不同结构好氧_厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢特性_赵艳

第32卷第2期2012年2月

环境科学学报Acta Scientiae Circumstantiae

Vol．32，No．2Feb．，2012

基金项目：教育部科学研究重大项目（No．308016）；国家水体污染控制与治理科技重大专项（No．2009ZX07010-008，

2009ZX07010-009）Supported by the Ministry of Education Scientific Research Project （No．308016）and the National Major Science and Technology Program for Water Pollution Control and Treatment （No．2009ZX07010-008，

2009ZX07010-009）作者简介：赵艳（1987—），女，

E-mail ：5209578abc@163．com ；*通讯作者（责任作者），E-mail ：lfm01@ouc．edu．cn Biography ：ZHAO Yan （1987—），female ，E-mail ：5209578abc@163．com ；*Corresponding author ，E-mail ：lfm01@ouc．edu．cn

赵艳，李锋民，王昊云，等．2012．不同结构好氧/厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢特性［J ］．环境科学学报，

32（2）：299-307Zhao Y ，Li F M ，Wang H Y ，et al ．2012．Characteristics of microbial community metabolism in aerobic /anaerobic subsurface flow constructed wetland ［J ］．Acta Scientiae Circumstantiae ，32（2）：299-307

不同结构好氧/厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢

特性

赵艳1，李锋民1，*，王昊云2，李扬1，王震宇1

1．中国海洋大学环境科学与工程学院，青岛266100

2．天津出入境检验检疫局化矿金属材料技术中心，天津300457收稿日期：2011-04-11

修回日期：2011-06-15

录用日期：2011-06-27

摘要：4种不同结构的好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地对COD 和氮的去除效果不同．为了探究基质微生物群落代谢特征及其与水质净化效果的关系，

对利用Biolog 微平板得到的AWCD 值（平均每孔光密度值）进行碳源分类、主成分分析以及聚类分析．结果表明，微生物对于糖类及其衍生物和氨基酸及其衍生物的利用水平明显高于对脂肪酸及脂类和代谢中间产物及次生代谢物的利用水平；OBAAO （好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧）曝气组中采样点3．3（厌氧采样点）微生物对4类碳源的利用水平都最低，与其他各采样点具有显著性差异（p ＜0．05），96h AWCD 值主成分分析和聚类分析的结果表明，

OBAAO 曝气组采样点3．3中的微生物群落和其他3个进行厌氧反应的采样点中的微生物群落发生了较大的差异，OBAAO 曝气组延长厌氧段长度为微生物提供厌氧环境，而由于缺少碳源作为能量，使得微生物的活性受到抑制；OBAAO 曝气多点进水组中的采样点4．3（厌氧采样点）微生物在4类碳源的利用水平上都具有一定的优势性，OBAAO 曝气多点进水组补充进水和延长厌氧段长度两个措施有效地促进了微生物的反硝化作用的强度，提高了水平潜流人工湿地的氮去除率．关键词：人工湿地；Biolog ；主成分分析；聚类分析文章编号：0253-2468（2012）02-299-09中图分类号：X171

文献标识码：A

Characteristics of microbial community metabolism in aerobic /anaerobic subsurface flow constructed wetland

ZHAO Yan 1，LI Fengmin 1，*

，WANG Haoyun 2，LI Yang 1，WANG Zhenyu 1

1．College of Environmental Science and Engineering ，Ocean University of China ，Qingdao 266100

2．Technology Center of Chemical Mine Metal Material ，Tianjin Entry-Exit Inspection and Quarantine Burean ，Tianjin 300457Received 11April 2011；

received in revised form 15June 2011；

accepted 27June 2011

Abstract ：Four different structures of aerobic /anaerobic subsurface flow constructed wetland had different purification efficiencies for COD and N．To investigate the characteristics of the microbial community metabolism and its relationship with water purification ，carbon source analysis ，principal component analysis and cluster analysis were used on the average well color development （AWCD ）values obtained from the Biolog Ecoplate．The results showed that the degree of microbial utilization of carbohydrate and its derivatives ，amino acids and its derivatives were significantly higher than that of fatty acid ，lipid ，metabolic intermediate and secondary metabolites．The degree of microbial utilization of four kinds of carbon sources in the sampling site （the sampling site which proceeded anaerobic reaction ）in the group of OBAAO （aerobic-buffer-anaerobic anoxic-aerobic ）aeration were the lowest ，and it had significant difference with that of the other sampling sites （p ＜0．05）．The results of principal component analysis and cluster analysis indicated that the microbial community of the sampling site 3．3in the group of OBAAO aeration had high difference from those of the other 3sampling sites which were preceding anaerobic reaction．The group of OBAAO aeration extending the length of anaerobic stage provided the anaerobic environment for microorganisms．However ，because of the lack of carbon source as energy ，the microbial activity was inhibited．The microbial utilization degrees in sampling site 4．3（the sampling site which proceeded anaerobic reaction ）in the group of OBAAO aeration multiple spot influent had certain advantage．The group of OBAAO aeration multiple spot influent ，by adding influent and extending the length of anaerobic stage ，effectively promoted the strength of denitrification ，and increased the removal efficiency of nitrogen within horizontal subsurface flow constructed wetlands．

环境科学学报32卷Keywords：constructed wetland；Biolog；principal component analysis；cluster analysis

1引言（Introduction）

人工湿地是一个经过人工设计和人为强化，通过模拟天然湿地，由植物、微生物、原生动物和基质构成的人造水生态系统（Hammer，1989）．人工湿地中的微生物是其生态系统中的重要组成部分，微生物转化是去除有机物和氮的主要途径（张列宇等，2010）．人工湿地中的水平潜流湿地因其具有处理效果稳定、对水力负荷和污染负荷具有较强的耐受能力、易于维护管理以及广泛的适用性等优点，已经引起世界各国研究者们的重视．墨西哥几位研究人员在利用潜流人工湿地处理污水的同时栽培花卉，不仅净化了水质，而且取得了很好的经济效益（Zurita et al．，2009）．在捷克，水平潜流人工湿地已经有30多年的历史，并且被应用于各种污水的净化（Vymazal，2009）．目前水平潜流人工湿地的研究主要集中在对微生物作用机理研究及填料的选择等方面（黄健等，2010）．

Biolog微平板技术因其操作标准化、分辨力强、无需纯培养、测定简便等优点，已成为一种简单快速的表征微生物特性的方法，并广泛应用于各种环境微生物群落的研究中，包括土壤（Garland and Mills，1991；Garland，1996）、淡水（Garland and Mills，1991）、沉积物（Fredrickson et al．，1991）、活性污泥（Guckert et al．，1996）、海水（Hollibaugh，1994）．Biolog数据适合于进行多维统计分析，例如主成分分析和聚类分析，可以将各种环境中的微生物群落区分开来（Choi et al．，1999）．Han等（2010）以酵母菌占主要优势的活性污泥系统中的微生物群落为研究对象，利用DGGE（denaturing gradient gel electrophoresis，变性梯度凝胶电泳）和Biolog法比较分析进水化学需氧量（COD in）和水力停留时间（HRT）对微生物群落的结构和功能的影响，结果表明，在HRT相同的情况下，COD in越高，能够供养的微生物种类越多，从而微生物代谢的碳源种类就越多．邓欢欢等（2007）利用Biolog技术研究了水平潜流人工湿地基质微生物群落结构及代谢特性，结果表明，基质微生物群落的碳源代谢能力，床体上层高于床体下层，前部高于后部；主成分分析结果表明，不同部位的基质微生物群落具有不同的群落结构和代谢特征，其对不同碳源的利用能力也存在显著性差异（p＜0.05）．

为了调整传统潜流湿地内部溶解氧分布状态，本课题组研究了人工曝气、好氧/厌氧段比例等因素对脱氮效率的影响，结果表明，在实验条件下曝气能够显著提高人工湿地的脱氮效率，尤其是

NH+

4

-N的去除率（李锋民等，2010）．针对前期研究中反硝化反应不足，采用多点进水和增加厌氧段长度等措施试图强化反硝化作用．水质监测数据表明，相对于其他结构的人工湿地，OBAAO（好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧）曝气多点进水组对COD、

NH+

4

-N、TN的去除率最高．溶解氧、碳源等都是影响反硝化作用的重要因素，补充进水后，湿地对氮的去除率有显著提高（宋妮，2010）．

本研究目的是，通过利用Biolog微平板技术对水平潜流人工湿地中微生物的代谢特性进行测定，观察分析4种不同结构人工湿地采样点中微生物利用碳源的特征及其关系，揭示不同结构人工湿地中微生物的特性及其对水质净化的贡献，以期为从微生物角度理解人工湿地的净化机制提供参考，并为优化人工湿地运行、提高人工湿地出水水质提供科学依据．

2材料与方法（Materials and methods

）

图1新型潜流人工湿地装置平面图

Fig．1Plan of the new constructed wetland

2．1实验装置与采样方法

本研究的实验装置在前期设计（李锋民等，2010）的基础上进行改进，如图1所示．实验装置共4套，分别为①好氧-厌氧-好氧（aerobic-anaerobic-aerobic，OAO）曝气组，与前期设计相同，②好氧-厌氧-好氧（OAO）曝气多点进水组，在厌氧段补充进水，③好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧（OBAAO）曝气组，

003

2期赵艳等：不同结构好氧/厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢特性

④好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧（OBAAO ）曝气多点进

水组，在缓冲区补充进水．其中，分别在②和④的第二区段进行进水的补充．厌氧段和好氧段的处理与前期相同，缓冲区不作曝气和厌氧处理，作为好氧段的延伸，起缓冲作用，①作为对照，比较延长厌氧段长度和多点进水后对湿地水质净化效果的影响．试验装置连续稳定运行300d 时，在每个箱体土表下3 8cm 取填料样品，沿水流方向各组的采

样点分别记为：1#

、

2#、3#、4#、5#（图1）．所有样品取出后24h 内进行测定，

4?冰箱保存备用．2．2Biolog 实验方法

称取5g 湿地填料加入到45mL 0．85%的生理

盐水，在200r ·min －1下振荡培养1h．然后按逐步稀释法，

依次稀释为10－2

、10－3

梯度液．用10－3

稀释液接种生态测试板，接种量为150μL ·孔－1

；每样1板

（含3次重复）；将接种好的测试板加盖在30?下培养7d ，每隔24h 用Biolog 自动读数装置在590nm 下读数．2．3

实验数据分析

实验数据统计分析采用软件Excel 2007和SPSS 18．0，进行显著性差异分析、主成分分析和聚类分析．

3结果与讨论（Results and discussion ）

3．1

4种不同结构人工湿地中的微生物对4类碳源的利用情况

以微生物对3大营养物质的代谢途径为基本

划分原则，将Biolog EcoPlate TM

的31种碳源底物分为4大类，分别为：糖类及其衍生物、氨基酸及其衍

生物、脂肪酸及脂类和代谢中产物及次生代谢物，

计算每类碳源的AWCD 值（张燕燕等，

2009）．图2、图3、图4和图5分别为4种不同结构人工湿地

（OAO 曝气组、OAO 曝气多点进水组、OBAAO 曝气组、

OBAAO 多点进水曝气组）各采样点微生物对4类碳源代谢AWCD 值随时间的变化曲线．

在OAO 曝气组中，各采样点对4类碳源的AWCD 值大小差异不明显，表明各采样点的微生物对4类碳源的利用程度基本没有差别；但从微生物利用4类碳源的数值来看，各采样点的微生物对于糖类及其衍生物和氨基酸及其衍生物的AWCD 值最大，分别达1．78和1．87，高于对脂肪酸及脂类和代谢中间产物及次生代谢物的利用水平约12．5% 50．0%（图2）

．

图2

OAO 曝气组中各采样点微生物利用4类碳源的单孔平均光密度值（AWCD ）

Fig．2

AWCD for four kinds of carbon sources utilized by different sampling sitesin the group of OAO aeration

在OAO 多点进水曝气组中，各采样点微生物对糖类及其衍生物的利用水平最高，其AWCD 值最高达1．99，

对代谢中间产物及其次生代谢物的利用程度最小．采样点2．1的微生物对于糖类及其衍生物、氨基酸及其衍生物和代谢中间产物及次生代谢物

的利用水平高于其他2个采样点，

其原因可能是采1

03

环境科学学报32卷

样点2．1距进水口较近，有比较多的有机物可以利用，从而对较易利用的物质表现出比其他采样点较高的代谢程度（邓欢欢等，

2007）；而进行厌氧反应的采样点2．2中的微生物对脂肪酸及脂类的利用水

平最高（图3）

．

图3

OAO 曝气多点进水组中各采样点微生物利用4类碳源的单孔平均光密度值（AWCD ）

Fig．3

AWCD for four kinds of carbon sources utilized by different sampling sites in the group of OAO aeration and multiple spot influent

在OBAAO 曝气组中，各采样点的微生物对糖类及其衍生物的利用程度最高，对氨基酸及其衍生物的利用程度次之．进行厌氧反应的采样点3．3微生物对4类碳源的利用程度都明显低于其他各点，

且具有显著性差异（p ＜0．01）；采样点3．1和3．2微生物对糖类及其衍生物、氨基酸及其衍生物和代谢中间产物及次生代谢物的利用程度最高，而采样点3．5的微生物对脂肪酸及脂类利用程度最高（图4）

．

图4

OBAAO 曝气组中各采样点微生物利用4类碳源的单孔平均光密度值（AWCD ）

Fig．4

AWCD for four kinds of carbon sources utilized by the sampling sites in the group of OBAAO aeration

2

03

2期赵艳等：不同结构好氧/厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢特性

与其他结构的人工湿地相比，

OBAAO 曝气多点进水组各采样点的微生物对糖类及其衍生物的利

用水平最高，最大值高达2．00，氨基酸及其衍生物次之，最低的是脂肪酸及脂类和代谢中间产物及次

生代谢物．由图5可知，

5个采样点的微生物对4类碳源的利用情况存在差异性，且利用水平呈现较明

显的大小关系，例如，在对糖类及其衍生物的利用

上，各采样点微生物的AWCD 值的大小关系为：3#

＞2#＞1#＞4#＞5#；在对糖类及其衍生物的利用上，

采样点4．2和4．3微生物的AWCD 值与其他3个采样点具有显著性差异（p ＜0．05）；在对氨基酸及其衍生物、脂肪酸及脂类和代谢中间产物及次生代谢物的利用上，采样点4．4微生物的AWCD 值与其它4个采样点的具有显著性差异（p ＜0．05）（图5）

．

图5

OBAAO 曝气多点进水组中各采样点微生物利用4类碳源的单孔平均光密度值（AWCD ）

Fig．5

AWCD for four kinds of carbon sources utilized by different sampling sites in the group of OBAAO aeration and multiple spot influent

4种不同结构人工湿地的微生物在对4类碳源

的利用水平上有共同的特点，即在对糖类及其衍生物、氨基酸及其衍生物的利用程度高于对脂肪酸及脂类、代谢中间产物及次生代谢物的利用程度，这点与邓欢欢等（2007）研究水平潜流人工湿地基质微生物群落结构得出的结论相同．

OBAAO 曝气组中，采样点3．3对4类碳源的利用都处在很低的水平，且与该组中的其他采样点存在显著性差异，其微生物群落代谢结构与其他采样点微生物群落代谢结构明显不同．该组湿地的水质数据显示其NO －

3

-N 的浓度一直很高（宋妮，2010），说明反硝化的强度很低，该组湿地虽然采用了延长厌氧段长度的措施，但是微生物对4类碳源的利用

水平始终很低，说明该组结构湿地不能有效地提高反硝化作用的强度．

OBAAO 曝气多点进水组中，采样点4．3中对糖类及其衍生物、氨基酸及其衍生物和代谢中间产物及次生代谢物的利用水平最高，同时通过该组湿地

的水质监测数据可知，基本去除了NO －

3-

N 、NO －2-N （出水的浓度分别为4．0mg ·L －1、0．37mg ·L －1）（宋妮，2010），说明厌氧段4．3的微生物已很大程度上提高了反硝化反应的强度．相对于其他结构的人工湿地，

OBAAO 曝气多点进水组中缓冲段的补充进水和延长厌氧段长度两个措施，为厌氧段微生物提供了足够的碳源和相对严格的厌氧环境，使得微生物的反硝化作用很强，达到预期目标．

3．2进行厌氧反应采样点微生物对4类碳源的利

用情况

纵观进行厌氧反应采样点的微生物对4类碳源的利用情况（图6）可知，糖类及其衍生物的AWCD 值最大，利用程度最高，对氨基酸及其衍生物的利用程度次之，而脂肪酸及脂类和代谢中间产物及次生代谢物的AWCD 最小，

利用程度最低，而且各进行厌氧反应的微生物对不同碳源的优势利用选择各异．相对于其他3个采样点，采样点4．3中的微生物对所有碳源的利用程度有绝对的优势，

每类碳源3

03

环境科学学报32卷

的AWCD 值都是最大的，且在对氨基酸及其衍生物和代谢中间产物及次生代谢物的利用水平上与其他3个采样点具有显著性差异（p ＜0．05）；对比采样点1．2和2．2，采样点1．2微生物主要利用氨基酸及其衍生物和代谢中间产物及次生代谢物，而采样点2．2微生物则更多地利用糖类及其衍生物、脂肪酸及脂类；采样点3．3中的微生物对每类碳源的

利用程度都很低，且与其他3个采样点都具有显著性差异（p ＜0．05）．由此可见，采样点4．3中微生物对碳源的利用种类和利用程度呈现明显的优势，而采样点3．3中微生物则呈现明显的劣势，这些反映了人工湿地环境及污染物的差异导致微生物群落结构及其功能多样性已经发生了一定变化，产生代谢差异性，从而对不同碳源的利用发生了转移

．

图6

进行厌氧反应的各采样点微生物利用4类碳源的单孔平均光密度值（AWCD ）

Fig．6

AWCD for four kinds of carbon sources utilized by different sampling sites in the group which proceeded anaerobic reaction

OAO 曝气多点进水组补充进水为厌氧微生物提供足够的碳源，而由曝气所产生的富氧环境不利

用于厌氧段微生物的生长，从而抑制反硝化反应的进行；OBAAO 曝气组延长厌氧段长度，虽然可以给厌氧微生物提供相对严格的厌氧环境，但是由于污染物在好氧段已基本被降解，厌氧段微生物进行反硝化反应缺少必要的碳源，所以微生物对4类碳源的利用一直处在很低的水平；OBAAO 曝气多点进水组，补充进水且同时延长厌氧段长度，微生物既能有充足的碳源又处于相对严格的厌氧环境，能够充分的进行反硝化反应，这就是OBAAO 曝气多点进

水组NO －

3-N 、NO －2-N 、TN 和COD 去除率最高的原因．

3．3进行厌氧反应采样点的微生物代谢特征的主成分分析

Biolog 的主成分分析可显示微生物群落对不同

处理下碳源利用的响应，

能够区分不同微生物群落产生的不同的代谢多样性类型（Rogers et al ．，

2001），是反映土壤微生物群落结构特征的有效手

段．Garland 和Mills （1991）认为各样本在空间上位置的不同是和微生物利用碳底物的利用能力相关联的．具体而言，各样本在PC 空间不同PC 轴坐标的差异是与对聚集在该PC 轴上碳源的利用能力相

联系的（李娟等，

2008）．主成分分析可以将不同样本的多元向量变换为互不相关的主元向量，在降维后的主元向量空间中用点的位置直观地反映出不

同土壤微生物群落的代谢特征（马艳等，2006）．Zhang 等（2010）研究垂直潜流人工湿地中大型植物

多样性对微生物的影响，

主成分分析结果表明植物种丰富度的增加会限制氨基酸的利用，微生物168h

的多样性和CLPP （群落水平生理学指纹）只取决于有无植物，

与植物的丰富度没有相关性．由于微生物的代谢活性差异会影响微生物群

落代谢特征的分析结果，因此一般采用标准化吸光

度R si 进行统计分析（Haack et al．，1995；朱艳华，2008）．其计算公式如下：

4

03

2期赵艳等：不同结构好氧/厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢特性

R si =

C i －R AWCD

式中，

C i 是除对照孔外各碳源孔的光密度值，R 对照孔的光密度值，

AWCD 是孔的单孔平均光密度值．本实验采用进行厌氧反应采样点的微生物在

BiologECO 微平板上培养至96h 的读数标准化变换后进行主成分分析，特征值大于1的主成分有7个，

其贡献率及累计贡献率见表1．由表可知，通过主成分分析，前3个主成分的累计贡献率达到71．80%，一般采用75%的分量作为主成分，以进一步确定引

起这些差异的主要碳源（Glimme et al．，

1997；Choi et al．，1999），所以可以认为前三个主成分基本可以

表征31种碳源的Biolog 数据的特征．

表1

特征值大于1的主成分贡献率与累计贡献率

通过对31种单一碳源的主成分分析可知，决定

主成分1分异的单一碳源有15种，

糖类及其衍生物占26．67%，氨基酸及其衍生物占6．67%，脂肪酸及

脂类占26．67%，代谢中间产物及次生代谢物占40%，可见影响主成分1的主要为代谢中间产物及

次生代谢物，

其次是糖类及其衍生物和脂肪酸及脂类，影响最小的是氨基酸及其衍生物；决定主成分2

分异的单一碳源有11种，糖类及其衍生物占54.55%，氨基酸及其衍生物占27.27%，脂肪酸及脂类占9．09%，代谢中间产物及

次生代谢物占9.09%，所以，影响主成分2的主要是糖类及其衍生

物，

其次是氨基酸及其衍生物，最小的是脂肪酸及脂类和代谢中间产物及次生代谢物；决定主成分3分异的单一碳源有7种，糖类占14.29%，氨基酸及其衍生物占57．14%，脂肪酸及脂类占0%，代谢中间产物及次生代谢物占28．57%，影响主成分3的

主要是氨基酸及其衍生物，

其次是代谢中间产物及次生代谢物和糖类及其衍生物，脂肪酸及脂类对主成分3没有影响．主成分1、

2和3承载了总碳源的83．87%．根据不同结构人工湿地厌氧段基质中微生物在主成分1、2、3的载荷图中的分布，分析各微生

物群落的碳源特异性利用变化（图7）．

图7

进行厌氧反应采样点微生物多样性的主成分分析

Fig．7

Principal analysis on microbial metabolic diversity in different sampling sites which proceeded anaerobic reaction

由进行厌氧反应采样点微生物代谢多样性的主成分分析（图7）可见，不同采样点呈现明显差异．通过主成分2计算得分，4个采样点可分成两类：以采样点1．2和4．3为一类，其主成分2都是正值，以

采样点2．2和3．3为另一类，主成分2的得分值都

是负值，说明采样点1．2和4．3中微生物利用PC2轴所荷载的碳源（糖类及其衍生物）的能力比采样点2．2和3．3的微生物强；而通过主成分3计算得

5

03

环境科学学报32卷

分，4个采样点可以分成两类，以采样点1．2、2．2、4.3为一类，其主成分3是正值，而采样点3．3的主

成分3为负值，说明采样点1．2、2．2和4．3中微生物对PC3轴所荷载的碳源（氨基酸及其衍生物）的

利用能力比采样点3．3中的微生物强．该结果表明，在对单一碳源的代谢上，

OBAAO 曝气组中的采样点3．3中微生物群落与3个进行厌氧采样点中的微生物群落产生了差异，而OAO 曝气组中采样点1．2和OBAAO 曝气多点进水组中采样点4．3中的微生物群落代谢功能相似性较高．

3．4进行厌氧反应采样点的微生物代谢特征的聚

类分析

图8进行厌氧反应采样点微生物群落的聚类分析

Fig．8

Cluster analysis of community of microbesin different sampling sites which proceeded anaerobic reaction

聚类分析的基本思想是在样品之间定义距离，在变量之间定义相似系数，距离或相似系数代表样品或变量之间的相似程度（吴延东等，

2010）．Ren 等（2009）为了研究反应器处理家畜污水的能力与微生物之间的关系，在DGGE 的基础上利用聚类分

析将14个厌氧样品分成5个主要类群，

表明A /O 反应器中的微生物群落已发生显著变化．本研究将进行厌氧反应采样点微生物在BiologECO 微平板上培养至96h 的读数标准化变换后进行聚类分析（图8），4个采样点的微生物群落可以分为两类，即采样点1．2、2．2和4．3在较小的距离处就聚为一类，表明这3个采样点中的微生物群落代谢结构十分相似；而采样点3．3在很远的距离与第一类最终聚合，表明其微生物群落代谢结构与其他3个采样点的有很大差异．表3中列出各采样点之间在聚合过程中的平方Euclidean 距离，结果显示相对于采样点1．2和4．3，采样点2．2与采样点3．3的平方Euclidean 距离更近．

聚类分析的结果与主成分分析的一致：OBAAO

曝气组中采样点3．3的微生物群落和其他3个进行厌氧反应采样点中的微生物群落具有较大的差异；而OAO 曝气组采样点1．2中的微生物群落代谢功能和OBAAO 曝气多点进水组中采样点4．3中的相似性较高；OAO 多点进水曝气组采样点2．2中微生物与OAO 曝气组采样点1．2中的微生物、OBAAO 曝气多点进水组中采样点4．3中的微生物具有一定的相似性，但与OBAAO 曝气组采样点3．3中的微

生物差异性相对较小．

表2

进行厌氧反应采样点微生物群落聚类分析的平方Euclidean 距离Table 2

The square euclidean distance of cluster analysis of community of microbes in different sampling sites which proceeded anaerobic reaction

采样点编号

平方Euclidean 距离

1．22．23．34．31．20．008．53210．027．362．28．530．00192．996．973．3210．02192．290．00211．224．3

7．36

6．97

211．22

0．00

4结论（Conclusions ）

将Biolog 微平板中31种单一碳源分成4类，分

析4种不同结构水平潜流人工湿地中微生物对于4类碳源的代谢特点和利用水平，并进行主成分和聚

类分析，

以此阐述微生物对水质净化的贡献．结果表明，无论与同组其他采样点相比，还是与其他进行厌氧反应的采样点相比，

OBAAO 曝气组中采样点3．3的微生物对4类碳源的利用水平都最低，并且具有显著性差异（p ＜0．05），对96h AWCD 值进行主成分分析和聚类分析的结果也表明，采样点3．3中的微生物群落和其他3个进行厌氧反应采样点中

的微生物群落具有较大的差异，这与OBAAO 曝气组中没有补充足够的碳源而使得微生物的活性受到抑制有关；而OBAAO 曝气多点进水组中采样点4．3的微生物在4类碳源的利用水平上都具有一定的优势性，

OBAAO 曝气多点进水组中补充进水和延长厌氧段长度为微生物提供足够的碳源和相对严格的厌氧环境，使得反硝化作用的强度得到很大程度的提高．

责任作者简介：李锋民（1975—），男，博士，副教授，主要研究方向为环境生物学．E-

mail ：lfm01@ouc．edu．cn．6

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2期赵艳等：不同结构好氧/厌氧潜流人工湿地微生物群落代谢特性

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