刺参(Apostichopus japonicus)养殖环境中可培养细菌与理化参数的动态及其相关性分析

随着刺参(Apostichopus japonicus)人工养殖业的快速发展,刺参病害日渐突出.养殖环境微生物和理化参数作为养殖生态系统的重要组成部分,其变化规律及其相关性研究对防治刺参病害具有重要意义.本研究于2012年4月至2013年4月,对山东省即墨市刺参养殖池塘水体中4种可培养细菌(总异养菌、弧菌、硝化细菌、硫化细菌)、4项理化参数(温度、pH、盐度、溶解氧)和沉积环境中6种可培养细菌(总异养菌、弧菌、硝化细菌、硝酸盐还原菌、硫化细菌、硫酸盐还原菌)、6项理化参数(温度、pH、氧化还原电位、硫化物、有机碳、总氮)的动态变化进行了监测,并分析了不同细菌类群的数量及其与沉积物中5项理化指标间的相关性.结果显示:水中大多数细菌类群的周年变化呈夏季高、冬季低的趋势,与温度的变化趋势基本一致,弧菌的变化幅度较异养菌大;硝化细菌较硫化细菌高一个数量级,但变化趋势一致;水体的pH与溶解氧均在夏季高温出现最低值,与温度变化趋势相反;沉积物中异养菌数变化不大,弧菌数量在夏季和冬季出现两个高值.氮循环相关细菌的数量高于硫循环相关细菌.相关性分析结果显示,刺参养殖池塘沉积物的pH与氧化还原电位呈显著正相关(P0.05),二者与硫化物含量均呈极显著负相关(P0.01).硫化物含量与总异养菌、硫酸盐还原菌和硝化细菌均呈极显著正相关(P0.01),与硫化菌和硝酸盐还原菌呈显著负相关(P0.05),总氮含量与硝化细菌正相关性显著(P0.05).各类细菌数量之间也存在一定的相关性:总异养菌与硝化细菌、硫酸盐还原菌之间、硝化细菌与硫酸盐还原菌之间均存在极显著正相关性(P0.01),弧菌与总异养菌、硝化细菌之间存在正相关性,硝酸盐还原菌与硝化细菌之间、硫酸盐还原菌与硫化细菌之间存在负相关性.本研究表明刺参养殖池塘环境中多项理化参数和细菌数量之间相关性显著,其关系错综复杂,可为防治刺参病害提供理论依据.     

喀斯特小流域石灰土硫形态和硫酸盐还原菌分布特征

用土壤硫形态连续提取和微生物学方法分析了石灰土中总硫、SO_4~(2-)、总还原态硫(TRIS)、有机硫含量以及硫酸盐还原菌(SRB)类群和数量,目的是阐明西南酸沉降地区土壤中硫化物积累和SRB的分布特征。有机硫是主要的硫形态,SO_4~(2-)是主要的无机硫形态。石灰土中检出脱硫叶菌属和脱硫弧菌属-脱硫微菌属类群。石灰土剖面中SRB数量与TRIS含量增大的深度对应SO_4~(2-)-S含量降低的深度,指示石灰土中存在SO_4~(2-)异化还原反应。石灰土较高pH值和较低的黏粒含量不利于SO_4~(2-)吸附,生物滞留后剩余SO_4~(2-)主要通过淋溶迁移出石灰土剖面。有机硫是石灰土中大气酸沉降输入SO_4~(2-)的主要硫滞留方式,在硫沉降输入通量显著降低后,石灰土中有机硫矿化在较长时期内可能导致大量SO_4~(2-)输入流域水体,与SO_4~(2-)淋溶输出有关的流域土壤和水体物理化学组成变化应予以关注。     

铜胁迫对农田土壤酶活性、细菌和古菌数量的影响

为了研究铜矿周边农田土壤中不同Cu含量对土壤酶活性、细菌和古菌基因拷贝数的影响,在铜矿周边农田土壤中采集了8个不同Cu含量的土壤,测定土壤的酶活性、细菌和古菌基因拷贝数,结果表明,土壤总Cu含量为28.30~1 019.27mg·kg~(-1),酸可提取态Cu含量为335~415.11 mg·kg~(-1),细菌16S rRNA基因拷贝数在每克干土3.10×10~(10)~1.84×10~(11)个之间,古茵16S rRNA基因拷贝数在每克干土737×10~8~6.82×10~9个之间。土壤总Cu和酸可提取态Cu含量对土壤脲酶活性影响较大,但对土壤脱氢酶和转化酶活性影响不显著。土壤细菌基因拷贝数均与总Cu含量、各形态Cu含量呈极显著的负相关关系,同样土壤古菌基因拷贝数与总Cu含量、各形态Cu含量也均呈极显著的负相关关系,说明Cu胁迫对土壤细菌和古菌活性具有较大的抑制作用。     

杨树人工林土壤养分有效性变化及其与土壤细菌群落演变的相关性

为揭示连作人工林衰退机制,基于离子交换树脂膜埋置和PCR-DGGE技术,对杨树人工林土壤养分库与流特征、土壤细菌群落结构的代际差异进行了对比分析.结果表明,随连作代数增加,杨树人工林土壤养分含量总体呈现逐渐下降的趋势;根际和非根际土壤中速效氮和钾的含量在代际间呈现显著降低(P0.05),说明连作人工林极易出现养分亏缺.养分离子流在非根际土壤中并没有显著差异,但根际土壤中NH4+和K+在单位时间内的提取量呈现显著增加,NO3-则显著减少(P0.05),说明连作杨树人工林土壤硝化作用存在障碍.对土壤细菌群落结构的研究表明,根际土壤细菌丰富度和Shannon-wiener多样性显著低于非根际土,但氨化细菌、好气性固氮菌和纤维素分解菌的数量显著高于非根际土;而且呈现出氨化细菌数量在代际间显著增加,亚硝化细菌和好气性固氮菌显著减少的趋势(P0.05).典型相关分析表明,杨树人工林土壤养分有效性变化与细菌群落演变具有极显著相关性(P0.01).因此,细菌群落演变可能是影响土壤硝化作用和氮素有效性变化的重要机制.     

小流域梯田土壤有机碳与土壤物理性质的关系研究

以农牧交错带的内蒙古赤峰市黄花甸子流域梯田土壤为研究对象,通过实地采样并运用差异性、相关性及通径分析等方法探讨了土壤有机碳与土壤物理性质的垂直变化特征以及二者间的关系。结果表明,(1)小流域梯田土壤有机碳具有表聚现象,且60 cm土层深度的土壤有机碳含量均值为6.66 g·kg~(-1),在全国处于中等水平。(2)土壤容重、含水量、砂粒含量随土层深度的增加而逐渐增加,粘粒含量逐渐减少。土壤容重、砂粒含量与有机碳含量呈显著负相关关系,土壤含水量、粘粒含量与有机碳含量呈显著正相关关系。(3)通径分析结果表明,土壤粘粒、土壤含水量的增加有利于土壤有机碳的累积和土壤肥力的提升,且土壤有机碳含量与土壤物理性质的通径分析剩余效应较小可以反应出土壤物理性质是影响土壤有机碳变化的重要因子。研究结果可为农牧交错带的赤峰市梯田土壤改良及碳库研究提供科学依据。     

羰基硫(COS)在土壤中的吸收与转化

利用静态法研究了羰基硫(COS)在草坪土壤中的吸收与转化过程.土壤对COS的吸收速率与土壤的含水量和温度呈非线性关系,土壤吸收COS的最适宜温度为25℃,含水量为13%.在此条件下,大气COS的估算交换通量为184pmol·g-1(DW)·h-1或598pmol·m-2·s-1.采用GCFID,FPD和IC对土壤吸收COS可能的转化产物进行了测定,结果表明,CO2和SO2-4为主要反应产物,其中约50%的COS最终转化为水溶性硫酸盐,约50%的COS可能转化为其它非挥发性含硫化合物(可能主要为FeS).     

不同含水量细砂介质中挥发苯的有效扩散系数研究

挥发性有机污染物在土壤多孔介质中的有效扩散系数是土壤气相抽提(soil vapor extraction,SVE)传质过程中的一个重要参数.笔者以苯为研究对象,采用土柱扩散试验,对不同含水量条件下挥发苯在细砂介质中的有效扩散系数和扩散规律进行研究.结果表明,对于吸附型矿物含量少的细砂介质,含水量大小在一定程度上影响了挥发苯的扩散过程.含水量在50 g·kg-1时,扩散最快;低于50 g·kg-1时,随含水量增大扩散能力增强;高于50 g·kg-1时,扩散能力则随含水量增大而减弱.同一扩散柱中,随着扩散距离增加,挥发苯的有效扩散系数增大,这可能与其蒸汽分压降低有关.     

城市绿地空气细菌含量变化特征

为了了解城市绿地空气细菌含量的时空变化情况以及不同空间结构绿地减菌作用的差异,通过对北京市元大都公园内全年监测样地和不同空间结构样地空气细菌的测定,得出了城市绿地空气细菌含量的年变化基本上呈双峰曲线,11月和5月含量较高,其它月份相对较低,而且证明在植物生长季绿地减菌能力较强。城市绿地空气细菌含量秋季、春季、夏季的日变化各不相同,秋季8:00~14:00总体呈下降趋势,14:00~16:00略有升高,而16:00~18:00大部分绿地有所下降;春季7:00~13:00下降,13:00~19:00呈上升趋势;夏季在9:00和17:00出现峰值,基本呈双峰型。不同空间结构的绿地减菌作用不同,春季针叶乔木具有优势,夏季阔叶乔木表现优秀,而草坪最差。在城市绿化建设中,如果从降低空气细菌含量方面考虑,建议建设绿地面积最好>900 m2,如果达不到900m2,可以考虑建设面积至少>400 m2。     

骨炭、过磷酸钙对稀土矿区停耕稻田土壤细菌群落的影响

磷是农作物生长和高产必不可少的元素，细菌是揭示土壤生态环境演变的重要指示剂。运用盆栽实验探讨骨炭、过磷酸钙对稀土矿区土壤细菌群落的影响。研究表明，含磷材料对稀土矿区停耕土壤细菌群落的影响与P含量、pH、稀土元素离子浓度，时间、温度等因素相关。过磷酸钙添加40 d后、骨炭添加80 d后，稀土矿区停耕稻田土壤细菌群落Chao、Ace指数均有升高，土壤细菌群落多样性增大；pH是影响细菌群落结构和功能的关键因子，酸杆菌门(Acidobacteria)与pH显著负相关，疣微菌门(Verrucomicrobia)与pH显著正相关；骨炭、过磷酸钙中的P促进变形菌门(Proteobacteria)的生长，无论是40 d,还是80 d时，骨炭处理与过磷酸钙处理的土壤变形菌门(Proteobacteria)所占比例均大于对照处理；骨炭、过磷酸钙中的磷酸根离子与土壤中的稀土元素反应形成磷酸稀土沉淀，减少了溶液中的稀土元素浓度，导致骨炭、过磷酸钙处理的土壤柯氏假丝酵母菌(Candidatus＿koribacter)丰度低于对照处理；土壤细菌群落结构受时间、温度等因素的影响，骨炭、过磷酸钙、对照处理40～80 d时，随着时间、温度的变化，疣微菌门(Verrucomicrobia)丰度发生了显著变化。研究表明，骨炭、过磷酸钙对稀土矿区停耕稻田均有一定的修复效果。     

民勤绿洲天然胡杨林生长季土壤水盐动态

利用经典统计学与地统计学方法研究民勤绿洲天然胡杨林生长季的土壤水盐动态变化规律。结果表明,民勤县双茨科乡和苏武乡土壤含水量随土层深度增加而增大,夹河乡土壤含水量则随土层深度增加先增大后减小。研究区0～20 cm土壤含水量较低,为8.5～34.0 g.kg-1,平均值为18.2 g.kg-1。土壤含水量属中等变异性,且呈中等程度的空间相关性。各季节土壤含水量从高到低依次为春季、秋季和夏季。土壤全盐量属中等变异性,总体变化趋势为随土层深度增加而减小,夹河、苏武和双茨科乡0～20 cm土壤全盐量平均值分别为15.4、28.0和11.1 g.kg-1。各季节土壤全盐量由高到低依次为春季、夏季和秋季。胡杨胸径与土壤水盐含量间呈负相关。     

复合菌剂对盆栽番茄土壤理化性质及微生物活性的影响

通过盆栽对照试验的方法,研究复合菌剂C1、C2对土壤理化性质及微生物活性的影响,结果表明：与对照相比,施用复合菌剂C1、C2能够减少土壤真菌的数量,在施菌剂早期可以增加土壤细菌的数量,对土壤放线菌影响较小;提高土壤有机质、碱解氮、速效磷、速效钾等土壤养分的质量分数,降低土壤酸度;同时还能够显著地增强土壤脲酶、磷酸酶、纤维素酶及过氧化氢酶的活性。进一步对各处理的土壤因素进行主成分分析,结果显示PC1为土壤碱解氮、速效磷、速效钾,PC2为土壤矿化氮、脲酶、纤维素酶。综合评价土壤质量,复合菌剂C2在各处理中综合得分最大。     

几株光合细菌的气体代谢及对产甲烷细菌甲烷生成的影响

三株分别属于光合细菌三个主要类群（紫无硫细菌、紫硫细菌和绿硫细菌）的菌种和两种产甲烷细菌进行了混合培养试验，结果表明，自养生长的光合细菌减少了产甲烷菌有ＣＨ４生成，而异养生长时紫无硫细菌Ｒｈｏｄｏｐｓｅｕｌｏｍｏｕｓ ｐａｌｕｓｔｒｉｓ能利用乙酸放出ＣＯ２供产甲烷菌利用。在光照厌氧条件下，三株光合细菌的生长培养物和静止细胞都能利用有机酸产氢，有时还伴随着ＣＯ２产出。同时试验了不同ｐＨ值、温度和光照     

贵州喀斯特山区不同种植年限花椒根际土壤细菌群落结构特征研究

以贵州花江峡谷花椒(Zanthoxylum bungeamun)林为研究对象,采用16S rRNA高通量测序技术,分析种植5、10、20、30 a花椒根际土壤细菌群落结构和多样性特征,探讨不同种植年限花椒土壤理化因子对根际细菌群落分布的影响,为喀斯特石漠化地区花椒农业可持续发展提供有效的理论依据。结果表明,随着花椒种植年限的增加,土壤含水率、pH和有效磷逐渐升高,有机质、铵态氮和硝态氮含量先降低后升高(P<0.05)。根际土壤细菌Shannon、Simpson指数总体呈现上升趋势,OTUs、Chao1指数在10a较低。PCo A分析显示,不同种植年限花椒根际细菌群落组成差异显著,并且随着年限的增加,群落结构趋于相似;差异指示种分析表明,5—30a差异指示种分别为Firmicutes(厚壁菌门)、Cyanobacteria(蓝藻菌门)、Planctomycetes(浮霉菌门)、Entotheonellaeota(肠杆菌门)。RDA分析表明,有机质和含水率与细菌群落分布显著相关(P<0.05)。系统发育多样性分析表明,丰富类群多样性与环境因子存在较多的正相关,稀有类群比丰富类群有更强的发育信号。Bug Base预测分析发现:随着年限增加根际土壤好氧细菌增加,厌氧细菌下降,5、10 a氧化胁迫耐受菌低于20、30 a,致病菌在5、10 a高于20、30 a。综上,种植年限影响了花椒根际土壤细菌群落多样性,不同年限根际土壤肥力不同使得土壤细菌选择性生长,随着一定时间发育花椒抗病能力提高。     

垃圾堆肥对土壤微生物的影响

施垃圾堆肥并种２季蔬菜的潮土、黄棕壤及红壤中细菌、放线菌、真菌、固氮菌、纤维分解菌、亚硝化菌数量，纤维分解强度，呼吸强度和微生物生物量Ｃ、Ｎ含量的测定结果表明：当土壤本身含有的微生物数量多于或少于垃圾堆肥含有的微生物数量时，土壤中的微生物数量会随垃圾堆肥用量的增加而增加；当土壤本身含有的微生物数量与垃圾堆肥相同时，垃圾堆肥用量大小对土壤微生物数量影响不大。微生物生物量Ｃ、Ｎ含量，土壤有机质，全Ｎ，有效Ｐ含量，呼吸强度及纤维分解强度均随垃圾堆肥施用量提高而增加，并呈显著的正相关性。     

水稻土中半胱氨酸分解产生含硫气体的研究

在室内培养条件下,测定了水稻土中含硫气体的释放．结果表明,该土壤中有硫化氢(Ｈ２Ｓ),羰基硫(ＣＯＳ),二甲基硫(ＤＭＳ)三种气体释放．当土壤中加入半胱氨酸后,ＣＯＳ和Ｈ２Ｓ气体的浓度有了明显增加,并有ＣＳ２和ＣＨ３ＳＨ测出,而ＤＭＳ的浓度变化不大．这些结果表明半胱氨酸的分解可能是 ＣＯＳ,Ｈ２Ｓ,ＣＳ２和 ＣＨ３ＳＨ的产生源之一．在好氧(正常大气)条件下,Ｈ２Ｓ,ＣＯＳ,ＣＳ２和ＣＨ３ＳＨ的释放量低于厌氧(氮气氛围)条件下的释放量,ＤＭＳ则高于厌氧条件下．这表明水稻土中半胱氨酸分解产生 Ｈ２Ｓ,ＣＯＳ,ＣＳ２和 ＣＨ３ＳＨ需较强的还原条件,产生这四种气体的微生物需要严格的厌氧条件．产生ＤＭＳ的微生物则比前者需要高一些的含氧量．在光照条件下,各含硫气体的释放量普遍高于无光照条件下的释放量．释放含硫气体的大多数微生物适宜的含水率为５０%且对土壤的ｐＨ值有一定要求．     

新疆黄萎病发病程度不同棉田土壤细菌群落结构差异分析

新疆棉区棉花黄萎病发生危害严重,提高该病的生态防控技术对实现棉花"化肥、农药"减施增效有重要意义。文章以阿克苏、石河子和库尔勒三地棉花黄萎病不同发生程度棉田土壤为研究对象,利用高通量测序技术对土壤细菌种群结构进行研究,并分析土壤理化性质与细菌多样性及种群结构的相关性,以期揭示棉田土壤的细菌群落结构差异及主要影响因子,为提高新疆棉花黄萎病生态防控技术提供依据。结果表明,在97%相似水平上,阿克苏、库尔勒重病棉田土壤细菌的OTU数量及ACE、Chao1、Shannon-Wiener指数均分别与其对照田土壤无显著差异,石河子重病田土壤细菌的ACE、Chao1指数均显著低于其对照田,而Shannon-Wiener指数显著高于对照田。聚类分析发现,阿克苏、石河子重病田均分别与对照田土壤的细菌群落组成差异显著,而库尔勒重病田与其对照田土壤细菌群落组成差异较小。在属水平上,阿克苏重病田土壤中有益菌群溶杆菌属(Lysobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)的丰度分别为3.67%和3.15%,均显著高于无病田对照(2.35%和0.18%),而芽胞杆菌属(Bacillus)和链霉菌属(Streptomyces)的丰度在阿克苏、石河子、库尔勒三地重病田与对照田之间均无显著差异。差异标记分析同样发现在阿克苏重病田中显著富集了假单胞菌目(Pseudomonadales),在石河子重病田中显著富集了放线菌门(Actinobacteria)。相关分析表明,棉田土壤细菌的OTU数量、Alpah多样性指数与土壤pH值、全钾含量呈正相关,与总盐含量、碳氮比呈负相关,与有机质、全氮、全磷含量及棉田发病程度无明显相关,土壤pH值、总盐含量是影响土壤细菌多样性的主要因子。     

氮肥对土壤氧化大气甲烷影响的机制

综合评述了氮素对土壤氧化甲烷的抑制机制。包括 :( 1)竞争甲烷单氧化酶的竞争抑制机制 ,( 2 )代谢产物的毒害抑制机制 ,( 3)外源盐引起的微生物生理缺水抑制机制和 ( 4)氮素周转作用引起的抑制机制。提出了氧化菌竞争利用土壤空气有限O2 的竞争抑制机制 ,即氨氧化菌利用更多的土壤有限氧气→产生优势氨氧化菌→形成优势菌群→限制甲烷氧化菌繁殖和功能发挥的氨长期抑制土壤氧化大气甲烷的机制 ,并认为这种抑制作用是不可逆的     

外来植物紫茎泽兰入侵对根际土壤有益功能细菌群、酶活性和肥力的影响

通过对紫茎泽兰不同入侵阶段下的实地采样,分析了外来入侵植物紫茎泽兰对入侵地根际土壤有益微生物菌群和土壤酶活性以及肥力的影响。发现除了全磷、全钾以外,重度入侵土壤的功能菌数量、酶活性、土壤肥力都要显著高于其它土壤区系。根际土中有机磷细菌差异最显著,其重度入侵土中的含量是轻度入侵土中含量的3.0倍,是当地植物土中含量的1.8倍,是空白地区含量的22.2倍。同时,土壤微生物类群、土壤酶活与土壤肥力的相关分析表明,它们之间存在显著相关关系,自生固氮菌与全氮相关性最明显,为0.922。外来植物对入侵地的影响是其入侵力和生态系统可入侵性的重要组成部分,紫茎泽兰入侵提高了土壤功能菌种群和土壤酶活,从而使土壤肥力也发生了相应的变化,这可能促进其养分转化吸收,提高种群竞争力。本文为紫茎泽兰成功入侵的土壤微生物学机制提供理论依据。     

近地层臭氧浓度升高对稻田土壤氨氧化与反硝化细菌活性的影响

利用中国唯一的稻麦轮作臭氧FACE（free-air O3 concentration enrichment,开放式空气臭氧浓度增高）试验平台,研究近地层臭氧浓度升高对稻田不同生育时期植株氮吸收量、土壤氮含量与脲酶活性、土壤氨氧化细菌与反硝化细菌数量以及成熟期土壤硝化与反硝化作用强度的影响。结果发现,臭氧浓度升高条件下,单株水稻（Oryza sativaL.）的氮吸收量趋于升高,土壤全氮含量趋于下降、脲酶活性趋于增强,在成熟期土壤全氮与对照相比平均下降9%,土壤脲酶活性与对照相比平均升高13%。在水稻整个生长季节,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均呈现出先增多后减少的趋势,且均在开花期达到峰值,但臭氧熏蒸土壤与对照相比趋于升高;在水稻成熟期,土壤中单个氨氧化细菌和反硝化细菌的活性均趋于下降,土壤硝化强度和反硝化强度与对照相比也平均下降17%和24%。结果表明,近地层臭氧浓度升高条件下,稻田土壤氮素转化因为水稻氮素吸收增强而加快,土壤氨氧化细菌和反硝化细菌的数量均趋于增多,但它们的生理代谢活性均趋于下降。     

恩诺沙星对土壤细菌数量及微生物生物量碳的影响

为了评价兽药恩诺沙星(Enrofloxacin,ENR)对土壤微生物的影响,采用平板计数法和熏蒸浸提法研究了不同含量恩诺沙星(wENR)对土壤细菌数量和土壤微生物生物量碳(MBC)含量的影响.结果发现,添加药物组细菌数量和土壤微生物生物量碳含量均低于对照组,且药物含量越高,细菌数量和土壤微生物生物量碳含量越低;较低含量的恩诺沙星(wENR<0.1μg·g-1,细菌数量;wENR<1μg·g-1,MBC)对细菌数量和微生物生物量碳含量影响不显著(与对照组比较,p>0.05),而较高含量的恩诺沙星(wENR≥0.1μg·g-1,细菌数量;wENR≥1μg·g-1,MBC)则影响显著(与对照组比较,p<0.05).以上结果表明恩诺沙星残留可显著影响土壤细菌数量和微生物生物量碳含量,进而可能影响土壤特性和土壤的一些生态过程。