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通过LEfSe工具计算汛期前后各区域中的差异菌属，所有菌在门纲目科属水平的差异信息用饼形图表示，。

汛期前后浮游细菌群落共有18个菌门存在显著差异，优势菌门(LDA≥4.0)仅有放线菌门、Patescibacteria、变形菌门、拟杆菌门、浮霉菌门、酸杆菌门、蓝藻门和疣微菌门等8个菌门。

汛期前优势菌门中，AW区的拟杆菌门、CW区的放线菌门、VW区的疣微菌门和蓝藻门与其它区域存在显著性差异；汛期后优势菌门中，仅有UW区的酸杆菌门、CW区的浮霉菌门和疣微菌门与其它区域有显著性差异(P<0.05)。

在属水平上，汛期前，CW区有10个菌属与其它区域存在显著性差异(P<0。

05)，其中α-变形菌的Sphingorhabdus、Sphingomonas和Hyphomonas，厚壁菌门的Chryseomicrobium和Exiguobacterium，拟杆菌门的Sphingobacterium和Candidatus_Aquirestis为优势属(LDA≥4.0)。

UW区有17个属存在显著差异，其中α-变形菌的Rhodobacter和Magnetospirillum，δ-变形菌的Oligoflexus，γ-变形菌的Azospira、Acinetobacter和Pseudomonas，酸杆菌门的Pseudarthrobacter，嗜热丝菌门的Caldisericum，疣微菌门的Terrimicrobium和Luteolibacter为优势菌属；VW区共有16个属存在显著差异，其中α-变形菌的Novosphingobium，γ-变形菌的GKS98_freshwater_group和Sphaerotilus，蓝藻菌门的Cyanobium_PCC_6307，疣微菌门的Brevifollis为优势菌属；AW区有11个属于存在显著差异，其中拟杆菌门的Cloacibacterium，变形菌门的Polynucleobacter和C39为优势菌属。

汛期后具有差异性的菌属减少，其中CW区有10个菌属存在显著差异，酸杆菌门的CL500_29_marine_group和hgcI_clade，浮霉菌门的CL500_3，γ-变形菌的Limnobacter，疣微菌门的LD29为优势菌属；UW区有12个属存在显著差异，酸杆菌门的Aurantimicrobium，拟杆菌门的Pseudarcicella、Flavobacterium和Solitalea为优势菌属；VW区有7个菌属存在显著差异，仅拟杆菌门的Sediminibacterium为优势菌属；AW区有11个属存在显著差异，放线菌门的Candidatus_Planktoluna，变形菌门的Limnohabitans和Malikia为优势菌属。

通过Mentel Test分析，发现汛期前各区域浮游细菌优势属与环境因子存在极显著相关性(P=0.008)，将水体理化参数与优势菌属进行RDA排序，各区域点位区分明显，主要受pH、DO、COD、NH4+-N和EC的影响。

AW区样品差异较小，主要受COD、NH4+-N和EC因素的影响；UW、VW和CW区样品差异性较大，引起群落差异的主要环境指标为pH、DO和NO3--N。

RDA分析图也表明Sediminibacterium、Candidatus_Aquiluna和Fluviicola与COD和NH4+-N正相关。

汛期后Mentel Test分析也表明环境因子与浮游细菌优势属存在显著相关性(P=0。

012)，将结果进行RDA排序后。

汛期后样品间差异性更小，主要影响因子为pH、NO3--N、NO2--N、TN和ORP。

CW区样品差异主要受ORP、TP浓度和NH4+-N浓度的影响；AW区样品差异主要受pH、DO浓度、ORP和TP浓度的影响；UW和VW区样品差异主要受COD、NO3--N、NO2--N、TN浓度及ORP的影响。

排序结果也表明，Limnohabitans、hgcI_clade、Acidibacter和CL500-29_marine_group与TP、NH4+-N、COD浓度及ORP均呈显著负相关；MWH-UniP1_aquatic_group和Acinetobacter与pH和DO浓度均呈正相关。

为进一步明确浮游细菌与环境因子之间的关系，将优势菌门和优势菌属与环境因子作Spearman相关性分析。

由图8(a)可知，影响微生物菌门的主要环境因子有化学指标COD、NH4+-N、NO2--N、NO3--N、TN和TP及物理指标 ORP和EC，且这些指标与拟杆菌门和Epsilonbacteraeota门均呈显著正相关，与蓝菌门、芽单胞菌门、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、衣原体门、酸杆菌门、浮霉菌门、疣微菌门、Patescibacteria、绿弯菌门、放线菌门和 Dependentiae 门均呈显著负相关。

优势菌属多为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和蓝藻菌门。

结果表明变形菌门的Pseudorhodobacter、Limnohabitans和Limnobacter属均与ρ(COD)、ρ(NH4+-N)、ρ(NO2--N)和ρ(NO3--N)呈显著相关；拟杆菌门的Sediminibacterium、Solitalea、Flavobacterium和Fluviicola与ρ(NO2--N)、ρ(NO3--N)、ρ(TN)和ρ(COD)皆呈显著正相关；蓝菌门的Cyanobium_PCC-6307与ρ(NO2--N)、ρ(NO3--N)和ρ(TP)呈显著负相关。

为了解汛期前后不同土地利用类型河流浮游细菌功能的差异，采用PICRUSt2软件将样本的ASV序列与内部参与序列进行对比，预测每个ASV的基因拷贝数，确定样本的基因丰度。

通过数据库比对，在一级水平上获得样本的6大功能信息，发现新陈代谢是清潩河流域的主要功能，占比为81.4%~82.2%，在UW区占比最多，AW区占比最少，汛期前后占比不变。

在二级水平上主要有29个子功能组成，其中细胞活性、脂质代谢、碳水化合物代谢等9个功能在CW区占比为68.4%，远高于其它三区；汛期后，癌症概要、其它氨基酸代谢、聚糖生物合成与代谢等8个功能在UW区占比最高，其它次生产物的生物合成、翻译、膜运输等9个功能在AW区占比最高。

进一步将样本基因序列和KEGG数据库中65个氮代谢相关的基因进行比对，筛选出参与氮代谢过程丰度最高的基因，发现反硝化、氮同化和异化还原过程相关基因丰度较高，固氮和硝化过程相关基因丰度较低。

编码固氮酶的nifK、nifH和nifK基因在汛后VW区和汛前AW区占比较高；编码氨单加氧酶的amoA、amoB、amoC和编码羟胺氧化还原酶的hao基因在CW区和汛前AW区丰度较高。

反硝化过程中，编码硝酸盐还原酶的narG 和 narH 基因在AW区丰度较高，且汛后大于汛前；编码亚硝酸还原酶的nirK基因在汛前VW和AW区丰度较高；编码一氧化氮还原酶的norB、norC基因，以及编码氧化亚氮还原酶的nosZ基因在VW和AW区丰度较高。

硝酸盐异化还原过程中，编码硝酸盐异化还原酶的napA和napB基因与编码固氮酶的基因丰度分布相同；编码甲酸依赖型亚硝酸盐还原酶的nrfA基因丰度汛后高于汛前，且在汛后UW和VW区丰度较高；编码亚硝酸盐还原酶的nirD基因丰度最高。

硝酸盐同化还原过程中，编码硝酸盐同化还原的nasA和nirB基因丰度高于narB、nasB和nirA基因。

汛期前浮游细菌多样性高于汛期后。

汛期前，流速较慢，稳定的水体为浮游细菌提供了良好的环境，有利于处于竞争弱势的细菌繁殖，提高了细菌多样性；河流水温偏高，水体中细菌活性较强，进而导致浮游细菌在不同环境中表现出较大的空间差异性。

汛期时，径流量增大，水位升高，河道连通性加强，促进了细菌的扩散和稀释作用，使得细菌空间差异性变小；强降雨将土壤中积累的营养盐带入河流，使NH4+-N和NO3--N浓度增加，导致降解污染物的特异性菌群大量繁殖抑制其它细菌的生长，造成多样性下降，这种效应在汛期后仍然存在。

不同土地利用类型河流浮游细菌多样性和丰富度差异明显。

汛期前，各区域Chao指数和Shannon指数由大到小排序为UW>VW>AW>CW，该排序与人口密度大小排序一致。

其原因可能为，UW区人口密集，居民生活污水排放较多，水体中COD、NO3--N和TN浓度较高，为细菌的生长繁殖提供了良好的生存环境；VW和AW区人口密度较小，污水排放量少，且VW区河流汇入AW区，AW区细菌多样性和丰富度低于VW区，说明污水排放对浮游细菌的影响程度大于农业面源污染；CW区受人类干扰最小，水质稳定，细菌多样性和丰富度指数最低。

汛期后，UW区Chao指数和Shanon指数下降最多，其次为VW，CW区下降最少。

CW与UW属上下游关系，汛期后CW与UW多样性指数相近，也论证了河流连通性增大，浮游细菌空间差异性减小；AW和VW区相交，但VW区多样性指数低于AW区，说明汛期对人类干扰较强区域的河流(UW和VW)中浮游细菌的多样性影响较大，且影响程度大于区域的影响。

PCoA和RDA分析也得到了类似的结果。

汛期前，VW和UW区分明显，汛期后，VW、UW和AW重叠，表明汛期减弱了人类活动对河流浮游细菌空间差异性的影响，该结果与韩雪梅等在老灌河研究浮游细菌多样性结果一致。

汛期前，影响AW和UW区细菌空间差异的主要环境因子分别为COD、NH4+-N、T、EC和pH、DO、NO3--N. 汛期后主要为pH、NO3--N、NO2--N、TN和ORP。

以上结果也在此验证了人类活动(包括氮和磷的输入)的轻度干扰有利于细菌多样性的增加。

另外，已有研究表明受各种外部环境因素和内部物种间相互作用的影响，浮游细菌的时期性演替是一个每年重复的过程。

变形菌门是UW、VW和AW的第1优势菌门，在水环境中普遍存在，α-变形菌在氮循环中起到固氮作用，β-变形菌在淡水中占主导地位，γ-变形菌是化能异养菌，介导氢、硫和铁的生物地球化学循环，还有研究表明变形菌门在参与氮循环、氧化硫化物和降解有机物等方面具有重要作用。

α-、β-和γ-变形菌占UW、VW和AW区总变形菌门的66.2%以上，因此推断在受人类干扰的UW、VW和AW区河流中，变形菌门是物质循环的重要参与者。

绿弯菌门和酸杆菌门是已知指示氮素污染物的微生物，该菌门相对丰度均表现出汛期前大于汛期后的特征，与TN变化一致。

浮霉菌门在缺氧条件下能够利用亚硝酸盐氧化铵离子脱氮，汛期后NH4+-N和NO2--N含量高可能是造成该菌门相对丰度高的原因。

装甲菌门是广泛分布在湖泊尤其是温泉、热泉的优势细菌类群，汛期前高温天气为该菌的繁殖提供了良好的环境。

hgcI_clade和CL500-29_marine_group与蓝藻密切相关，CW中hgcI_clade和CL500-29_marine_group相对丰度明显高于其它区域，说明该地区存在蓝藻异常增殖的风险；Limnohabitans偏好非酸性环境，在硝酸盐还原和磷循环中起着关键作用，该菌在AW和VW区相对丰度较高，与AW和VW区河流NO3--N和TP含量呈正相关。

Acinetobacter是污水细菌群落的核心类群，常见于人类和动物肠道及分泌物中，被作为人类干扰污染的指示菌种，除CW外，其余三区Acinetobacter的丰度均较高。

Thiobacillus通过氧化各种含硫化合物获得能量，可以为各种水生植物提供硫元素，但也增加了水污染的风险，该菌在汛期后的UW、VW和AW区较多且高于汛期前，说明汛期后水污染风险增加。

Flavobacterium靠分解有机物生存，使得水质在一定程度得以提高[46，47]。

汛期后该菌的相对丰度显著升高，且在UW区丰度最高，说明汛期增加了河流中有机物浓度。

另外，Flavobacterium中的某些菌种具有致病作用，集中分布在江河、土壤沉积物和鱼的发病组织中，同时它还可以引起医院内感染，尤其是婴幼儿更容易感染。

因此，对于该菌属也不容忽视，需强防护意识。

河流过量的氮输入会影响介导氮循环过程关键基因的丰度和比例，从而影响各个氮循环过程的速率。

董志颖等采用PICRUSt功能预测分析过量氮输入对细菌群落代谢潜力的影响，发现氮输入在一定程度上影响了微宇宙中的固氮、硝化、反硝化、异化硝酸盐还原到铵和同化硝酸盐还原途径的关键基因。

本文采用PICRUSt2 功能预测分析汛期前后细菌氮代谢潜力的差异，发现参与氮代谢过程的反硝化、氮异化和同化还原基因丰度最高，是河流中生物脱氮的关键基因，且脱氮能力在受人类干扰的UW、VW和AW区最强。

汛期前，有8个涉及脱氮过程的基因丰度高于汛期后，分别为反硝化(nirK、norB和norC)、氮同化(napB)和异化(narB、nasA、nirA和nirB)基因；其中反硝化基因在AW区丰度最高，氮同化基因主要在UW区，氮异化基因主要在VW区，说明AW区反硝化能力最强，UW和VW区硝态氮主要通过氮同化和异化的方式去除。

汛期后，有6个涉及脱氮的基因丰度高于汛期前，分别为反硝化(narG、narH和nosZ)、氮同化(nasB)和异化还原(nrfA和nirD)基因。

结合基因功能家族预测基因拷贝数和氮循环相关基因丰度分析，汛期后氮代谢能力整体高于汛期前，且反硝化和氮异化还原基因丰度在UW和VW区显著升高，编码亚硝酸还原酶的nirD与编码一氧化氮还原酶的norB和norC基因丰度增加最多，发现汛期后人类干扰区的NO3--N和TN浓度升高，反硝化和硝酸盐异化还原细菌繁殖，促进了NO2--N向氮气的转化。

a) 汛期前后清潩河流域不同土地利用类型河流浮游细菌多样性存在显著性差异，且汛期对有人类干扰的UW、VW和AW区多样性影响最大。

汛期前浮游细菌Shannon-Wiener指数和Chao指数高于汛期后，且人口密集的UW区数值最大；汛期后，浮游细菌群落空间差异性减小，TN、NH4+-N和COD浓度增加，浮游细菌多样性和丰富度指数下降，且UW区指数下降最多。

b) 差异性分析结果表明，汛期前共17个门、54个属存在显著差异，汛期后共有12个门、40个属存在显著差异，不同土地利用类型是影响细菌群落组成的主要因素。

CW区与蓝藻密切相关的hgcI_clade和CL500-29_marine_group丰度最高，存在水体富营养化的风险；UW区Limnohabitans、Rhodobacter和Rhodobacter丰度最高，氮素污染严重；AW和VW区Flavobacterium、Nitrospira和Thiobacillus丰度最高，氮磷循环能力最强。

c) PICRUSt2功能预测分析表明，反硝化、氮同化和异化还原是清潩河流域的主要氮代谢功能，不同土地利用类型河流中氮代谢功能差异明显，在人类干扰较强的UW、VW和AW区氮代谢基因丰度远高于CW区。