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湛江湾微生物群落在不同营养梯度水体中的变化

章洁香  
【摘要】:对湛江湾的浮游细菌生物量(BB)、浮游植物生物量(PB)、典型细菌生理群硝酸还原菌(NB)、粪大肠菌群(FC)的调查研究以及5个不同营养水平水体中细菌群落结构和功能的变化研究,结果表明: 1、整个调查期间,2009年2月的冬季的BB最低(5.22×10~(-2)mgC/L),2009年5月的春季生物量达到两年调查的最高值(3631.43×10~(-2)mgC/L),而后下降,2009年11月的秋季至2010年1月的冬季海水中的BB较低,2010年4月BB开始上升,达到2010年的最高峰,而后2010年7月的夏季开始下降,直至2010年10月的秋季到一个更低的水平,比2009年11月的秋季更低。在平面分布上,调查期间的BB大致表现为由湾内向湾外、近岸向离岸递减的基本格局。 2、PB在两年的调查期间,总的来说2009年整年处于较低水平,2009年2月的冬季生物量较高,2009年5的春季有所下降,2009年8月夏季略有升高,2009年11月的秋季下降,直至2010年1月的冬季海水中的PB更低(45.57mgC/m~3),2010年4月的春季生物量上升,达到一年中的最高峰(2278.69mgC/m3),也是这两年的研究调查的最高值,2010年7月的夏季该海域中PB有所下降,2010年10月的秋季降至一个更低的水平,但比2009年11月的秋季的生物量高。而PB整体平面分布格局表现为海湾北部和中部较高,再向核心区域递减,而后顺着湾口,生物量逐渐增多,在湾外水体生物量达到最高。 3、湛江湾各个季度的FC的最小值均出现在湾外站位,2009年5月的春季数量较大,到2009年8月的夏季,数量有所下降,而后的2009年11月的秋季,数量持续下降为45.6个/mL,而在2010年1月的冬季,数量骤然上升,2010年4月的春季,数量上升到整个调查期间的最高值(159.5个/mL)。湛江湾NB在整个调查期间,2009年5月的春季数量较低,到2009年8月的夏季,数量急剧增多,为整个调查期间的最高值(243.7×10~2个/ mL),而后在2009年11月的秋季又回落,直至2010年1月的冬季,数量降至调查期间的最低值(22.8×10~2个/ mL),在2010年4月的春季,数量上升,高于2009年5月的春季。在平面分布上,FC总体呈现出靠近市区沿岸数量高,逐渐向坡头区、南三岛等地区沿岸递减,核心区域亦向湾外海区递减的平面分布格局;而NB数量呈现由海湾西南部海区向北部海区、东部海区递减的分布特征。 4、综合两年来的调查,按海域营养型分级标准中异养细菌数量指标,湛江湾水体的营养水平两年来均处于富营养化水平;而以表征PB的叶绿素a作为判断水体富营养化程度的指标,湛江湾2009水体处于中营养程度和贫营养程度,2010年则处于富营养化程度。以单因子为指标评价海水富营养化不一定能完全反映真实情况,海水的富营养化需要综合评价。 5、湛江湾的BB与水温、TOC极显著正相关,与亚硝氮、硅酸盐极显著负相关,与磷酸盐、DO显著正相关;PB与磷酸盐、硝氮、pH、TOC存在极显著的正相关,与氨氮、硅酸盐存在极显著的负相关,与COD、DIN存在显著的负相关;湛江湾硝酸盐还原菌与水温呈极显著的正相关,与磷酸盐和pH呈极显著的负相关,与叶绿素a、硝氮呈显著的正相关;而粪大肠菌群则与所有的环境因子相关性不显著,可能源于粪大肠菌群受到陆源输入的影响和控制。 6、在湛江湾不同营养水平的水体中,细菌类群有所不同,且各个类群细菌所占比例有所差别。变形菌门是湛江湾水体的优势菌群,其次为拟杆菌门,第三位是放线菌门,未分级菌亦占据了较大的比例。在各个站位的表底层多样性对比中,除站24表底层样品的细菌种群组成差异显著之外,其余站位的表底层水体细菌种群多样性组成均差异不显著。统计分析显示,α-、β-、γ-、δ-变形细菌在湛江湾的调查样品中普遍存在,并且每一类群内部都存在多种系统发育类型,另外其他一些数量较少的细菌如TM7、疣微菌门、丰佑菌纲、梭状芽孢杆菌纲和柔膜菌纲等类群亦存在,表明了湛江湾水体环境相对比较复杂,能满足不同代谢类型细菌的生存。 7、各个门类的细菌与主要环境因子之间的关系表现为:放线菌门与无机氮、氨氮、NQI、硅酸盐、硝酸盐氮、磷酸盐和TOC呈显著的正相关,而蓝细菌、未分级菌门和疣微菌的分布则与溶解氧、盐度具有显著的正相关性;拟杆菌门、变形菌门、蓝藻门、疣微菌门、软壁菌门、厚壁菌门、酸杆菌门与COD、BB、PB、海水温度、pH呈显著正相关,而亚硝氮和悬浮物是对细菌门类影响比较小的环境因子。 8、随着海水富营养化程度的加深,β-变形菌纲、ε-变形细菌纲、δ-变形菌纲、放线菌纲、梭杆菌纲、未分级菌和蓝细菌纲七个纲的细菌数量有所增加,黄杆菌纲、γ-变形菌纲、丰佑菌纲三个纲的细菌数量则呈减少趋势,而鞘脂杆菌纲则是在贫营养水体中数量较少,随着水体营养程度的加深,数量有所增多(中营养水体),当水体达到富营养化水平时,其数量又减少。随着NQI的增大,物种多样性指数、丰富度、OTUs、均匀度4个表征细菌群落结构的参数有向负方向减少的趋势。NQI与BB在同一个方向上,随着NQI增大,BB、NB数量、放线菌数量、FC数量、细菌呼吸率、未分级菌、黄杆菌纲、蓝细菌数量以及覆盖度(在同等测试70个克隆子的情况下)等亦增多,其中BB变化最明显,其次为NB菌数量,第三为FC数量,增长趋势较慢的为细菌的呼吸率;PB却随着营养状态质量指数而下降。


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