Page 26 - 《渔业研究》2025年第3期

第 3 期 姚海燕等： 两种工况对人工湿地模型微生物群落结构及脱氮除磷的影响 283

以及 5.5 μL 去离子水（dd H O）补足至 25.0 μL。 群落组成。
2

PCR 反应参数设置为：95 ℃ 预变性 5 min；95 ℃
2 结果
变性 45 s，55 ℃ 退火 50 s，72 ℃ 延伸 45 s，共进

行 28 个循环；最后在 72 ℃ 延伸 10 min。 2.1 预实验阶段人工湿地对 TP、TN 的去除效果

表 4 水质指标检测方法 不同轮次预实验下人工湿地系统 TP、TN 的去
Tab. 4 Water quality index detection methods 除率曲线如图 3 所示。J2 系统正式实验前进行了
检测指标 检测方法 4 轮次的预实验，其在 TP 去除方面表现为：1）第
Indices Methods
1 轮次、第 2 轮次在 0~24 h 期间去除率快速上升，于
总磷 TP 磷钼蓝分光光度法
24 h 时可分别达（84.43±1.93）%、（79.69±0.17）%；
总氮 TN 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法
在 24 h 后去除率平缓上升至稳定，于 96 h 时分别
氨态氮 NH 4 + -N 纳氏试剂分光光度法
达（91.76±1.38）%、（97.46±0.47）%。2）第 3 轮次、
亚硝态氮 − -N N-(1-萘基)-乙二胺光度法
第 4 轮次在 0~24 h 期间去除率上升较慢，于 24 h 时
NO 2
硝态氮 NO 3 − -N 紫外分光光度法
分别为（13.43±1.43）%、（28.29±3.58）%，均显著低
化学需氧量 COD 重铬酸钾标准法
于第 1 轮次和第 2 轮次（P<0.05） ；在 24 h 后去除

1.4.3 高通量测序 率上升程度较为均匀，于 96 h 时分别达（39.45±
DNA 样品送至北京奥维森基因科技有限公司 5.03）%、 （68.61±1.16）%。J2 系统在 TN 去除方
进行微生物多样性检测。使用 Illumina HiSeq PE300 面表现为：1）第 1 轮次、第 2 轮次同样在 0~24 h
高通量测序平台，对选取的细菌 16S rDNA V3~ 期间去除率上升较快，于 24 h 时分别达（13.69±
V4 区域进行测序分析。 7.18）%、 （18.69±1.61）%；在 24 h 后去除率波动

1.5 数据处理 式上升至稳定，于 96 h 时分别达（28.39±1.44）%、

1.5.1 Alpha 多样性分析 （49.54±0.87）%。2）第 3 轮次、第 4 轮次在 0~
利用 Mothur 软件（Version 1.31.2）进行 Alpha 24 h 期间去除率较慢，于 24 h 时仅分别为（2.25±
多样分析。本研究中主要通过 Goods coverage 指数 1.70）%、 （1.45±0.58）%，均显著低于第 1 轮次
来反映测序深度；Observed species 指数和 Chao1 和第 2 轮次（P<0.05） ；在 24 h 后去除率上升程
指数表征丰富度；用 Shannon-Weaver 指数和 Simp- 度较为均匀，于 96 h 时分别达（24.41±0.53）%、
son 指数评估菌群多样性程度。 （37.59±1.10）%。

1.5.2 Beta 多样性分析 在 J3 系统正式实验前进行第 6 轮次预实验，
使用 QIIME 软件计算 Beta 多样性距离矩阵， 结果显示，其第 6 轮次 TP、TN 去除率的趋势与
进行不同样品间的主成分分析和非度量多维排列 第 3 轮和第 4 轮一致，在 0~24 h 期间上升较慢，
（ Non-metric multidimensional scaling， NMDS） ， 于 24 h 时分别为（23.23±1.07）%、 （6.29±1.53）%；
并通过 OriginPro 2021 软件作图。利用 ChiPlot 平 在 24 h 后上升程度较为均匀，于 96 h 时分别为
台制作 Heatmap 图展示不同样品间属水平下的细菌 （45.02±1.77）%、 （34.74±1.09）%。

第 1 轮 Round 1 第 2 轮 Round 2 第 3 轮 Round 3 第 4 轮 Round 4 第 6 轮 Round 6
100 100
总磷 TP 总氮 TN
80 80

去除率/% Removal rate 60 60

40
40
20 20

0 0
0 24 48 72 96 0 24 48 72 96
时间/h Time
图 3 预实验总磷、总氮去除率曲线
Fig. 3 Removal rate curves of TP and TN in the pre-tests