降解氯氰菊酯光合细菌的分离鉴定及降解特性研究

从农药厂污水处理池的活性污泥中分离到一株高效氯氰菊酯农药降解菌,命名为PSB07-13。根据该菌体培养特征、菌落形态特征、活细胞光谱吸收特征、生理生化特性、光合作用内膜系统结构类型,并结合16S rRNA（Genebank Accession NO.EU366142）序列相似性分析,将其鉴定为沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）。利用气相色谱对PSB07-13的降解能力进行了测定,结果表明：该菌培养6d后,对50mg·L-1的氯氰菊酯的降解率达到80.94%。降解特性研究结果表明：该菌在含氯氰菊酯培养基中的最适生长温度为30℃、pH为7.0及光照强度为7500lx;该菌不能以氯氰菊酯为唯一碳源和能源生长;该降解菌还能较好地降解甲氰菊酯、联苯菊酯、溴氰菊酯等菊酯类农药。该农药残留降解菌可以用于农药厂有机废水处理及农田农药残留降解,具有一定的应用前景。     

以菌株Pseudomonas putida KT2440为宿主构建多功能农药降解菌

通过富集培养法分离到的农药降解菌株存在稳定性差、底物谱窄、安全性不明等问题.Pseudomonas putida KT2440分离自根际土壤,是国际上公认的环境安全型菌株.利用同源重组方法将4种农药降解酶基因pytH、mpd、chd和amy A同时整合到P.putida KT2440的染色体上,获得了一株无抗性基因残留的工程菌P.putida KT-pmca.工程菌KTpmca能够同时降解拟除虫菊酯类杀虫剂、有机磷类杀虫剂、百菌清和氯代酰胺类4种农药,百菌清降解率大于95%,甲氰菊酯、毒死蜱和敌稗的降解率均达到80%以上.此外,传代实验证明4种降解酶基因能够在遗传中稳定存在.本研究表明工程菌KT-pmca可为微生物原位修复消除农药污染提供新的菌株资源.     

嗜铁细菌枯草芽胞杆菌Bs-15对辛硫磷的降解特性

为探讨嗜铁细菌对农药辛硫磷的降解及其土壤修复的潜能,采用改良定向培育法,对嗜铁细菌枯草芽胞杆菌(Bacillus subtilis)Bs-15进行驯化,摸索其降解条件,并测定其土壤修复能力.结果显示,菌株Bs-15对辛硫磷有较高的耐受性,在辛硫磷浓度达到800 mg L-1时仍可生长;可以以辛硫磷为唯一碳源生长,适合其降解的最佳外加营养物质为酵母粉,无机盐为MgCl2.最适辛硫磷降解浓度为≤100 mg L-1,浓度继续升高时降解效能明显降低;最适降解温度为35℃;对pH值有较广的适应范围,在pH 5-9时降解率较高;最适降解时间为24 h,振荡速率为150 r min-1,接种量为8%;土壤修复试验表明,此菌株在第20天时对土壤中辛硫磷的降解率接近50%.本研究结果说明枯草芽胞杆Bs-15对辛硫磷具有较好的降解作用,对辛硫磷污染的土壤具有良好的修复潜能.     

生物通风体系中的土壤环境研究及微生物分析

对生物通风体系进行土壤环境研究及微生物分析.采用土柱法测得现场土壤的空气有效渗透率为ki＝4.8446×10-12m2,通过气液两相流动试验得到气-液相对渗透率曲线;试验期间土壤平均含水量为0.2689g,pH值在7.0-8.5之间;微生物含量在注入污染物及营养盐后先下降后回升,驯化后期细菌密度达107(个·g-1干土)数量级.试验结果表明,该土壤环境适合使用生物通风法进行油污染修复.     

一株降解苄嘧磺隆光合细菌的分离鉴定及其降解特性

从农药厂工业废水和污泥中富集分离到一株能降解苄嘧磺隆(Bensulfuron methyl)的光合细菌PSB07-6,根据分离菌株的细胞形态结构、活细胞光吸收特征、生理生化特征以及系统发育分析将该菌初步鉴定为沼泽红假单胞菌(Rhodopseudomonas palustris).高效液相色谱法(HPLC)测定该菌降解光合细菌培养基中苄嘧磺隆的能力,在pH为6.5的光合细菌培养基中培养5 d,对350 mg·L-1苄嘧磺隆降解率达25.03%.添加回收率为105%～112%.降解特性研究结果表明,该菌能以苄嘧磺隆为唯一碳源和氮源,降解最佳条件为30℃、pH6.5.     

生物氧化再生脱硫液的影响因素研究

化学-生物法脱硫中使用的脱硫液一般采用生物法氧化再生.探讨了pH、初始Fe3 浓度、硫磺、硫酸钠浓度等因素对生物氧化再生Fe3 的影响.结果表明,生物氧化再生脱硫液的最适初始pH为1.8;Fe3 对细菌生长有抑制作用,初始浓度低于1.5gL-1时对细菌抑制作用较小;硫磺的存在对Fe2 的生物氧化有很大的影响,当硫磺浓度低于2gL-1时,对细菌的影响较小;硫酸钠浓度低于15gL-1时,对生物氧化Fe2 几乎没有影响,通过驯化后,细菌可以耐受更高的硫酸钠浓度.图4表3参10     

Arthrobacter sp.AD30和Pseudomonas sp.AD39在阿特拉津工业废水生物处理及污染土壤生物修复中的应用

将分类地位和降解特性不同的两个高效降解除草剂阿特拉津的菌株Arthrobacter sp.AD30和Pseudo-monas sp.AD39,用于阿特拉津工业废水的生物处理和污染土壤的生物修复试验.填充聚氨酯泡沫的小型生物反应器阿特拉津降解实验表明,在进水的CODCr为1702 mg·1-1、阿特拉津浓度为133 mg·1-1和水力停留时间(HRT)为24 h的条件下,出水的CODCr稳定在100 mg·1-1以下,阿特拉津浓度在0.2 mg·1-1以下,均达到国家工业水污染物排放标准(GB 21523-2008).土壤的生物修复实验表明,含有200 mg·kg-1阿特拉津的土壤接种上述两个菌株,在30℃处理20 d以后,土壤中99.1%的阿特拉津被去除.这些结果表明,由AD30和AD39组成的混合菌株在工业废水的生物处理和污染土壤的生物修复中具有很好的应用潜力.     

玉米芯吸附-海藻酸钠固定微生物对十溴联苯醚的降解

电子垃圾中十溴联苯醚(BDE-209)污染日益严重,分离筛选具有降解功能的细菌并探索其对BDE-209的降解效果对于污染环境的生物修复具有重要意义.采用梯度压力驯化法从污泥样品中分离到1株以BDE-209为碳源的菌株MS2,对其生理生化特征进行分析,结合菌株16S rDNA测序结果,确定了MS2在分类上属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.).进一步以玉米芯吸附-海藻酸钠包埋材料对菌株MS2进行复合固定,采用正交试验对包埋条件进行优化,并考察游离菌剂和固定化菌剂对水体和土壤中BDE-209的去除效果.正交实验结果表明最佳包埋条件为:海藻酸钠质量分数2%、CaCl_2 4%、菌胶比2:1、交联时间8 h.在温度为25℃、pH 7.0条件下,经9 d处理,固定化菌剂对浓度为0.4 mg/L的BDE-20 9降解率为85.2%.结果还显示,固定化菌剂对污水中BDE-209的降解能力显著高于游离菌(P0.05).不同处理对土壤中BDE-209降解效果存在明显差异,表现为玉米芯吸附-海藻酸钠固定化菌剂海藻酸钠固定化菌剂玉米芯吸附菌体游离菌体空白海藻酸钠小球玉米芯,且土壤的搅动频率与BDE-209降解率呈显著正相关(r=0.99,P0.05).因此,玉米芯吸附-海藻酸钠固定菌剂对于十溴联苯醚的生物修复具有一定应用潜力.     

表面活性剂-微生物联合修复滴滴涕污染土壤的研究

以滴滴涕(DDT)为目标污染物,采用课题组前期研究所筛选出的滴滴涕降解菌——甲基营养型芽孢杆菌(Bacillus methylotrophicus)菌液为供试菌液,选取混合表面活性剂[十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和吐温80(Tween80),比例为2∶3]及生物表面活性剂-鼠李糖脂(RL)作为供试表面活性剂,通过田间小区实验,研究了表面活性剂、DDT降解菌对土壤中DDT的去除、降解情况以及两者联合处理对土壤中DDT污染的修复效果。结果表明,在单独添加表面活性剂的处理中,H300、RL5和RL10的处理效果最好,土壤中DDT的降解率最高可达29.60%。单独接种降解菌处理的土壤中DDT残留量显著减少,5个月后降解率可达47.05%。混合表面活性剂与菌株联合处理1个月后,H70+N的DDT降解率最高,可达63.53%;生物表面活性剂-降解菌处理以RL20+N的DDT降解率最高,可达42.32%。随着处理时间延长,表面活性剂与菌株联合处理土壤中DDT降解率的增幅逐渐下降。在处理5个月后,混合表面活性剂-降解菌的处理中以H70+N的DDT降解率最高,可达63.98%;生物表面活性剂-降解菌的处理中以RL20+N的DDT降解率最高,可达45.64%;混合表面活性剂-降解菌的处理效果略优于生物表面活性剂+菌,其中H70+N的处理效果最好,为63.98%。     

青海高原土壤拮抗性放线菌的生态分布

采用琼脂块法测定了分离自青海高原不同生态环境下的 1 007株代表性放线菌的拮抗性.结果表明:①供试菌中对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、假丝酵母、青霉、辣椒疫霉、西瓜枯萎菌、棉花枯萎菌及黄瓜枯萎菌有拮抗性的放线菌占供试菌总数的比率分别为 9. 1%、27. 2%、2. 1%、2. 6%、13. 8%、10. 1%、7. 1%及 7. 4%;在青海高原(西部)土壤的拮抗性放线菌中,抗细菌放线菌多于抗真菌放线菌,抗G+细菌的放线菌多于抗G-细菌放线菌,抗丝状真菌放线菌多于抗单细胞真菌放线菌.②耕作土壤中,拮抗性放线菌株数占放线菌总株数的百分率 (拮抗菌百分率 )是自然土壤的3. 5倍,且耕作土壤拮抗菌百分率按菜地(71. 7% ) >粮田(40. 6% ) >绿肥地(32. 8% ) >果园(25. 0% )的顺序排列.旱地土壤拮抗菌百分率明显高于水地.③不同类型土壤拮抗菌百分率均不同,且不同类型土壤拮抗菌百分率按黑钙土>栗钙土>灰钙土>砂土的顺序排列.④拮抗性放线菌的数量、拮抗菌百分率与土壤有机质、全氮、碱解氮、全磷及磷酸酶活性有关.其中有机质和全氮与拮抗性放线菌株数和拮抗菌百分率的相关性达极显著水平 (P<0. 01).抗细菌与抗真菌拮抗性放线菌的出现频率与土壤有机质、全氮及放线菌总数量的相关性分别达到了极显著(P<0. 01)与显著水平(P<0. 05),且土     

磷细菌筛选及其对苗期玉米生长的影响

从潮土、水稻土、砂姜黑土、石灰土上植物根际土壤和根中分离了86株磷细菌,通过NBRIP液体摇瓶培养3 d,培养液水溶磷质量浓度为4.2～387.3 mg.L^-1,水溶磷质量浓度与培养液pH呈显著负相关（r^2=0.621 6）。筛选出3株磷细菌进行玉米盆栽试验,结果表明,1株磷细菌处理的玉米干物质量和吸磷量与对照（处理4）相比无显著差异,2株磷细菌处理的玉米干物质量和吸磷量与对照相比有明显增加,干物质量增加了19.6%～37.5%,吸磷量增加了22.7%～40.2%,其中编号为HCW115解磷菌株的效果相当于施用无机磷（P）10 mg.kg^-1处理。     

土著微生物原位修复石油污染土壤试验研究

利用当地土著微生物优势菌群,辅以物理和化学的方法,结合当地地质微环境特点,开展了陕北某油井旁的石油污染黄土土壤修复研究。设置两个试验区、一个空白区和一个对照区,在两个试验区中分别加入3%的土著优势菌群制剂,选择优化出的土著菌群经鉴定,主要有：假单胞菌属（Pseudomonas）、微球菌属（Micrococcus）、放线菌属（Actinomayces）、真菌类的青霉属（Penicillium）、曲霉属（Aspergillus）等。试验结果显示：土著优势菌剂一般需要3-7d的延滞期（lag phase）,然后进入对数期（logarithmic phase）;两个试验区土壤中人为添加石油含量分别为1542、1886mg·kg^-1时,经过11-32d原位土著优势微生物菌剂的修复,土壤中的石油污染物降解率可达69.52%-88.11%,而对照区土壤中人为添加的石油含量变化不大,降解率基本在10%以内,说明在自然条件下土壤中石油降解是缓慢的。谷糠黍糠、麦麸两种添加剂对优化菌液的修复效果的作用基本相同。试验过程中对土壤温度、水分、氧和营养物质等影响因素进行了调控,起到了良好的作用。     

Role of phosphate solubilizing bacteria on rock phosphate solubility and growth of aerobic rice

Use of phosphate-solubilizing bacteria (PSB) as inoculants has concurrently increased phosphorous uptake in plants and improved yields in several crop species. The ability of PSB to improve growth of aerobic rice (Oryza sativa L.) through enhanced phosphorus (P) uptake from Christmas island rock phosphate (RP) was studied in glasshouse experiments. Two isolated PSB strains; Bacillus spp. PSB9 and PSB16, were evaluated with RP treatments at 0, 30 and 60 kg ha(-1). Surface sterilized seeds of aerobic rice were planted in plastic pots containing 3 kg soil and the effect of treatments incorporated at planting were observed over 60 days of growth. The isolated PSB strains (PSB9 and PSB16) solubilized significantly high amounts of P (20.05-24.08 mg kg(-1)) compared to non-inoculated (19-23.10 mg kg(-1)) treatments. Significantly higher P solubilization (24.08 mg kg(-1)) and plant P uptake (5.31 mg plant(-1)) was observed with the PSB16 strain at the highest P level of 60 kg ha(-1). The higher amounts of soluble P in the soil solution increased P uptake in plants and resulted in higher plant biomass (21.48 g plant(-1)). PSB strains also increased plant height (80 cm) and improved root morphology in aerobic rice. The results showed that inoculation of aerobic rice with PSB improved phosphate solubilizing activity of incorporated RP.     

不同相对分子质量PBS基共聚物的降解产物对土壤微生物的影响研究

以陕西花园土为供试土样,采用室内模拟实验,在土壤中加入一定量的聚丁二酸丁二醇酯（PBS）,研究不同数均相对分子质量的PBS（Mn分别为3.46×103、8.13×103、1.60×104、3.50×104）对土壤呼吸强度,微生物（细菌（bacteria）、真菌（fungi）、放线菌（actinomycetes））数量的影响,以此来探讨PBS降解产物对土壤微生物生理特性的影响。研究结果表明：①相对分子质量为3.46×103和8.13×103的PBS在其质量分数较低时有利于土壤呼吸强度的增加,有利于细菌的生长,最大增长幅度达到40%,在其质量分数较高时有利于真菌生长,最大增长幅度达到500%。②相对分子质量为1.60×104和3.00×104的PBS随着PBS质量分数的升高,对土壤呼吸强度和微生物数量的促进作用相应增加,对土壤呼吸强度的提高幅度最大达11.6%,对真菌的提高幅度达178%。     

种植不同冬季作物对稻田甲烷、氧化亚氮排放和土壤微生物的影响

研究双季稻收获后填闲种植不同冬季作物在其生长季节内甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）的排放特征,对合理利用冬闲稻田、发展冬季作物生产及合理评价不同种植模式具有重要意义。采用静态箱-气相色谱法对冬季免耕直播黑麦草、紫云英和冬闲的双季稻田中CH4和N2O排放及其相关微生物数量变化进行了分析。在冬季作物生长期,不同冬季作物稻田CH4和N2O排放通量均显著高于对照（冬闲）,CH4和N2O排放通量均表现为免耕直播黑麦草〉免耕直播紫云英〉冬闲;免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田CH4排放量分别为2.28和1.07 g·m^-2,分别比对照增加241.92%和60.63%;N2O排放量分别为0.59和0.48 g·m^-2,分别比对照增加71.93%和40.06%;各处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌及反硝化细菌的数量变化范围分别为0.33×10^2 163.37×10^2 cfu·g^-1、11.05×10^3~245.68×10^3 cfu·g^-1、3.21×10^3~178.26×10^3 cfu·g^-1和10.47×10^5~198.88×10^5 cfu·g-1,免耕直播黑麦草和紫云英处理稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化细菌、硝化细菌和反硝化细菌的数量均显著高于冬闲,其中免耕直播黑麦草处理稻田土壤的产甲烷细菌、甲烷氧化细菌和硝化细菌数量显著高于免耕直播紫云英处理,而免耕直播紫云英处理稻田土壤反硝化细菌的数量则显著高于免耕直播黑麦草处理。研究结果显示,种植不同冬季作物能促进稻田生态系统中CH4和N2O的排放,而这两种气体的排放量与稻田土壤产甲烷细菌、甲烷氧化菌、硝化细菌和反硝化细菌数量变化密切相关。     

天然沸石对土壤镉及番茄生物量的影响

为了探索沸石对轻度镉污染土壤的修复效果及对番茄生长的影响,利用盆栽试验研究了不同沸石添加量及不同沸石粒级等因素对不同生长时期番茄（Solanum lycopersicum）植株生物量、果实产量和土壤镉质量分数的影响。结果表明,添加沸石均不同程度地提高不同生长期番茄地上部生物量和果实产量;每千克土壤添加10 g的大粒级（MX）沸石使得土壤全镉和有效镉增加最多,同时也使番茄果实增产最多,每千克土壤添加18 g的小粒级（MN）沸石使得土壤全镉质量分数有所降低,土壤有效镉质量分数增加最少,同时也可使番茄果实增产42.9%以上。小粒级（MN）沸石为削减土壤重金属镉的最佳沸石粒级,18 g.kg-1为削减土壤重金属镉的最佳沸石添加量。     

铬、铜和镍对人工湿地硝化细菌与反硝化细菌群落结构分布的影响

在铬、铜和镍复合污染的3段波形潜流人工湿地中采集0~15 cm土壤样品,分别以单氨加氧酶的编码基因amoA和亚硝酸还原酶的编码基因nirK的部分序列作为硝化细菌和反硝化细菌的指示基因,采用实时聚合酶链式反应（实时PCR）与PCR-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）结合克隆和测序的方法,研究了硝化细菌与反硝化细菌群落结构的空间分布。结果表明,在人工湿地中,amoA和nirK基因丰度均在第3段最高,分别为（8.60×2.75）×106拷贝·g-1和（137.76×42.16）×10^6拷贝·g-1。回收的15个amoA基因序列中有7个属于簇3a,而8个nirK基因序列中有3个属于簇III。相关性分析表明,amoA基因拷贝数与全量铜、全量镍和铬的活化率呈显著负相关（r分别为-0.870、-0.884和-0.898）,但有效铜与amoA香农-维纳指数和辛普森指数之间均呈显著正相关（r分别为0.892和0.940）,铜的活化率与amoA基因均匀度呈显著正相关（r=0.887）;nirK基因拷贝数与全量铜、全量镍和铬的活化率也均呈显著负相关（r分别为-0.818、-0.820和-0.860）,但有效铜与nirK基因均匀度呈显著正相关（r=0.917）。以上结果表明,硝化细菌和反硝化细菌在人工湿地各个阶段的变化规律基本相同,这二者的丰度与多样性指数对重金属污染的反应总体上呈相反的变化。     

稻草还田方式对双季稻田耕层土壤有机碳积累的影响

选择南方典型双季稻田,研究不同的稻草还田方式对土壤不同层次有机碳的积累、表土碳密度、C/N比值及水稻产量的影响。结果表明,不同的稻草还田和耕作处理对水稻产量无显著影响;不同稻草还田处理的土壤有机碳和C/N均随土层加深而减小;3个稻草还田处理0-5 cm土层土壤有机碳质量分数显著高于不还田对照,其中,以高桩免耕处理最高,比无草翻耕处理提高13.8%（P〈0.01）;5-10 cm土层表现为高桩翻耕处理显著高于其他处理,增加幅度为1.39-1.66 g kg-1;10-15 cm为翻耕处理（包括稻草不还田和还田）显著高于各免耕处理;稻草翻耕处理（0-15 cm）的耕层有机碳密度显著高于其他处理。因此,南方双季稻田采取稻草翻耕还田方式有利于增加土壤有机碳汇。     

长期连作及秸秆还田对棉田土壤微生物量及种群结构的影响

通过采用常规微生物培养技术分析长期不同连作年限及秸秆还田棉田土壤微生物量及种群结构变化,揭示棉花连作及秸秆还田与土壤微生物多样性关系。研究表明,随着连作年限增加,秸秆还田连作模式下真菌数量持续增加,细菌和微生物总量在连作5-20 a逐渐下降,25 a后又上升;非秸秆还田连作模式随着连作年限增加其微生物种群变化与秸秆还田连作模式变化一致,但非秸秆还田连作模式土壤细菌和微生物总量分别比秸秆还田连作模式在连作5、10和15 a降低42.9%、57.9%、70.6%和41.9%、54.7%和65.7%,而真菌数量增加28.4%、80.8%和116.7%。说明棉花秸秆还田能够增加微生物数量,改善棉田土壤微生物种群结构。连作棉田土壤Simpson指数和Shannon指数呈随连作年限增加呈增加的趋势,连作棉田土壤微生物细菌/真菌（B/F）和放线菌/真菌（A/F）比值在秸秆还田模式下先逐渐减小至连作25 a有升高,而非秸秆还田模式下持续下降。