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乐安江水化学和浮游细菌群落特征

肖汉玉  
【摘要】:为了解乐安江水化学和水体浮游细菌群落特征,探讨水化学和空间距离对浮游细菌群落的影响,本次研究分别于枯水期(2016年12月)和丰水期(2017年7月)对乐安江15个采样点表层水样进行采集。检测了水体Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Cl~-、SO_4~(2-)、HCO_3~-、NO_3~--N、NH_4~+-N、TP、TOC、Cu、Zn等水化学指标,运用高通量测序技术确定水体浮游细菌群落特征,基于Bray-Curtis距离的采样点非度量多维尺度(NMDS)分析研究乐安江水体细菌群落结构差异。采用独立样本t检验对比不同水期水化学指标和浮游细菌多样性指标的差异性,单因素方差分析不同河段水化学和浮游细菌群落差异性。采用Mantel检验和Partial Mantel检验分析水化学、空间距离(采样点干流长度、平均河网长度、累计河网长度和流域子面积)与浮游细菌群落之间的关系,采用方差分解(Variance partitioning)定量化分析水化学和空间距离对浮游细菌的影响。结果表明:(1)乐安江八大离子浓度最高的阴离子是SO_4~(2-),浓度最高的阳离子是Ca~(2+)。不同河段水化学八大离子受岩石风化控制和人类活动影响,水化学类型空间差异明显,上游为HCO_3-Ca型水,中游为SO_4-Mg-Ca型水,下游为SO_4-Ca-Na型水。(2)受降水稀释的影响,乐安江水体NO_3~--N、NH_4~+-N和TOC浓度枯水期高于丰水期。在空间分布上,受中下游矿山和农业活动的影响,NO_3-~-N、NH_4~+-N浓度下游显著(p0.05)高于上游。NH_4~+-N和TP浓度变化趋势相似,从上游到下游逐渐升高。TOC在不同河段间差异不显著,中游浓度较高。(3)乐安江水体痕量金属元素平均含量排序:ZnCuAsCrPbCd。在时间分布上,Cr、Cu、Zn、Cd和Pb含量在枯水期要显著(p0.05)高于丰水期。在空间分布上,受德兴铜矿等矿山的影响,Cr、Cu、Zn和As含量在中游最高,并且Cu和As的含量中下游显著(p0.05)高于上游。(4)乐安江水体浮游细菌群落丰富度和多样性在丰水期均高于枯水期,丰富度随流向逐渐升高,多样性下游最高,中游最低。(5)枯水期丰度最高的门分类浮游细菌是Proteobacteria,其次是Bacteroidetes和Actinobacteria,枯水期Proteobacteria中下游显著高于上游,Bacteroidetes中下游显著低于上游,Actinobacteria上游显著高于中下游。丰水期丰度最高的细菌门类是Actinobacteria,其次是Proteobacteria和Cyanobacteria,丰水期Actinobacteria丰度先降低后升高,中游丰度显著低于下游,其他河段无显著差异,Proteobacteria丰度随流向逐渐降低,Cyanobacteria丰度中游最高,并且显著高于下游地区。(6)乐安江非淡水细菌在丰水期平均所占的比例为62.94%要显著高于枯水期49.33%(p=0.001)。从上游到下游持续受到沿岸人类活动影响,枯水期非淡水细菌丰度大致随流向逐渐升高。丰水期非淡水细菌中游所占的比例最大,其次是上游,下游最低。(7)NO_3~--N是与浮游细菌群落相关性最高的水化学指标,干流长度是与浮游细菌群落相关性最高的空间距离指标。水化学和空间距离与乐安江浮游细菌群落均有显著相关性。水化学对浮游细菌群落的影响要大于空间距离,其中水化学单独解释了54%(枯水期)和51%(丰水期)的方差变异,空间距离单独解释了仅2%(枯水期)和12%(丰水期),由水化学和空间距离共同解释了28%(枯水期)和丰水期20%(丰水期)的方差变异。


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