全 文 ：t
j r- O
第l9卷第3期
1999年5月
生 态 学 报
ACTA ECO LOGICA SIN ICA
Vo1．I9．No．3
M ay．1999
杭州西湖水体中微生物生理群生态分布的初步研究
盟 童睦奎 汪富三
(浙江大学生命科学学院 杭州 310012) 文 i 、 i一
反 g-．2
擅要 1995—04～1996—04对杭州西湖水体中傲生物生理群生态分 布的研究结果表明：①好气性异葬型细菌
平均迭2 06×10 十／ml 放线菌、霉苗、酵母蓖的量较少 ，分别为35十／m】．Z4十／m]和2十／m]。@从大骑苗群
指数来看，西湖水体还受着生活圬水的污染，其中岳湖和西里湖污染程度还相 当严重。③纤维索分解菌平均
为25十／ml，氮氧化细菌为453十／ml，亚硝 酸氧化细菌 585十／|l1，硝酸还原苗3 2×10 十／m1．脱氯菌43个／
m【，有机碑分解菌8十／mr。④耋千维索分解苗、氮化细菌、氮氧化细菌、硝酸还原苗在夏 季较少，冬季反而较多 ．
它们与温度的相关 系散分别为一0．5467‘‘，一0．4506 ，一0．4368 和一o．4502 {而亚硝酸氧化苗和脱氲苗
与温度的相关关系不I，i显，@ 自养璺的硝化细菌在水质较好的小南湖、北里湖分市广瑟，而异养璺微生物在
富营养化严重的岳朝、西里朝密度较夫。@假单胞苗属 (P舶 如m帆口 )、芽胞杆 菌属(且w “ )、晒细菌科(Ea-
te~bacterJaceae)是西湖水体中的优势菌群 。
美羹词 抗，f『西湖 ，微生物 ，种群，分布。
PoPULATIoN DIsTRIBUTIoN oF M ICRooRGANISM S
IN THE W ATER BoDY oF W EST LAKE ，HANGZHoU
W U Gen—Fu XUAN Xiao—Dong W ANG Fu—San
(Colege 0f n S~ieme Zhejiang Umver~ty Hangzhou 310012 China)
Abstract The population distribution of microorganisms in the water body of West Lake
was studied from Apr．1995 to Apr，I 996．Resuhs showed that：(1)The density of het—
emtrophic bacteria were 2，06×10。／ml on the average，Aetinomyeetes．molds and yeasts
were 35／ml，24／ml and 2／ml respectively，(2)The eoliform index in the Xili and Yuehu L．
were 23 80O／L，and those in the other sub—lakes were lOwer．(3)Various physiological
groups of microbes were found in W est Lake，including cellulose decomposing bacteria
(25／m1)，organic phosphorus decomposing bacteria(8／m1)and N—utilizing bacteria．such
as nitrite bacteria(453／m1)，nitrate bacteria(585／mi)，nitrate—reducer(3。2×10 ／m1)，and
denitrifier(43／m1) (4)Cellulose decomposing bacteria．ammonifiers．nitrite bacteria and
nitrate reducer had the negative correlation with the temperature。(5)Autotrophie
bacteria，such as nitrifiers．were popular in Xiaonan L．and Beili L。．W here the water
* 中日合作课题，浙江省自然科学基金资助课题 H一9515100
**现在浙江省科委工作。
收稿日期：】999—12—04，修改稿收到 日期 ：】997 00—03
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quality was relatively good，while heterotrophic bacteria were more common in the two hy—
potrophic lakes，Yuehu L．And Xili L．(6)The dominant groups in W est Lake were Pseu—
domonas．Bacillus and En mbacteriaceae．
Key words W est Lake，Hangzhou．microorganisms，population，distribution．
杭 t州西湖是我国著名的风景旅游湖泊。由于工农业 生产的发展和 人们物质文化生活水平的提高，富营
养化程度严重_]。潮水的 CODM 、BO 平均分别达 7．87mg／L和5．1Zmg／L，TN、TP分别 为8．266mg／L和
9．129mg／L，平均透明度仅为80．3cm。尽管有关部门采取了多种措麓 ，但水质并未根本改善。为此国家 自然
科学基金委 员会，浙江省 自然科学基金委员会和 日本财 团联台进行了以“保 护城市 内湖泊的生态和历史景
观 为目的的合作研究
微生物的群落结构与功能是微生物生态学的研究主题之一。水体中微生物与区域环境有着密切的联
系，还在物质循环与能量流动中起着非常重要的作用叫；其数量及种群分布与水的类型、有机物含量、微生
物的拮抗作用等多种因素密切相关。对它的研究将有助于了解西湖的富营养现状及水域中C、N、P循环方
式，并可为西湖的整体治理方案提供依据。本文报道杭l州西潮水体中擞生物的组成及分布。
1 自然概况和研究方法
1．1 自然概况
抗州西 湖位于杭州市西侧，一面濒临市区，三面环山，有水面积5．66km ，平均水深仅1．56m，全湖被苏
堤，白堤分割成5个子潮区(图1)。各湖区的水体籍堤上的桥洞相互沟通。西湖流域面积21．22km ，年平均降
水量约1400mm，蒸发量约1260ram。湖水原靠天然雨水补给，1986年后钱塘江引水工程建立，每年人为引水
平均约2400万 m。；水位靠位于湖区东北有的少年官闸人为调节 ，常水位保持在黄海标高7．15m。
1．2 研究方法
1．2 1 采样点 根 据西湖潮区分布特点，在全湖设 5处采样点，北里涮、岳潮、西里潮、小南湖、外湖各1处
(见图L)。于1995年4月~1996年4月按季采集5次水样。由于杭州西湖平均水踩但1．56m，潮水 一年四季都不
发生分层现象，因此 只调查微生物在湖泊中的水平分布 ，采样点仅设水面下50cm 处深度
1．2．2 擞生物培养 与计数 异养性细菌的测定用肉膏蛋 白胨培养基 ，稀释棘平板法培养“]。太 啦菌群指
数接文献[43进行测定。纤维素分解菌：好气性分解菌用 Dubos培养基．MPN法(最大或然数法)培养计数，
厌气性分解菌用Omeliansky培养基，液体石蜡封管法计数 ]。氨氧化细菌用氮氧化细菌计数用培养基，亚
硝酸氧化细菌用亚硝酸氧化细菌计数用培养基，硝酸还原菌和脱氨菌用Giltay培养基，有机磷分解菌用蒙
吉娜培养基．以上擞生物用 MPN法培养计数 ]。无机磷分解菌用无机磷培养基，稀释涂平板法计数 ]。
1．3 细菌鉴定
从各湖随机挑取共78个菌落，经纯化后 ，进行形 态观察和生理 、生化特性试验 ．并参照文献[8，9]进行
鉴定 。
2 结果与讨论
2．1 杭州西湖水体 中微生物的数量及分布
1995年4月～1996年4月按季对异养细菌的数量及分布进行 了调查 ，结果见图2。平均达2．06×10 个／
m1。其中以岳潮和西 里潮较多 ，各为8．97×10 个／ml和2．70×10 个／ml；北里潮敬之，为1．32×10 个／ml，
湖 心和小南潮较步 ，分别为1．18×10。个／ 和1．1 5×10 个／ml。按照 日本湖泊分类标准 ，从微 生物角度看
这些潮区都应视为中营养型的，然而，从理化及其它生物指标来看 ，西 湖应属于富营养甚至超富营养型的
湖泊 {此外 ，异养型细菌数量随季节变化的规律与有关文献 的报道 不报一致 ，冬季数量反而较多 ，平均达
5．18×10 个／ml；春季次之 ，达2．88×10 个／ml 夏秋季反而较少 ，平均各 为1．49×10 个／ml和4．19×10。个
／ml 这可能与杭州西 湖的特殊性有关，杭州西湖水体 中营养盐浓度较 高，夏秋季藻类生长十分 旺盛，据有
关部 门{劐定-” 秋季藻类数量可达1．79×10。个／ml，使得潮水透 明度只有38．6cm。这些藻类的生长可能会分
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性 ，相关 系数选O．6698‘‘。从 湖区分布来看 ，岳潮 (47个ira1．)>北 里湖、西 里湖(26个／m1)> 小南 湖(18个／
m1)>湖心(8个／m1)+从季节变化来看，冬季(80个／relY>春季 (29个／m1)>夏季 (9个／m1)>秋季(5个／m1)。
北 湘‘ )岳湖 <{)小南湖 北 潮 (31酉里潮(41小南潮(5 }明
13期 tP
图3 西嘲水体 中皇千维素分解菌(CDB)的分布 图4 西湖水体中氨氧化细苗(NIB)的分布
F 3 Distribution of cellp]ose decomposi~ bacteria Fig．4 Distribution of mt~te bacteria (N IB)in c
(CDB)in the W est Lake W est Lake
(1)Beili L．(2)Yuehu L．(3)Xi]iI Jl(4) aoBaTl L (5) (1)Bei]iI J_}(2)Yuehu IJ_{(3)XiliL．；(4)Xiaonan I Jl 4
0uter L． (5)Oliter L．
2．4 西湖水体中氨素利用菌的数量及分布
徽生物在氨素循环中占有十分重要的地位。无论是 固氯作用、氮化作用 ，还是硝 化作 用、硝酸还原作
用、反硝化作用，都需要微生物的参与。除了固氮菌外，对这些能利用氯素的微生物的生态分布进行了调
查。由于氯化细菌一般认为是那些能在 肉汤蛋 白胨培养基中生长的细菌 ．困此其 生态分布可参考图2。参与
硝 化作用的徽生物包括了把氪盐氧化成亚硝酸盐的氪氧化细菌(亚硝酸细菌)和把亚硝酸盐氧化成硝酸盐
的亚硝酸氧化细菌(硝酸细菌)．它们的数量及分布见图4和 图5 参与硝酸盐还原作用的硝酸还原菌及脱氟
菌的数量及分布 见图6与表3。
圉5 西湖水体中亚硝酸氧化苗(NAB)的分布
Fig 5 l~stribution 0f n 腿le bacteria (NAB)in the
W est Lake
(1)BeiliI J_4(2)Yuehu L．F(3)XiliIJ．4(4)Xmonan L．F
(5)outer L
囤6 西嘲水体中硝酸还原菌(NR)的分布
Fig．6 Distribution of txitrate mducer (NR) it1 tee
W est Lake
(1)Beill L．；(2)Yuehu L．；(3)Xili L．‘(4)Xiaormn L．
(j)Outer L
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3期 昊撤福等 ：杭州西{蚶水体中微生物生理群生态分布的初步研究 439
由这些图表 可以看出 ．氮利用菌的变化比较复杂。但占L总的趋势看．氨氧化细 菌、硝酸还原菌数量变化
的规律与氯化细菌比较一致 t相关系数分别为0．2311和0．7102一 )，都是冬季较多，春季狄之 ，夏秋季较少 ；
而亚硝酸氧化细菌和脱氮菌则不同。这些不同的变化可能与湖泊整个生态系统中物质含量有关。冬季氨化
细菌数量较多(见图2)，它们能缓慢地将 有机氰化物转化成氨，造成水中氨氮积累 ，这样就有利于氯氧化细
菌的生长和繁殖 。同时冬季藻类生长繁殖受抑制 ，吸收的 No 较 少，致 使水体中 NO7积 累较多；另外光合
作用释放的 O 也步，造成水中潜氧偏低。结果一方面使利用 N0f的厌氧微生物硝酸还原菌的数量增高，另
一 方面使生成 N0 的好氧微生物亚硝 酸氧化菌的生长受到抑制 。多种因素的共同作用使水体 中氰氪 、亚硝
氮 、硝氪含量维持平衡 。当然 ，水体中的微 生物井不是 独立存在的．它们还要受到周围环境中物理 的，化学
以及生物的因子制约，因此要全面解释这种变化趋势．还值得进一步踩 入研究 。从湖区变化来看 ，自养型的
硝化细菌在富营养化程度较轻 的小南湖、北 里湖的含量 比较高，而异养型的氨氧化细菌 、硝 酸盐还原细菌
在富营养化程度较高的岳湖、西里湖含 量比较高，可见微生物的类型与湖泊水质的营养状况关系密切 。
2．5 西湖水体中的磷分解菌
水体中的磷可以以有机磷、可溶性磷酸盐和不溶性磷 酸盐的形式存在。微生物在有机砗的分解和不溶
性磷酸盐的溶解方面具有一定怍用 。但从1996年5月的试验看 ．有机磷分解菌在水体中存在 的量极少，平均
仅为8个／ml。其中北里湖和小南湖有l5个／ml，岳湖、西里湖 、湖心只有2～3个／ 。用无机磷培养基 ，以稀释
涂平板法测定．发现透明圈 一般不明显，说明这些微生物在平板中好氧培养时溶解无机磷的能力不强。
2．6 西湖水体中异养细菌的种类组成
对1995、l996年春季所得共216个异养细菌菌株进行 了形态观察 ，发现水体 中以革兰氏阴性 的无芽胞
杆菌为主，而且产色素菌的含量较高，达15．2 。此外对1996年4月分离所得的78十菌株进行生理生化试
验，井按文献[8，9 进行初步鉴定．发现假单胞菌属(Pseudomonas)细菌较多，占30．8 ，芽胞杆菌属(Bacil-
lus)占10．4 ．肠细菌科(Enterobacteriaeeae)占1 7．9 ，此外还 有不动细菌属 (Acinetobacter)、产碱抒菌属
(Alcaligenes)、无色细菌属 (Achromobater)、微球菌属 (Micrococcus)，微杆菌属 (Microbacterium)、色杆菌属
(Chromobacteriura)、黄杆菌属(Flavobacteriura)和黄单孢菌属 (Xanthomonas)的细菌。
2．7 西湖水体与沉积物中微生物数量的 比较
由于抗州西湖是一个浅承富营养型湖泊 ．湖底沉积物较厚 ，平均厚度达1．06m．再加上旅游人次较多 ，
游船及风浪的扰动很容易使沉积物中的微生物泛入水中。表4对水体及沉积物中几大类微生物生理群的数
量(1995~1996年度平均值)进行 丁比较 。可见水中微生物与沉积物中赣生物数量 间有较好的相关性 ．回归
方程 为 y=a：etb一其中 表示沉积物 中的微生物数量(个／g干泥)， 表示水 体中的微生物数量(个／m1)，“
一{(】|8，6—52404 3 —0．4474。说 明象西湖这样一十浅水型的旅游湖泊，水体与表层沉积物之间的交换还
是 比较频繁的，水体 中的微生物一方 面受水体中的营养盐浓度 ，生物拮抗和捕食等因素的影响 ．另一方面
还可从沉积物中得到补充=
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440 生 态 学 报 19卷
表4 水体及沉积物中几大娄微生物生理群的数量比较 (1995~]996年度平均值 )
Table 4 Comparison of the abundance of microorganisms between the sediment and the water body(1995
～ ]995 average)
对沉积橱中随机挑选 的117株异养细菌的初步鉴定结果也表 明，水体与沉积物中的细菌种群是一致
的．只不过沉积物 中芽胞杆菌属的细菌占优势 (达50．4 )。汪富三 于1979 1981年对西湖水体 中的异养
细菌的调查也发现了相似的种属，其优势菌群与本次采样所得的结果一致，说明十几年来西潮水体中的细
菌类群投有发生显著的变化。
参 考 文 献
李棒姿．中国潮泊水库环境谭查研究．北京 t中国环境科学出版社，1990．1 58～181
Lilian E H．Al8n H L．№ r0Dr n s： “⋯ ， and environment(8nd ed．) I ondon{Buher 8L Tanner Ltd，
1979 262～ 274
陈绍铭，郑福寿 水生生物学 实验法 北京 ：海洋出版社，1985
汪富三，陈士怡．杭州西湖水体异养细菌的调查研究．杭州大学学报 ．1983，lO(supp)：65～74
沃尔克缠 中国科学院南京土壤研究所散生物室译．土壤微 生物学．北京 科学出版社 ，1981
Alexa~ler M ．Clark F E．M~thods Soil A~aiysls Part 2．W isconsin：American Society of Agronomy Inc--1965
1477～ 1484
许光辉．郑洪元．土壤微生物分析方法手册．北京 t农业出版杜 ，1986．131～133
中国科学院般生物研究所细菌分类组 一般细菌常用鉴定方法．北京：科学出版社，1978
JohnG HoltBergeysManual Systemai~cBawteri~ogy(1～ 4)．Baltimore：theW illiams 8LWilkinsCompany，1984
许光辉，李振高．微生物生态学．南京：东南大学出版社．1991．149～189 l
陆开宏，姚礼一 ，周少勤 ，等．杭州西湖引流冲污前后浮辨藻类变化及防止曹营养化效果评价．应用生态学报，1992，3
(8 ：286～ 272
1 2 3 4 5 6 7 8 9 H
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