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微生物参与下的氮循环是富营养化湖泊十分重要的生物地球化学循环过程.采用基于amoA功能基因和16S rRNA基因的荧光定量PCR、PCR-DGGE与高通量测序等分子生物学技术,调查秋季太湖不同水体和表层沉积物中氨氧化古菌(AOA)、氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)群落丰度和组成,探讨影响硝化微生物分布的关键环境因子.结果表明,中度富营养化的梅梁湾湖区水体表层、中层和底层水样和表层底泥中AOA amoA基因的丰度分别低于轻度富营养化的湖心区,而不同层水样中AOB amoA基因的丰度分别高于湖心区.梅梁湾湖区和湖心区水样中AOA群落组成基本相似,2个湖区表层沉积物样品中AOA群落组成亦基本相似,水体中AOA群落组成与表层沉积物中AOA群落组成有差异,AOA群落丰度显著受硝态氮、pH和DO影响;表层沉积物中AOB群落丰度有明显差异且显著受总氮含量影响,表层沉积物中NOB群落丰度也有明显差异且显著受亚硝态氮含量影响.太湖梅梁湾湖区和湖心区水体与表层沉积物AOA群落包括Nitrosopumilium和Nitrosotalea两大属;表层沉积物AOB群落主要包括亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌(Nitrosospira)两大属,NOB群落主要包括硝化刺菌(Nitrospina)和硝化螺菌(Nitrospira)两大属,其中硝化螺菌属是淡水湖泊中比较少见的亚硝酸盐氧化菌.影响太湖水体和沉积物中AOA和AOB丰度的最主要环境因子为总氮、总磷与铵态氮.研究表明典型富营养指标(总氮、总磷、铵态氮、硝态氮和硝态氮等)是影响太湖梅梁湾和湖心区水体和沉积物中AOA或AOB丰度以及硝化微生物群落丰度的重要因素. 相似文献
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中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫底栖扰动对沉积物溶解氧特征及反硝化的影响 总被引：6，自引：3，他引：3
以中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫对沉积物的生物扰动过程为研究对象,运用稳定同位素示踪及同位素配对技术,深入探讨长足摇蚊幼虫扰动对太湖梅梁湾沉积物硝酸盐界面迁移、溶解氧侵蚀深度及沉积物反硝化速率及两种不同反硝化过程(非耦合反硝化(DW)和耦合反硝化(DN))的影响.摇蚊幼虫扰动后,添加15N两种处理沉积物氧气消耗速率由355.49±131.49μmol/(m2.h)变化为546.39±261.41μmol/(m2.h),而未添加15N两种处理由313.57±61.63μmol/(m2.h)变化为554.17±184.36μmol/(m2.h),硝酸盐界面迁移结果表明:扰动显著加强了水体硝酸盐向沉积物迁移的速率,加强沉积物作为上覆水中NO3-N汇的作用,摇蚊幼虫扰动组的硝酸盐迁移速率从-33.75±29.25μmol/(m2.h)提高到-210.14±117.25μmol/(m2.h).同位素添加实验发现,摇蚊幼虫底栖扰动能显著提高沉积物总反硝化速率,与对照组相比,总反硝化速率从31.83±8.79μmol/(m2.h)上升到228.98±54.09μmol/(m2.h),增加了约6倍左右.利用同位素配对法计算对两种不同反硝化过程进行区分,发现非耦合反硝化速率从15.78±8.51μmol/(m2.h)上升到182.96±45.22μmol/(m2.h),耦合反硝化速率从16.04±5.63μmol/(m2.h)增加到46.01±8.97μmol/(m2.h),预示着底栖生物扰动能同时增加耦合和非耦合两种反硝化过程,而非耦合反硝化过程的增加强度远大于耦合反硝化. 相似文献
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反硝化(Denitrification,DNF)和硝酸盐异化还原为氨(Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium,DNRA)是硝酸盐异养还原的2个主要途径.反硝化被认为是彻底去除水体氮负荷的主要过程;而硝酸盐异化还原为氨则将水体中的硝态氮转化为氨氮.2个过程均以硝酸盐为电子受体,并存在相互竞争关系.这2个过程的研究对理解湿地氮转化以及指导湿地氮污染修复具有重要意义.运用无扰动沉积物柱样流动培养、15NO-3-N同位素示踪实验,并采用氨氧化-膜接口质谱仪联用(OX/MIMS)测定氨氮同位素产物的方法,对鄱阳湖碟形湖湿地、巢湖重污染河流湿地、巢湖重污染湖泊湿地3种类型湿地沉积物-水界面的硝酸盐异养还原过程进行研究,结果表明存在显著差异.3种类型湿地DNF速率的范围为(6.36±2.57)~(99.98±14.05)μmol/(m2·h),DNRA速率的范围为(0.51±0.45)~(79.82±6.08)μmol/(m2·h).在3种类型湿地中,随着氮污染程度加重,DNF和DNRA速率均显著增加,且DNRA过程在总的硝态氮异养还原中所占的比重不断增大,说明较高的硝酸盐负荷、较高的沉积物有机质含量更有利于DNRA过程的竞争.而对反硝化方式的进一步研究发现,巢湖重污染河流、湖泊湿地主要以非耦合反硝化为主导过程,而鄱阳湖碟形湖湿地则更倾向于以硝化过程耦合控制的反硝化为主. 相似文献
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湖泊底泥疏浚环境效应:Ⅲ.对沉积物反硝化作用的影响 总被引：8，自引：1，他引：7
通过为期一年的疏浚模拟试验,在试验室培养疏浚与对照柱样,研究了底泥疏浚对沉积物反硝化过程的影响.沉积物反硝化速率的测定采用经典的乙炔抑制法.研究结果表明,在一年的试验周期内,疏浚和对照柱沉积物的反硝化速率分别为6.9-26.9nmol/(g·h)和21.6-102.7nmol/(g·h),除2006年的2月外的其他月份,疏浚沉积物的反硝化速率显著(P<0.05)低于未疏浚对照沉积物,同时还研究了环境因子对沉积物反硝化速率的影响,结果表明,疏浚和对照沉积物的反硝化速率都受温度的控制.硝态氟浓度是疏浚和对照沉积物反硝化速率的主要限制因子,有机碳对疏浚沉积物的反硝化速率有影响,但对未疏浚对照沉积物的反硝化速率没有影响.疏浚后短期内沉积物反硝化速率低于未疏浚对照沉积物,可看作是底泥疏浚在富营养华水体脱氮方面的一个负效应. 相似文献
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水丝蚓(Tubificid worms)扰动对磷在湖泊沉积物-水界面迁移的影响 总被引：20，自引：6，他引：14
为探讨水丝蚓(Tubificid worms)扰动对磷在湖泊沉积物-水界面间迁移的影响,选取太湖梅梁湾与大浦口两富营养化湖区为研究对象,通过室内培养实验,利用Rhizon间隙水采样器等技术,研究了水丝蚓扰动对太湖沉积物-水界面理化性质及溶解活性磷(SRP)在界面通量的影响.结果表明水丝蚓扰动能够增大表层沉积物含水率、氧化还原电位,减小间隙水中Fe2+浓度.水丝蚓没有显著改变梅梁湾间隙水中SRP浓度,同时促进了梅梁湾沉积物中SRP向上覆水的释放;但水丝蚓显著减小了大浦口间隙水中SRP浓度,并抑制了大浦口沉积物中SRP向上覆水的释放.水丝蚓扰动对磷在沉积物-水界面间迁移的不同影响可能是由沉积物中Fe2+含量差异较大造成的. 相似文献
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太湖水体中胶体磷含量初探 总被引：34，自引：3，他引：34
室内静态模拟不同温度下太湖15个湖区柱状沉积物磷酸根释放,分析了相应表层沉积物形态磷,以及梅梁湾间隙水中相关离子Al(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Ca(Ⅱ)和PO43-含量的季节变化．研究表明,受陆源影响较大的泥区通常是太湖内源磷的稳定源;而在开敞度较大的湖区,由于表层沉积物胶体的物化吸附,使得温度对底泥磷释放的影响作用减弱,并易产生磷的“内汇”现象;在梅梁湾区成汇区,还加上春夏季藻类的局部超负荷需磷这一控制因素,从而使得太湖大部分泥区在一年中至少发生一次源-汇转换过程．化学热力学分析揭示,Al-P较之Fe-P和Ca-P更易在界面发生溶解可能是太湖表层沉积物Al-P与PO43-P释放速率呈显著相关(r=0．3858>r1-0．01,n=45)的内在原因．虽然沉积物中Fe-P有较高的释磷潜力,但浅水湖所营造的沉积物表层氧化层和广泛覆盖的无机胶体及粘土矿物的强吸附介质,可能是抑制沉积物中Fe-P释放成为优势的主要因素．估算太湖沉积物-水界面磷的净通量为899．4±573．6 t／a,约占太湖磷入湖量的1／4-1／2,其中成汇通量约为-91．2±42．4 t/a． 相似文献
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富营养化河流中水生植物丰富的浅水区通常是氮素转化的热区，沉水植物菹草暴发性生长可能会加速河流生态系统的反硝化进程，但菹草附着生物膜的反硝化作用变化特征及其脱氮贡献尚不清楚。为探究菹草暴发生长期间附着生物膜的反硝化作用潜力及环境效应，以沂河临沂市城区段菹草为研究对象，在菹草暴发生长期间定期采样分析菹草生物量、菹草附着生物膜养分含量及反硝化细菌，同时采用15N同位素添加流动培养结合薄膜进样质谱技术测定菹草附着生物膜的反硝化速率。结果表明：暴发生长期菹草生物量和盖度迅速增加，监测点最大生物量为1817～3334 g/m2；菹草附着生物膜干重、总有机碳、总氮、反硝化功能菌等均明显增加，为附着生物膜反硝化作用提供了丰富的物质和微环境条件；菹草暴发生长期附着生物膜反硝化速率显著升高，监测点最大反硝化作用速率达到424.18～1728.39μmol/(m2·h)，是表层沉积物的17.29～29.09倍；附着生物膜反硝化产氮气(N2)贡献相对较高，对生物膜产N2(反硝化+厌氧氨氧化)的贡献为77%～96%，对河流反... 相似文献
9.
太湖藻型湖区沉积物中生物易降解物质组成及分布规律 总被引：2，自引：0，他引：2
为研究富营养化湖泊藻型湖区沉积物中生物易降解有机质的组成及其垂向分布特征，选取太湖竺山湾湖滨带和开敞湖区采集沉积物柱状样，利用微电极技术测定沉积物-水界面理化指标的剖面特征，并对沉积物中含水率、烧失量、色素含量、总有机碳、总氮以及生物易降解物质（总蛋白、总糖和总脂）进行测定.结果表明：藻型湖区沉积物-水界面处溶解氧、pH和氧化还原电位在垂向剖面上呈现出随深度增加而下降的趋势，空间上存在明显的异质性，湖滨带沉积物-水界面溶解氧、pH和氧化还原电位显著低于开敞湖区，而沉积物-水界面H2S浓度在垂向上则表现为随深度先降低而后升高的趋势.此外，藻型湖区沉积物中生物易降解有机质的组成和分布同样存在明显的空间异质性.组成上以脂类（7.7 mg/g）为主，其次是糖类（4.5 mg/g），蛋白质（0.8 mg/g）含量最低；空间上，湖滨带沉积物中生物易降解有机质含量显著高于开敞湖区，表层15 cm以上沉积物含水率和烧失量较高，有机质含量丰富. 相似文献
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水库近岸湿地(消落带)土壤N2O释放和反硝化作用是消落带氮的生物地球化学过程的重要组成部分.以三峡水库支流澎溪河高阳平湖库湾消落带为研究对象,于2013年落干初期,采用C2H2抑制-原状土柱培养法研究该处自然植被恢复区、农耕区和对照组等不同土地类型土壤的N2O释放速率和反硝化速率,并测定了土壤p H值、氧化还原电位、温度、有机质、总氮、铵态氮、硝态氮和土壤孔隙含水量等环境指标.结果表明,自然植被恢复区土壤N2O释放速率为9.88±6.49 g N/(hm2·d),反硝化速率为58.94±52.84 g N/(hm2·d);农耕区土壤N2O释放速率和反硝化速率分别为7.71±4.44和30.70±25.68 g N/(hm2·d).不同土地类型间N2O释放速率差异显著,落干初期土壤氧含量、含水量及氮含量对不同土地类型N2O释放和反硝化作用影响明显.土壤氧含量的升高促进了自然植被恢复区的N2O释放,并在一定程度上抑制了该区域反硝化作用.农耕区土壤含水量高于自然植被恢复区,可能致使N2O释放速率低于自然植被恢复区,而反硝化速率高于自然植被恢复区.消落带土壤氮含量降低同反硝化速率降低有一定联系. 相似文献
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进入湖泊中不同氮源氮稳定同位素值(δ15N)的差异和生物对氮稳定同位素的记忆作用,可以反映流域人类活动输入的污染物对生态系统的影响程度.本文调查了太湖4个湖湾(梅梁湾、贡湖湾、竺山湾和东太湖)中铜锈环棱螺(Bel-lamya aeruginosa)的δ15N值,结果表明环棱螺δ15N值的变幅为6.9‰～18.1‰,平均值为11.2‰,不同湖湾中环棱螺δ15N值差异极显著,从高到低依次为梅梁湾(17.7‰)、贡湖湾(13.2‰)、东太湖(10.2‰)和竺山湾(7.8‰).分析认为,梅梁湾和贡湖湾接纳较多的人类活动产生的污染物,其周边城市如无锡、常州等地的污水处理效率有待提高;竺山湾水体氮素主要来自于农业面源污染,需降低农田化肥的使用量. 相似文献
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太湖春季浮游动物磷释放的初步研究 总被引：3，自引：0，他引：3
浮游动物是湖泊生态系统的主要组成之一,于2004年3月至5月间调查了太湖梅梁湾、五里湖浮游动物数量,并在实验室条件下分别测定了浮游动物正磷酸盐(PO4-P)的释放率．结果表明,研究期间梅梁湾的枝角类密度都高于五里湖,五里湖的轮虫数量高于梅梁湾,两水域桡足类密度上的差异不明显;梅梁湾和五里湖浮游动物PO4-p释放率的范围分别为0．20-O．43 mg／(g(DW)·h)和0．19-0．54 mg／(g(DW)·h)．因此浮游动物营养盐释放对湖泊生态系统营养盐循环具有一定的作用． 相似文献
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Distribution and origin of biologically available phosphorus in the water of the Meiliang Bay in summer 总被引：3，自引：2，他引：3
The investigation and continuous monitoring with an innovative iron oxide embedded cellulose acetate membrane (FeO/CAM) on the concentrations of biologically available phosphorus (BAP) were conducted in the Meiliang Bay of the Taihu Lake during summer in 2004. The results showed that the concentrations of dissolved (FeO-DP), particulate (FeO-PP) and total bioavailable phosphorus (FeO-P) had similar horizontal distribution. The BAP concentrations were the highest in those estuaries in the northern bay. With the decrease of the distance to the estuary or long shore, there was little difference between BAP concentrations in an open lake area. During the observation period, algal blooms occurred in most waters of the northern bay, which was reflected from the high concentrations of chlorophyll a (Chl-a). While they were not highest in the estuarine waters of those major rivers, this is the case for the BAP concentrations. The concentrations of Chl-a had a significantly positive correlation with those of bioavailable phosphorus in the open area of the Meiliang Bay. With the sediment resuspension induced by wind and wave, BAP concentrations increased in a short-term, indicating that the riverine P inputs mainly contribute to the concentrations of BAP in the estuarine water while internal P release was the major source of BAP in the open lake area. In the eutrophic shallow lake, the blooms of alga may cause pH increase and further result in internal P release. The above results showed that the new membrane of FeO/CAM can be used to monitor the concentrations of BAP and provide the scientific justifications for the control strategy of the lake eu-trophication. 相似文献
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太湖近代沉积物中重金属元素的累积 总被引：23，自引：3，他引：20
利用210Pb、137Cs定年技术,对来自太湖不同生态和沉积特征的三个湖区的沉积物柱状样品进行了定年,用ICP—AES分析了沉积物中重金属等元素的含量,分析了太湖沉积物中重金属的累积特征及其成因.污染较重、蓝藻水华暴发频繁的梅梁湾沉积物中的重金属含量在近25年来逐年增加;太湖上游风浪较大的夹浦湖区表层10cm沉积速率大、粒度粗,除表层1cm外,1—10cm沉积物中各种重金属含量都较低,且层间变化剧烈;下游湖区正逐渐草型化的胥口湾除表层3cm外,沉积物中重金属的含量自底层向表层大致呈不断下降的趋势.研究表明,不同年代的太湖沉积物中重金属含量差异很大,明显大于不同湖区间沉积物重金属平均含量间的差异.水动力作用引起的沉积物粒度分异很可能是影响沉积物中重金属积累的一个重要因素.总体上太湖沉积物中重金属的污染比较轻微,但已经有一定程度的Cd污染,梅梁湾沉积物中自上世纪70年代开始明显积累Cd,其他重金属元素的积累也逐渐增加,值得关注. 相似文献
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The investigation and continuous monitoring with an innovative iron oxide embedded cellulose acetate membrane (FeO/CAM) on the concentrations of biologically available phosphorus (BAP) were conducted in the Meiliang Bay of the Taihu Lake during summer in 2004. The results showed that the concentrations of dissolved (FeO-DP), particulate (FeO-PP) and total bioavailable phosphorus (FeO-P) had similar horizontal distribution. The BAP concentrations were the highest in those estuaries in the northern bay. With the decrease of the distance to the estuary or long shore, there was little difference between BAP concentrations in an open lake area. During the observation period, algal blooms occurred in most waters of the northern bay, which was reflected from the high concentrations of chlorophyll a (Chl-a). While they were not highest in the estuarine waters of those major rivers, this is the case for the BAP concentrations. The concentrations of Chl-a had a significantly positive correlation with those of bioavailable phosphorus in the open area of the Meiliang Bay. With the sediment resuspension induced by wind and wave, BAP concentrations increased in a short-term, indicating that the riverine P inputs mainly contribute to the concentrations of BAP in the estuarine water while internal P release was the major source of BAP in the open lake area. In the eutrophic shallow lake, the blooms of alga may cause pH increase and further result in internal P release. The above results showed that the new membrane of FeO/CAM can be used to monitor the concentrations of BAP and provide the scientific justifications for the control strategy of the lake eutrophication. 相似文献
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高等水生植物的稳定碳、氮同位素能够反映其生理生态学信息.从太湖贡湖湾和梅梁湾采集高等水生植物,分析两湖湾高等水生植物的稳定碳、氮同位素值时空变化和种类差异.结果显示:水生植物的稳定碳、氮同位素值因时间、空间和种类而发生变化,总体上时间变化规律不明显,空间变化有一定规律性:梅梁湾中穗花狐尾藻、马来眼子菜、苦草、凤眼莲的δ~(15)N明显高于贡湖湾,挺水植物芦苇的δ~(15)N差异不显著,反映了梅梁湾较贡湖湾有较高的营养水平;贡湖湾中穗花狐尾藻、苦草的δ~(13)C显著高于梅梁湾,其它种类没有显著差异.从种类特征来看,贡湖湾和梅梁湾浮叶植物与挺水植物芦苇、凤眼莲、菱的δ~(13)C偏低,而微齿眼子菜、金鱼藻、马来眼子菜、苦草、伊乐藻、穗花狐尾藻等沉水植物的δ~(13)C值较高,这与它们所处的环境和碳源有关. 相似文献
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Evidence from isotopic geochemistry as an indicator of eutrophication of Meiliang Bay in Lake Taihu, China 总被引：2，自引：2，他引：2
In this paper, Lake Taihu, a large shallow freshwater lake in China, is chosen as an example of reconstruction of eutrophication through the comparison between stable isotopes from dissolved nutrients and plants and water column nutrient parameters and integration of multiple proxies in a sediment core from Meiliang Bay including TN, TP, TOC, C/N,δ15N,δ13C, etc. Differences in aquatic plant species and trophic status between East Taihu Bay and Meiliang Bay are indicated by their variations inδ13C andδ15N of aquatic plants andδ15N of NH4 . A significant influence of external nutrient inputs on Meiliang Bay is reflected in temporal changes inδ15N of NH4 and hydro-environmental parameters. The synchronous change betweenδ13C andδ15N values of sedi-mented organic matter (OM) has been attributed to elevated primary production at the beginning of eutrophication between 1950 and 1990, then recent inverse correlation between them has been caused by the uptake of 15N-enriched inorganic nitrogen by phytoplankton grown under eutrophication and subsequent OM decomposition and denitrification in surface sediments, indicating that the lake has suffered from progressive eutrophication since 1990. Based on the use of a combination of stable isotopes and elemental geochemistry, the eutrophication of Meiliang Bay in Lake Taihu could be better traced. These transitions of the lake eutrophication respectively occurring in the 1950s and 1990s have been suggested as a reflection of growing impacts of human activities, which is coincident with the instrumental data. 相似文献
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对太湖北岸贡湖和梅梁湾湖滨带(水-陆交错区)观测场中的主要水生植物群落的种类组成、生物量进行了测定,定量分析了其生长型和群落特征的季节变化,比较分析了上述两个湖滨带观测场的水质变化情况,并且在此基础上进一步探讨了影响湖滨带沉水植物生长的关键因素.结果表明:(1)贡湖观测场的荇菜(Nymphoides peltatum) 马来眼子菜(Potamogeton malaianus)群落由3种浮叶植物和3种沉水植物构成,共5种水生植物生长型.而梅梁湾观测场的菹草群落为单优群落,只有一种沉水植物菹草(Potamogeton crispus),其生长型为大眼子菜型.以上两个湖滨带观测场水生植物群落特征与人为活动的干扰(如水质污染、人工堤岸建设等)密切相关;(2)以上两湖湾的主要污染指标为氮、磷营养物,均已达到富营养水平,但贡湖观测场的水质(除透明度外)明显好于梅梁湾观测场;(3)透明度、水深和风浪可能是影响贡湖和梅梁湾湖滨带沉水植物种群数量、分布和格局的重要因素. 相似文献
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太湖梅梁湾水动力及相关过程的研究 总被引：56，自引：13，他引：43
太湖是位于长江下游的一个大型水湖泊,水动力过程和要素对浅水湖泊的环境演化有着复杂和深远的影响,本文基于１９９８年开展的有关太湖梅梁湾的水动力过程的野外调查结果,总结了梅梁湾在夏季盛行风向条件下湖流特征,发现了梅梁湾在夏季偏南风条件下,表层湖流以顺时针环流为主要特征,但在湾内靠近梁溪河口地区,流场受地形影响而有所不同,反映在叶绿素浓度和总磷、总氮浓度分布上,因受湖流影响较大而富集在梁溪河口周转,即偏 相似文献
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为认识湖泊中浮游细菌的多样性及其变化规律,本研究采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)的方法,研究了太湖梅梁湾和湖心区浮游细菌种群16S rRNA基因多样性以及种群基因组成的季节变化特征.研究结果表明,太湖浮游细菌种群具有丰富的基因多样性.浮游细菌的丰度、DGGE条带数、种群的Shannon-Wiener指数、Simpson 指数和Pielou指数均呈现显著的季节变化规律:夏季及秋季浮游细菌的丰度、基因多样性及种群的均匀度较高,而冬季和春季则较低.浮游细菌种群的基因组成随时间变化.梅梁湾浮游细菌的丰度显著高于湖心.梅梁湾与湖心浮游细菌主要建群种的基因型存在显著差异. 相似文献