不同水平外源碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征

外源碳会改变土壤有机质的转化以及土壤微生物的活性,不同水平的易利用有机碳在稻田土壤中转化与分配的微生物响应特征尚不明确.为阐释外源碳周转过程中的微生物响应特征,选取葡萄糖为典型易利用外源碳,采用13C稳定同位素标记技术,在室内模拟培养实验,基于土壤微生物生物量碳(MBC)设置不同水平葡萄糖碳(0×MBC、0. 5×MBC、1×MBC、3×MBC和5×MBC共5个MBC倍数梯度水平),明确其转化与分配规律;并利用96微孔酶标板荧光分析法,测定参与土壤碳转化过程关键酶纤维二糖水解酶(CBH)和β-葡萄糖苷酶(β-Glu)活性.结果表明,培养2 d时,葡萄糖碳(13C)占可溶性有机碳(13C-DOC)和土壤有机碳(13C-SOC)的比例与其添加量成显著正相关;向13C-MBC的分配在3×MBC处理时达到最大值(18. 96 mg·kg-1),随后降低;13C分配率主要与MBC、Olsen-P和DOC存在显著正相关关系. 60 d时,土壤13C-DOC、13C-MBC和13C-SOC显著下降,分别小于或等于0. 02、2和10 mg·kg-1;与CK相比,添加葡萄糖后CBH酶活性显著提高,其中3×MBC处理提高了22. 6倍,显著高于其它处理(P 0. 05);高量葡萄糖(3×MBC和5×MBC)添加促进了β-Glu酶活性,但促进效果随葡萄糖添加量的增加而减少; NH+4-N、p H、β-Glu和CBH成为13C分配率的主要影响因子.综上,外源碳向土壤有机碳的转化随添加量的增加而增加,改变了土壤酶活性,但微生物对外源碳的利用可能存在一个饱和阈值,饱和阈值之内,有机质的转化速率与添加量成正比;超出饱和阈值,有机质的转化速率反而变慢.因此,适量地添加外源碳有利于提高稻田土壤有机碳,优化作物生长环境质量.     

锰尾矿区有机菌肥-速生树种的生态修复效应

在锰尾矿区建立了4.5hm²生态修复工程区，以速生树种泡桐（Paulownia tomentosa）和栾树（Koelreuteriapaniclata）作为建群植物，采用有机菌肥改良其根际环境，利用土壤库存耐性植物种子的自然萌发力来丰富物种多样性.结果表明，工程实施后第6a，有机菌肥处理植物群落干物质生物总量达到33498.7kg/hm²，Mn吸收积累量达到5532.6g/hm²，植物种类数达到51种，分别为无机化肥对照的22.8、2.6和3.4倍；有机菌肥处理的植物群落Pb、Cd、Cu、Zn和Cr的总积累量、根际微生物种类及其数量也显著大于对照.有机菌肥的改良机制可归结于其与植物根系、根际微生物对基质的共同作用.有机菌肥处理区泡桐和栾树的总株数不到该区植物总株数的0.2%，但其干物质生物量、锰吸收量与盖度分别为该区的88%、73%和55.2%.速生树种泡桐和栾树对该区生态修复起到了"主导"作用.     

螯合剂GLDA对象草修复镉污染农田的影响

为探明螯合剂谷氨酸二乙酸四钠(GLDA)对象草修复镉(Cd)污染农田的影响,通过田间小区试验,于60 d内以不同方式(总施加量585、 1 170和2 340 kg·hm~(-2)分别等分为1～4次施加,分2～4次施加的时间间隔分别为30、 20和15 d)向已种植60 d象草的Cd污染农田(总Cd:0.62 mg·kg~(-1))施加GLDA,分析了象草地上部生物量、Cd含量和Cd提取量以及土壤pH和可溶性有机碳(DOC)质量浓度等指标.结果表明,少量且分多次施加GLDA能显著提高象草地上部生物量和Cd含量,其中分施次数和总施加量分别是生物量和Cd含量的关键影响因子; Cd提取量在总施加量585 kg·hm~(-2)分4次施加时最高,为16.78 g·hm~(-2),较CK(不施加GLDA)显著提高275.39%;土壤pH、DOC质量浓度和DTPA-Cd含量与总施加量和分施次数存在显著正相关关系; DOC质量浓度是影响DTPA-Cd含量的主要因素;土壤总Cd含量在总施加量585 kg·hm~(-2)分4次施加时可较种植象草前土壤降低3.23%.因此,在利用象草修复Cd污染农田时,施加GLDA具有重要意义,且需合理选择施加方式.     

一株耐镉伯克氏菌的分离鉴定及其对镉的吸收转运特性

农田土壤镉（Cd）污染日益加剧,严重威胁着农村生态安全与居民身体健康,而微生物修复被认为是一种行之有效的Cd污染土壤原位修复方法.为了给Cd污染土壤微生物修复提供功能菌株,采取平板划线从Cd污染土壤中分离纯化得到一株高耐性耐Cd菌株B-6,通过生理生化试验及16S rDNA对其进行了鉴定,并研究了菌株对Cd²⁺的吸收转运特性.经鉴定,高耐性耐Cd菌株B-6为伯克霍尔德菌属（Burkholderia cepacia）,其对Cd²⁺的耐受阈值为850 mg·L^-1.通过单因素优化培养发现,菌株B-6对Cd²⁺的吸收量随着培养温度的增加先增大后减小;随着培养液初始pH值的增大先增大后减小,同时发现菌株B-6能够有效调控系统的终点pH值;随着转速的增大先增大后减小.当初始浓度为400 mg·L^-1,培养温度为30℃,培养液初始pH值为5.0,转速为120 r·min^-1,培养时间为72 h时,菌株B-6对Cd²⁺的吸收效果最佳,达到51 mg·g^-1.通过分析亚细胞组分Cd²⁺含量发现,Cd²⁺被菌体吸收后主要赋存于细胞壁.     

耐镉细菌联合电动技术修复镉污染土壤的研究

为提高传统电动技术对重金属污染土壤的修复效果以及经济效益,本研究采用耐镉细菌联合电动修复技术修复镉污染土壤.通过在含镉土壤中接种3种耐镉细菌Escherichia coli strain、Bacillus sp.和Bacillus cereus strain,以电压梯度1 V·cm^-1通电10 d,比较不同耐镉细菌对土壤Cd去除和形态转化,以及电能消耗的影响.结果表明,接种Escherichia coli strain、Bacillus sp.、Bacillus cereus strain的试验组比传统电动修复的Cd去除率分别提高7.63%、17.21%、19.53%;单位修复能耗分别降低64.78、109.52、116.54 kW·min·mg^-1.由于Bacillus cereus strain对Cd²⁺的吸附量高于Escherichia coli strain和Bacillus sp.,且能有效降低土壤中Cd的生物毒性,因此采用Bacillus cereus strain联合电动技术修复镉污染土壤时效果最佳,Cd去除率达到30.77%,单位修复耗能为48.94 kW·min·mg^-1.     

添加磷素对低磷稻田根际土壤固碳自养微生物数量的影响

为了探讨磷素添加对低磷稻田土壤固碳自养微生物数量的影响,以低磷水稻土为研究对象,设置添加磷素(P添加量为80 mg·kg~(-1))和不添加磷素两种处理土壤,种植水稻进行室内培养实验.利用实时荧光定量PCR(real-time PCR)技术分析了水稻分蘖期(移栽后14 d)和拔节期(移栽后22 d)添加磷素(P)和对照(CK)处理根际土壤固碳自养微生物cbb L、cbb M、acc A和acl B基因数量的差异,同时测定了土壤理化性质,并分析了不同处理方式下固碳功能基因丰度与土壤理化性质之间的关系.结果表明,分蘖期磷素添加降低了土壤MBC和NH+4-N含量,提高了土壤DOC、Olsen-P和p H;分蘖期P处理NO-3-N含量比CK处理低,而拔节期反而比CK处理高.分蘖期,磷素添加显著提高了cbb L、cbb M、acc A和acl B基因的数量,与CK处理相比,分别提高156%、99%、110%和193%.而磷素添加对拔节期cbb L、acc A和acl B基因数量的促进作用并不明显,对cbb M基因数量反而产生了抑制作用.冗余分析(RDA)显示,土壤Olsen-P含量是影响固碳自养微生物丰度最显著的环境因子.     

磁性生物炭对重金属污染废水处理条件优化及机理

将水稻谷壳经改性和负磁后制得磁性谷壳生物炭(BC-Fe),通过正交实验研究了pH、生物炭添加量、吸附时间和转速对磁性谷壳生物炭吸附实际污染废水中Cd~(2+)和Zn~(2+)的影响,提出了磁性谷壳生物炭作为实际污染废水处理材料的最佳操作条件,并应用于多步骤废水处理系统中,同时进行了BC-Fe的再生吸附实验.正交实验结果表明,在pH为6.0、固液比为6.0 g·L~(-1)、吸附时间为1.0 h、转速为160 r·min~(-1)的条件下,磁性谷壳生物炭对Cd~(2+)和Zn~(2+)的去除率最高,分别达到61.1%和60.4%,吸附量分别为8.6 mg·g~(-1)和21.3 mg·g~(-1).在实验所设条件下,Cd~(2+)和Zn~(2+)的综合去除效果随着pH和生物炭添加量的增加而显著升高,吸附时间和转速的影响未达显著水平.在多步骤废水处理系统中,使用CaO和Na_2S作为前处理,利用磁性谷壳生物炭二次处理,可使实际污染废水中Cd~(2+)、Zn~(2+)、Pb~(2+)、Mn~(2+)、Fe~(2+)的去除率分别达到100%、99.8%、99.3%、97.8%、100%,SS降为1.0 mg·L~(-1),此时系统pH为7.5,色度为2倍,出水各项指标均达到硫酸工业污染物排放标准(GB 26132—2010)和污水综合排放标准(GB 8978—1996)的要求.再生实验表明,BC-Fe第3次吸附Cd~(2+)和Zn~(2+)的去除率分别为50.6%和49.1%,吸附材料再生性能良好.     

畜禽粪便中抗生素污染特征及堆肥化去除研究进展

养殖业抗生素的大量使用导致了畜禽粪便中多种抗生素残留,畜禽粪便成为了环境中抗生素污染的重要来源.本文总结了畜禽粪便中多种抗生素复合污染现状及其在土壤中的生态毒理效应,综述了堆肥化技术去除畜禽粪便中抗生素的影响因素和研究进展.堆肥化技术研究显示:针对不同种类抗生素的特性差异,控制堆肥过程的相关参数,提高堆肥化处理技术去除效果,是解决畜禽粪便多种抗生素污染问题的关键.     

固定化微生物载体污水净化研究进展

微生物在载体表面的高效固定是提高微生物丰度,降低水处理系统中污泥产量的有效途径。该文从载体类型角度出发,介绍了土壤类载体、天然矿物载体、工业副产物及其催生物和传统高分子材料及新型高分子材料主要优缺点,重点分析了各类载体在废水生物处理中的特性、对微生物选择性和活性的影响,以及对水环境中主要污染物净化的研究进展。对比总结了不同微生物固定载体在环境治理领域中的应用性能,并从载体与微生物交互作用的角度对增强生物相容性和处理效率做出了展望,以期为附着型微生物水污染治理技术发展与应用提供参考。