生物托盘土壤微生物及酶活性的分布状况

利用稀释法和比色法对生物托盘根际和非根际土壤微生物数量和酶活性进行测定。结果表明:土壤微生物和酶在植物根际有着明显的根际效应,各级托盘中微生物在根际的数量均大于相应微生物在非根际的数量;在各级托盘中均存在细菌>放线菌>真菌的数量关系。而对土壤蛋白酶和脲酶活性的研究发现根际酶活性明显高于非根际酶活性。     

5种矿区土著植物对铅污染土壤的修复潜力研究

为评估我国西北某矿区茵陈蒿、蒲公英、苜蓿、大叶苦菜和车前草5种土著作物对含铅（Pb）土壤的修复潜力,采用盆栽实验,设置4种不同Pb含量水平（0、2‰、3‰和5‰,质量分数）,测定作物不同组织器官中和种植前后土壤中Pb含量,以及根际与非根际土壤微生物生物量碳含量、过氧化氢酶活性等指标。结果表明:茵陈蒿和车前草适合种植于铅含量为2‰、3‰、5‰的土壤中,可去除12%~32%的土壤Pb,车前草根系和茵陈蒿茎叶对Pb的累积量最高分别达到3617,720 mg/kg,显著高于其他植物,作为土壤铅污染修复植物的潜力较大。根际土壤微生物生物量碳含量比非根际土壤微生物生物量碳含量高2.37%~13.89%。土壤Pb抑制了根际与非根际土壤过氧化氢酶活性,使其活性低于对照组0.44%~22.3%,根际土壤过氧化氢酶活性比非根际过氧化氢酶活性高0.89%~8.09%。研究结果可为Pb污染矿区废弃地植物修复和土壤环境质量评价提供理论依据。     

生物炭对土壤微生物C源代谢活性的影响

为了探究外源生物炭输入量对根际、非根际土壤微生物功能多样性的影响,通过田间试验,采用Biolog-ECO检测法,分析了不同量生物炭输入下,根际、非根际土壤微生物C源代谢的平均颜色变化率(AWCD)、丰富度指数、Shannon-Winner指数、均匀度指数、Simpson指数等指标的变化.结果表明:外源生物炭的输入提高了根际土壤微生物的C源代谢活性,当输入量340t/hm~2时,达到显著水平;对非根际土壤微生物的C源代谢活性没有显著影响.同时,对根际、非根际土壤微生物的丰富度指数、Shannon-Wiener指数、均匀度指数均没有显著影响.外源生物炭的输入提高了根际土壤微生物对糖类、氨基酸类、羧酸类C源的利用能力;对非根际土壤微生物利用C源的能力无显著影响;有机碳是影响微生物C源代谢活性的主要因素,40t/hm~2生物炭是供试土壤适宜的输入量.     

菌糠强化微生物降解石油污染土壤修复研究

采用菌糠协同高效石油烃降解菌Microbacterium.sp.Q2进行石油污染土壤修复试验研究,分别设置菌糠固定化微生物组（SIM）、菌糠-游离菌组（SMSB）、菌糠单独组（SMS）和对照组（CK）4组修复实验.考察不同处理方式下对石油污染土壤微生物数量、酶活性和石油烃降解效果的差异性并确定石油污染土壤的最佳修复方案.结果表明：不同修复方式下,SIM组的土壤呼吸强度、微生物数量及酶活性较其他组有明显提高,其对石油烃去除率分别比其他3组提高11.84%、22.15%、54.09%.土壤中脱氢酶活性以及微生物活性与石油烃降解率的相关性显著,此外菌糠固定化微生物对石油污染土壤修复具有生物强化和生物刺激协同的作用机制.     

化肥减量配施有机肥对土壤功能微生物和柠檬产量及品质的影响

为明确化肥减量配施有机肥处理非根际/根际土壤功能微生物(硝化、反硝化和溶磷微生物)对柠檬产量和品质的影响,以柠檬果实和非根际/根际土壤为研究对象,将传统果实品质测定与分子生物学技术相结合,探究化肥减量配施有机肥处理非根际/根际土壤功能微生物与柠檬产量和品质之间的相互关系.结果表明：(1)70%化肥+30%腐熟猪粪处理显著增加硝化强度和磷酸酶活性,但有效控制反硝化酶活性.(2)化肥减量配施有机肥显著降低硝化微生物和nirS和nirK基因反硝化微生物的丰度.同时,增加nosZ基因反硝化微生物和phoD基因溶磷微生物的丰度.但是,功能微生物群落结构多样性在化肥减量配施有机肥处理没有明确的规律性.(3)相较于化肥和有机肥,70%化肥+30%腐熟猪粪处理柠檬产量最高,果实品质最佳.(4)氮素及其转化的相关微生物通过柠檬内在和外观品质显著影响柠檬产量;而磷素及其转化微生物主要通过柠檬内在品质影响柠檬产量.此外,非根际土和根际土对柠檬内在品质的影响因子存在明显的分异现象.由上可知,70%化肥+30%腐熟猪粪处理显著影响土壤氮、磷功能微生物进而提升柠檬产量和品质.     

野鸭湖湿地芦苇根际微生物多样性与磷素形态关系

以野鸭湖湿地芦苇(Phragmites communis)根际微生物为研究对象,采用化学连续提取法分析了芦苇根际/非根际土壤中各形态磷随植物生长(4、7、10月)的变化规律,同时基于细菌的16S rRNA高通量测序技术,分析了芦苇根际/非根际土壤微生物多样性,进一步采用CCA法分析了土壤样品中特定微生物与磷素形态转化关系.结果表明,无机磷含量的总体顺序大小为:钙磷(Ca-P)闭蓄态磷(Oc-P)铁磷(Fe-P)交换态磷(Ex-P)铝磷(Al-P),无机磷含量变化主要受芦苇生长状况影响,在芦苇旺盛期达到最低,且根际土壤中的总无机磷含量普遍低于非根际.有机磷含量分布为高稳定性有机磷(HR-OP)中稳定性有机磷(MR-OP)中活性有机磷(ML-OP)活性有机磷(L-OP),各组分含量均随芦苇生长先降低后升高.芦苇根际/非根际土壤微生物中的优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria),但在芦苇生长过程中,其根际和非根际微生物群落结构受季节影响变化显著,且根际和非根际的变化有所差异.同时发现了芽孢杆菌属(Bacillus)、肠杆菌属(Enterobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、伯克霍尔德氏菌属(Burkholderia)、不动杆菌属(Acinetobacter)等可能是与磷形态转化有关的主要功能菌属,这些菌属能利用大部分的有机磷和无机磷,在湿地土壤磷素转化中起着关键作用.     

澎溪河消落带典型植物群落根际土壤无机氮形态及氮转化酶活性

三峡库区消落带是典型的生态脆弱带,其土壤N循环因受到植物根际效应和季节性淹水的影响而具有特殊性.本研究以三峡库区一级支流澎溪河消落带为例,选择4种植被(狗牙根、香附子、苍耳以及玉米)覆盖区,采集植物根际、非根际土壤,分析根际土壤与非根际土壤理化性质、无机氮形态以及7种N素转化相关酶,并比较了4种植物根际效应强度,以反映不同植物覆盖对消落带土壤N循环过程的影响.研究表明:供试植物根际土壤pH值均低于非根际,有机质、全氮、全磷含量均高于非根际,表明植物根际对消落带土壤养分有富集作用;4种植物根际土壤硝态氮、铵态氮、亚硝态氮及14d可矿化氮含量均高于非根际,且土壤硝态氮、亚硝态氮以及14d可矿化氮含量呈现香附子＞狗牙根＞苍耳/玉米;总体上根际土壤N转化酶活性高于非根际,且狗牙根和香附子覆盖区脲酶、亚硝酸还原酶、谷氨酰胺酶、脱氢酶显著高于玉米和苍耳覆盖区;蛋白酶、脲酶、谷氨酰胺酶活性与4种N形态均呈显著相关性,是消落带土壤N转化的主要参与酶类;根际效应分析结果香附子和狗牙根对消落带土壤N转化的根际效应强度大于苍耳和玉米,有利于土壤N素的固定和保持.植物根际效应对消落带土壤N素循环的影响可为消落带植被恢复工程中植被选择提供参考,也为改善消落带土壤退化相关研究提供科学支撑.     

苜蓿对多环芳烃菲污染土壤的修复作用研究

采用盆栽试验方法,研究了苜蓿(Medicago sativa L.)对多环芳烃菲污染土壤的修复作用.结果表明,多环芳烃菲对苜蓿的生长具有抑制作用,土壤中菲初始浓度越高抑制作用越明显.445.22 mg/kg条件下苜蓿茎叶和根的生物量最小,仅为无污染对照土壤的57.31%和31.20%.经过60 d的修复试验,苜蓿能够明显促进土壤中菲的降解.根际和非根际土壤中菲的去除率分别为85.68%～91.40%和75.25%～86.61%.同处理中根际土壤中菲残留浓度低于非根际土壤,而脱氢酶活性高于非根际土壤.无论是在非根际还是根际土壤中随着菲初始浓度增大,菲降解率和脱氢酶活性降低.脱氢酶活性与降解率的关系表明,脱氢酶活性与菲降解率显著正相关.所以植物根系的存在能够有效促进土壤中多环芳烃菲的降解.     

水稻不同生育期根际与非根际土壤胞外酶对施氮的响应

与稻田土壤碳氮循环(矿化、转化等)密切相关的酶活性可以反映微生物的生长和代谢过程.为明确水稻不同生育期根际与非根际土壤胞外酶对施氮的响应,采用根际袋法区分水稻根际和非根际土壤,利用96微孔酶标板荧光分析法,测定其碳氮过程关键酶β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)和β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)活性,探讨根际效应、施氮和生育期对土壤酶活的影响及其调控机制.结果表明,施氮使拔节期土壤BG酶活性相对于不施氮处理降低了7.4~13.5 nmol·(g·h)~(-1),而使成熟期BG酶活性增大了7.0~31.4 nmol·(g·h)~(-1),同时根际与非根际土壤中BG酶活性也随水稻的生育期而发生相应的变化.与不施氮处理相比,施氮使水稻成熟期非根际土壤NAG酶活性增加了1.1倍,根际土壤降低了0.3倍.施氮和生育期显著影响土壤BG酶活性,而水稻生育期、施氮和根际效应及其交互作用均对NAG酶活性有极显著影响.RDA分析表明土壤微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量主要影响水稻根际土壤胞外酶活性;而非根际土壤中酶活性的变化主要受微生物生物量氮(MBN)和铵态氮(NH_4~+-N)的影响.土壤酶活性与多种因素存在复杂关系,需要综合考虑植物生理特征、土壤酶活性和土壤特征,分析N添加对微生物群落组成的影响.     

重复接种菌群强化修复石油污染土壤

微生物技术在修复石油污染土壤中具有广阔的应用前景.重复接种是提高外部菌群在实际环境中的竞争力和适应性的潜在而有力的手段,是保证高效修复的关键.该研究选择了从石油污染环境中分离获得的2株烃降解菌(SW-1、SW-4)及2株生物表面活性剂产生菌(F、F2),按不同比例复配,构建高效烃降解菌群,研究了重复接种该菌群强化修复石油污染土壤的效果,监测了修复过程中石油降解率、细菌数量以及土壤酶活性的变化.结果 表明,由4株菌等比例组成的菌群在7d内降解率最高;与单次接种相比,重复接种显著提高了土壤中烃的降解率,GC-MS分析表明菌群对C15～C30烷烃有较好的降解效果,相关性分析表明降解率与土壤中细菌数量和酶活性的增加显著相关.研究结果将有助于微生物修复技术在石油污染环境中的广泛应用,具有重要的环境和经济效益.     

施肥对老化污染土壤中PAHs可提取态浓度的影响

采用温室模拟试验,施用农业生产中广泛使用的无机氮肥和有机肥,以花红苋菜为典型叶菜类蔬菜,研究了不同施肥对老化污染土壤中PAHs可提取态浓度的影响.结果表明,有机肥处理与无机氮肥处理相比较,土壤中菲、荧蒽和苯并(b)荧蒽的可提取态浓度显著降低(p<0.05);在相同的采样时间及处理下,3种PAHs的可提取浓度与其在老化污染土壤中初始浓度的比值顺序为:苯并(b)荧蒽<荧蒽<菲(p<0.05),说明不同PAHs与土壤组分之间的吸附因其不同的理化特性而存在差异;裸土处理中3种PAHs的可提取浓度均显著高于根际土壤中的对应浓度(p<0.05).     

石油烃在土柱中的纵向迁移行为模拟

通过室内土柱模拟试验研究了石油烃在土壤剖面中的纵向迁移特点及影响因素. 结果表明,淋滤后多环芳烃(PAHs)主要富集在土柱表层,w(PAHs)随深度增加而明显降低,但不同土柱w(PAHs)降幅不同. 饱和烃类化合物组成特征表明,土柱不同深度下饱和烃化合物的组成特征与原土样有明显不同,表明这些化合物在土壤剖面上发生了迁移,但不同化合物(正构烷烃、甾萜类和烷基环己烷)纵向迁移的深度不同,说明饱和烃中不同组分化合物的迁移能力不同. 石油烃组成及质量分数随深度变化特征表明,影响石油烃在土壤中纵向迁移的因素主要有土壤总有机碳(TOC)的质量分数和原油黏度.      

堆肥对土壤中石油烃的去除及微生物群落的影响

为研究堆肥对石油污染土壤中不同组分烃的去除作用及土壤微生物群落结构变化的影响,利用重量法和GC-MS测定土壤中总石油烃、烷烃和多环芳烃的含量,采用高通量测序技术研究了堆肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响作用.结果表明,向石油污染土壤中施加堆肥进行42d的修复处理,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为（12.4±0.01）%、（10.2±0.01）%、（9.38±0.02）%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为（3.21±0.02）%、（-3.00±0.01）%、（-6.59±0.02）%.自然放置的土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.30、3489.3和2691.0,加入堆肥进行修复处理后,土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别增加为5.80、4684.7和3851.8.油污土壤中放线菌门（Actinobacteria）所占丰度由47.3%降低为28.2%,拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度由0.78%增加至16.2%.变形菌门（Proteobacteria）丰度为37.4%,修复结束后几乎不变.属水平上,油污土壤中的优势菌属包括原小单孢菌属（promicromonospora）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、分支杆菌属（Mycobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）.施入堆肥使土壤中的这些优势菌属丰度降低,土壤中出现氮单胞菌属（Azomonas）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、假鞘氨醇杆菌属（Pseudosphingo bacterium）、紫单胞菌属（Parapedobacter）等新菌属.研究结果表明,与自然放置的土壤相比,向石油污染土壤中施入有机堆肥可有效去除土壤中的石油烃、烷烃和多环芳烃.并使土壤微生物群落结构发生明显变化.     

土壤中残留毒死蜱的作物效应

应用盆栽实验和室内分析方法,研究了红壤中残留毒死蜱农药对小麦、油菜苗生长及其对农药吸收的影响.结果表明,红壤中残留毒死蜱初始浓度为1～10μg/g,20d后,小麦苗地上部吸收的浓度可达0.257～4.50μg/g,油菜苗地上部吸收浓度可达到0.249～2.02μg/g;红壤中残留毒死蜱浓度低于10μg/g,对小麦苗地上部鲜重没有显著影响,低于5μg/g,对油菜苗地上部鲜重没有显著影响;残留毒死蜱在油菜苗根际的降解比非根际快1.4～4.2倍;油菜苗根际土细菌、真菌数量分别是非根际土的3.18倍、1.84倍,而放线菌数量差异不大;根际土比非根际土pH值低约0.19～0.23.     

近10年来我国污染场地再利用的案例分析与环境管理意义

及时掌握污染场地修复过程中所关注污染物和修复后再利用土地类型信息对深化建设用地环境管理具有重要意义. 本文基于文献调研和信息公示平台资料查询等途径获取了我国537个污染场地案例信息数据,分析了我国近10年来污染场地修复与再利用的变化情况. 统计分析结果表明:我国537个污染场地中约有66%集中在北京市、上海市、浙江省、江苏省和重庆市等先行地区;从2016年《土壤污染防治行动计划》颁布实施开始,场地修复管控数量增势凸显,2018年污染场地修复管控数量达到峰值;原用地类型归属化学工业、金属制品、冶炼等行业的比例较大,且重金属、苯系物为主的再利用挥发性有机物、多环芳烃类为主的半挥发性有机物和总石油烃是典型污染物;在GB 36600—2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》实施前后,包含苯系物、多环芳烃类和总石油烃等污染物的出现频次增加趋势最为明显,而有机农药类和多氯联苯(总量)的出现频次有所减少;污染场地用途大部分是敏感用地类型中的居住用地,且这类场地的原行业类型为化学工业、金属制品等特征污染物危害较大的行业. 研究显示,利好政策和标准的颁布与实施促进了我国经济欠发达地区污染场地的修复管控工作,以多环芳烃类为主的半挥发性有机物是我国未来场地土壤环境治理工作的重点,需要进一步提升对再利用类型为敏感用地类型场地的关注.      

页岩气开采钻井固体废物的污染特性

选取重庆某地区3个页岩气田作为研究对象,研究了5个钻井平台页岩气开采过程中废水基和油基钻井岩屑中重金属、多环芳烃（PAHs）和石油烃的污染特性.结果表明,两类钻井岩屑中Ba元素平均含量明显高于其他重金属,废水基钻井岩屑的重金属以Zn、Ba、Cr、Ni、Cu、Pb为主,废油基钻井岩屑中的重金属以Ni、Cu、Zn、Pb、Ba、As、Cr为主且Ni、Cu、Zn、Pb平均含量超过《危险废物鉴别标准毒性物质含量鉴别》（GB5085.6-2007）标准限值.废水基和油基钻井岩屑中PAHs的范围分别为1.74~14.8mg/kg和302~595mg/kg,均未超过GB5085.6-2007标准限值.废油基钻井岩屑石油烃含量为112~213g/kg,远超GB5085.6-2007标准限值.同时,废水基和油基钻井岩屑中BaP超过《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB15618-2018）标准限值;废油基钻井岩屑中部分PAHs（BaP、BbF、BkF、DahA）浓度超过《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准（试行）》（GB36600-2018）中筛选值,岩屑中石油烃含量远超管制值.     

酵母菌-细菌联合修复石油污染土壤研究

采用室内模拟方法研究热带假丝酵母菌(Candida tropicalis)和粪链球菌(Streptococcus faecalis)对石油污染土壤的联合修复,并监测修复过程中土壤脱氢酶活性、石油污染组分的变化. 结果表明:酵母菌-细菌混合菌剂在对石油烃的去除中表现出协同作用,连续培养32 d后混合菌处理组对总石油烃(TPH)的去除率达到29.9%,较单菌处理组高约50%;混合菌处理组脱氢酶活性高于单菌,并与石油烃去除率呈很好的相关性;前期低分子量烷烃降解效果明显,对于C15～C21的高分子量烷烃的降解效果主要在第32天时显现.      

固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的研究进展

多环芳烃(PAHs)是环境中普遍存在的一类典型有机污染物,绿色修复PAHs污染土壤已成为国内外环境和土壤界共同关注的热点问题之一.作为一种新型的微生物修复技术,固定化微生物修复有机污染土壤正受到越来越多的关注,国内外相关研究刚刚开始.本文重点评述了近几年国内外有关固定化微生物技术修复PAHs污染土壤的最新进展,总结了固定化微生物技术的修复原理、微生物固定化载体的选择、高效降解菌的筛选、固定化方法及影响因素等方面,并提出今后的发展方向,为我国开展固定化微生物技术修复有机污染土壤的研究提供参考.     

生物降解芳香族化合物的分子检测技术研究进展

编码环羟基化加氧酶的基因常作为评价环境中微生物降解芳香族化合物能力的分子标记.近年宏基因组学技术的出现极大地加速了对环境中功能基因及功能类群的研究.本文总结了目前关于芳香族化合物环羟基化加氧酶基因的数据库,介绍了微生物降解芳香族化合物（苯系物、萘及其它多环芳烃）过程中发挥重要作用的各类功能基因,总结了环境检测中使用的分子引物,并综述了它们在各类复杂环境样本中的检测应用,此外对使用宏基因组技术来研究微生物在环境中降解芳香族化合物的能力进行了总结与展望.     

铜胁迫对小麦根系微域微生物群落的影响

小麦是我国主要的粮食作物,土壤重金属污染会严重威胁作物生长和粮食安全.大量研究表明根际微生物在调控作物发育和抗逆性方面具有非常重要的作用.因此,本研究通过高通量测序技术研究铜胁迫条件下小麦根际微生物群落的变化,从微生物学角度揭示铜污染胁迫对小麦根际的影响作用.采用盆栽培养试验对铜污染处理中小麦非根际、根际以及根内微生物进行测序后,分别比较小麦不同根系分区环境中的微生物群落结构和多样性.结果发现,所有处理中小麦的根内微生物多样性均显著（P<0.001）低于根际和非根际微生物多样性,表明根表作为微生物进入根内环境的门户,对根内微生物的定殖起着过滤和筛选的作用.铜污染胁迫降低了根际土环境中的微生物多样性,且差异显著（P<0.05）;而在非根际和根内环境中,尽管铜污染胁迫降低了对应根系分区中的微生物多样性,但差异不显著（P>0.05）.变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）是小麦根际和非根际环境中的共有优势菌群,通过比较发现铜污染胁迫对这两种优势菌门的影响作用较小.另外,芽孢杆菌属（Bacillus）、假黄色单胞菌属（Pseudoxanthomonas）和鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）等菌属具有较强的抗逆性,能够在铜污染胁迫下存活且能够为植物提供营养物质.