基于环境DNA的沿海水体浮游植物群落对污水富营养化响应机制研究

《Marine Environmental Research》：Environmental DNA Reveals Shift in Phytoplankton Community Driven by Sewage-Derived Eutrophication in coastal waters

　　本文采用环境DNA（eDNA）宏条形码技术，揭示陆源污水排放通过营养盐（DIP/BOD/COD）和有机污染指数（OPI）驱动浮游植物群落结构时空分异，发现中肋骨条藻（Skeletonema marinoi）可作为有机污染敏感指示种，为海岸带富营养化治理提供eDNA技术框架。

　　

¹浮游植物群落多样性

环境DNA宏条形码分析显示，夏季共识别727个OTUs（操作分类单元），冬季为435个OTUs。夏季香农多样性指数（Shannon index）介于2.862-3.579，冬季波动更大，站点S1最低（0.722），S11最高（3.804）。辛普森指数（Simpson index）在冬季S1站出现谷值（0.232），在S10站达到峰值（0.945）。方差分析表明香农指数与辛普森指数季节性差异不显著，但夏季群落丰富度显著高于冬季。

²浮游植物群落结构及其多样性

尽管冬季低温和光照通常限制浮游植物生长，本研究在远离排污口的站点（如集群3的S11站）仍观测到较高香农多样性（3.804），这可能源于冬季垂直混合增强带来的营养盐均匀补给，为更多物种创造生存机会。相反，排污口附近站点（如S1站）冬季多样性显著降低，暗示陆源污染物输入对群落结构的强烈筛选作用。群落结构分析显示，夏季浮游植物明显聚为三类，对应灵水湾沿海的重度、中度和轻度富营养化区域，而冬季群落结构更趋均质化。

³环境驱动因子

冗余分析（RDA）表明，夏季浮游植物群落变异主要受溶解性无机磷（DIP）驱动，而冬季群落则更多受生化需氧量（BOD）和化学需氧量（COD）影响。温度（T）和盐度（S）是决定浮游植物群落时空特异性的关键物理因子。共现网络分析显示，浮游植物种间正相关性在夏冬两季均超过负相关，暗示合作相互作用优于竞争关系。夏季识别出5个关键种，其中中肋骨条藻（Skeletonema marinoi）与有机污染指数（OPI）显著相关，彰显其作为有机污染指示种的潜力。

⁴结论

灵水河沿海浮游植物多样性无显著季节差异，但群落结构呈现明显的时空分异。类群聚为三簇，与海岸带富营养化程度高度契合。营养盐有效性主导群落时空格局，DIP是影响丰富度的首要因子，BOD/COD则调控多样性变化。网络分析揭示种间协作占主导，中肋骨条藻可作为有机污染生物指示器。本研究证实陆源污水通过营养盐和有机污染物重塑海岸带浮游植物群落，为基于eDNA的海岸带富营养化治理提供新范式。