第一作者：任衍敏 博士研究生

通讯作者：李君剑 教授

论文DOI: 10.1016/j.watres.2024.122848

成果简介

近日，山西大学李君剑课题组和北京大学籍国东教授在Water Research上发表了题为“Habitat-Specific Regulation of Microbiota in Long-Distance Water Diversion Systems”的研究论文(DOI: 10.1016/j.watres.2024.122848)。研究聚焦于长距离引水工程中多营养级微生物（细菌、真菌、原生生物和后生动物）的群落动力学及其对沿线隧洞、水库和倒虹吸管道等多样水工设施的响应。发现大型和高营养级生物在水运途中表现出更强的空间变异性，真核生物比细菌有更高比例的生境差异的指示分类群，倒虹吸管道和水库是微生物间相互作用的热点区域，随机性主导着多营养级微生物的组装，证实了引水工程中多营养级微生物对特定水工生境的高度适应性。

长距离引水工程往往涉及多种水工设施，形成复杂且多变的水工生境。然而，人们对多营养级微生物在引水途中的微生物动力学及它们对不同水工生境的响应还尚不清楚。本研究以引黄入晋工程的总干线和北干线为研究区，在春、夏、秋三个季节对输水沿线各种生境（隧洞、水库和倒虹吸管道）中的细菌、真菌、原生生物和后生动物进行了调查。结果表明：季节性因素和水工设施对微生物群落的组成和多样性均有显著影响。水运途中，细菌群落组成相对稳定，而真菌、原生生物和后生动物表现出更强的空间变异性和生境特异性。在所有水工生境中，随机性过程主导了所有类群的微生物的群落组装。在不同季节同一生境中，由多营养级物种构成的共现网络的主要网络模块结构特征高度相似，反映出微生物群落的相互作用对同一生境的稳定响应。不同生境中微生物群落的界内和界间关联模式各异，反映出微生物对特定生境的特殊适应性，表明环境过滤的重要作用。方差分解分析表明，环境因子解释了各微生物类群34.21%-45.19%的群落变异。

这项工作建立了引水工程中微生物群落动态与水工设施环境特性之间的生态联系。研究揭示了不同水工生境（隧洞、水库、倒虹吸管道）中微生物群落的空间变异性，并从群落组装机制、种间相互作用、环境过滤效应、随机性过程与确定性过程的平衡等方面，解析了微生物群落在长距离引水工程中的生态调控机制。该研究进一步阐明了水温、溶解氧、营养盐等环境因子如何驱动微生物群落的多样性和分布模式，从而加深了对水工设施如何塑造不同微生态系统的理解。其研究成果为引水工程的生态系统管理、水资源优化配置及风险控制提供了重要的理论依据。

作者介绍

通讯作者：李君剑山西大学黄土高原研究所教授，博士生导师，主要从事矿区废弃地和退耕还林恢复生态学的研究。

第一作者：任衍敏山西大学黄土高原研究所22级博士研究生，主要从事引黄入晋工程输水干线水体微生物适应性机制的研究。

备注: Permissions for reuse of all Figures have been obtained from the original publisher. Copyright 2025, Elsevier Inc.

参考文献：Y.M. Ren, Q.R. Fan, G.D. Ji, J.J. Li, Habitat-specific regulation of microbiota in long-distance water diversion systems, Water Research, 2025, 270: 122848.

文章链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0043135424017470