铁矿区内重金属对土壤氨氧化微生物群落组成的影响

以密云水库上游某铁矿区为研究对象,采用荧光定量PCR和变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析了矿区内不同采样点的土壤中氨氧化微生物的数量和群落结构的变化,结果表明,土样中氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的数量变化范围分别为3.01×107~1.08×109copies/g干土和8.65×107~2.69×109copies/g干土.重金属含量与氨氧化微生物数量的相关性分析以及氨氧化微生物群落结构的冗余分析结果表明,该矿区内重金属污染改变了土壤中的氨氧化微生物的数量和结构.Cu污染对AOA的数量起到了显著抑制作用(r= -0.653*, P<0.05),但是对AOB则没有明显作用;Zn污染对尾矿库区域土壤的AOA/AOB比值影响显著(r= -0.606*, P<0.05);Cd污染改变了AOB的种群分布,降低了AOB的多样性水平.土壤中Cr长期干扰并没有改变氨氧化微生物的数量和结构,但是明显得抑制了氨氧化速率,表明重金属污染在一定程度上也影响了土壤生态系统的氮循环.     

长期施肥对黄土高原梯田土壤养分特征和微生物资源限制的影响

长期不同施肥处理会改变土壤的理化性质和微生物生物量,但长期不同施肥对黄土高原梯田土壤微生物胞外酶活性变化和养分特征的影响尚不清楚.本研究以中国科学院安塞水土保持综合试验站长期养分定位试验样地为基础,分析了不施肥(CK)、有机肥与氮肥混施(MN)、有机肥与磷肥混施(MP)、有机肥、氮肥与磷肥混施(MNP)、单施有机肥(M...     

长期施肥对水稻土耕层微生物生物量氮和有机氮组分的影响

以亚热带2个国家级稻田土壤肥力变化长期定位监测点的土样为对象,研究了长期施肥对土壤微生物生物量氮(B_N)和有机氮组分的影响.采用氯仿熏蒸-K₂SO₄提取法和酸水解-蒸馏法分别对耕层土壤微生物生物量氮和有机氮组分进行了测定.结果表明,经过17a的有机无机肥配合施用,土壤氮含量水平较低的宁乡点,土壤全氮平均每年增加约40 　mg·kg^－1,而土壤氮含量水平较高的南县点,平均每年增加约55 　mg·kg^－1.有机无机肥长期配合施用也提高了土壤微生物生物量氮和微生物生物量氮占全氮的比例;同时也显著增加酸解性氮及氨基酸态氮、酸解未知氮的含量.此外,土壤酸解性氮及其组分均与微生物生物量氮存在极显著的正相关关系,其中氨基酸态氮和酸解未知氮对微生物生物量氮的影响最大.研究表明,有机无机肥配施是使稻田土壤氮素含量提高的重要措施,有机无机肥配施促进了土壤氮库的积累,即易矿化和较难矿化2部分氮库同时增加.     

黄河源区高寒沼泽湿地土壤微生物群落结构对不同退化的响应

为研究高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性的变化,应用MiSeq高通量测序技术,分析高寒沼泽湿地退化过程中土壤微生物群落多样性以及相关的环境因子.结果表明,高寒沼泽湿地退化改变了土壤微生物在OTUs水平上的物种组成,OTUs种类变化丘间较冻融丘明显,且土壤真菌OTUs种类变化显著;冻融丘和丘间细菌微生物多样性指数大于真菌微生物;不同退化高寒沼泽湿地土壤优势微生物种类相同,细菌为变形菌门（Proteobacteria）和RB41,真菌为子囊菌门（Ascomycota）和被孢霉属（Mortierella）,除RB41外未退化与重度退化间优势微生物丰度有较大差异（P<0.05）,丘间的优势微生物对不同退化较冻融丘敏感;土壤含水量、有机碳、微生物碳、微生物氮和莎草科的盖度是影响土壤微生物群落结构的主要因素.综上所述：高寒沼泽湿地退化导致微生物多样性降低,在湿地恢复中应加强湿地冻融丘和莎草科植物的保护以及土壤水分、有机碳和微生物碳氮的补充.     

Effects of heavy metal pollution on soil microbial biomass

１Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ１．１ＢａｓｉｃｃｏｎｃｅｐｔｏｆｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓＳｏｉｌｍｉｃｒｏｂｉａｌｂｉｏｍａｓｉｓｄｅｆｉｎｅｄａｓｔｈｅｌｉｖｉｎｇｐａｒｔｏｆｓｏｉｌｏｒｇａｎｉｃｍａｔｅｒ，ｅｘｃｌｕｄｉｎｇｐｌａｎｔｒｏｏｔ...     

荧光假单胞菌对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响

为探讨功能微生物对洞庭湖湿地镉污染土壤环境质量的影响,以从洞庭湖湿地植物蒌蒿体中分离获得的荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescens)Y5为对象,通过室内培养试验研究其对洞庭湖湿地镉污染土壤碳氮生理类群和微生物活性的影响。结果表明菌株Y5可明显增加洞庭湖湿地镉污染土壤的氨化菌、硝化菌、好氧性自生固氮菌、好氧性纤维素分解菌的数量,明显提高洞庭湖湿地镉污染土壤的脲酶和蔗糖酶活性,显著增加土壤微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN),明显降低土壤基础呼吸及代谢墒,从而有利于改善洞庭湖湿地镉污染土壤的营养状况和环境质量。     

应用PLFA法分析氮沉降对缙云山马尾松林土壤微生物群落结构的影响

氮沉降虽可提升林地生产力却会给环境造成压力,而土壤微生物对环境变化敏感.通过野外模拟试验,探讨不同氮沉降量对马尾松土壤微生物群落的影响,探索该区域马尾松土壤微生物群落与土壤温湿度、氮沉降浓度的关系,为深入研究氮沉降对马尾松林土壤生态系统的影响提供参考.2014年5月~2015年6月在缙云山马尾松林设置3个氮添加水平和一个无氮添加的对照处理:低氮[N20,20 g·(m~2·a)~(-1)]、中氮[N40,40 g·(m~2·a)~(-1)]、高氮[N60,60 g·(m~2·a)~(-1)]和对照[N0,0g·(m~2·a)~(-1)],采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(automated soil CO_2 exchange station,UK)自动土壤呼吸监测系统分别对土壤微生物群落结构、土壤温度和土壤湿度进行分析测定.结果表明:1季节变化对土壤细菌、真菌、放线菌及总PLFA量有显著影响(P0.05),各类型均在春季最高,冬季最低.在不同季节,土壤微生物量对氮沉降的响应趋势不同,总体而言,春季和秋季氮沉降抑制了土壤微生物量,夏季和冬季氮沉降促进了土壤微生物量.2氮沉降对土壤微生物群落结构有显著影响(P0.05),在春季和夏季,低、中氮沉降使土壤微生物丰富度指数和多样性降低,使均匀度指数升高;在秋季和冬季,低氮和中氮则使丰富度指数、多样性指数及均匀度指数升高.高氮沉降使4个季节土壤微生物丰富度指数、多样性指数和均匀度指数降低.3相关性分析表明,氮沉降浓度与细菌呈极显著负相关(P0.01),与总PLFA呈显著负相关(P0.05);土壤温度与放线菌呈极显著负相关;土壤湿度与细菌和总PLFA呈极显著正相关.综上所述,缙云山马尾松林土壤微生物群落结构主要受土壤湿度和氮沉降的影响,受土壤温度影响较小.     

洁净环境样本低浓度微生物高效富集检测及应用

为了研究对洁净环境样本的低浓度微生物监测方法,制备了低浓度的革兰氏阳性菌和阴性菌各3种,使用修饰后的新型磁珠对模拟样本中的微生物进行富集评价实验.革兰氏染色和菌落计数结果表明,磁珠对3种革兰氏阳性菌和3种阴性菌均具有显著富集浓缩作用,与大肠杆菌相比,磁珠对金黄色葡萄菌的富集浓缩比更高.使用磁珠富集液对自来水、桶装水和瓶装矿泉水中的微生物进行非特异性吸附后,比较上清和磁珠-微生物复合物的细菌16S rDNA基因拷贝数和菌落总数指标,结果表明磁珠对自来水和桶装水中的微生物均具有显著的吸附效果（P<0.01,P<0.001）.通过比较,抽滤法和磁珠法对自来水中的微生物富集效果有差异（P=0.002）,2种方法对桶装水和矿泉水的富集效果无显著差异（P=0.362）.采集实际空气样本进行磁珠富集微生物的菌落计数及细菌16S rDNA基因拷贝数进行分析,磁珠-微生物复合物中的绝对基因拷贝数和菌落总数均显著高于磁分离后上清液中基因拷贝数和菌落计数（P=0.0001）.此方法对微生物具有一定的高效富集作用.     

宁南山区林地土壤原位矿化过程中碳氮转化耦合特征

为了解宁南山区典型植被恢复模式之一——人工林地土壤碳氮转化的特征以及二者的关系,运用PVC顶盖埋管法进行1 a的原位矿化培养实验,每隔2个月采样,研究柠条、山桃、山杏林地中土壤有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳与土壤有机氮、无机氮以及净氨化速率、净硝化速率、净矿化速率和微生物固定速率在一年中的变化特征以及碳氮耦合关系.结果表明在原位培养过程中,61~120 d碳氮的变化最明显,主要受到土壤水分的影响;土壤有机碳和全氮极显著正相关,土壤微生物量碳氮、可溶性有机碳氮显著正相关;土壤有机碳转化速率显著影响净氨化速率、净硝化速率和MBN转化速率,且符合一元线性回归方程;柠条地培养一年后土壤微生物商(MBC/SOC)、MBN/SON显著升高,而且净硝化速率、净矿化速率显著大于山桃和山杏.     

氮沉降对缙云山柑橘林不同季节土壤微生物群落结构的影响

土壤微生物积极参与生态系统的物质循环和转化.人类活动造成全球氮沉降量激增,引起土壤微生物群落结构和功能的改变,进而导致生态系统失衡.2014年6月—2015年5月在缙云山柑橘林建立野外模拟氮沉降试验样地,原位设置4个施肥水平:对照(N0,0 g·m~(-2)·a~(-1))(以N计,下同)、低氮(N20,20 g·m~(-2)·a~(-1)),中氮(N4 0,40 g·m~(-2)·a~(-1))和高氮(N60,60 g·m~(-2)·a~(-1)).施氮处理2 d后,采用磷脂脂肪酸(PLFA)标记法和ACE(Automated Soil CO_2Exchange Station,UK)自动土壤呼吸监测系统对土壤微生物群落结构、土壤温湿度进行测定.研究表明:(1)不同季节土壤微生物对氮沉降的响应各异,春季氮沉降抑制土壤微生物量,夏、秋、冬季N40处理提高了土壤微生物量,N20、N60表现为抑制土壤微生物量;氮沉降对土壤温度有显著影响,但对土壤湿度影响不明显(p0.05).(2)土壤微生物丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数在中氮沉降条件下达最大;Pielou均匀度指数则表现不一致,春季和夏季在中氮浓度下最大,秋季在高氮处理下最大,冬季则在低氮处理下最大.(3)土壤温度与放线菌呈显著负相关(p0.01);土壤湿度与细菌和总PLFA呈显著正相关(p0.01),与放线菌呈显著正相关(p0.05).综合分析表明,土壤微生物受土壤温度和含水量的共同影响,氮沉降降低了土壤微生物含量,此研究结果支持了氮沉降抑制土壤微生物的认识.     

五氯酚(PCP)污染土壤模拟根际的修复

模拟根际环境条件下,研究了根系分泌物对五氯酚(PCP)污染土壤的修复效应及其机理.结果表明,PCP的土壤残留消解行为随根系分泌物添加剂量的不同显现相应差异.土壤中微生物生物量碳(C_mic),氮(N_mic),碳氮比(C_mic/N_mic),微生物商及酶等土壤生化指标与PCP的消解均存在一定程度的相关性.低剂量(13.38TOCmg/kg)处理,PCP土壤甲醇可提态残留量最小,修复效应最佳,此时土壤微生物生物量碳,氮,微生物商,脱氢酶活性等显现最大响应,为最适根系分泌物添加剂量.修复机理可能在于其诱导的土壤环境质量友好演变过程.逐步回归分析结果显示,微生物生物量氮,微生物商及脱氢酶活性可作为表征根际修复PCP污染土壤时土壤环境质量友好演变过程的敏感生物学指标.     

Response of soil microorganisms to vegetational succession in Ziwuling Forest

This study investigates the changes in soil microbial populations as vegetational succession progress from abandoned farmland to climax forest in the Ziwuling Forest, which is located in the northern part of the Loess Plateau, China. Different organic C and total extractable N between the fumigated and non-fumigated soils were assumed to be released from soil microorganisms. Soil microbial C was calculated using Kec = 0.38 and microbial N was calculated using Ken = 0.45. The released P was converted to microbial biomass P using Kep = 0.40. Soil bacteria, fungi, and actinomycetes increased as the vegetational succession progressed. Microbial C was of the highest amount in farmland. Microbial C, N, and P generally increased from abandoned land to climax community. The results indicated significant (P < 0.05) diversities of soil microbial biomass under different vegetation. There was a significant correlation between microbial biomass and soil nutrients. Knowledge about soil microbial populations is important for forecasting vegetational succession and determining the ecological condition of the environment.     

树木修复过程中微生物对酸化剂的响应

利用根箱开展了树木修复过程中不同酸化剂处理土壤微生物生物量的动态响应研究。结果表明较高浓度的阿特拉津对土壤微生物具有毒害作用,土壤微生物生物量随时间推移呈总体下降趋势;单纯的树木修复并不能显著提高土壤微生物生物量,酸碱调节剂的施用改变了根际微域的土壤环境,对微生物数量及群落结构产生刺激作用。酸碱调节剂对土壤中微生物活性及其利用氮源的能力具有促进作用:升华硫能在一定程度上减缓土壤微生物生物量碳的降低,氢氧化钙对土壤中微生物活性的恢复具有积极的促进作用。     

土壤-青菜系统中铅污染对土壤微生物活性及多样性的影响

采用盆栽方法研究了青菜种植条件下2种不同类型的人为铅污染土(黄松田土和黄红壤)中不同处理对土壤微生物生物量、生理生态参数以及群落结构的影响.结果表明,2种土壤在外源铅含量为100和300 mg·kg-1时,土壤微生物生物量有微小增加,而高浓度铅污染使土壤微生物生物量显著降低.在高浓度铅污染土壤中,微生物生理生态参数发生明显变化,微生物生物量碳/土壤有机质碳(Cmic/Corg)逐渐下降,代谢熵(qco2)明显上升,表明土壤微生物群落处于胁迫状态.结果还显示,铅污染对土壤微生物的影响与不同的管理方式(青菜种植情况)以及土壤中有机质、粘粒含量等有关,在种植青菜、有机质和粘粒含量高的土壤中,土壤微生物各项参数变化要小.对21种磷脂脂肪酸(PLFA)的图谱进行分析,结果表明,受铅污染土壤的微生物群落结构组成伴随着功能参数的变化而发生了改变;随着铅污染程度的增强,指示真菌和放线菌类的脂肪酸增加,而革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌脂肪酸比值下降.     

三峡库区典型消落带土壤微生物生物量碳、氮的变化特征及其影响因素探讨

本文以三峡库区王家沟一典型消落带为研究对象,选择180、175、165和155 m这4个高程以探讨水位变化对土壤微生物生物量碳(SMBC)和微生物生物量氮(SMBN)的影响.其中,175、165和155m高程坐落在消落带内,分别表现为短、中和长期淹水,180 m高程作为对照,为永不淹水的陆地.土壤样品的采集深度为0~20 cm,每周采集一次.结果表明,180 m高程处土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)均无明显的季节变化,而175 m高程处SOC和TN季节变化明显,表现为春夏季高于秋冬季;各高程上的SMBC和SMBN及其分配比例呈现出秋高夏低的季节变化形态,表明消落带夏季高温低湿的土壤环境限制了微生物活性及土壤有机碳氮的周转速率.数据分析表明,与180 m高程相比,消落带上的175 m和165 m高程SOC、TN、SMBC及微生物商、SMBN及其分配比例均得到不同程度的升高,而155 m高程除了SMBN及其分配比例与对照无显著差异外,其他指标均显著低于对照,表明与未淹水对照点相比较,中短期淹水有利于提高消落带土壤碳氮含量及周转速率和微生物生物量,而长期受到江水淹没胁迫的土壤则会抑制土壤碳氮以及SMBC含量,并降低SOC的周转速率.相关分析表明,SMBC和SMBN均与地下5 cm处温度和p H呈极显著负相关,说明地下5cm处的温度以及p H对土壤微生物生物量有强烈的影响.     

Plant enhanced degradation of phenanthrene in the contaminated soil

The degradative characteristics ofphenanthrene, microbial biomass carbon, plate counts ofheterotrophic bacteria and most probable number （MPN） of phenanthrene degraders in non-rhizosphere or rhizosphere soils with uninoculating or inoculating phenanthrene degraders were measured. At the initial concentration of 20 mg phenanthrene/kg soil, the half-lives of phenanthrene in uninoculated non-rhizosphere soil, uninoculated rhizosphere soil, inoculated non-rhizosphere soil, and inoculated rhizosphere soil were measured to be 81.5, 47.8, 15.1 and 6.4 d, respectively, and corresponding kinetic data fitted first-order kinetics. The highest degradation rate of phenanthrene was observed in inoculated rhizosphere soil. The degradative characteristics of phenanthrene were closely related to the effects of vegetation on soil microbial process. Vegetation could enhance the magnitude of rhizosphere microbial communities, microbial biomass content, and heterotrophic bacterial community, but barely influence those community components responsible for phenanthrene degradation. Results suggested that combination of vegetation and inoculation with degrading microorganisms of target organic contaminants was a better pathway to enhance degradation of the organic contaminants in soil.     

氮添加对亚热带森林土壤有机碳氮组分的影响

为了研究氮添加对森林土壤有机碳氮组分稳定性的影响,选取我国亚热带典型常绿阔叶林(浙江桂天然林和罗浮栲天然林)和针叶林(杉木人工林),开展为期5年的野外模拟氮沉降试验,分别设置对照〔0 kg/(hm2·a),以NH₄NO₃中的N计,下同〕、低氮〔75 kg/(hm2·a)〕和高氮〔150 kg/(hm2·a)〕3个氮添加水平,用H₂SO₄分2步酸水解获得LPⅠ(活性有机库Ⅰ)、LPⅡ(活性有机库Ⅱ)和RP(惰性有机库),定量研究土壤活性和惰性有机碳氮组分以及微生物生物量碳氮对氮添加的响应. 结果表明:氮添加仅对w(LPⅡ-C)(LPⅡ-C为活性有机碳Ⅱ)有显著影响,而对其他活性和惰性有机碳氮组分的影响不显著,并且对不同林分的影响存在差异. 与对照处理相比,低氮处理下浙江桂天然林、罗浮栲天然林和杉木人工林土壤w(LPⅡ-C)的增幅分别为15.3%、29.8%、68.8%;高氮处理下杉木人工林土壤w(LPⅠ-C)(LPⅠ-C为活性有机碳Ⅰ)、w(LPⅠ-N)(LPⅠ-N为活性有机氮Ⅰ)和w(RP-C)(RP-C为惰性有机碳)的增幅分别为32.4%、78.6%、28.7%;氮添加使得土壤w(SMB-C)(土壤微生物生物量碳)的增幅为18.1%~202.5%、w(SMB-N)(土壤微生物生物量氮)的增幅为0%~103.6%;在氮添加处理下,除杉木人工林土壤SMB-N/LPⅠ-N〔w(SMB-N)/w(LPⅠ-N)〕是随着氮添加水平的增加而降低外,微生物对其他林分土壤活性有机氮的利用均表现为随着氮添加水平的增加而增加. 研究显示,氮添加对阔叶林和针叶林土壤活性和惰性有机碳氮组分的影响存在差异,但差异不显著,这与它们归还土壤的凋落物性质差异有关,并且凋落物的分解差异也可能是影响土壤不同碳氮组分变化的原因.      

洁净环境样本低浓度微生物高效富集检测及应用

为了研究对洁净环境样本的低浓度微生物监测方法,制备了低浓度的革兰氏阳性菌和阴性菌各3种,使用修饰后的新型磁珠对模拟样本中的微生物进行富集评价实验.革兰氏染色和菌落计数结果表明,磁珠对3种革兰氏阳性菌和3种阴性菌均具有显著富集浓缩作用,与大肠杆菌相比,磁珠对金黄色葡萄菌的富集浓缩比更高.使用磁珠富集液对自来水、桶装水和瓶装矿泉水中的微生物进行非特异性吸附后,比较上清和磁珠-微生物复合物的细菌16S rDNA基因拷贝数和菌落总数指标,结果表明磁珠对自来水和桶装水中的微生物均具有显著的吸附效果（P<0.01,P<0.001）.通过比较,抽滤法和磁珠法对自来水中的微生物富集效果有差异（P=0.002）,2种方法对桶装水和矿泉水的富集效果无显著差异（P=0.362）.采集实际空气样本进行磁珠富集微生物的菌落计数及细菌16S rDNA基因拷贝数进行分析,磁珠-微生物复合物中的绝对基因拷贝数和菌落总数均显著高于磁分离后上清液中基因拷贝数和菌落计数（P=0.0001）.此方法对微生物具有一定的高效富集作用.     

重金属铜、锌、镉、铅复合污染对土壤环境微生物群落的影响

以铜锌冶炼厂附近的水稻土为例 ,研究了重金属复合污染对土壤微生物群落的影响 .结果表明 ,有效铜、锌、镉、铅与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、微生物生物量氮 全氮均呈显著负相关 .重金属污染均能降低细菌、真菌和放线菌的数量 .用BIOLOG生态盘研究了重金属污染对微生物群落结构的影响 ,发现重金属污染明显影响了微生物群落结构 ,反映在典型变量 1(CV1)与重金属元素含量呈极显著正相关 ,因此认为典型变量 1是反映重金属污染程度的有效指标 .经逐步回归分析发现 ,有效铜是影响典型变量 1最主要的因素 .     

Influence of biomass density and food to microorganisms ratio on the mixed culture type I methanotrophs enriched from activated sludge

Methanotrophic based process can be the remedy to offset the wastewater treatment facilities increasing energy requirements due to methanotroph's unique ability to integrate methane assimilation with multiple biotechnological applications like biological nitrogen removal and methanol production. Regardless of the methanotrophic process end product, the challenge to maintain stable microbial growth in the methanotrophs cultivation bioreactor at higher cell densities is one of the major obstacles facing the process upscaling. Therefore, a series of consecutive batch tests were performed to attentively investigate the biomass density influence on type I methanotrophs bacterial growth. In addition, food to microorganisms(F/M), carbon to nitrogen(C/N) and nitrogen to microorganisms(N/M) ratio effect on the microbial activity was studied for the first time. It was clarified that the F/M ratio is the most influencing factor on the microbial growth at higher biomass densities rather than the biomass density increase, whereas C/N and N/M ratio change, while using nitrate as the nitrogen source,does not influence methanotrophs microbial growth. These study results would facilitate the scaling up of methanotrophic based biotechnology by identifying that F/M ratio as the key parameter that influences methanotrophs cultivation at high biomass densities.