渭河流域足“一带一路”的核心之地,其中多沙的渭河干流和秦岭北麓水源涵养区,在维持中国黄土高原干旱、半干旱地区及黄河中下游水生态平衡与稳定方面具有重要意义。浮游及沉积微生物生物量大,种类丰富,是河流生态系统结构与功能多样性的维系者和生态过程的重要参与者,其物种数与丰度等反映的群落数量特征以及共发生网络反映的物种间的内在关联均与河流生态现状密切相关。在流域生态学研究的背景下,对流域水生态系统尤其是高度环境异质性的河流生态系统中微生物群落结构、驱动机制及生态模式的研究将为深入认识水圈生态功能与生命-地球协同演化规律提供重要数据支撑。本研究以渭河干流全线和渭河源于秦岭北麓的五条典型支流为研究对象,于2017年10-11月和2018年4-5月开展了两次系统的水环境、浮游及沉积微生物群落调查研究,基于高通量测序Hiseq平台、先进生物信息学分析方法QIIME 2,经过微生物组成与丰度统计、多样性分析、分子生态网络构建,对渭河干支流浮游及沉积微生物群落结构特征与生态模式进行了详细、系统的认识了解。得出的主要结论如下:(1)在分类组成及其驱动因素方面,渭河干支流间微生物群落优势菌和关键物种的差异主要体现在广泛参与有机污染物降解的菌属(干流优势)和参与重金属降解的菌属(支流优势);水温、电导率和总磷是影响干支流浮游微生物群落组成共同的环境因子,电导率和氨氮是影响干支流沉积微生物群落组成共同的环境因子,叶绿素α对干流浮游及沉积微生物群落组成影响显著,浊度与氨氮、水温与总磷分别对支流浮游微生物、沉积微生物有显著影响。(2)在功能组成方面,渭河干支流浮游及沉积微生物群落功能类群差异主要体现在光照依赖型、氮代谢类群两大类群,两种类群的丰度变化与环境背景值有很好的的耦合性。(3)在多样性方面,渭河干流浮游及沉积微生物群落多样性平均水平普遍高于支流,且干流浮游微生物群落Faith pd指数显著高于支流,这与高浑浊度条件显著相关。(4)在分子生态网络方面,多沙的渭河干流浮游及沉积微生物群落均有较明显的非随机分布模式,群落关联网络不如清澈的秦岭山脉溪流紧密复杂,且干支流间浮游及沉积微生物生态网络的关联关系不一(共发生关系为主或共排斥关系为主),预示着高浊度系统和清澈系统间微生物可利用资源、分布的非随机性、生态网络复杂性显著不同。多沙环境压力虽然带来了更高的微生物多样性,但其所带来的对水质(优势种与关键种)、水生态功能(功能群、生态网络)的影响也不容忽略。