通量测序技术分析细菌(16S rRNA真核生物群落(18S rRNAOTU多样性,研究浮游细菌浮游真核生物群落组成、分布特征和功能,以期探明老鹳河型浮游生物群落生态组成及其影响因素。结合CCASpearman相关分析进一步探讨浮游细菌真核生物群落组成及其丰度与水质理化因子的关系,为老鹳河流域水资源可持续开发、利用及环境保护政策的制定提供参考依据。主要结果如下:

1. 2018年和2019年的5月和10月对杨河、西峡北、垱子岭和张营4个样点水质进行理化监测,结果表明两年间老鹳河4个样点中总氮含量均较高,低于国际III类地表水标准,其中杨河总氮含量相对较低;总磷和氨氮含量较好,均达到III类标准;垱子岭和西峡北的化学需氧量(COD)含量达到III类标准;垱子岭的溶解氧(DO)含量达到了III类标准。通过对比往年指标,可以看出近年来老鹳河水质有所好转。

2. 老鹳河干流表层浮游细菌主要由变形菌门、拟杆菌门、放线菌门、蓝藻门、壁厚菌门、疣微菌门、装甲菌门和绿弯菌门等40门和599属组成,表现出群落组成的丰富性。从杨河到张营浮游细菌α多样性呈现增大再减小再增大的趋势。β多样性分析显示,汛期前不同样点间浮游细菌群落差异显著,除西峡北外,其他3个样点浮游细菌群落组成相似;汛期后不同样点间的浮游细菌群落差异不显著。浮游细菌群落与环境因子的CCA分析表明,水质指标DOCOD以及氧化还原电位(ORP)、叶绿素aChla)和电导率Cond显著影响浮游细菌分布。Spearman相关分析表明,水温、ORPDO、氨氮、总磷、CODChla等指标是影响浮游细菌群落分布的主要因素。分子生态相关网络分析发现,ChlaDOORP总磷4个理化因素对浮游细菌的群落组成影响显著,优势类群在浮游细菌群落中占据关键地位,稀有和非稀有分类群之间的协同效应可能在维持浮游细菌群落的稳定性和生态功能方面发挥着核心作用。

3. PICRUSt功能预测表明,老鹳河浮游细菌功能主要涉及25个基因功能家族,表现出功能上的丰富性。与氮代谢相关的功能基因KO,汛期前样点之间的差异大于汛期后,说明乡镇土地利用方式,增加了氮素营养盐的输入,过量的氮输入会引起水体富营养化,改变浮游细菌氮代谢过程。

4. 老鹳河干流浮游真核生物主要由CryptomonadalesKathablepharidaeCiliophoraP1-31Ascomycota11个门组成。α多样性分析可以看出杨河到张营4个样点,沿河流方向大部分多样性指数呈现出先减小后增大的趋势。NMDS分析发现,相同年份不同位点以及不同年份相同位点存在着物种组成上的差异2018垱子岭张营群落组成最为相似,与杨河西峡北的差异较大;2019杨河、西峡北、张营群落组成最为相似,垱子岭的群落组成和其他样本的差异较大。垱子岭因受人类活动干扰较强这个位点两年的物种组成更为相似CCA排序分析表明,温度pHCondORP和总磷都是影响浮游真核生物分布的重要因素。Spearman相关分析表明,COD、硝氮、总氮和总磷是影响浮游真核生物多样性指数的重要因子分子生态相关性网络分析发现,ORP总氮总磷硝氮对浮游真核生物的群落组成影响显著,稀有类群在浮游真核生物群落组成中发挥着重要的作用。

    关键词:老鹳河干流;浮游细菌,浮游真核生物;高通量测序;分子生态网络分析;PICRUSt功能预测