多营养级微生物群落协同调控河流氮循环：水文情势与营养输入的综合影响

《Water Research》：Multi-trophic microbial communities drive nitrogen cycling in river ecosystems: Synergistic control of hydrological regime and nutrient input

　　本文系统揭示了多营养级微生物群落（细菌-藻类-原生动物-后生动物）通过跨营养级互作调控河流氮循环的机制。研究发现水文季节更替（丰水期/枯水期）和人为营养输入共同驱动微生物网络重构，影响反硝化（denitrification）、硝酸盐氨化（nrfA介导）等关键氮转化途径，为流域多维度氮管理提供了理论依据。

　　

Highlight

多营养级微生物群落组成与时空分布特征

跨水文季节分析显示，异养细菌群落以变形菌门（Proteobacteria）为主，其次是放线菌门（Actinobacteriota）和拟杆菌门（Bacteroidota）。演替模式表明，林地（WL）河段以变形菌门和放线菌门为主导，而农田（CL）和建成区（BU）河段则转为拟杆菌门占优势，且在枯水期其相对丰度升高（图2a, b）。与其他土地利用类型相比，WL河段表现出更高的细菌门水平均匀度。

营养过量富集的多营养级群落演替动态生物指示作用

优势微生物类群和关键功能群的演替动态是栖息地适应过程的关键生物指示剂。在CL和BU河段，拟杆菌门相对丰度的升高是生活污水人为有机污染的诊断标志（图S3），而芽单胞菌门（Gemmatimonadota）的普遍存在则指示了富含尿素的废水输入。藻类（硅藻Diatomea和甲藻Dinoflagellata）与拟杆菌门之间的协同木质纤维素降解联盟，放大了外来溶解有机碳（DOC）的输入，从而增强了反硝化作用。

结论

多营养级群落构建和功能分化共同受土地利用梯度和季节性水文脉冲的调控。人为营养补贴通过化学计量代谢级联引发了跨营养级的同步化。丰水期水动力条件激活了反硝化菌并放大了藻菌协同作用，提高了氮去除效率。相比之下，枯水期水文胁迫因碳限制削弱了碳氮耦合，导致氮积累。

CRediT作者贡献声明

Yifei Fan: 撰写初稿，可视化，软件，调查，数据整理。 Zetao Dai: 方法论，调查，数据整理。 Tao Xiang: 方法论，调查。 Yunfeng Tian: 可视化，调查。 Wenfeng Xu: 可视化，调查。 Yunxin Huang: 调查。 Xiangjun Mao: 调查。 Lihua Liu: 调查。 Feifei Wang: 审阅编辑，资源，监督。 Shengchang Yang: 审阅编辑，资源。 Wenzhi Cao: 撰写。

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利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本报告工作的已知竞争性财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家重点研发计划（2022YFF1301301）和福建省厦门环境监测中心站环保技术项目（2022S01）的资助。