一种基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，包括：步骤1：采集水体样品，并根据采集的所述水体样品确定微生物的相对丰度；步骤2：计算水体指标与微生物相对丰度的相关系数，获得所有样本的水质指标与相应样本微生物的相关系数及其显著性指数；步骤3：根据所述显著性指数P筛选与水质指标相关性较强的微生物类群；步骤4：根据所述正相关和负相关的微生物类群建立相关微生物类群的总相对丰度与相关水质指标的联系；步骤5：根据所述变化图评价人工鱼礁生态修复效果。本发明专利技术方法简单快捷，成本较低，指示全面，客观准确，生态学意义明确。学意义明确。学意义明确。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法


[0001]本专利技术涉及海洋生态环境保护
，尤其涉及一种基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法。

技术介绍

[0002]生态系统健康评价已广泛应用于河流、森林、城市等不同生态系统领域，维持健康的生态系统作为可持续发展概念的一个重要目标，已成为生态学家的共识。人工鱼礁生态系统作为一个特殊的生态系统，其研究大多数是针对单个生物因子或非生物因子。且人工鱼礁投放多为广阔、开放性海域，由于水动力影响，凭非生物环境的变化很难对其生态系统进行评价。
[0003]微生物在生态系统中占有非常重要的地位，其结构和功能的变化可反映生态系统实时变化。微生物种群变化与环境因子密切相关，其中与环境因子负相关细菌比例高意味着微生物生态系统稳定；反之，正相关细菌比例高则意味着微生物生态系统不稳定。因此可筛选相关性较强的微生物类群作为生态系统的指示微生物，并以微生物种群变化来确定评价生态系统状态的环境指标，从而对人工鱼礁生态系统进行评价。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法。
[0005]一种基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，包括以下步骤：
[0006]步骤1：采集水体样品，并根据采集的所述水体样品确定微生物的相对丰度；
[0007]步骤2：根据所述微生物相对丰度和水体中关键指标j计算获得所有样本的水质指标与相应样本微生物的相关系数r及其显著性指数P；
[0008]步骤3：根据所述相关系数r及其显著性指数P确定水质指标与微生物类群的相关性；所述相关系数r＞0，且显著性指数P≤0.05时，水质指标与微生物类群呈正相关；当相关系数r＜0，且显著性指数P≤0.05时，则水质指标与微生物类群呈负相关；
[0009]步骤4：根据所述正相关和负相关的微生物类群建立相关微生物类群的总相对丰度与相关水质指标的联系；
[0010]对每一样本，计算所有与某一水质指标呈正相关的微生物的相对丰度之和Ap,以及所有呈负相关的微生物的相对丰度之和Am；以某一水质指标值为x轴，以总相对丰度差Ap
‑
Am为y轴作图，建立正负两类功能微生物类群的总相对丰度差随水质指标的变化图；
[0011]步骤5：根据所述变化图评价人工鱼礁生态修复效果。
[0012]进一步地，如上所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，步骤1中，所述采集水体样品包括：
[0013]在人工鱼礁投放海域和未投礁的对照海域设置采样点，采集底层水体，每个站点设置平行样3个，每年8月份调查采样，共调查3年。利用细菌DNA试剂盒提取基因组DNA，然后
进行DNA纯化、浓缩，然后进行PCR扩增16S rDNA的V3+V4区，将纯化后的扩增产物连接测序接头，构建测序文库，Illumina上机测序，得到每个样品的测序结果，从而根据每个样品的测序结果得到多种微生物。
[0014]进一步地，如上所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，步骤1中，某一微生物的所述相对丰度为某个样本中某一种微生物的个数占该样本中所有微生物个数的百分比，其计算方法为：所求微生物的序列数除以总序列数。
[0015]进一步地，如上所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，步骤2中，所述关键指标j包括：TP、DIP、TN、DIN、NO2‑
‑
N、NO3‑
‑
N、NH
4+
‑
N、COD、TOC、N/P。
[0016]进一步地，如上所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，所述步骤2包括：选择水体中关键指标j，根据获得的高通量测序结果，选择相对丰度高于0.5％物种，利用典范对应分析并结合方差分析，运用SPSS等分析软件，对环境因子、样本及群落之间的关系进行分析；
[0017]将不同站位采集的样品分别进行TP、DIP、TN、DIN、NO2‑
‑
N、NO3‑
‑
N、NH
4+
‑
N、COD、TOC、N/P指标的测定，将测得的数据分别与高通量测序获得细菌的相对丰度利用SPSS软件进行分析，从而获得所有样本的水质指标与相应样本微生物的相关系数r及其显著性指数P。
[0018]进一步地，如上所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，步骤5包括：(1)当差值Ap
‑
Am＝0时的水质指标的值作为功能平衡点B1，Ap
‑
Am不再增加时的水质指标的值作为环境容量点B2，B1和B2作为评价生态系统的阈值；当某一采样点的水质指标j的值xj≤B1时，则该采样点区域可评判为生态健康；当某一采样点的水质指标j的值xj为B1﹤xj≤B2，则该采样点区域评判为亚健康；当某一采样点的水质指标j的值xj﹥B2，则该采样点区域评判为不健康。
[0019](2)当差值Ap
‑
Am＝0时的水质指标的值有两个数值，分别记作B1
‑
1和B1
‑
2，均作为功能平衡点；Ap
‑
Am不再增加时的水质指标的值作为环境容量点B2，B1
‑
1、B1
‑
2和B2作为评价生态系统的阈值；当某一采样点的水质指标j的值xj﹤B1
‑
2，以及B1
‑
1﹤xj≤B2时该采样点区域可评判为生态亚健康；当某一采样点的水质指标j的值xj为B1
‑
2≤xj≤B1
‑
1，则该采样点区域评判为健康；当某一采样点的水质指标j的值xj﹥B2，则该采样点区域评判为不健康。
[0020](3)若功能平衡点B1和环境容量点B2均未出现，则该采样点区域评判为健康或不健康，需根据具体情况判定。
[0021]有益效果：
[0022](1)利用微生物群落与环境介质中不同因子间存在的复杂交互关系，通过分析海洋水体中微生物群落的稳定性来评价人工鱼礁生态修复效果，可为人工鱼礁生态修复评价提供另一种思路和方法。
[0023](2)方法简单快捷，成本较低，指示全面，客观准确，生态学意义明确。
附图说明
[0024]图1为正负两类功能微生物类群的总相对丰度差随N/P的变化图；
[0025]图2为正负两类功能微生物类群的总相对丰度差随活性磷酸盐的变化图；
[0026]图3为正负两类功能微生物类群的总相对丰度差随无机氮的变化图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：采集水体样品，并根据采集的所述水体样品确定微生物的相对丰度；步骤2：根据所述微生物相对丰度和水体中关键指标j计算获得所有样本的水质指标与相应样本微生物的相关系数r及其显著性指数P；步骤3：根据所述相关系数r及其显著性指数P确定水质指标与微生物类群的相关性；当所述相关系数r＞0，且显著性指数P≤0.05时，水质指标与微生物类群呈正相关；当相关系数r＜0，且显著性指数P≤0.05时，则水质指标与微生物类群呈负相关；步骤4：根据所述正相关和负相关的微生物类群建立相关微生物类群的总相对丰度与相关水质指标的联系；对每一样本，计算所有与某一水质指标呈正相关的微生物的相对丰度之和Ap,以及所有呈负相关的微生物的相对丰度之和Am；以某一水质指标值为x轴，以总相对丰度差Ap
‑
Am为y轴作图，建立正负两类功能微生物类群的总相对丰度差随水质指标的变化图；步骤5：根据所述变化图评价人工鱼礁生态修复效果。2.根据权利要求1所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，其特征在于，步骤1中，所述采集水体样品包括：在人工鱼礁投放海域和未投礁的对照海域设置采样点，采集底层水体，每个站点设置平行样3个，每年8月份调查采样，共调查3年；利用细菌DNA试剂盒提取基因组DNA，然后进行DNA纯化、浓缩，然后进行PCR扩增16S rDNA的V3+V4区，将纯化后的扩增产物连接测序接头，构建测序文库，Illumina上机测序，得到每个样品的测序结果，从而根据每个样品的测序结果得到多种微生物。3.根据权利要求1所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，其特征在于，步骤1中，某一微生物的所述相对丰度为某个样本中某一种微生物的个数占该样本中所有微生物个数的百分比，其计算方法为：所求微生物的序列数除以总序列数。4.根据权利要求1所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效果评价方法，其特征在于，步骤2中，所述关键指标j包括：TP、DIP、TN、DIN、NO2‑
‑
N、NO3‑
‑
N、NH
4+
‑
N、COD、TOC、N/P。5.根据权利要求4所述的基于微生物群落的人工鱼礁生态修复效...

【专利技术属性】
技术研发人员：张艳，李秋芬，陈聚法，李娇，袁伟，杨茜，
申请(专利权)人：中国水产科学研究院黄海水产研究所，
类型：发明
国别省市：