蒌蒿(Artemisia selengensis)根际耐镉产酸细菌的筛选鉴定及其生物学特性

根际细菌的筛选研究有助于构建有效的植物-微生物联合修复体系。采用稀释平板法从蒌蒿根际土壤中分离耐Cd产酸的根际细菌,并对菌株Pb2+、Cu2+和Sb3+的耐受性,分泌吲哚乙酸(IAA)、铁载体、解磷特性及对土壤中Cd的活化效果进行了测定,基于形态特性、生理生化测定和16S rDNA序列分析对目标菌株进行了分类鉴定。结果表明,从蒌蒿根际土壤中分离到能耐50 mg/L镉浓度且产酸能力较强的根际细菌1株T3,菌株T3对Pb2+、Cu2+和Sb3+均具一定的耐受性,能分泌一定量的IAA和铁载体,但不具解磷特性,能明显增加土壤中有效态镉的含量,经鉴定可初步确定为芽孢杆菌属(Bacillus sp.)。为进一步研究其在蒌蒿修复镉污染土壤中的作用奠定了基础。     

脱硫石膏不同施用量对新疆盐碱土壤改良效果及作物产量的影响

为了探究脱硫石膏改良盐碱土的最佳施用量,以新疆玛纳斯河流域石河子绿洲盐碱地为研究对象,研究脱硫石膏不同施用量对小麦产量以及土壤理化性质的影响,并对脱硫石膏改良盐碱土壤进行安全性评价。研究表明:脱硫石膏施用量2 t·(667 m~2)~(-1)(2 t)比施用量为1 t·(667 m~2)~(-1)(1 t)、3 t·(667 m~2)~(-1)(3 t)更有利于降低土壤容重、增加土壤孔隙度;对土壤pH和电导率降低能力表现为2 t3 t1 t;2 t处理土壤中Na~+、K~+、Mg~(2+)含量均低于1 t和3 t处理;脱硫石膏量为2 t·(667 m~2)~(-1)对小麦产量增加效果最好,2 t处理较3 t和1 t处理产量分别增加9.48%和2.21%,综合评价脱硫石膏施用后对土壤改良效果及作物产量,以施用量2 t·(667 m~2)~(-1)作用效果显著。     

人工湿地处理含盐富营养化水的植物根际与非根际菌群分析

为了探究盐胁迫对于人工湿地植物根际与非根际微生态环境的影响,将垂直流人工湿地应用于含盐富营养化水体处理,考察了0.05%、0.50%和1.00%盐度水平下的脱氮效果,并采用高通量测序方法分析湿地植物千屈菜根际与非根际的菌群变化。结果表明:在0.50%和1.00%盐胁迫下,系统的硝化作用受到抑制;然而在各盐度水平下,NO_3~--N的去除率均大于95%,盐度胁迫下反硝化菌更能适应环境。对人工湿地系统在0.05%、0.50%和1.00%盐度水平下千屈菜根际与非根际基质样品的OTU聚类情况分析可知,在盐胁迫下,千屈菜根系丰富了土壤中微生物的多样性,根际环境中的微生物多样性明显高于非根际环境。盐度胁迫抑制了硝化菌的生长,仅在0.05%盐度的非根际组和0.50%盐度的根际组检测到有硝化作用菌群的存在。与硝化菌相比,反硝化菌更耐盐冲击,0.05%、0.50%与1.00%盐度水平下,均检测到反硝化菌,在1.00%盐度水平下检测出耐盐反硝化菌黄杆菌属Flavobacterium。     

不同Cd污染特征稻田施用钝化剂对水稻吸收积累Cd的影响

选择长株潭地区典型化工点源污染、污水灌溉面源污染和大气沉降面源污染的镉(Cd)污染稻田,研究钝化剂施用对稻田土壤Cd形态、水稻Cd含量的影响。结果表明,不同Cd污染特征稻田施用石灰对水稻产量无显著影响,但能显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量和水稻稻米及茎叶Cd含量;而施用钝化剂不仅可显著提高土壤pH,降低土壤有效态Cd含量、水稻稻米与茎叶Cd含量,还可增加水稻产量。通过钝化剂用量与产量的二次拟合曲线计算可知,北山、梅林桥、大同桥三实验点最高理论产量分别为7 879、9 274和9 064 kg·hm~(-2),对应的钝化剂施用量分别为1 557、1 248和2 752kg·hm~(-2);而钝化剂用量与稻米Cd含量的二次拟合曲线计算可知,三实验点最低理论稻米Cd含量分别为0.143 8、0.063 7和0.232 4 mg·kg-1,对应的钝化剂施用量分别为2 079、1 823和1 689 kg·hm~(-2)。研究结果还表明,Cd污染源对钝化剂降低土壤Cd有效性无显著影响,但会影响水稻对Cd的吸收积累。大同桥点施用石灰和钝化剂皆可显著降低土壤有效态Cd含量,但受污水灌溉的影响,稻米Cd含量较高;化工点源污染的北山点土壤有效Cd含量虽高,因污染源已断,施用石灰和钝化剂皆能显著降低土壤Cd的有效性和稻米Cd含量;而受大气沉降污染的梅林桥点,土壤Cd含量虽高,但土壤Cd有效性较低,施用石灰和钝化剂皆可有效钝化土壤中的Cd,并显著降低稻米Cd含量。     

京杭运河杭州段水体污染和细菌群落结构特征

为了解人类活动对城市河道水体污染和细菌群落的影响,选取京杭运河杭州段进行了分季节采样研究。测定了水体的环境与水质参数,分析了细菌丰度、胞外酶活性和群落结构变化。结果显示,从上游到下游,水体中高锰酸盐指数、氨氮、总氮以及细菌丰度和β-葡萄糖苷酶活性大体呈递增趋势,冬季水体总体污染水平及细菌丰度均显著高于其他季节。水体中细菌的主要种类集中在变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacterioidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和蓝藻门(Cyanobacteria),所占比例分别为37.8%、24.3%、18.9%、10.8%和8.1%,属于黄杆菌(Flavobacterium)、厚壁菌(Firmicutes bacterium)和放线菌(Actinobacterium)的细菌是水体中大多数时间的优势细菌。限制性排序分析显示,水体细菌群落结构从上游到下游差异明显,高锰酸盐指数和总氮是关键影响因子。杭州市区由人类活动产生的污染物输入是京杭运河杭州段的主要污染源,水体细菌群落对水体污染物的变化有着明显的响应。     

施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响

在温室条件下进行了15周的盆栽实验，考察了施用城市污泥堆肥后，土壤中养分含量的变化规律，重点研究了施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响。实验发现，污泥堆肥能改善土壤养分，有机质和氮、磷含量得到显著提高。经PCR—DGGE分析，施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大的变化。随着施肥时间的延长，细菌在富含有机质及氮、磷等养分的土壤环境下大量生长，多样性提高，其优势菌群属于γ变形菌、α变形菌和芽单胞菌；随着有机质的不断消耗，细菌的生长活性受到抑制，最终由于养分的缺乏，细菌种群多样性呈现小幅度的降低，优势菌群变为绿弯菌门、γ变形菌亚纲和厚壁菌门。对于真菌，其多样性指数在堆肥前3周逐渐提升，在第3～12周的监测中呈现相对稳定的变化趋势，优势菌群主要为座囊菌纲和散囊菌纲。     

施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响简

在温室条件下进行了15周的盆栽实验，考察了施用城市污泥堆肥后，土壤中养分含量的变化规律，重点研究了施用城市污泥堆肥对土壤微生物群落结构变化的影响。实验发现，污泥堆肥能改善土壤养分，有机质和氮、磷含量得到显著提高。经PCR-DGGE分析，施肥1周后土壤中细菌和真菌的群落结构均发生了较大的变化。随着施肥时间的延长，细菌在富含有机质及氮、磷等养分的土壤环境下大量生长，多样性提高，其优势菌群属于γ变形菌、α变形菌和芽单胞菌；随着有机质的不断消耗，细菌的生长活性受到抑制，最终由于养分的缺乏，细菌种群多样性呈现小幅度的降低，优势菌群变为绿弯菌门、γ变形菌亚纲和厚壁菌门。对于真菌，其多样性指数在堆肥前3周逐渐提升，在第3~12周的监测中呈现相对稳定的变化趋势，优势菌群主要为座囊菌纲和散囊菌纲。     

处理高污染河水垂直流人工湿地微生物群落特性

为了研究处理高污染河水垂直流人工湿地基质和根际微生物群落特性,采用PCR-DGGE技术对其进行分析,使用通用引物(BAC 338F GC和BAC 805R)对16S rDNA V3~V5区基因片段进行扩增。结果表明,湿地系统中基质微生物群落多样性随基质深度的增加呈现先增大后减小,根际微生物群落多样性逐层递减,同一垂直深度根际微生物群落多样性均高于基质;根际微环境刺激了严格好氧菌Acinetobacter tjernbergiae(不动杆菌属的)出现,证明根系具有泌氧功能;聚类分析表明湿地系统中微生物群落相似度较高,并随深度增加依次递减;测序结果表明湿地系统中拟杆菌门和变形菌门在系统发育树中分别显示出高度序列同源性,湿地系统上、中层广泛分布着好氧菌Flavobacterium sp.(黄杆菌属)和Sporocytophaga sp.(生孢噬纤维菌属),并出现了大量的脱硫功能菌。     

锰污染土壤根际微生物分离及耐Mn2+特性

为了研究锰污染土壤的生物修复,在湘潭锰矿不同植物根际土壤中分离得到7株真菌和8株细菌,依次命名为F1-7和B1-8。经耐锰性能测定,获得高耐锰性真菌3株,F3-5、细菌3株,B1、B2和B7。其中,F3耐锰浓度最高可达600mmol/L,细菌B7最高耐锰浓度为80 mmol/L。当Mn2+浓度小于300 mmol/L时,对3种真菌的生长均具有一定的促进作用,高于此浓度时,产生较大程度的抑制作用。在低Mn2+浓度(20~40 mmol/L)条件下,Mn2+对3种细菌的生长均表现出一定的促进作用,尤其是对B2作用明显。当Mn2+浓度逐渐增加到80 mmol/L时,抑制作用明显。在Mn2+浓度为300mmol/L时,F3对锰的吸附率约为60%,达到峰值。而在Mn2+浓度为60 mmol/L时,细菌B2对锰的吸附率约为70%,达最大值。     

典型生境中氨氧化古菌和厌氧氨氧化细菌的分布和丰度

运用分子生物学方法研究了某富营养化湖泊污泥(以下简称湖泊污泥)、某长期施肥的稻田土壤(以下简称稻田土壤)和某污水处理厂硝化污泥(以下简称硝化污泥)中氨氧化古菌(AOA)和厌氧氨氧化(ANAMMOX)细菌的分布及丰度。结果表明,湖泊污泥、稻田土壤和硝化污泥中AOA的amoA基因Shannon指数分别为1.64、2.14、0.57,稻田土壤的生物多样性最丰富;但以上3种生境中AOA的amoA基因丰度分别为(1.45±0.13)×10~7、(7.24±0.25)×10~5、(3.46±0.22)×10~5拷贝数/g(以干质量计,下同),湖泊污泥中最大。湖泊污泥和稻田土壤中的AOA与水/沉积物中的古菌亲缘关系相近,既有来自水/沉积物分支,又有来自土壤/沉积物分支;硝化污泥中的AOA与土壤/沉积物中的古菌亲缘关系相近,全部来自土壤/沉积物分支。湖泊污泥、稻田土壤和硝化污泥中ANAMMOX细菌的16SrRNA基因Shannon指数都较小,生物多样性不丰富,但hzsB基因的丰度分别达到(1.32±0.17)×10~8、(2.88±0.28)×10~8、(7.76±0.25)×10~8拷贝数/g。湖泊污泥、稻田土壤中ANAMMOX细菌的优势种属于Brocadia属;硝化污泥中ANAMMOX细菌的Brocadia和Kuenenia几乎各占一半。     

固定化耐低温混合菌对焦化土壤多环芳烃的降解研究

研究了固定化耐低温真菌-细菌混合菌在低温环境下,对焦化厂污染土壤中的菲(Phe)和苯并[b]荧蒽(BbF)降解的动态变化,利用高通量测序技术分析了降解过程中微生物群落多样性变化。结果表明:在低温条件下固定化混合菌对土壤中Phe、BbF的去除率远高于游离混合菌与固定化单菌,在60d的降解周期下,固定化混合菌对土壤中Phe和BbF的降解率分别可达59.61%和45.24%。处理前,土壤中细菌与真菌初始Shannon多样性指数分别为2.79和0.33,细菌远高于真菌,土壤中土著微生物以细菌为主,高丰度的细菌抑制了真菌的生长代谢。处理后,细菌的Shannon多样性指数下降至1.33,真菌的Shannon多样性指数增加至1.01,Phe和BbF的降解与细菌多样性呈负相关,且细菌多样性的降低减少了其对真菌的抑制作用。对比分析了处理前后土壤中微生物群落组成的变化,结果表明:投加固定化混合菌后,固定化混合菌中的假单胞菌(Pseudomonas sp.)SDR4和高山被孢霉(Mortierella alpina)JDR7在低温下生长代谢良好,并成为降解过程中的优势菌,其物种相对丰度分别提高至79.84%与58.63%。固定化混合菌对低温环境有良好的耐性,固定化混合菌的投加提高了菌株对多环芳烃(PAHs)的生物利用有效性,改变了土壤中微生物群落的结构和丰度,可应用于低温土壤PAHs的原位修复。     

石灰钝化法原位修复酸性镉污染菜地土壤

在湖南省湘潭县酸性(pH=5.47±0.64)镉污染((1.06±0.08)mg·kg~(-1))菜地,进行为期1年的田间修复实验。研究施用石灰类钝化剂(石灰石或生石灰)对菜地土壤镉(Cd)的有效性、当地常见蔬菜可食部位Cd含量的影响,分析蔬菜种植过程中农业投入品对表层土壤(20 cm)Cd积累的影响,确定Cd污染菜地蔬菜安全生产的措施。结果表明:与对照相比,施加4 500 kg·hm~(-2)CaCO_3或3 000 kg·hm~(-2)CaO分别使土壤pH升高了1.48和1.73,土壤有效态Cd含量分别降低了87.8%和78.1%;叶菜类、根茎类、茄果类和豆类蔬菜可食部位Cd含量分别降低了5.9%～70.5%、59.8%～65.8%、4.0%～50.0%和35.0%～76.4%,但施用4 500 kg·hm~(-2)CaCO_3或3 000 kg·hm~(-2)CaO不能使叶菜类、茄果类蔬菜中Cd含量降低到相应的国家食品安全标准限值(叶菜类蔬菜,0.2 mg·kg~(-1);茄果类蔬菜,0.05mg·kg~(-1))以下;蔬菜种植过程中施用的基肥、灌溉水、CaCO_3或CaO不会导致表层土壤Cd含量增加。在酸性Cd污染菜地施用CaCO_3或CaO、并种植低Cd积累蔬菜,可以实现蔬菜的安全生产。     

陕北石油污染区土壤细菌群落结构解析

为了解陕北地区石油污染对土壤微生物群落结构的影响,采用高通量测序对石油污染土壤中细菌群落结构进行研究,考察了石油污染土样的理化性质、可培养微生物数量及细菌群落结构,探讨石油污染程度与细菌群落结构间的关系。结果表明,石油污染土样中残油量为28.7~870.0mg/kg,相对于未污染土样,石油污染土样的总碳随残油量的增加呈增加趋势。石油污染土样中可培养细菌数量大于未污染土样,而可培养放线菌数量则相反。细菌群落结构分析表明,石油污染土样中细菌群落数量显著低于未污染土样,操作分类单元(OTU)数从未污染土样的7 707个最低下降到2 034个,且物种丰富度显著降低,其中厚壁菌门、放线菌门及变形菌门为优势菌群,随土壤残油量增加,厚壁菌门、变形菌门及拟杆菌门比例显著上升,而酸杆菌门、芽单胞菌门等比例则显著降低。     

不同污泥负荷下SBR处理游泳馆污水的微生物群落的演变

污泥负荷直接影响微生物的生长模式,当污泥负荷发生变化时,短时间内微生物群落结构将发生明显变化。为了研究污泥负荷冲击对SBR系统内活性污泥微生物群落结构的影响,应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCRDGGE)技术,对不同污泥负荷冲击时,SBR处理游泳馆污水中的活性污泥微生物进行了考查。研究表明,在不同污泥负荷冲击的条件下,以MBR污泥为接种污泥,SBR工艺处理游泳馆污水系统内活性污泥微生物群落结构变化明显,多样性指数随着污泥负荷升高而逐渐增加并趋于稳定,但污泥冲击负荷过高多样性指数反而下降,SBR系统内微生物菌种大部分为未经培养菌种,肠杆菌属、甲苯单胞菌属以及γ-变形菌纲细菌等。微生物通过对不同负荷阶段环境条件的适应及演变,逐渐形成了适应相应污泥负荷的微生物种群。     

膜污染状态下的胞外聚合物、细菌数量及微生物群落结构研究

研究了膜污染状态下膜生物反应器(MBR)中混合液污泥和膜丝表面污泥的胞外聚合物(EPS)含量、细菌数量以及微生物种群结构的情况。结果表明:EPS主要由蛋白质组成,膜丝表面污泥中的EPS含量较高,高达68.3mg/g;MBR污泥中细菌的数量级基本达109个/g,其中膜丝表面污泥细菌数量较高;MBR混合液污泥和膜丝表面污泥微生物群落的Shannon-Weaver指数分别为2.639和2.303,两者微生物群落结构的相似性系数达到0.833,两者的优势菌均为黄色单胞菌,变形杆菌门和拟杆菌门是膜丝表面种类较多的菌群,可能与膜污染有密切的联系。深入分析膜污染形成原因和过程,对膜污染的防治具有重要的意义。     

香蒲根际过滤对水中镉的去除

通过水培实验,研究香蒲根系对水中镉的根际过滤效果及富集量。结果表明:在镉浓度1 mg·L~(-1)的静止水体中,香蒲根际过滤对镉的去除率为66%;在相同镉浓度并且水力停留时间为8 h的流动水体中,镉去除率为52%。香蒲体内富集的镉约90%集中在根部,且第1天镉的去除速率最快,镉浓度以约0.1 mg·h~(-1)速率下降;在静止水体中,香蒲根系7 d对镉的富集量为682.99 mg·kg~(-1)(DW),动态水体中香蒲根系富集量达1 096.94 mg·kg~(-1),可有效去除水中的镉。     

外源菌剂对餐厨垃圾和污泥联合堆肥酶活性及微生物的影响

以餐厨垃圾和污泥(质量比1∶1)混合物为底物，以不接种微生物为对照，以添加外源菌剂和腐熟堆肥为两个处理，研究外源菌剂对联合堆肥过程中酶活性和腐熟期微生物的影响。结果表明，外源菌剂可促进堆体升温并延长高温期，可显著提高纤维素酶、过氧化氢酶、脲酶、蛋白酶的活性，4种酶的峰值分别为377.294 U/g、83.107 mL/(g·h)、0.763 mg/(g·d)和147.411 U/g。采用高通量测序技术分析发现，添加外源菌剂降低了腐熟期细菌、真菌的群落多样性，但提高了真菌群落丰富度。门水平上，各堆体细菌和真菌的优势群落种类差异较小，仅相对丰度变化较大；属水平上，添加外源菌剂使堆体中优势细菌占比更均匀，优势真菌主要为土壤伊萨酵母菌(Issatchenkia)、念珠菌(Candida)、未分类真菌(Unclassified Fungi)等。采用FAPROTAX工具对细菌功能分组，各堆体相对丰度较高的功能菌以化能异养、有氧化能异养、硝酸盐还原等为主，然而添加外源菌剂和腐熟堆肥使芳香族化合物的降解功能菌相对丰度分别提高了8.0倍、7.4倍。     

氮素形态对烟草根际镉的有效性及镉吸收的影响

采用盆栽实验,研究了不同氮素形态对酸性紫色土和中性紫色土中烟草根际有效镉含量及烟草吸收镉的影响。结果表明,氮素形态对烟草根际有效镉含量的影响不显著,但铵态氮(AN)和铵态氮+硝化抑制剂双氰胺(AN+DCD)使非根际有效镉含量显著提高。2种土壤中,烟草的生物量均以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉含量在酸性紫色土中以硝态氮(NN)处理最高,中性紫色土中则以AN+DCD处理最高;烟草地上部镉累积量均以AN+DCD和AN+NN处理最高。从植物修复角度,2种土壤宜以铵态氮与硝态氮混合或铵态氮与双氰胺混合方式施用。     

规模化奶牛养殖粪水还田对土壤理化性质及微生物群落特征的影响

规模化奶牛养殖粪水还田可实现资源化利用,但其对土壤环境的影响尚待明晰。通过完全随机区组设计试验研究了粪水还田量分别为0、0.32、0.64、0.96 t/m²时对土壤理化性质及微生物群落特征的影响。结果表明：养殖粪水还田可以提高土壤养分和作物生物量,最合适的粪水还田量应为0.64 t/m²,此时对土壤微生物的丰富度和多样性影响也最小。土壤细菌中的优势细菌属斯克尔曼氏菌属(Skermanella)可生物固氮,减少土壤氮素流失;芽孢杆菌属(Bacillus)能分泌纤维素酶,有利于土壤中纤维素类的降解。子囊菌门(Ascomycota)为最主要的优势真菌门,它们有助于植物纤维素和木质素的降解。     

污泥施用量对滨海盐渍土肥力的改良效果

以白龙港污水处理厂产生的生活污泥为研究对象,采用田间试验开展了污泥土地利用对滨海盐渍土肥力改良效果的研究.结果表明:(1)与对照处理相比,施用熟化污泥后,在整个试验过程中,土壤pH均可不同程度降低,其中施用2.5％(质量分数,下同)熟化污泥的处理,一年后与对照处理相比,pH降低了0.41个单位,降幅达到4.79％,而其他处理间差异不显著(P＞0.05).各处理的土壤电导率(EC)均在植物正常生长限值(1.3mS/cm)内,表明熟化污泥中盐分含量不是其土地利用的限制因子.(2)熟化污泥施用土壤一年后,除速效钾外,均可不同程度增加土壤中有机质(SOM)、碱解氮、有效磷、全氮、全磷、全钾含量.(3)施用熟化污泥后,土壤容重总体有略微下降的趋势.这说明,熟化污泥可在一定程度上改善土壤结构,但不同的污泥施用量,对土壤容重影响程度不同.