底栖动物扰动改变表面流人工湿地氮循环的微生物机制：季节性动态与功能调控

针对人工湿地(SFCWs)中底栖动物扰动(bioturbation)对氮(N)循环微生物机制的影响尚不明确的问题，研究人员通过为期一年的田间试验，对比螺类扰动与非扰动系统发现：螺类扰动使冬季微生物脱氮贡献提升75%，显著改变Chloroflexi等菌群季节丰度，并通过增强微生物网络正相关性提升群落稳定性。该研究为人工湿地生态调控提供了微生物学依据。

　　

论文解读

在人工湿地(Surface Flow Constructed Wetlands, SFCWs)的氮(N)污染治理中，微生物驱动的脱氮过程贡献超50%，但底栖动物扰动(bioturbation)如何影响这一过程仍存在两大谜团：一是淡水螺类等底栖生物通过捕食和掘穴改变沉积物微环境，其季节动态对微生物功能的影响尚未量化；二是现有研究多基于模拟废水，真实农村污水环境下微生物群落的响应机制鲜有报道。

中国科学院亚热带农业生态研究所团队在《Bioresource Technology》发表的研究，通过构建螺类(Bellamya aeruginosa)扰动与非扰动的多级SFCWs系统，结合宏基因组学和网络分析，首次揭示了底栖扰动调控氮循环的微生物季节性机制。研究采用田间试验设计，监测全年水质参数(TN、NH₄⁺、NO₃^-)、沉积物微生物群落及植物氮含量，运用共现网络分析微生物互作关系，并通过冗余分析识别关键环境驱动因子。

Field experimental setup
研究在湖南长沙建立对比系统，发现螺类扰动使出水TN浓度降低至3.83 mg L^-1，显著优于非扰动系统(15.15 mg L^-1)。

Nitrogen mass balance
冬季微生物脱氮贡献在螺类SFCWs中提升75%，且Anaeromyxobacter(厌氧粘细菌)丰度增加促进反硝化，可能减少N₂O排放。

Microbial community dynamics
螺类扰动使Chloroflexi(绿弯菌门)夏秋季相对丰度达18.58%，但α多样性无显著变化。网络分析显示正相关性提升12.7%，负相关性降低9.3%，表明群落稳定性增强。

Environmental drivers
水质参数、植物TN和沉积物TN是驱动螺类系统微生物群落变化的主因，其中沉积物TN解释34.2%的变异度。

该研究证实底栖扰动通过"微生物群落重构-功能菌富集-网络稳定性提升"三重机制优化脱氮效能。特别发现Anaeromyxobacter可能成为减少温室气体排放的关键功能菌，为人工湿地的生态调控提供了理论依据。研究团队建议在实际工程中引入特定底栖动物组合，并重点关注夏冬季微生物功能差异，这对实现"双碳"目标下的污水治理具有重要实践价值。