滴水湖及其引水河道沉积物中的微生物生态调查和研究

摘要

滴水湖位于东海之滨的盐碱海滩上,是中国目前最大的人工湖,2002年6月正式开挖,2003年10月开始蓄水。湖泊呈圆形,总面积5.56km2,平均水深3.7m。湖水主要源自黄浦江,流经大治河后,沿随塘河、芦潮引河,后经 C港外涟河、C港内涟河汇入滴水湖,是临港新城水利调度及景观的核心。作为湖泊生态系统研究的重要环节之一,本课题对滴水湖沉积物中的微生物群落结构进行了调查。
　　试验于2010年1月至2011年10月,分三个阶段进行。第一阶段:2010年夏季,于滴水湖湖心采集沉积物样品,对沉积物中可培养优势菌种进行分离、纯化,并利用Biolog微生物自动分析系统进行鉴定,探明滴水湖主要优势微菌种及其特性。第二阶段:2010年期间,每月中旬对闸外引水河、闸内引水河及滴水湖三个区域的八个采样点进行沉积物样品采集,对滴水湖及其引水河道沉积物中有机磷细菌(OPB)、无机磷细菌(IPB)的分布变化规律进行研究,并分析了其与水体总磷(TP)、总溶解性磷(TDP)、活性磷(AP)之间的相关性,对磷细菌在滴水湖物质循环和能量流动中的作用有了进一步的了解。第三阶段,2011年期间,于春、夏、秋、冬四季对闸外引水河、闸内引水河及滴水湖三个区域的八个采样点进行沉积物样品采集,采用Biolog EcoPlateTM检测方法对滴水湖及其引水河道沉积物中的微生物群落的功能、物种多样性进行研究,掌握了滴水湖及其引水河道的微生物群落的结构特征和稳定性。研究结果如下:
　　(1)2010年夏季,滴水湖沉积物中可培养菌落总数为2.43×104CFU/g,相对前人研究的湖水、海水样品进行比较,滴水湖沉积物中细菌总数均较少,分离纯化后的8株优势菌种中,革兰氏阴性菌占87.5％,其中7株为 GN-NENT(革兰氏阴性非肠道菌)、1株为GP-ROD SB(革兰氏阳性芽孢杆菌),滴水湖的菌落结构特性上更偏向于富营养、高盐度、碱性湖泊环境下的菌落结构。鉴定结果显示,8株菌种分别为:鳗鱼气单孢菌(Aeromonas encheleia)、乙酸钙不动杆菌/基因型1(Acinetobacter calcoaceticus/genospecies1)、舒氏气单胞菌(Aeromonas schubertiiDNA group12)、腐败希瓦氏菌 B(Shewanella putrefaciens B)、维罗纳/温和气单胞菌(Aeromonas veronii/sobria DNA group8)、坎氏弧菌(Vibrio campbelli)、蕈状芽孢杆菌(Bacillus mycoides)和梅氏弧菌(Vibrio metschnikovii)。
　　(2)2010年调查研究显示,闸外引水河沉积物中 OPB、IPB年平均含量分别为(2.76×104±1.31×104)CFU/g和(7.19×103±3.98×103) CFU/g;闸内引水河中分别为(1.05×104±3.56×103) CFU/g和(2.54×103±8.77×102)CFU/g;滴水湖中则为(6.69×103±2.63×103)CFU/g和(1.66×103±5.83×102)CFU/g。不论是与前人研究的湖泊相比还是与其引水河道相比,滴水湖湖区沉积物中 OPB、IPB在数量上相对较少,滴水湖及其引水河道沉积物中 OPB、IPB数量与水体中磷元素含量密切相关,各采样点 OPB、IPB数量与 TP含量均呈极显著正相关,且均高于与 TDP、AP的相关系数,与引水河道相比,滴水湖湖区沉积物OPB、IPB数量与 TP含量的相关系数更高。
　　(3)2011年调查研究显示,滴水湖及其引水河道微生物群落整体活性较高,闸内引水河、闸外引水河和滴水湖 AWCD全年最大值分别为2.78、2.39、2.38,表明其对外来胁迫所引起的生态系统波动的恢复能力较高;滴水湖及其引水河道的微生物群落利用糖类及其衍生物和氨基酸及其衍生物的能力较强,其中利用L-天门冬酰胺能力最强,各采样点利用L-天门冬酰胺的年均光密度值均在8以上;各个采样点Shannon-Wiener指数 H′随季节变化不显著,微生物群落功能多样性较为稳定,除 C港外涟河、C港内涟河外,其余6个采样点在不同季节达到的最大值均大于4。

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第一章 综述

1.1 湖泊生态系统中微生物研究的现状

1.2 湖泊沉积物中微生物的研究方法

1.3 滴水湖及其引水河道

1.4 研究的目的及意义

第二章 滴水湖沉积物中可培养优势微生物

2.1 材料与方法

2.2 结果与分析

2.3 讨论

第三章 滴水湖及其引水河道沉积物中磷细菌的生态调查

3.1 材料与方法

3.2 结果与分析

3.3 讨论

第四章 滴水湖及其引水河道沉积物中微生物群落多样性的初步研究

4.1 材料与方法

4.2 结果与分析

4.3 讨论

第五章 小结

5.1 研究工作小结

5.2 研究中存在的问题

5.3 后续研究工作的展望

参考文献

致谢