生态浮床池塘水体核心微生物种类及氮循环功能研究

为探索生态浮床池塘水体微生物对氮循环的贡献及其潜在驱动机制,本研究采用16S rRNA基因扩增子测序和宏基因组测序技术联合解析有无生态浮床水体中微生物群落结构及氮循环功能差异.群落结构分析结果表明,与无浮床水体相比,浮床水体中变形菌门(Proteobacteria)微生物占主要优势.微生物群落结构发生明显改变,浮床水体中C39、甲基杆菌属(Methylobacter)、栖湖菌属(Limnohabitans)、多核杆菌属(Polynucleobacter)和黄杆菌属(Flavobacterium)的相对丰度显著增加(P<0.05).试验期间,浮床水体微生物Shannon多样性指数显著降低(P<0.05),而Chao丰富度指数显著升高(P<0.05).甲基杆菌、热单胞菌(Caldimonas)和伯克氏菌(Bulkholderia)是浮床水体脱氮过程中关键核心微生物组.氮循环功能研究结果表明,铺设生态浮床后,浮床水体氮代谢活动能力显著增强(P<0.05),以固氮(nifH、nifD、nifK)、反硝化(narG、napA、nirS、norB和nosZ)和异化硝酸盐还原过程(nrfA、nrfH)为主的氮循环功能基因丰度显著提高(P<0.05).核心微生物组促进了水体生物固氮、反硝化和异化硝酸盐还原过程,提升了养殖池塘水体氮循环的能力,显著降低了池塘水体中总氮、硝态氮和亚硝态氮含量(P<0.05).研究表明,生态浮床核心微生物组介导的固氮和反硝化作用是实现池塘水体氮素转化和迁移的重要途径,促进了养殖池塘水体氮循环,有利于养殖池塘生态环境保护和含氮污染物的去除.