沉积物中细菌群落的确定性组装过程调控了氮输入对水质的影响

《Environmental Science: Water Research & Technology》：Deterministic assembly processes of sediment bacterial communities regulate the effect of nitrogen input on water quality

氮淋溶导致沉积物细菌群落组装模式从随机转为确定性主导，优势菌群为厚壁菌门和拟杆菌门，通过富集产硫化物菌群间接加剧水质恶化，同时提升氨氮转化效率，为水生态修复提供新视角。

　　

氮从农田渗入河流会显著影响沉积物中微生物群落的多样性、组成和功能。然而，氮含量升高如何影响这些群落的形成过程，进而又如何影响水质，目前仍缺乏研究。本研究通过一个微宇宙实验来解析这些因果关系，该实验使用尿素模拟氮的输入，重点关注群落的形成机制以及重新形成的群落对水质的后续影响。实验结果表明，氮的输入使细菌群落的形成方式从随机性主导转变为确定性主导（标准化随机性比率<50%），形成了一个嵌套结构，其嵌套性导致的差异指数为0.02（而对照组为0.01），而真菌受到的影响较小。重新形成的优势细菌群落主要包括厌氧的Bacillota和Bacteroidota类细菌。Mantel分析显示Abditibacteriia、Fimbrifmonadia和Desulfurellia是水质变化和产生黑臭物质的主要驱动因素。结构方程模型表明，氮的输入通过富集Desulfurellia，间接降低了溶解氧水平（从7.10 ± 0.01 mg L^?1降至0.65 ± 0.05 mg L^?1），增加了化学需氧量（从4.81 ± 0.00 mg L^?1升至159.45 ± 9.72 mg L^?1）和酸挥发性硫化物水平（从169.22 ± 0.01 mg kg^?1升至363.13 ± 7.30 mg kg^?1）。氮的输入还通过直接的化学作用和间接的生物作用影响了铵氮的产生（从3.88 ± 0.03 mg L^?1升至98.72 ± 3.93 mg L^?1），同时通过富集Abditibacteriia间接调节了硝酸盐氮的生成（从1.55 ± 0.05 mg L^?1升至15.35 ± 1.32 mg L^?1），从而增强了水体的自我净化能力。研究结果证实，由氮输入驱动的重新形成的微生物群落进一步调节了水质，为水生生态系统的恢复提供了理论基础。