《表4 MBR反应器微生物丰度和多样性情况Table 4 Species abundance and diversity for microbial communities in the MBR》

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《基于MBR不同种泥短程硝化启动的微生物群落结构分析》

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利用Mi Seq高通量测序平台对R1、R2和R3反应器的接种污泥和启动成功稳定运行第56 d的污泥进行测序，通过单样本的多样性分析（α多样性）反映微生物群落的丰度和多样性，具体情况如表4所示.此次测序的6个样品的覆盖度均大于99%，表明本次测序结果能够代表样本中微生物的真实情况.ACE和Chao指数可以估算群落中含OTU数目的指数，表征微生物种群的丰富度，在生态学中常用来估计物种总数，其值越大表明物种总数越多[16].由表4可知，3个反应器接种污泥的ACE、Chao指数表现为A0>C0>B0，说明R1反应器内微生物种群的丰度最高，R3反应器其次，R2反应器最少.分析R1反应器接种的污水厂A2/O好氧硝化污泥，具有一定的脱氮除碳功能，微生物种群的丰富度相对较高；而R2反应器接种的实验室放置1 a以上的厌氧亚硝化污泥，经过长期的内源呼吸和厌氧消化作用，微生物种群的丰度下降；R3反应器1∶1混合接种厌氧亚硝化污泥和反硝化污泥，微生物种群的丰度较之两者适中.此外，R1、R2和R3反应器启动成功后，ACE和Chao指数均下降，表明物种总数减少，其降幅分别为45.4%、30%、36%和45.3%、28.5%、38.3%，且上述两个指数的变化规律与OTU数变化一致.Shannon和Simpson指数是用来估算样本中微生物的多样性，Shannon值越大，说明微生物种群多样性越高，Simpson指数值越大，说明微生物种群多样性越低，同时也说明优势微生物占总生物量的比例越大[17].表4显示，R1、R2和R3反应器中Shannon指数的变化趋势与ACE、Chao指数变化趋势一致，均呈现下降趋势.且R1和R2反应器降幅较大，分别为42.3%和16.1%，R3反应器降幅仅为5.1%.相应地，R1和R2反应器Simpson指数增幅较大，R3反应器Simpson指数保持不变.表明R1和R2反应器在短程硝化启动前后微生物种群多样性明显降低，而R3反应器内微生物多样性变化不大.短程硝化的启动过程实质上是氨氧化细菌的富集，劣势菌种的淘汰.在这个过程中，随着系统内优势微生物占比逐渐增大，通常会使得微生物种群多样性降低.从这方面来看，R1和R2反应器短程硝化启动前后的微生物群落结构变化符合这一趋势.相比于R2反应器，R3反应器启动时间略长但亚硝化稳定性能较强，这可能与反应器内微生物群落的多样性有关.通常认为[18]多样性影响群落对胁迫的响应，研究表明[19]群落的多样性越高，则可能包含越多适应某胁迫的互补性单元，从而使得在经受胁迫后群落的快速修复能力越强，提高群落的恢复力，确保群落的稳定性.