夏國(guó)棟，朱四喜，趙 偉，王 眾

（1.貴州民族大學(xué)生態(tài)環(huán)境工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550025；2.貴州民族大學(xué)國(guó)家民委喀斯特環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，貴州 貴陽(yáng) 550025；3.國(guó)家海洋局秦皇島海洋環(huán)境監(jiān)測(cè)中心站，河北 秦皇島 066000）

近年來(lái)，人工濕地因其成本低、處理效果和穩(wěn)定性好而被用于生活污水的處理〔1〕。人工濕地對(duì)水質(zhì)的凈化與植物和微生物之間的協(xié)同作用密切相關(guān)〔2-3〕，濕地微生物的代謝直接影響到有機(jī)物的降解與轉(zhuǎn)化〔4-6〕。由于土壤微生物獨(dú)特的敏感性，可以通過(guò)微生物群落多樣性來(lái)表現(xiàn)土壤活力〔7-8〕。作為污染物與微生物的主要堆積場(chǎng)所，人工濕地基質(zhì)對(duì)微生物有很強(qiáng)的吸附能力，會(huì)與其發(fā)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，使得微生物群落特征發(fā)生改變，同時(shí)對(duì)碳、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)元素有一定的截留和過(guò)濾能力〔9-11〕。

由于單一人工濕地對(duì)污水的處理能力有限，近年來(lái)學(xué)者們構(gòu)建了復(fù)合流人工濕地，既提高了濕地污水處理的效率與穩(wěn)定性，又增加了濕地水力負(fù)荷和抗沖擊能力。目前對(duì)于單一人工濕地系統(tǒng)的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征研究很多，但是對(duì)于復(fù)合垂直流人工濕地中細(xì)菌多樣性變化以及驅(qū)動(dòng)因子的研究卻很少?；诖?，本研究擬利用Illumina Miseq PE300 平臺(tái)進(jìn)行基因測(cè)序，對(duì)復(fù)合流人工濕地細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與多樣性進(jìn)行研究，并結(jié)合濕地基質(zhì)理化因子分析，為復(fù)合垂直流人工濕地的高效脫氮及其維護(hù)管理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集

濕地基質(zhì)樣本取自貴州喀斯特地區(qū)甕安縣建中鎮(zhèn)復(fù)合垂直流人工濕地中的各級(jí)人工濕地，人工濕地于2019 年8 月投入使用?？λ固氐貐^(qū)生境恢復(fù)力弱，存在水土流失、易被腐蝕等問(wèn)題，同時(shí)受巖溶作用影響，濕地穩(wěn)定性差且容易受到污染〔12〕。

該地區(qū)對(duì)于生活污水的處理流程如圖1（a）所示，污水流經(jīng)預(yù)處理單元（格柵池、厭氧池、生物接觸氧化池）后按順序進(jìn)入濕地系統(tǒng)各級(jí)處理單元A（一級(jí)垂直流下行池）、B（一級(jí)垂直流上行池）、C（二級(jí)垂直流下行池）、D（二級(jí)垂直流上行池）、E（生物穩(wěn)定塘）。該濕地系統(tǒng)占地240 m2，如圖1（b）所示，每個(gè)池子自上而下分別填充細(xì)沙（d=0.2～0.4 cm）層20 cm、粗砂（d=1～2 cm）層20 cm、礫石（d=3～5 cm）層40 cm，植物配置為鳶尾（Iris tectorum Maxim）+菖蒲（Acorus calamus L）。在A、B、C、D、E 共計(jì)5 處設(shè)置采樣點(diǎn)，采樣溫度為12 ℃，采樣深度為距表層10 cm 處，每個(gè)采樣點(diǎn)采集3 個(gè)平行樣。用于測(cè)定細(xì)菌的樣品放入便攜式冰柜冷藏運(yùn)輸至實(shí)驗(yàn)室后于-80 ℃保存以待后續(xù)實(shí)驗(yàn)。用于測(cè)定基質(zhì)養(yǎng)分的樣品放于自封袋，帶回實(shí)驗(yàn)室后等待自然風(fēng)干用于檢測(cè)。

圖1 復(fù)合流人工濕地示意Fig.1 Schematic diagram of the composite flow constructed wetland

1.2 DNA 抽提和PCR 擴(kuò)增

根據(jù)E. Z. N. A.?soil DNA Kit（Omega Bio-tek，Norcross，GA，US）說(shuō)明書(shū)進(jìn)行微生物群落總DNA 抽提，使用1%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)DNA 的提取質(zhì)量，使用NanoDrop2000 測(cè)定DNA 濃度和純度；使用338F 和806R 對(duì)16S rRNA 基因V3～V4 可變區(qū)進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。每個(gè)樣品設(shè)置3 個(gè)平行樣。

1.3 Illumina Miseq 測(cè)序

將同一樣本的PCR 產(chǎn)物混合后，使用2%瓊脂糖凝膠回收PCR 產(chǎn)物，利用AxyPrep DNA Gel Extraction Kit（Axygen Biosciences，Union City，CA，USA）進(jìn)行回收產(chǎn)物純化和2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)，并用Quantus?Fluorometer（Promega，USA）對(duì)回收產(chǎn)物進(jìn)行定量。使用NEXTflexTM Rapid DNA-Seq Kit（Bioo Scientific，美國(guó)）建庫(kù)后，利用Illumina 公司的Miseq PE300 平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序，原始數(shù)據(jù)上傳至NCBI SRA 數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Fastp〔13〕軟件對(duì)原始測(cè)序序列進(jìn)行質(zhì)控，使用FLASH〔14〕軟件拼接后，利用UPARSE〔15〕軟件根據(jù)97%的相似度對(duì)序列進(jìn)行OTU 聚類(lèi)并剔除嵌合體〔16-17〕。利用RDP classifier〔18〕對(duì)每條序列進(jìn)行物種分類(lèi)注釋，比對(duì)Silva 16S rRNA 數(shù)據(jù)庫(kù)（version 138），設(shè)置比對(duì)閾值為70%。

采用Excel 軟件對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行初步整理；使用SPSS 軟件中單因素方差分析（One ANOVA）對(duì)土壤養(yǎng)分進(jìn)行分析；利用Canoco5 軟件中的冗余分析（RDA）對(duì)理化因子與屬水平細(xì)菌進(jìn)行分析。采用Graphpad prism9.0 軟件作圖，統(tǒng)計(jì)顯著性水平p=0.05，且表中數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式為（均值±標(biāo)準(zhǔn)誤差）。

1.5 理化指標(biāo)的測(cè)定

參照《土壤農(nóng)業(yè)化學(xué)分析方法》測(cè)定濕地基質(zhì)養(yǎng)分〔19〕；采用電位法測(cè)定pH；采用碘量法測(cè)定溶解氧（DO）；采用硫酸消煮-水楊酸鈉法測(cè)定總氮（TN）；采用硫酸消煮-鉬銻抗法測(cè)定總磷（TP）；采用水楊酸鈉法測(cè)定氨態(tài)氮（-N）；采用硫酸肼還原法測(cè)定硝態(tài)氮（-N）。

2 結(jié)果與分析

2.1 復(fù)合流人工濕地基質(zhì)理化性質(zhì)分析

各級(jí)濕地土壤理化性質(zhì)見(jiàn)圖2。

圖2 各級(jí)濕地土壤理化性質(zhì)Fig.2 Physical and chemical properties of wetland soil at all levels

由圖2可知，復(fù)合垂直流人工濕地基質(zhì)pH在7.126 7～8.093 3 之間，偏中性和弱堿性，其中一級(jí)垂直流上行池基質(zhì)pH 最高，而生物穩(wěn)定塘的酸堿度接近中性。

由圖2 還可以看出沿程各級(jí)人工濕地基質(zhì)各理化性質(zhì)的變化趨勢(shì)。pH 與DO 的變化趨勢(shì)均比較平穩(wěn)，pH 在生物氧化塘的值接近中性，DO 最大值出現(xiàn)在一級(jí)垂直流下行池，最小值位于一級(jí)垂直流上行池。-N 與-N 的變化有相似的規(guī)律，-N 峰值為117.21 mg/kg，-N 峰值為0.18 mg/kg，峰值均在二級(jí)垂直流下行池中出現(xiàn)。TP 與TN 的最小值均分布在生物氧化塘，TP 存在極大值，分布在一級(jí)垂直流上行池與二級(jí)垂直流上行池，TN 在二級(jí)垂直流上行池達(dá)到最高值，次高值位于一級(jí)垂直流上行池。

2.2 復(fù)合流人工濕地細(xì)菌群落多樣性指數(shù)分析

復(fù)合流人工濕地物種Alpha多樣性指數(shù)分析見(jiàn)表1。

表1 復(fù)合流人工濕地物種Alpha 分析Table 1 Species Alpha analysis in compound artificial wetland

由表1 可知，各樣品Chao 指數(shù)在695～867 之間，Shannon 與Simpson 指 數(shù) 分 別 在7.849～9.126 與0.976～0.997 之間。從Alpha 多樣性指數(shù)分析中可以看出，二級(jí)垂直流上行池中物種豐度最高，生物氧化塘次之，但是一級(jí)垂直流下行池的微生物豐度要高于一級(jí)垂直流上行池和二級(jí)垂直流下行池的數(shù)據(jù)，這可能是由于污水流動(dòng)過(guò)程中將預(yù)處理工藝中的微生物帶入一級(jí)垂直流下行池導(dǎo)致其豐度增加。在該人工濕地環(huán)境之中，微生物群落的豐度以及多樣性隨著人工濕地梯級(jí)處理先減小，在二級(jí)垂直流下行池達(dá)到最低，之后恢復(fù)到較高水平，其原因推測(cè)為污水經(jīng)過(guò)預(yù)處理進(jìn)入人工濕地系統(tǒng)，將微生物帶入濕地系統(tǒng)導(dǎo)致初始豐度增加，之后逐級(jí)遞減，達(dá)到二級(jí)垂直流下行池時(shí)最低，之后由于水質(zhì)得到提高，該濕地生態(tài)環(huán)境中的微生物群落更加豐富化。

圖3 是OTU 韋恩圖，從韋恩圖可以看出各級(jí)人工濕地樣本OTU 的數(shù)目組成相似性和重疊情況。5 個(gè)采樣點(diǎn)中重疊的OTU 數(shù)目為140，每個(gè)采樣點(diǎn)的OTU數(shù)目也各有不同，其中二級(jí)垂直流上行池（867）>生物穩(wěn)定塘（861）>一級(jí)垂直流下行池（854）>一級(jí)垂直流上行池（789）>二級(jí)垂直流下行池（695）。同時(shí)從表1 也能看出二級(jí)垂直流上行池具有最大多樣性與均勻性，Chao 指數(shù)以及Shannon 指數(shù)分別為867.119與9.126。而二級(jí)垂直流下行池物種異質(zhì)性即多樣性最簡(jiǎn)單，F(xiàn)aith’s Pd 指數(shù)與Simpson 指數(shù)最小，分別為62.266 與0.976。

圖3 OTU 韋恩圖Fig.3 OTU Wayne

2.3 復(fù)合流人工濕地微生物物種組成

圖4為各級(jí)濕地微生物在門(mén)水平上的相對(duì)分布情況。

由圖4 可知，濕地整體環(huán)境中核心門(mén)類(lèi)為變形菌門(mén)（Proteobacteria）、厚壁菌門(mén)（Firmicutes）、綠彎菌門(mén)（Chloroflexi）、放線菌門(mén)（Actinobacteria）與擬桿菌門(mén)（Bacteroidetes），優(yōu)勢(shì)菌群占總菌群的比例高于80%。其中，變形菌門(mén)在核心門(mén)類(lèi)中表現(xiàn)優(yōu)異，各取樣區(qū)內(nèi)其比例均高于30%，并且隨著濕地處理的梯級(jí)推進(jìn)，變形菌門(mén)占比呈現(xiàn)先增大后減小的變化趨勢(shì)，在一級(jí)垂直流上行池中表現(xiàn)最優(yōu)，豐度高于60%。豐度同樣呈現(xiàn)先增加再減少變化趨勢(shì)的還有擬桿菌門(mén)。而厚壁菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、放線菌門(mén)的豐度隨著處理過(guò)程的推進(jìn)均呈現(xiàn)出一個(gè)先減小再增大的變化趨勢(shì)，厚壁菌門(mén)在一級(jí)垂直流上行池豐度只占不到10%，但是之后的遞增可以看出厚壁菌門(mén)類(lèi)細(xì)菌也是污水處理的優(yōu)勢(shì)菌種。在研究中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)勢(shì)菌門(mén)在一級(jí)垂直流上行池、二級(jí)垂直流下行池中豐度最高，并且各優(yōu)勢(shì)門(mén)類(lèi)豐度轉(zhuǎn)折變化的拐點(diǎn)均在一級(jí)垂直流上行池與二級(jí)垂直流下行池中。

圖4 各級(jí)濕地微生物在門(mén)水平上的相對(duì)分布Fig.4 Relative distribution of microorganisms in different levels of wetland at phylum level

所取樣品中的菌群在門(mén)水平上的熱圖見(jiàn)圖5。

圖5 門(mén)分類(lèi)水平熱圖Fig.5 Heat map of phylum classification level

由圖5 可以直觀看出各級(jí)濕地中3 個(gè)平行樣與微生物豐度的相關(guān)程度，再次驗(yàn)證了變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、放線菌門(mén)與擬桿菌門(mén)在總?cè)郝渲械膬?yōu)勢(shì)地位。另外需要注意的是，除了以上的優(yōu)勢(shì)菌群外，酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）與綠菌門(mén)（Chlorobi）與樣品間的相關(guān)性也比較顯著，相關(guān)系數(shù)>2。

2.4 復(fù)合型人工濕地組間OTU 差異顯著分析

圖6 所示為L(zhǎng)DA 差異貢獻(xiàn)分析（LEfSe）的進(jìn)化分支圖（Cladogram）。

圖6 進(jìn)化分支圖Fig.6 Cladogram

Cladogram 由內(nèi)到外輻射的圓圈分別對(duì)應(yīng)界門(mén)綱目科屬不同的分類(lèi)層級(jí)，層級(jí)間的連線代表所屬關(guān)系。每個(gè)圓圈節(jié)點(diǎn)代表一個(gè)物種，黃色節(jié)點(diǎn)代表分組間差異不顯著，差異物種跟隨組進(jìn)行著色。有顏色的扇形區(qū)域標(biāo)注了特征微生物的下屬分類(lèi)區(qū)間。由圖6可知，在復(fù)合流人工濕地中變形菌門(mén)所包含的特征微生物范圍最廣，其次是厚壁菌門(mén)以及放線菌門(mén)。變形菌門(mén)中的γ-變形菌綱（Gammaproteobacteria）、δ-變形菌綱（Deltaproteobacteria）、α-變形菌綱（Alphaproteobacteria）豐度最高。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)一級(jí)垂直流上行池中硫發(fā)菌目（Thiotrichales）、著色菌目（Chromatiales）與一級(jí)垂直流下行池中的甲基球菌目（Methylococcales）在γ-變形菌綱中有顯著性表現(xiàn)。生物穩(wěn)定塘中δ-變形菌綱中的除硫單胞菌目（Desulfuromonadales）與互營(yíng)桿菌目（Syntrophobacterales）豐度最高。二級(jí)垂直流下行池中的根瘤菌目（Rhizobiales）在α-變形菌綱中表現(xiàn)最優(yōu)異。放線菌門(mén)在目水平上放線菌（Actinomycetales）豐度最高，且多集中在生物穩(wěn)定塘中。厚壁菌門(mén)中梭狀芽孢桿菌（Clostridia）豐度最高，乳桿菌（Lactobacillus）與芽孢桿菌（Bacillus）次之，梭狀芽孢桿菌與芽孢桿菌多分布在生物穩(wěn)定塘，而乳桿菌在一級(jí)垂直流下行池中分布較多。

圖7 為L(zhǎng)EfSe 分析LDA 柱形圖。

圖7 LDA 柱形圖Fig.7 LDA histogram

LDA 柱形圖中每一橫向柱形體代表一個(gè)物種。柱形體的長(zhǎng)度對(duì)應(yīng)LDA 值，LDA 值越高則差異越大。柱形體的顏色對(duì)應(yīng)該物種組別。由圖7 可知，一級(jí)垂直流下行池中豐度最高的特征微生物是厚壁菌，之后是梭狀芽孢桿菌。δ-變形菌是一級(jí)垂直流上行池豐度最高的特征微生物，其次豐度較高的是脫氯單胞菌（Dechloromonas）。二級(jí)垂直流下行池的特征微生物有α-變形菌、芽生綠菌（Blastochloris）、黃色桿菌（Xanthobacteraceae）和根瘤菌（Rhizobia?les），其豐度大小排序?yàn)棣?變形菌>芽生綠菌>黃色桿菌>根瘤菌。二級(jí)垂直流上行池中γ-變形菌豐度最高，值得注意的是，著色菌在二級(jí)垂直流上行池菌群中也占有很大的比例。生物穩(wěn)定塘中的微生物以乳桿菌為主。此外，由圖7還可以看出，微生物多樣性從一級(jí)垂直流下行池至生物穩(wěn)定塘的過(guò)程中呈現(xiàn)出先減小后增大的變化，這也與Alpha多樣性分析相吻合。

2.5 復(fù)合流人工濕地菌屬與環(huán)境因子的關(guān)系分析

對(duì)屬水平的細(xì)菌與土壤理化性質(zhì)之間的相關(guān)性進(jìn)行冗余分析，結(jié)果見(jiàn)圖8。

圖8 屬水平細(xì)菌與土壤理化性質(zhì)關(guān)系的冗余分析Fig.8 Redundant analysis of the relationship between bacteria at genus and physical and chemical properties of soil

圖8 顯示，第1、第2 排序軸分別解釋了總變異的35.44% 和18.69%。pH 是黃單胞菌屬（Xanthomona?daceae）與紅環(huán)菌屬（Rhodocyclaceae）的環(huán)境驅(qū)動(dòng)因子，而-N、DO 與黃單胞菌屬、紅桿菌屬（Rhodobacter）以及根瘤菌屬關(guān)系密切，呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系。此外，屬于變形菌門(mén)的芽生綠菌屬、硫桿菌屬（Thiocapsa）、博斯氏菌屬（Bosea）、著色菌屬（Chromatiaceae）以及放線菌屬（Actinomycetales）都受到TN 的調(diào)控，與TN 正相關(guān)。值得一提的是，梭狀桿菌屬（Clostridium）受-N、-N、TN 的影響，與之呈現(xiàn)出顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 討論與分析

在復(fù)合流人工濕地環(huán)境中，細(xì)菌群落分布、多樣性隨污水梯度處理呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢(shì)，這也與付家暉等〔20〕對(duì)博斯騰湖水體與沉積環(huán)境微生物群落的研究結(jié)論類(lèi)似。由于水體具有流動(dòng)性，會(huì)把預(yù)處理過(guò)程中的微生物帶入復(fù)合流人工濕地中，再加上沉積環(huán)境又給了微生物一個(gè)穩(wěn)定生存的場(chǎng)所〔21〕，使得一級(jí)垂直流下行池微生物豐度和多樣性暫時(shí)呈現(xiàn)最大化。污水中有機(jī)物轉(zhuǎn)換、重金屬吸附行為都與微生物群落分布及其多樣性有重要的關(guān)系〔22〕，待污水進(jìn)入人工濕地之后水質(zhì)得到改善，細(xì)菌菌群多樣性特征也隨著水質(zhì)的凈化過(guò)程發(fā)生改變。

在復(fù)合流人工濕地環(huán)境中，優(yōu)勢(shì)菌種為變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、放線菌門(mén)與擬桿菌門(mén)，且優(yōu)勢(shì)菌門(mén)相對(duì)豐度占到80%以上，其中，變形菌門(mén)相對(duì) 豐 度 最 高。I.VAZ-MOREIRA 等〔23〕也 發(fā) 現(xiàn)，不 管是自然水體還是人工水體中，變形菌門(mén)相對(duì)豐度均較高，其在污水處理以及氮磷形態(tài)轉(zhuǎn)換方面都起到了十分重要的作用〔24〕。有研究表明，厚壁菌門(mén)大量存在于污水凈化過(guò)程之中〔25〕，在本研究中也發(fā)現(xiàn)，厚壁菌門(mén)是復(fù)合流人工濕地處理污水過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)菌種。此外，具有一定數(shù)量的綠菌門(mén)與酸桿菌門(mén)也是需要注意的菌種，綠菌門(mén)參與硫化物的分解以及碳循環(huán)過(guò)程〔26〕，目前對(duì)酸桿菌門(mén)的研究較少，但有研究表明酸桿菌的相對(duì)豐度與pH 呈現(xiàn)顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，并且其對(duì)纖維素有一定的降解作用〔27-28〕。

在復(fù)合流人工濕地環(huán)境中，變形菌門(mén)中的γ-變形菌綱、δ-變形菌綱、α-變形菌綱豐度最高，這些都是濕地常見(jiàn)的細(xì)菌菌群〔29〕，α-變形菌綱可以對(duì)濕地中氨氮進(jìn)行去除，γ-變形菌綱、δ-變形菌綱對(duì)濕地的硝酸鹽和亞硝酸鹽有去除作用。另外，在一級(jí)垂直流上行池發(fā)現(xiàn)了變形菌門(mén)中的著色菌目，這是一類(lèi)能夠進(jìn)行光合作用的細(xì)菌。厚壁菌門(mén)中芽孢桿菌的相對(duì)豐度也很高，其對(duì)氮和有機(jī)物有去除作用，并且對(duì)環(huán)境有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，此外，還有一定的防病作用〔30-31〕。

研究表明，土壤微生物群落多樣性特征受土壤環(huán)境因子的調(diào)控〔32〕，不同細(xì)菌菌群也會(huì)受到一個(gè)或多個(gè)環(huán)境因子的調(diào)控〔33〕。通過(guò)RDA 分析發(fā)現(xiàn)，-N 與屬于變形菌門(mén)的黃色桿菌屬、紅桿菌屬以及根瘤菌屬呈現(xiàn)出正相關(guān)的關(guān)系。而之后的研究發(fā)現(xiàn)，變形菌、黃色桿菌與根瘤菌在二級(jí)垂直流下行池中豐度最高，而-N 同樣在二級(jí)垂直流下行池中含量最高，證明-N 是黃色桿菌屬、紅桿菌屬以及根瘤菌屬的主要驅(qū)動(dòng)因素之一。RDA 分析也證實(shí)了溶解氧與紅桿菌屬有著顯著的正相關(guān)關(guān)系，這與梁偉光等〔34-35〕的研究結(jié)果一致。TN 與屬于變形菌門(mén)的芽生綠菌屬、硫桿菌屬、博斯氏菌屬、著色菌屬以及放線菌門(mén)的放線菌屬呈現(xiàn)正相關(guān)的關(guān)系，其在二級(jí)垂直流上行池中含量最高，其次較高的濃度出現(xiàn)在二級(jí)垂直流下行池中。值得一提的是，二級(jí)垂直流下行池中的特征細(xì)菌是變形菌以及芽生綠菌，而著色菌在二級(jí)垂直流上行池中也占有很大的比例。研究表明，TN 是芽生綠菌屬、硫桿菌屬、博斯氏菌屬、著色菌屬的主要驅(qū)動(dòng)因素。此外，通過(guò)RDA 分析發(fā)現(xiàn)梭狀桿菌屬與pH、-N、-N、TN 呈現(xiàn)出顯著負(fù)相關(guān)的關(guān)系，梭狀桿菌大量出現(xiàn)在生物氧化塘中，生物氧化塘內(nèi)pH、-N、-N、TN 均達(dá)到最小值，得出pH、-N、-N、TN 是梭狀桿菌的主要驅(qū)動(dòng)因素。

綜上所述，復(fù)合垂直流人工濕地基質(zhì)中細(xì)菌菌群分布會(huì)根據(jù)生境的變化而改變，pH、DO 與氮鹽是細(xì)菌群落分布的主要驅(qū)動(dòng)因素。與此同時(shí)，菌群變化特征也對(duì)人工濕地處理功效有相應(yīng)的調(diào)控作用，在串聯(lián)式人工濕地的梯級(jí)處理過(guò)程中，本研究所識(shí)別并討論的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌在對(duì)碳、氮、磷元素的去除中都有所表現(xiàn)，尤其是在每一級(jí)濕地中，優(yōu)勢(shì)菌群對(duì)于氮元素形態(tài)的轉(zhuǎn)化都有很大的貢獻(xiàn)，由此不難推測(cè)，復(fù)合垂直流人工濕地對(duì)氮元素的去除有一定的優(yōu)化作用。遺憾的是，一些優(yōu)勢(shì)細(xì)菌在脫氮過(guò)程中的調(diào)控作用仍然未知，有待更深入的研究。

4 結(jié)論

本研究在復(fù)合垂直流人工濕地中，對(duì)各級(jí)濕地基質(zhì)的細(xì)菌群落特征變化進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，得到以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）在該復(fù)合流人工濕地中，通過(guò)對(duì)細(xì)菌群落多樣性的分析發(fā)現(xiàn)，物種豐度最高的單元為二級(jí)垂直流上行池，二級(jí)垂直流下行池微生物多樣性最少，其OTU 數(shù)目排序?yàn)槎?jí)垂直流上行池（867）>生物穩(wěn)定塘（861）>一級(jí)垂直流下行池（854）>一級(jí)垂直流上行池（789）>二級(jí)垂直流下行池（695）。從污水處理工藝來(lái)看，微生物群落的豐度以及多樣性隨著人工濕地梯級(jí)處理呈現(xiàn)先減小后增大的變化趨勢(shì)。

（2）在該復(fù)合流人工濕地中，通過(guò)對(duì)細(xì)菌群落多樣性組成分析發(fā)現(xiàn)，復(fù)合流人工濕地中優(yōu)勢(shì)菌群總的相對(duì)豐度高于80%，優(yōu)勢(shì)菌群門(mén)類(lèi)為變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、綠彎菌門(mén)、放線菌門(mén)與擬桿菌門(mén)。除優(yōu)勢(shì)菌群以外，參與硫化物分解的綠菌門(mén)與多存在于重金屬污染水體中的酸桿菌門(mén)也存在于各級(jí)人工濕地中。在該復(fù)合流人工濕地中，通過(guò)對(duì)細(xì)菌組間差異性分析可得，復(fù)合流人工濕地中變形菌門(mén)中的γ-變形菌綱、δ-變形菌綱、α-變形菌綱豐度最高，放線菌門(mén)在屬水平上放線菌屬豐度最高，厚壁菌門(mén)中梭狀芽孢桿菌豐度最高，乳桿菌與芽孢桿菌豐度次之。

（3）一級(jí)垂直流下行池中豐度最高的特征微生物是厚壁菌，一級(jí)垂直流上行池中豐度最高的特征微生物是δ-變形菌，二級(jí)垂直流下行池特征微生物有α-變形菌、芽綠菌、黃色桿菌以及根瘤菌，二級(jí)垂直流上行池中變形菌中的γ-變形菌豐度最高，著色菌也占有一定比例，生物穩(wěn)定塘中以梭狀芽孢桿菌為主。

（4）復(fù)合流人工濕地中TN 是芽生綠菌屬、硫桿菌屬、博斯氏菌屬、著色菌屬以及放線菌門(mén)的放線菌屬的主要驅(qū)動(dòng)因子。pH-N、-N、TN 是梭狀桿菌屬的主要驅(qū)動(dòng)因子。屬于變形菌門(mén)的黃色桿菌屬、紅桿菌屬以及根瘤菌屬受到-N 的調(diào)控，而好氧反硝化的紅桿菌屬受到溶解氧的調(diào)控。