银川市阅海湿地水体细菌生态时空分布规律研究

摘要：利用综合污染指数法对银川市阅海湿地13个位点进行4个季节水质评价，发现阅海湿地水体全年均呈污染状态，春季水质状况最差。各季节相应位点分别进行水体中可培养细菌计数及菌种鉴定，发现各位点可培养细菌总数均呈夏﹥秋﹥春﹥冬的总体变化趋势，夏、秋季细菌数量明显高于春、冬季，夏、秋季间各位点细菌数量变化趋势基本吻合。共分离获得6属13种细菌，细菌种属多样，分布广泛。阅海湿地水体细菌数量、种属可影响湿地水体水质。

关键词：阅海湿地；细菌生态；水质状况

中图分类号：X172 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2014）18-4290-04

湿地是一种特殊的生态系统，在其水体净化过程中，微生物起着非常重要的作用，它们是湿地生态系统重要的组成部分，同时也对水体中污染物起到不同程度的降解作用。湿地微生物中的细菌分布广泛，组成多样，污染物降解能力各异。其数量、种类、结构、功能的变化会反映湿地水体水质的变化，也因此成为湿地生态系统水质监测和评价的重要参数[1，2]。

宁夏地处中国内陆干旱半干旱地区，湿地资源丰富，共分为河流、湖泊和库塘3类13型，湿地总面积为25.57万hm2，占全区总土地面积的4.9%，占全国湿地总面积的0.66%[3]。阅海湿地是宁夏银川市面积最大、生态系统完善、原始地貌保存最完整的湿地，属国家级湿地公园。近年来随着经济快速发展，渔业规模养殖的扩大、旅游业不断增长、各类涉水产业的无序发展，使得对湖区及周围资源的开发强度越来越大，该区域内湖泊生态环境不同程度遭到破坏[4]。阅海水环境质量状况的优劣不仅直接关系着其经济和生态建设，也关系到银川市的旅游和社会发展。

目前针对于银川平原湖泊湿地细菌生态及其污染物降解能力的研究相对匮乏，因此本研究以银川市阅海湿地为基础，探讨细菌在湿地生态系统中的分布规律与种属变化，分析细菌数量、种类与污染物时空分布之间的规律，以期获得阅海湿地微生物区系、细菌生态等基础资料，对银川平原湖泊湿地生态系统恢复与防治提供帮助。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

银川市阅海湿地位于银川市西北，总面积2 000 hm2，湖泊面积800 hm2，占总面积的40%，水深2.5～3.0 m，沼泽面积495 hm2，占总面积的24.6%，水深0.2～0.8 m。阅海湿地与艾依河相通，主要来水源为农田退水、地下水及部分黄河水，主要水系有唐徕渠、第二农场渠、鞑子渠、四二干沟等，已形成以湖泊湿地、沼泽湿地为主的较完整湿地生态系统，水资源较丰富，水质较好，形成较完整的生物多样性[5]，生态作用强大，经济作用亦日益凸显。

1.2 采样点、采样时间描述

根据阅海湿地水生植物的分布以及挂网养殖的区域分布情况，分别在阅海湿地水体入水端、出水端、养殖区、近边坡区、水生植物密集区共布设13个采样点，水面下50 cm取样（冬季结冰后钻冰面取50 cm下水样）。采样点分布见图1。

根据季节的变化分别对阅海湿地进行4次即春、夏、秋、冬季取样，具体时间为2011年3月、6月、10月、2012年1月。每次调查、取样时间基本统一为9：00～12：00。

1.3 水质监测指标与评价方法

依据地表水环境质量标准（GB 3838-2002），在常规监测指标项中根据阅海湿地主要污染物代表性选择7个评价指标开展污染物评价[6]，分别为水温、高锰酸盐指数、溶解氧（DO）、5日生化需氧量（BOD5）、化学需氧量（CODcr）、总磷、氨氮（NH3-N）。采样方法、频率、水样保存、实验室分析均执行国家水质监测标准方法，每个样品采用3次平均结果。

根据阅海湿地的生态作用，水质评价采用地表水环境质量标准的四级水标准进行综合污染指数评定[7]。

1.4 可培养细菌计数与鉴定

细菌计数采用平板菌落计数法[8]。检验方法参见微生物计数标准《食品安全国家标准 食品微生物学检验 菌落总数测定》（GB 4789.2-2010）。细菌菌种鉴定难度较大，方法亦很多，本研究采用快速分子生物学之16S rDNA测序法对细菌进行种属鉴定[9]。

2 结果与分析

2.1 综合污染指数法评价结果

对13个采样点和1个混合样品进行综合污染指数分析，阅海湿地4个不同采样时期，各点位以及混合样品的综合污染指数存在一定的差异。综合其时空变化特点可知，阅海湿地四季均呈不同程度污染，春季水质状况最差。各采样点位间在春季变化较明显，其他3个季节变化不太明显。3月份即春季综合污染指数相对偏高均大于1，个别位点如3#（靠近入水口）、6#、7#（靠近养殖区）综合污染指数大于2，湿地水体整体呈污染、局部呈重污染的状况。6、10月即夏、秋季综合污染指数大部分位点及混合样均大于1。夏、秋季比较，10月即秋季综合污染指数相对偏低，但夏、秋季湿地水体整体均呈污染状况。1月即冬季封冰后采集的样品，污染变化不是十分显著，综合污染指数变化亦不显著，但整体呈现污染状态。结果见图2。

2.2 阅海湿地可培养细菌的时空分布及与水质变化间的关系

阅海湿地水体全年温度变化在0～26.5 ℃，对应于2011年3月、6月、10月及2012年1月的平均水温为10.2、20.6、16.4和0.3 ℃。各采样点可培养细菌数4季存在较明显的动态变化特征（图3），各位点均呈现夏>秋>春>冬的总体变化趋势。夏、秋季细菌数量明显高于春、冬季，夏、秋季间各位点细菌数量变化趋势基本吻合，且均在2#、8#位点呈现较大值。2#位点靠近该湿地入水口处，污染物受纳较多导致异养细菌数量增加；而8#位点位于湿地中段西侧靠近边坡处，其东侧为阅海湿地封闭养殖区，边坡岸上人类活动的影响及来自于养殖区域的污染物均有可能导致该位点细菌数量较高。春、冬季，各位点细菌数量未见较大波动，细菌菌落均数基本恒定在100～200 CFU/mL，这一结果再一次表明细菌的生长、增殖很大程度上受温度的制约。

初步分析，6月（夏季）水温徒增，细菌大量增殖，阅海湿地观光旅游、休闲垂钓、封闭养殖等人类活动趋多，污染物排放量增大，污染物种类趋多，水生植物生长旺盛，大量异养细菌增殖；该时间段水质在全年中并未因污染物的增多以及人类活动的增加进一步恶化，主要是由于大量增殖的异养细菌中亦有部分具有降解各类污染物的净化功能菌增殖而净化水体的结果。10月（秋季）各采样点可培养细菌总数均低于6月，但明显高于3月及1月，此时间段正值金秋季节，水生植物生长亦旺盛，水温回落不剧烈，细菌数量呈弱减小趋势，水质综合污染指数略高于1，呈污染特征但因细菌净化作用亦无大辐波动。1月湿地水体表面基本结冰，处于封冰期，水量减少，水生植物数量及种类降低，细菌菌落数量锐减，此时段各类污染物相对减缓甚或停止，并且随着湿地水体深度增加，冰面以下水生动物、微生物依然存在，尤其是在此时空条件下存在着低温条件下较为活跃的低湿菌种对水体承担着一定的净化作用，因此水质状况亦趋于稳定。而在3月，水温缓升，冰面融化，水体流动增加，污染物受纳逐渐上升，人类活动增多，而水生植物、水生动物、微生物尤其是细菌的回升并不显著，各位点及混合样综合污染指数大部分临界2，部分位点综合污染指数大于2，因此在春季呈现全年中水质最差的状态。

2.3 阅海湿地细菌群落组成

阅海湿地各采集水样经细菌的分离培养和纯化，共培养纯培养物38个，纯培养物进行PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳检测，有21株进行16S rDNA测序，与NCBI数据库比对，共分离获得6属13种细菌，优势菌种为：Pseudomonas putida（恶臭假单胞菌）、Bacillus cereus（蜡样芽孢杆菌）。冬季低温水体中出现的菌种为Bacillus firmus（坚强芽孢杆菌）、Bacillus amyloliquefaciens（解淀粉芽孢杆菌）、Pseudomonas putida（恶臭假单胞菌）、Bacillus cereus（蜡样芽孢杆菌）。可见银川市阅海湿地细菌群落种属多样，分布广泛，即使冬季低温条件下亦存在特定菌种。阅海湿地水体中细菌种属与同期对照湖泊黄河湿地、鸣翠湖湿地比对，即有相同性又具备一定的差异性。各湿地水样中均有出现的菌种为Pseudomonas putida（恶臭假单胞菌）、Bacillus cereus（蜡样芽孢杆菌）、Bacillus pumilus（短小芽孢杆菌）、Bacillus subtilis（枯草芽孢杆菌）、Bacillus thuringiensis（苏云金芽孢杆菌）。阅海湿地与其他两个湖泊湿地水样细菌比对，出现的特殊菌种为Exiguobacterium aurantiacum（金橙黄微小杆菌）、Brevundimonas diminuta（缺陷短波单胞菌）、Bacillus licheniformis（地衣芽孢杆菌）、Bacillus firmus（坚强芽孢杆菌）。阅海湿地水体菌株鉴定结果见表1。

3 小结与讨论

阅海湿地以季节为单位的多点位的水质、混合样品的水质综合污染指数法分析结果显示，不同点位水质存在较大的差异，混合样品的分析结果与任何一个独立点位均不一致。不同季节各点位之间存在差异，四季湿地水体呈不同程度污染的总体状况，春季水质状况最差，夏、秋、冬季水体亦呈轻度污染状况，各位点间季节变化不十分显著。

就可培养细菌数量变化与水质时空变化间的契合关系而言，阅海湿地各位点细菌数量均呈现夏>秋>春>冬的总体变化趋势。经分析，水温、污染物排放、人类活动、水质状况等均会不同程度地影响到湿地水体中细菌的数量，水温是其中明显的制约因素[10]，夏、秋季可培养细菌数量明显多于春、冬季。除水温之外，湿地水体水质整体状况的变化与细菌数量变化间亦存在较明显的关系，水质污染程度越高，则细菌数量越多。另一方面，水温越高，湿地水体中可培养细菌数量则越高，其中对污染物具降解作用的细菌类型与数量也越多，对水体的自净及污染物去除具有不容忽视的作用。银川市阅海湿地水体中共分离获得6属13种细菌，细菌群落种属多样，分布广泛，冬季低温条件下亦有特定菌种存活，对水质起到一定的净化作用。

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