猪粪沼液稀释梯度下紫萍的生长性能与全株细菌群落组装

《Plants》：Growth Performance and Whole-Plant Bacterial Assemblages of Spirodela polyrhiza Under Swine Biogas Slurry Dilution Gradients

　　

猪粪沼液是一种营养丰富的畜禽养殖废水，其处理可与植物生物量生产相耦合。研究人员通过将紫萍（Spirodela polyrhiza）在5–20%（v/v）沼液或参照培养基中培养7天，评估了其短期生物修复潜力。研究人员测定了生长指标和水相化学指标，并利用16 S rRNA测序对冲洗后全株植物回收的细菌群落进行了表征。在主实验中，5%沼液处理在沼液处理中表现出最高的平均鲜生物量和鲜重相对生长速率，尽管生长差异较小。在所有四种沼液稀释处理中，表观水相NH₃-N浓度下降超过90%。在使用另一批次沼液的补充实验中，四种沼液处理间的干重相对生长速率无显著差异（p = 0.168）。经体积校正后，含植物系统的NH₃-N耗竭为94.6–96.8%，而无植物对照为20.8–27.9%；相应的总氮耗竭分别为91.5–93.9%和19.7–29.0%。沼液添加通常与更高的细菌丰富度相关，而Shannon多样性在5%处理下最高；全株群落组成在各处理间存在差异。总之，这些短期研究结果表明，紫萍（S. polyrhiza）的生长、水相养分耗竭和全株细菌群落随沼液浓度的变化规律。这些结果为进一步评估以生物量生产和养分循环为核心的浮萍辅助沼液处理提供了基础。

研究背景方面，猪粪沼液是猪粪厌氧消化后残留的营养丰富的液体消化物，通常含有氨态氮、含磷养分、可溶性盐和残余有机物。此类富营养废水若未经充分处理即排放或施用，会导致受纳环境的养分污染和有机负荷。与此同时，这些水流中的残余养分是可回收资源，可通过植物系统进行循环利用，符合畜禽粪污消化物管理的循环经济原则。浮萍是小型、快速生长的漂浮水生植物，能够将溶解态养分转化为可收获的生物量，在植物修复、养分去除、生物量生产和下游生物产品开发方面已被广泛研究。在浮萍物种中，紫萍（Spirodela polyrhiza）因其快速营养生长、形态简单和对富营养条件的耐受性而特别适合沼液基培养。然而，在消化物衍生培养基中培养浮萍不仅仅是提供充足养分的问题。高铵浓度、升高的电导率、残余化学需氧量或不平衡的养分谱可抑制植物性能、改变水化学并扰乱培养系统的生物平衡。植物相关细菌群落在养分转化、表面定殖、胁迫适应和植物–环境相互作用中发挥重要作用。在漂浮水生植物中，植物表面与周围水的直接接触使环境微生物能够响应变化的养分条件而快速定殖和组装。浮萍相关微生物组因此对于理解富营养水生环境中的植物性能和系统稳定性日益相关。近期研究已开始表征这些微生物组装。关于浮萍辅助生物修复的一个重要问题是，植物在富营养沼液上的生长是否伴随水相化学负荷的降低。生物量生产和养分耗竭未必平行变化：沼液稀释改变了植物及相关微生物所经历的氮、磷、盐和有机物负荷。从浮萍回收的细菌组装提供了与处理相关的生物条件的补充信息，尽管终点16 S图谱无法确立微生物对耗竭的贡献。尽管关于浮萍生物量生产和废水处理已有大量研究，但紫萍（S. polyrhiza）生长、残余猪场沼液化学和冲洗后全株细菌组装的综合短期响应仍未被充分表征。由于这些化学变量沿稀释梯度共变，浓度梯度实验无法分离单个驱动因素的作用。本研究中，研究人员以沼液浓度作为实验变量，评估植物生长及水相化学负荷的变化，探究了紫萍（S. polyrhiza）辅助处理猪粪沼液的短期潜力。研究人员比较了不同沼液稀释度和参照培养基下的生物量积累和光合色素状态，并在主含植物实验中测定了NH₃-N、TN、TP和COD的表观变化。使用单独收集的沼液批次进行的补充实验包括平行的含植物和无植物容器，以评估背景耗竭和与植物存在相关的额外耗竭。研究人员还表征了冲洗后全株细菌组装，并考察了其与残余化学和16 S推断功能潜力的关联。研究人员假设较低的沼液负荷将在植物生长和残余化学负荷之间提供更有利的平衡，而较高负荷将留下更强的残余化学梯度并伴随全株细菌组装组成的变化。研究人员开展了主培养实验（6种培养基：超纯水对照CK、Hoagland营养液参照及5%、10%、15%、20%沼液，每处理3个生物学重复，7天静态培养）和补充实验（新收集沼液批次，含植物与无植物平行容器，同样6种培养基），得出以下结论：两个7天实验表明，紫萍（Spirodela polyrhiza）在5–20%猪粪沼液中培养可伴随显著的水相氮耗竭，而较高沼液负荷下植物生物量无成比例增益；主实验中所有四种沼液处理的表观NH₃-N浓度下降超过90%，补充实验中经体积校正的含植物容器NH₃-N质量耗竭为94.6–96.8%，而无植物对照为20.8–27.9%；尽管5%稀释在两批次中均产生沼液处理间最高的平均生长，但补充实验的浓度间差异不显著。全株细菌组装在各处理间也存在差异：中等浓度沼液处理与放线菌门（Actinomycetota）和链霉菌属（Streptomyces）相关类群的更高代表性相关，而20%处理显示出包含纤维弧菌属（Cellvibrio）、食酸菌属（Acidovorax）、氢噬菌属（Hydrogenophaga）、诺卡氏菌属（Nocardioides）等候选判别类群的独特组装。这些群落模式与残余化学梯度共变，但本研究设计无法确定类群是由沼液引入、从初始植物微生物组或环境中选择，还是对任何植物或化学响应的因果负责。功能预测仅为假设生成性质。主实验的浓度表观下降和补充实验含植物与无植物组的体积校正比较均未确定同化到紫萍生物量中的氮量，植物同化、微生物转化和物理化学过程的贡献仍未解决。由于两批沼液均来自同一农场且每个实验持续7天、每处理3个重复，在推荐操作稀释度或工艺规模应用之前，进一步工作应测试更长培养期和更多样沼液来源，并纳入直接植物N/P测量和完整养分质量平衡。这项研究的意义在于为评估浮萍辅助沼液处理与生物量生产和养分循环的关系提供了短期依据。

在技术方法方面，研究人员采用主培养实验（6种培养基、3个生物学重复、7天静态培养于植物生长箱，温度25 °C、光周期16 h光照/8 h黑暗、光强6000 lux）与补充实验（新收集沼液批次，含植物与无植物平行容器，同样条件）相结合的设计；植物材料为紫萍（Spirodela polyrhiza）品系ZB001（原采集于中国广西桂林，保存于福建省农业科学院生态研究所国家满江红种质资源圃），实验前于Hoagland营养液预培养7天；猪粪沼液采集自广东河源东瑞食品集团股份有限公司大型猪场，经初步沉淀和过滤去除大颗粒悬浮物；测定pH、EC、NH₃-N、TN、TP和COD等理化指标并计算浓度表观下降率与体积校正质量耗竭率；测定鲜重、干重及鲜重和干重相对生长速率（RGR）以及光合色素；对冲洗后全株植物提取总DNA，扩增细菌16 S rRNA基因V4区（引物515F/806R）并在NovaSeq 6000平台测序，经DADA2生成ASV、SILVA 138.1注释后进行多样性和群落结构分析及16 S推断功能预测。

研究结果方面，2.1 猪粪沼液稀释建立了持续的化学梯度及处理特异性表观养分耗竭：通过7天培养实验测定起点和终点水相化学，发现四种沼液稀释处理产生浓度依赖性升高的EC、NH₃-N、TN、TP和COD，第7天高沼液负荷处理保留显著更高的残余浓度，而pH保持相似，表明稀释序列创建了 distinct 化学环境并在采样时维持了持续化学梯度。2.2 5%沼液处理在测试条件下表现出最高的短期紫萍（S. polyrhiza）生长：通过测定终鲜重、鲜重RGR、终干重、干重RGR和总叶绿素，发现终鲜重和鲜重RGR在5%沼液处理最高、超纯水对照最低，整体处理效应显著且5%显著高于对照，但含养分处理间绝对差异较小，较高沼液浓度未进一步提高生长或叶绿素积累，表明对沼液负荷的非线性生长响应。2.3 补充实验：含植物与无植物水相耗竭及植物生长：通过新收集沼液批次的平行含植物和无植物容器实验，发现Hoagland终干重和干重RGR最高、5%沼液次之，四种沼液处理间干重RGR差异不显著（p = 0.168），经体积校正后含植物系统NH₃-N耗竭94.6–96.8%、无植物系统20.8–27.9%，TN相应为91.5–93.9%和19.7–29.0%，含植物系统TP耗竭56.8–95.2%、COD耗竭10.3–39.2%，表明背景水相损失可测量但远低于含植物系统，与植物存在相关的额外耗竭以NH₃-N和TN最显著。2.4 沼液浓度与全株细菌分类结构变化相关：通过16 S测序分析门和属水平相对丰度及热图，发现假单胞菌门（Pseudomonadota）在所有处理中占主导，放线菌门（Actinomycetota）在10%和15%处理中更丰富，属水平上纤维弧菌属（Cellvibrio）在沼液处理尤其20%中更丰富、链霉菌属（Streptomyces）主要在10%和15%中富集，20%处理以寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）、食酸菌属（Acidovorax）、氢噬菌属（Hydrogenophaga）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、纤维弧菌属（Cellvibrio）、莱茵海默氏菌属（Rheinheimera）、Inhella和假单胞菌属（Pseudomonas）为特征，表明沼液浓度与紫萍上 distinct 全株细菌组装相关。2.5 沼液处理与细菌丰富度增加相关但多样性响应非线性：通过Chao1、observed features和Shannon等α多样性指数分析，发现Chao1和observed features在CK最低、Hoagland和沼液处理较高，20%处理observed features显著高于CK，Shannon指数在5%沼液最高、其次20%，而10%和15%尽管丰富度较高但Shannon居中，表明低沼液负荷可能增加分类丰富度和均匀度而中高负荷可能有利于特定细菌类群富集。2.6 细菌群落结构在培养基质间分离：通过基于Bray–Curtis相异性的PCoA和NMDS排序及PERMANOVA、ANOSIM、MRPP全局检验，发现对照、Hoagland和沼液处理分离，前两轴解释74.28%总变异，PERMANOVA检测到强处理效应（F = 55.140，R² = 0.958，p = 0.001），ANOSIM显示完全分离（R = 1.000，p = 0.001），MRPP也支持组间分化（A = 0.741，p = 0.001），PERMDISP未达常规显著阈值（p = 0.083），表明强处理相关分化但分散效应不能完全排除。2.7 探索性LEfSe筛选鉴定候选处理相关判别类群：通过LEfSe分析（LDA > 4.0），鉴定出34个候选判别细菌支系，对照主要为假单胞菌门相关类群，Hoagland包括拟杆菌门（Bacteroidota）、甲基杆菌科（Methylophilaceae）等，沼液处理显示浓度相关判别模式，5%以α变形菌纲（Alphaproteobacteria）为主、10%以溶杆菌目（Lysobacterales）为代表、15%以放线菌门相关类群为特征、20%候选判别类群最多，表明沼液浓度与特定候选判别类群相关，但受组成性数据和有限重复限制应视为探索性候选。2.8 残余化学梯度与沼液响应性细菌属相关：通过RDA、向量拟合和Spearman相关分析，发现经VIF筛选后pH和COD保留在RDA模型中，前两轴解释100%约束变异，20%处理与COD向量紧密对齐，COD和pH均与排序显著相关，Spearman分析显示COD与纤维弧菌属（Cellvibrio）、链霉菌属（Streptomyces）、食酸菌属（Acidovorax）、氢噬菌属（Hydrogenophaga）等正相关、与剑菌属（Ensifer）和甲基嗜菌属（Methylophilus）负相关，NH₃-N与纤维弧菌属（Cellvibrio）、氢噬菌属（Hydrogenophaga）等强正相关，表明沼液衍生有机物和养分梯度与浓度相关细菌重构相关联。2.9 16 S推断功能谱在各处理间变化但需谨慎解释：通过PICRUSt2、BugBase和FAPROTAX分析，发现PICRUSt2预测的MetaCyc通路的PCA中20%处理沿PC1明显区别于其他组，BugBase预测的革兰氏阳性菌比例主要在10%和15%处理增加，FAPROTAX预测的化能异养和好氧化能异养在10%、15%和20%沼液处理中富集、甲基营养和甲醇氧化在Hoagland和5%沼液较高，表明推断功能谱与分类和理化变化 broadly 一致，但仅为假设性功能潜力而非直接测量。

讨论部分总结：3.1 植物性能反映了养分–益处–胁迫负荷权衡，紫萍（S. polyrhiza）对沼液浓度的生长响应呈明显非线性，5%沼液支持最高终鲜重和鲜重RGR且总叶绿素与Hoagland相当，较高浓度未产生成比例生物量增益，表观NH₃-N下降超过90%但生物量分化有限，补充实验中5%干重RGR最高但处理间差异不显著且批次间排序不同；本实验RGR绝对值低于标准化体外生长测定报道值，可能与预培养时间、初始表面覆盖度约80%、冲洗和静态分批培养条件有关，这些因素未被独立测试因而不能赋予个体因果效应；该模式可能反映养分供应与化学胁迫之间的平衡，适度沼液添加提供必需元素而过量氨态氮可抑制生长和光合色素保留，氨毒性受pH调节，本实验pH范围窄且处理间无差异而NH₃-N、EC、TN、TP和COD同时变化，因此观察到的植物响应不能单独归因于氨、盐度、养分浓度或有机物；Hoagland为硝酸盐基而沼液以氨态氮为主，硝酸盐、亚硝酸盐和完整离子组成未独立测定，氮形态和铵硝比可影响浮萍生长和氮同化，因此Hoagland与沼液处理差异不能仅归因于总氮浓度或EC，需要因子设计独立操纵氮形态、氨态负荷和离子强度；15%和20%处理保留更高残余氮、磷、EC和COD而未产生成比例更大生物量，水柱养分浓度下降不应等同于浮萍养分回收，补充实验中无植物容器经体积校正显示约20–28% NH₃-N耗竭和20–29% TN耗竭而含植物容器氮耗竭显著更大，背景过程不可忽略但植物存在与相当大的额外水相耗竭相关，两个实验均未确定耗竭铵的去向，植物同化、微生物转化和物理化学过程仍未解决，补充实验使用不同沼液批次不能用于回溯计算主实验直接植物同化分数。3.2 全株细菌组装反映了沼液衍生系统状态，冲洗后全株生物量回收的细菌群落在培养基质间差异强烈，Bray–Curtis排序显示明显处理相关分离且PERMANOVA将95.8%群落变异归因于处理，PERMDISP p值0.083接近阈值不能排除分散异质性贡献，结果与浮萍相关微生物组响应养分条件和周围微生物环境变化的证据一致；由于植物非无菌且未表面消毒，图谱代表冲洗后全株回收的细菌类群而非严格定义的內生或表生群落，浮萍表面与培养基直接接触允许环境细菌附着、持续和竞争定殖位点，观察到的分离应解释为全株组装的处理相关重构而非特定植物微生态位的转变；重构呈浓度依赖性而非沼液相关细菌的均匀富集，Hoagland和低沼液处理与甲基嗜菌属（Methylophilus）、甲基杆菌科相关类群和水杆菌属（Aquabacterium）相关，10%和15%处理显示更多放线菌门和链霉菌属（Streptomyces）代表性，20%处理以纤维弧菌属（Cellvibrio）、氢噬菌属（Hydrogenophaga）、食酸菌属（Acidovorax）和诺卡氏菌属（Nocardioides）等为区分，先前浮萍微生物组研究同样鉴定出复发宿主相关类群和环境条件间的显著组成周转，食酸菌属（Acidovorax）曾从家禽养殖废水中培养的浮萍中分离支持至少一个高沼液相关属与浮萍–废水环境的兼容性，本研究数据记录了浓度相关全株细菌配置但生态角色和来源不能从属水平终点图谱推断；链霉菌和其他放线菌广泛报道为具有养分动员、次生代谢物产生、生长促进和胁迫相互作用能力的植物相关细菌，其在中等沼液浓度下的富集可能反映有利于放线菌持续的条件但未直接测量对植物有益的活动，近期紫萍分离株工作进一步表明细菌对宿主生长和碳分配的影响可强烈具有分离株特异性，强化了避免仅从属水平16 S图谱赋予植物有益功能的必要性；较高沼液负荷下纤维弧菌属（Cellvibrio）富集与纤维弧菌（Cellvibrio japonicus）表征的广泛碳水化合物活性酶系统一致，使其能够降解复杂植物衍生多糖，氢噬菌属（Hydrogenophaga）和食酸菌属（Acidovorax）成员已从活性污泥和反硝化废水环境中回收，支持其与养分和有机物丰富条件的生态兼容性，这些比较不能确立本系统中的等效功能因为属水平16 S图谱无法解析菌株身份、功能基因、基因表达或代谢活动；沼液响应性类群的来源仍未解决，实验无法区分直接从沼液引入微生物与预先存在植物相关细菌的持续、环境定殖或后续群落相互作用，浮萍微生物组可在环境转变或非生物胁迫后重组而定殖成功可能取决于细菌适合度和植物表面微生物间相互作用决定因素，叶状体和根也可容纳组成不同的群落但本分析中这些区室被合并，因此微生物组发现不应单独推广到根、叶状体、表生或內生生态位，需要来源解析、区室解析和时间解析的多沼液来源采样以鉴定类群来源并评估普遍性。3.3 残余化学条件沿沼液梯度与细菌组装结构共变，残余培养基化学沿沼液梯度与全株细菌组成共变，经VIF筛选后COD和pH保留在RDA中且与群落排序显著相关，COD与包括纤维弧菌属（Cellvibrio）、链霉菌属（Streptomyces）、食酸菌属（Acidovorax）和氢噬菌属（Hydrogenophaga）在内的几个沼液响应性属正相关而NH₃-N、TN、TP和EC显示额外属特异性关联，在各处理组内进行的Mantel检验未检测到群落相异性与任何单一理化变量间的显著关联（Mantel r范围?1.000至1.000，p范围0.167至1.000），鉴于每处理仅3个生物学重复这些探索性组内检验排列分辨率有限并作描述性解释，这些模式与先前废水研究一致其中铵、有机负荷、pH和相关理化变量与细菌群落结构共变，由于沼液梯度同时改变这些因素观察到的关联不能鉴定任何单个化学驱动因素为因果负责；α多样性对沼液负荷也呈非线性响应，细菌丰富度在沼液添加处理中通常高于对照而Shannon多样性在5%沼液最高且不随沼液浓度增加进一步提高，浮萍微生物组研究同样表明环境和养分变化可重构相关细菌群落同时保留复发和环境响应性类群，本模式可能反映低沼液负荷下可检测细菌库的扩张随后中等或高浓度下特定类群的选择性富集和均匀度降低，然而丰富度和Shannon多样性不能鉴定群落变化的生态机制，微生物组装可涉及选择、扩散、生态漂变和多样化而废水群落常由基于生态位和中性过程共同塑造，结果因此支持浓度相关细菌重构但不是环境过滤的直接证据。3.4 16 S推断功能谱生成了可检验的生态假设，基于16 S的功能预测沿沼液梯度与观察到的分类和理化变化 broadly 一致，中等和高沼液处理显示更高的预测化能异养和好氧化能异养与更大残余COD和纤维弧菌属（Cellvibrio）、氢噬菌属（Hydrogenophaga）、食酸菌属（Acidovorax）和诺卡氏菌属（Nocardioides）富集一致，化能异养相关功能已报道为堆肥和消化物细菌群落中的主导预测性状，人工湿地中进水基质浓度和C/N比变化也可重构细菌群落和氮转化途径，纤维弧菌属（Cellvibrio）富集进一步支持该解释因为该属成员拥有参与降解复杂植物衍生多糖的多样碳水化合物活性酶，较高沼液浓度处理可能因此使全株组装转向具有更大有机底物利用潜力的类群，然而由于本研究样本收集自冲洗后全株而非大量沼液、水或沉积物，与先前废水研究的一致性应视为对有机负荷的趋同响应而非这些生境间发生相同微生物过程的证据；相反Hoagland和5%沼液中更强的预测甲基营养和甲醇氧化与甲基嗜菌属（Methylophilus）和相关甲基杆菌科更高丰度一致，该科成员已知在甲醇喂养废水系统中利用C1化合物且也已在保守浮萍相关细菌类群中鉴定，总体这些结果表明从矿物养分或低沼液条件下含更强甲基营养相关信号的组装向较高有机负荷下具有更大预测异养潜力的组装的浓度相关转变，该发现通过将沼液浓度、残余化学、全株细菌周转和推断生态潜力联系在单一浮萍培养实验内扩展了先前工作，然而PICRUSt2、BugBase和FAPROTAX从系统发育或分类信息推断功能而非直接测量功能基因、转录、酶活性、代谢通量或过程速率，属水平图谱也无法解析菌株特异性代谢或致病性状因此任何标记为潜在致病的BugBase类别不应解释为致病菌株或活动的证据，这些功能结果应因此视为假设生成证据并通过宏基因组学、靶向功能基因定量、酶测定或代谢物测量验证。3.5 对浮萍基沼液生物修复和增值的启示，从生物修复角度看关键发现是尽管植物生长差异有限但在沼液稀释间观察到显著植物相关水相氮耗竭，主实验中所有四种沼液处理的表观NH₃-N浓度下降超过90%，补充实验进一步显示含植物容器经体积校正的NH₃-N质量耗竭为94.6–96.8%而无植物对照为20.8–27.9%，总氮显示类似对比而TP和COD响应随沼液浓度差异更大，这些观察表明仅生物量生产不足以表征短期处理性能，由于氮损失和转化未被单独量化与植物存在相关的额外水相耗竭不能仅归因于植物吸收，5%沼液一致的描述性生长优势值得进一步测试但补充实验中不显著的浓度效应和较高浓度下不同排序不支持确认的操作最优；全株细菌数据为化学模式提供生态背景但不确立养分耗竭的微生物机制，纵向废水研究同样将细菌组装变化与水质动态和处理性能联系起来，由于本分析基于单次采样终点不能确立观察到的群落是否对处理有贡献、随时间持续或预测性能，未来研究应结合时间解析的植物、水和微生物组测量与无植物对照和养分质量平衡以在重复投料或连续培养下评估这些关系。3.6 局限性与未来方向，若干局限性约束了本研究解释和推广：第一主实验仅在受控分批条件下进行7天，结果因此表征短期响应不能代表长期演替、季节变化、重复沼液投料、重复收获或连续培养；第二主实验使用单一农场和单次采样批次的沼液而独立实验使用同一农场新收集的第二批次，补充实验提供了农场内背景水相耗竭模式的额外证据并显示与主实验在沼液处理间最高平均生长方面一致（5%沼液处理再次显示四种沼液浓度中最高平均终干生物量和干重RGR），然而这些第二批次生长差异不显著且每处理仅3个生物学重复，跨批次一致性应因此视为定性支持而非可重复浓度最优的确认且不确立跨农场、厌氧消化过程、储存条件、季节或沼液来源的普遍性；第三每处理仅含3个生物学重复限制了植物和微生物组终点的统计功效和精度，微生物组差异类群和多变量结果应因此视为探索性，初始生物量按鲜质量标准化但单个叶状体年龄未解析也可能贡献生物学变异，未来研究应因此使用更大生物学重复例如在可行时每处理至少5个独立重复以及更标准化的起始植物群体；主培养实验中观察到的基于浓度的NH₃-N、TN、TP和COD表观下降不能具体归因于浮萍吸收因为该运行未包括同期无植物对照、残余体积测量、植物组织N/P测量和完整养分质量平衡，补充实验经体积校正量化了背景水相耗竭但由于使用新收集沼液批次被单独分析且未用于校正主培养实验，两个实验中水柱消失可能反映植物同化、微生物转化或固定、氨挥发、沉淀、沉降、吸附或其他过程，补充无植物处理量化其组合背景效应但不划分这些机制；此外沼液浓度变化同时改变几个理化变量阻止RDA和相关分析分离COD、pH、氨态氮、养分负荷、氮形态或离子条件的独立效应，未来因子实验应独立操纵这些驱动因素并纳入直接植物养分测量；微生物解释进一步受采样策略限制，冲洗后全株被分析而未分离叶状体与根或区分表生与內生部分尽管这些区室可容纳不同细菌群落，此外原始沼液、初始植物微生物群、残余培养基和空气或背景微生物群未被测序使得无法确定类群是否直接来源于沼液、环境选择、初始植物微生物群的持续或后续定殖，由于16 S扩增子数据是组成性的相对富集也不一定表明绝对细胞丰度增加，来源解析、区室解析、时间解析和多批次采样应因此与总细菌定量、内标、流式细胞术或类群特异性定量PCR结合；最后PICRUSt2、BugBase和FAPROTAX基结果代表预测功能潜力而非基因丰度、表达、代谢活动、植物生长促进、氮循环速率或致病性的直接证据，未来验证应优先宏基因组学或靶向功能基因测定随后代谢物或酶测量和关键候选类群的分离株接种实验，在这些约束内本研究提供了与评估紫萍（S. polyrhiza）辅助沼液生物修复相关的短期证据同时留下氮耗竭机制和长期性能未解决。

研究结论部分翻译：两个7天实验表明，紫萍（Spirodela polyrhiza）在5–20%猪粪沼液中培养可伴随显著的水相氮耗竭，而较高沼液负荷下植物生物量无成比例增益。主实验显示所有四种沼液处理的表观NH₃-N浓度下降超过90%。补充实验中，含植物容器经体积校正的NH₃-N质量耗竭为94.6–96.8%，而无植物对照为20.8–27.9%。尽管5%稀释在两批次中均产生沼液处理间最高平均生长，但补充实验的浓度间差异不显著。这些发现支持浮萍辅助沼液生物修复的短期潜力。全株细菌组装在各处理间也存在差异。中等浓度沼液处理与放线菌门（Actinomycetota）和链霉菌属（Streptomyces）相关类群的更高代表性相关，而20%处理显示出包含纤维弧菌属（Cellvibrio）、食酸菌属（Acidovorax）、氢噬菌属（Hydrogenophaga）、诺卡氏菌属（Nocardioides）和其他候选判别类群的独特组装。这些群落模式与残余化学梯度共变，但本研究设计无法确定类群是由沼液引入、从初始植物微生物组或环境中选择，还是对任何植物或化学响应的因果负责。功能预测仅为假设生成性质。主实验的浓度表观下降和补充实验含植物与无植物组的体积校正比较均未确定同化到紫萍生物量中的氮量。植物同化、微生物转化和物理化学过程的贡献仍未解决。由于两批沼液均来自同一农场且每个实验持续7天、每处理3个重复，在推荐操作稀释度或工艺规模应用之前，进一步工作应测试更长培养期和更多样沼液来源，并纳入直接植物N/P测量和完整养分质量平衡。