大通河流域土壤细菌及氮循环功能菌群沿海拔的空间分布

探究土壤微生物的海拔分布格局及其驱动机制对理解气候变化下陆地生态系统的响应至关重要.土壤微生物群落的海拔分布格局随空间尺度有所差异,为此分别沿大通河流域干流流向（海拔梯度1 000 m）和山体坡面（海拔梯度500 m）设置了两种空间尺度的样带,利用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性沿海拔的分布特征,基于FAPROTAX数据库分析氮循环功能类群的海拔分布,探讨驱动土壤细菌群落沿海拔分布的关键环境因子.结果表明:①土壤理化性质沿海拔分布有显著差异,总氮（TN）和硝态氮（NO₃ ^-）含量与海拔正相关（P < 0.01）,土壤容重（BD）、pH与海拔负相关（P < 0.001）;②细菌群落OTU丰度沿海拔升高显著增大（P < 0.01）,丰富度和多样性指数沿海拔增大,但趋势不显著（P > 0.05）;③细菌群落以酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）为优势门,其相对丰度随海拔升高分别增加、减小和微弱减小;④参与氮循环的功能类群共13种,以硝化作用、好氧氨氧化和好氧亚硝酸盐氧化作用为主,随海拔升高响应规律不同,其中硝化作用细菌丰度显著增加（P < 0.01）,好氧氨氧化和硝酸还原细菌丰度微弱增加,而参与含氮化合物异化还原的细菌丰度先增后减;⑤冗余分析表明海拔（ELEV）、pH和氨氮（NH₄ ⁺）是驱动门水平土壤细菌群落的主要因子,Mantel分析表明土壤细菌氮循环优势类群均受海拔驱动（P < 0.01）.⑥流域和坡面尺度上细菌群落α-多样性沿海拔的规律一致,但土壤性质、氮循环功能菌群丰度和主要环境影响因子均不同.因此从不同空间尺度探究土壤微生物的海拔分布格局具有重要意义.     

生物炭和秸秆还田对咸水滴灌棉田土壤微生物群落特征及功能差异的影响

干旱区淡水资源不足,农业用水主要依赖于含盐的浅层地下水,但长期咸水灌溉会造成土壤盐分积累,土壤环境恶化,不利于作物生长.因此,在长期淡水（0.35 dS·m^-1,FW）和咸水（8.04 dS·m^-1,SW）灌溉的基础上,采用等碳量设计向土壤中添加生物炭（3.7 t·hm^-2,BC）和秸秆（6 t·hm^-2,ST）,旨在明晰生物炭和秸秆还田对盐渍化土壤理化性质及微生物群落结构的影响.结果表明,咸水灌溉显著增加土壤含水量、电导率、速效磷和全碳的含量,但显著降低了pH值和速效钾的含量.生物炭和秸秆还田均显著增加土壤含水量、速效磷、速效钾和全碳的含量,但显著降低了咸水灌溉条件下的电导率值.各处理土壤优势菌门为变形菌门、放线菌门 、酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门.咸水灌溉显著增加芽单胞菌门和变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门和放线菌门的相对丰度.在淡水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门 、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.在咸水灌溉条件下,生物炭还田显著降低绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度;秸秆还田显著增加变形菌门的相对丰度,但显著降低酸杆菌门、放线菌门 、绿弯菌门和芽单胞菌门的相对丰度.LEfSe分析表明,咸水灌溉降低了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;咸水灌溉条件下,生物炭还田增加了土壤微生物的潜在标志物和功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在功能数量;秸秆还田增加土壤微生物的潜在标志物和功能数量.RDA结果显示,土壤微生物群落和功能结构与EC_1:5 、SWC和pH值显著相关.咸水灌溉会恶化土壤环境,不利于农业生产,其中EC_1:5 、SWC和pH值是驱动土壤微生物群落和功能结构变化的重要因子,采用生物炭和秸秆还田可减缓盐分对土壤和作物的危害,为提高农业生产力奠定基础.     

场地重金属污染土壤固化及MICP技术研究进展

冶炼场地土壤重金属污染是亟待解决的重要环境问题.固化修复技术因其修复时间少、成本低、处理效率高已成为污染场地重金属修复的主流技术之一.总结了近10年来有关固化修复场地重金属污染的最新研究进展,从重金属固化修复机制入手,对比分析了不同固化方式[无机材料固化、有机材料固化、机械球磨和微生物诱导碳酸盐成矿（MICP）]的优缺点及其适用范围.随后,根据文献计量学分析所呈现的研究重点及发展趋势,从MICP在重金属修复中的应用、MICP复合材料在污染场地中的应用和MICP技术应用的影响因素这3个方面对微生物诱导碳酸盐沉淀技术固化场地重金属污染的应用前景及限制因素进行了总结和阐述.最后提出了土壤固化研究的前景和挑战,以期为场地土壤固化技术的未来发展提供借鉴参考.     

粉煤灰添加对城市多源有机废弃物联合堆肥效能及堆体细菌群落的影响

为实现粉煤灰和多源有机废弃物的高效资源化利用,采用好氧堆肥的方法,以厨余垃圾、鸡粪和锯末（15:5:2）混合原料为底物,添加底物总湿重的5 %和10 %的粉煤灰作为处理组（5 % FA和10 % FA）,并以不添加粉煤灰作为对照处理（CK）,通过测定联合堆肥过程中理化性质、养分元素和细菌群落结构的变化,探究不同粉煤灰添加量对联合堆肥的促进效果.结果表明,添加5 %和10 %粉煤灰可以显著提高联合堆肥的最高温度（56.6 ℃和56.9 ℃）并延长高温期持续时间（9 d）,相较于对照处理,堆体总养分含量分别提高了4.09 %和13.55 %.在整个堆肥过程中,细菌群落结构发生了较大变化,各处理的细菌多样性均出现了明显的提高.在堆肥前期,变形菌门（Proteobacteria）是主要的优势门类,相对丰度在35.26 %~39.40 %之间.进入堆肥高温期,添加5 %和10 %粉煤灰处理中厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度达到最高值,分别为52.46 %和67.72 %.芽孢杆菌属（Bacillus）和放线菌属（Thermobifida）是5 %和10 %粉煤灰添加量处理高温期的优势菌属,相对丰度分别为33.41 %和62.89 %（芽孢杆菌属）、33.06 %和12.23 %（放线菌属）.冗余分析（RDA）结果表明不同理化指标对细菌群落均有不同程度影响,其中有效磷、速效钾、有机质以及pH是影响细菌群落结构的主要环境因子.综上,添加粉煤灰促进了城市多源有机废弃物联合好氧堆肥的无害化和腐熟化,优化了微生物群落结构,提高堆肥产品的质量和效率.     

木贼定居对铅锌尾矿砂微生物多样性及重金属迁移转化的影响

为研究根际微生物影响木贼耐受和吸附重金属的机制,为重金属污染植物-微生物协同修复提供参考,应用化学分析方法和Illumina MiSeq高通量测序技术,对木贼定居对铅锌尾矿重金属含量、土壤微生物多样性的影响进行研究。结果表明,子囊菌、未明确分类真菌和担子菌是铅锌尾矿地土壤的优势真菌。木贼定居导致散囊菌纲、座囊菌纲丰度下降,粪壳菌纲丰度增加。Alternaria,Amorphotheca,Aspergillus为尾矿裸地中主要优势真菌,Fusarium,Chaetomiaceae-Unclassified,Calcarisporiella为木贼根际土壤主要优势真菌。变形菌门、厚壁菌门、放线菌门是研究区土壤中的优势细菌类群,Lactococcus,Bacillus,Gemmatimonas,Sulfuricaulis,Dongia,Sulfurifustis,Azoarcus,Nitrospira等是尾矿地优势细菌。有机质、全氮与真菌和细菌ace,shannon指数显著相关,重金属含量与真菌和细菌ace,shannon指数显著或极显著负相关。木贼定居提高了尾矿砂中微生物的种类和多样性,有利于有机和氮素营养成分的积累和降低重金属含量;在尾矿生态修复实践中可多引入木贼等乡土草本先锋植物,同时补充有机质和氮素营养,或引入功能微生物菌剂和接种植物共生菌等,强化生态修复效果。     

引调水河道氮的迁移转化及微生物群落结构特征——以望虞河为例

以引江济太调水工程-望虞河为研究对象,探究引调水河道氮素的迁移转化规律及微生物群落结构特征.于2020年10月、12月以及2021年1月在望虞河沿程布设监测点位并采集水样,分析其水体理化性质、氮的形态分布及含量、微生物群落结构变化特征.结果 表明:①硝酸盐氮是望虞河沿程水体中氮素的主要存在形态,占总氮浓度的75.3％～...     

高原鼠兔对高寒草甸土壤真菌群落结构的干扰

青藏高原鼠兔干扰严重影响高寒草甸生态群落结构的多样性和稳定性,土壤真菌群落对生境的变化高度敏感,高原鼠兔的干扰对其具有显著影响。该研究以瓦颜山观测站自然状态0～10 cm土壤（Sck1）、自然状态10～20 cm土壤（Sck2）、高原鼠兔干扰0～10 cm土壤（ST1）、高原鼠兔干扰10～20 cm土壤（ST2）为研究对象,采用高通量测序的方法分析高寒草甸土壤真菌群落结构差异和多样性。结果表明：土壤真菌香农-威纳和辛普森多样性指数在Sck1、Sck2、ST1和ST2中无显著性差异（P>0.05）,而Chao1指数和观察到的物种数存在显著性差异（P<0.05）;真菌群落优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）和担子菌门（Basidiomycota）,优势菌纲为伞菌纲（Agaricomycetes）,优势菌目为伞菌目（Agaricales）,优势科为口蘑科（Tricholomataceae）;Lefse分析发现32个差异菌群,且对于潜在的标志物,Sck1可能为粪壳菌纲和煤炱目,ST1可能为小囊菌目,ST2可能为棉革属。总体而言,高原鼠兔的干扰显著影响了高寒草甸土壤真菌群落结构...     

基于MBBR技术的白酒窖底废水与低C/N生活污水协同处理系统的构建及功能微生物分析

为解决低C/N污水和高浓度白酒废水(HCBW)处理所面临的问题,采用移动床生物膜反应器(MBBR),构建了白酒窖底废水与模拟低C/N生活污水协同处理系统,以改性海绵填料和流化床填料分别探究HCBW作为反硝化外加碳源对低C/N生活污水处理的影响.结果表明:海绵填料协同处理系统(A1)对COD、NH4+-N、TN和色度的平...     

厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落结构及多样性

为深入理解厌氧氨氧化菌富集培养过程微生物群落变化特征,采用ASBR反应器进行厌氧氨氧化菌富集培养,考察了不同培养时间微生物群落组成、多样性及物种网络关系.结果表明,通过逐步提高基质浓度,实现了厌氧氨氧化菌富集,NH₄⁺-N和NO₂^--N去除率分别为97.6%和95.4%,总氮去除率为84.9%.高通量测序发现,整个培养过程优势菌门（相对丰度>5%）为变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、浮霉菌门（Planctomycetes）、装甲菌门（Armatimonadetes）和放线菌门（Actinobacteria）;富集培养获得的主要厌氧氨氧化菌为Candidatus Brocadia,相对丰度从1.42%增长到24.66%;培养过程,微生物群落优势菌群组成未发生变化,但相对丰度呈现显著差异（P<0.05）.富集培养过程不同时间,微生物群落α多样性呈现先升高后降低的趋势,且存在显著差异（P<0.05）;微生物群落β多样性在富集培养过程发生明显空间分异特征,且存在显著差异（R=0.5672,P<0.01）.培养过程不同时间,物种网络密度分别为0.188、0.068、0.059、0.18和0.0735;虽然富集培养过程导致微生物间的关联作用变弱,但浮霉菌门相关类群的物种成为网络中的主要节点.