《Journal of Hydrology》：Threshold-like bacterial community reorganization and microbial health risk along phosphorus-enrichment gradients in urban rivers
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•沿城市营养盐梯度出现了两种截然不同的细菌群落状态。•总磷浓度范围为0.025–0.039 mg/L，标志着关键过渡区。•阈值跨越有利于确定性群落组装和r-策略物种的富集。•在更密集的网络中，负向至正向凝聚性从0.496下降至0.442。•随着抗性基因和毒力基因的富集，健康风
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沿城市营养盐梯度出现了两种截然不同的细菌群落状态。
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总磷浓度范围为0.025–0.039 mg/L，标志着关键过渡区。
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阈值跨越有利于确定性群落组装和r-策略物种的富集。
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在更密集的网络中，负向至正向凝聚性从0.496下降至0.442。
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随着抗性基因和毒力基因的富集，健康风险从41.33上升至54.39。
引言
快速城市化通过城市排放、营养盐富集、有机质输入和水文改变的综合效应，重塑了河流细菌群落，并对淡水生物地球化学功能及微生物健康风险产生影响（Borton等，2025年；Thorpe等，2025年）。河流微生物介导碳、氮和磷循环，其分类组成和功能潜力对土地利用、资源可用性和污染输入表现出高度敏感性。越来越多的证据表明，水生微生物群落可沿环境扰动和营养盐负荷梯度表现出非线性或阈值型重组（Bao等，2024年；Shang等，2024a年；Shang等，2021年）。在城市河流中，磷富集常与溶解性有机物（DOM）的变化共存，后者与污水排放、陆地输入、藻类生产和微生物加工有关（Liu等，2024年；Shi等，2025a年）。这些耦合变化提出了一个关键问题：细菌群落是对磷富集做出连续响应，还是沿由此产生的资源梯度经历阈值型重组。
DOM与细菌资源利用和群落结构密切相关，因为它既提供有机基质，又受微生物代谢改造（Wan等，2023年；Wang等，2024a年）。DOM的光学特性可反映与陆地输入、污水排放、藻类生产和微生物再加工相关的相对变化（Nelson等，2023年），而激发-发射光谱矩阵结合平行因子分析为解析荧光DOM组分提供了一种实用手段（D'Andrilli等，2022年；Shi等，2021年）。重要的是，DOM-细菌关联具有环境依赖性：营养盐条件可改变微生物的资源需求和DOM-微生物相互作用，而微生物活动可进一步重塑DOM特征（Guo等，2025年；Hu等，2022年）。因此，应将磷富集置于更广泛的营养盐-DOM背景中加以考量，而非视为孤立的環境因子。
阈值型群落重组可能超越分类学更替，延伸至生态组装、生活史策略、网络组织和微生物健康风险的变化（Bao等，2024年；Shang等，2024a年）。营养盐和有机质富集可有利于更快速响应的类群，而占优势的淡水细菌谱系在代谢和资源利用策略上差异显著（Salcher等，2025年）。群落关联的变化也可能改变基于凝聚性的网络缓冲能力。这些生态转变与微生物健康风险相关，因为污水处理厂出水和水文排水系统可将潜在病原微生物、抗菌抗性决定因子和毒力相关功能引入受纳河流（Becsei等，2024年；Lee等，2023年）。然而，这些过程很大程度上被单独研究，磷相关群落阈值是否伴随生活史策略和微生物健康风险的协同变化仍不清楚。这一总磷阈值-生活史-风险关联在温带城市河流网络中尚未得到充分阐明。
本研究调查了石家庄城市河流网络中沿磷富集梯度的细菌群落重组。我们假设，在更广泛的营养盐-DOM背景中，磷富集将与阈值型群落重组以及群落组装、生活史策略、网络缓冲和微生物健康风险的协同变化相关。我们首先识别了群落状态及其分化最密切相关的环境梯度，包括一个推测的总磷过渡区间。随后，我们检验了状态相关的DOM特征变化、群落组装、网络缓冲和K/r策略变化，最后评估了其与潜在病原微生物、微生物健康风险以及涉及资源获取、抗菌抗性和毒力的宏基因组功能之间的关联。这一分层分析将磷相关的群落分化与生态重组和微生物健康风险联系起来，为识别关键过渡区间和改善城市河流微生物风险预警提供了生态学基础。
各章节摘要
研究区域、采样设计与样本采集
本研究涵盖石家庄城市河流水系，石家庄是中国北方一座具有代表性的大型城市，地理位置为北纬37°27′至38°47′、东经113°30′至115°20′。该地区属暖温带大陆性季风气候，年均地表水资源量约为7.81×10?立方米。其城市河流在水调蓄、景观维护、污染物输送和下游受纳过程中发挥重要作用（Shi等，2025a年）。所研究的受纳水体在水文调控方面存在差异，
水质和DOM光学特征的纵向变化
水质沿河流连续性变化显著（图S1）。溶解氧（DO）和pH值总体呈下游下降趋势，而硝态氮（NO??-N）、亚硝态氮（NO??-N）、总氮（TN）和总磷（TP）则呈上升趋势；水温、氨氮（NH??-N）和化学需氧量（COD）变化较小。这些氧和营养盐梯度为DOM光学特征变化提供了环境背景。EEM-PARAFAC解析出三种不同的荧光组分（图S2a）。最终的三组分模型解释了EEM总方差的98.07%，核心一致性为69.92%。Tucker
结论
本研究识别了沿磷富集梯度上两种细菌群落状态之间的阈值型分化，总磷成为最强的可测量环境预测因子，0.025–0.039 mg L?1代表一个推测的、特定于本次调查的过渡区间。状态B的特征表现为更强的确定性群落重组、更快的响应类群贡献更大以及微生物健康风险更高。尽管网络连通性增强，但
CRediT作者贡献声明
石坤：撰写——初稿，软件，方法学，数据整理。张家峰：软件，方法学，数据整理。张可宣：方法学，数据整理。周士磊：撰写——审阅与编辑，监督，资源，概念化。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。
致谢
本工作得到河北省自然科学基金（E2024208033）和河北省教育厅基础研究重点培育项目（JCZX2026001）的资助。
石坤|张家峰|张可宣|周士磊
