蚯蚓-微生物协同作用过程中的微生物特性

在环境污染治理领域,被誉为"生态型工程师"的蚯蚓在污水/污泥资源化处理与处置,以及土壤的生态修复中备受关注。蚯蚓通过掘洞、摄食、分泌黏液和排泄蚓粪等方式调控系统中微生物的数量、活性及群落结构,与微生物协同互作强化了生物系统中物质转化与能量流动关系。蚯蚓-微生物协同共生的相互依存关系是此类技术展现低耗高效和生态友好特点的关键。通过综述经人工强化的蚯蚓-微生物互作生态系统中,蚯蚓对微生物的量、活性、群落结构以及食物网的影响,探讨了该生态系统中物质转化和能量流动的特点,并展望了蚯蚓-微生物互作技术研究及应用的发展方向。     

流域景观格局对大型底栖动物群落结构的影响研究——以太子河山区段为例

为研究太子河山区段大型底栖动物群落结构与陆地景观因子之间的相互关系,以水生态调查和遥感解译数据为基础,采用主成分分析和回归分析的方法分析了景观格局指数与大型底栖动物群落结构指数的关系,结果表明:大型底栖动物的物种数、EPT科级分类单元数(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)和ASPT指数与景观聚集度指数、最大斑块指数、连通度指数呈显著正相关,与景观香农多样性指数、分离度指数、景观形状指数呈显著负相关。研究结果反映了流域景观斑块的破碎化和人为干扰会对底栖动物群落结构产生负面影响,可以指导以保护河流大型底栖动物群落为目标的流域景观格局优化。     

生态高负荷土地快速渗滤系统处理猪场废水的效能及微生态

以经过厌氧反应器处理后的猪场废水为研究对象,探讨了新型生态高负荷土地快速渗滤系统对废水中COD、氨氮及总氮的去除情况;同时分析了该系统中的微生物群落结构以及过氧化氢酶、脲酶、硝酸盐还原酶的含量.结果表明,在水力负荷为11 cm·d~(-1)、进水COD为700 mg·L~(-1)左右的条件下,一级土地渗滤柱与二级土地渗滤柱对COD的去除率分别为78.8%与63.0%,总去除率达到了92.6%;而当水力负荷增大到22 cm·d~(-1)时,总的COD去除率仍在90.0%以上;该系统对于氨氮的去除更为显著,去除率可达99%左右.一级土地快速渗滤系统中上、中、下部的过氧化氢酶含量分别为1.899、0.990、0.323 m L·g~(-1),表明猪场废水中的有机物主要在该系统的上部与中部得以去除;二级土地快速渗滤系统上、中、下部的硝酸盐还原酶含量分别是3.453、3.831、1.971 m L·g~(-1),表明脱氮作用主要发生二级土地快速渗滤系统的上部与中部.该土地快速渗滤系统中微生物以Gram Negative与Gram Positive为主,特别是在二级土地快速渗滤系统中,AM Fungi与Actinomycetes占有一定比例,为猪场废水中难降解有机物的去除提供了保障.     

渤海湾大型底栖生物群落结构变化及原因探讨

根据近6年来的渤海湾大型底栖生物群落的资料,以及2011年的现场调查数据,从渤海湾底栖生物群落结构的变化特征出发,分析了其变化的过程和规律.同时结合渤海湾水域近几年来的水动力条件以及营养盐、溶解氧等水质特征变化,探讨底栖生物群落变化的原因.结果表明,渤海湾大型底栖生物的物种数、生物量、丰度、丰富度指数、多样性指数的高值区皆集中分布在海河口北侧离岸较远的海域,而低值区则基本集中分布近岸海域,且呈现由近岸向外海逐渐增加的趋势.渤海湾大型底栖生物群落变化可大体分为3个明显的时间节点:第一个时间节点为2005年和2008年,底栖生物群落无论总物种数、生物量和丰度都较高;第二个时间节点为2009年和2010年,底栖生物群落的上述指标值最低,表明这两年渤海湾受自然变化和人为因素干扰的程度加剧;2011年,由于渤海湾水域的各项强有力的环保措施的实施,底栖生物群落的上述指标值最高,说明其得到一定程度的恢复.渤海湾水域底栖生物群落变化受到该区域的物理因素、化学因素和生物因素的共同影响,变化特征也与各环境因素的变化基本吻合.     

反硝化脱硫工艺中微生物群落结构及动态分析

为了研究反硝化脱硫工艺(denitrifying sulfide removal,DSR)中微生物群落与工艺运行的相关性,实验提取了反应器运行不同阶段污泥样品中微生物的全基因组DNA,利用高通量宏基因组学技术———基因芯片来解析各阶段功能微生物群落的结构特征及其演替过程.通过对功能基因的Simpson、Shannon多样性指数和聚类分析表明,微生物群落结构会随着反应器运行的阶段进行相应调整,且变化较大.在运行的前两个阶段,由于不适应环境,微生物群落的多样性指数比起始时明显减少,随着反应器的运行污泥逐渐成熟,多样性指数迅速增加,也标志着反应器进入稳定运行阶段.通过对反硝化脱硫过程中关键基因相对丰度的分析发现,功能基因的丰度不仅能反映功能菌群的活性,而且与工艺处理效果密切相关.     

太湖两种水生植物群落对沉积物中氮素的影响

2012年6月对太湖贡湖湾、南部湖区以及东西山之间水域的两种水生植物——马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和荇菜(Limnanthemun nymphoides)群落内外的沉积物进行样品采集,调查了沉积物中的氮素分布现状.结果表明:①草藻过渡型湖区(贡湖湾)马来眼子菜群落内部0~25 cm的沉积物中Org-N和TN的含量分别比群落外部高38.06%和25.65%.②草型湖区新生植物群落的形成可以促进沉积物(0~25 cm)中各形态氮含量的降低,其中马来眼子菜群落内沉积物(0~25 cm)中TN、Org-N、NH+4-N和NO-3-N的含量较群落外平均降低了43.29%,50.78%,7.09%和10.86%;荇菜群落内部比外部分别降低了4.65%,4.63%,5.01%和2.76%,可以发现马来眼子菜群落的促进作用比荇菜群落明显.③植物群落的存在可以影响沉积物的理化性质.相关性分析显示,植物群落外沉积物的pH与TN显著正相关(P<0.05,n=24),植物群落内部沉积物中pH与沉积物中NH+4-N呈显著负相关(P<0.05,n=24),与硝态氮呈显著正相关(P<0.05,n=24);植物群落内部和外部沉积物的Eh均与TN显著正相关(GMN,P<0.01,R=0.922 8**;NMN,P<0.01,R=0.827 7**;GMW,P<0.05,R=0.748 9*;NMW,P<0.05,R=0.663 7*),但较群落外部而言内部的相关性更强.     

Soil microbial community structure and function responses to successive planting of Eucalyptus

Many studies have shown soil degradation after the conversion of native forests to exotic Eucalyptus plantations. However, few studies have investigated the long-term impacts of short-rotation forestry practices on soil microorganisms. The impacts of Eucalyptus successive rotations on soil microbial communities were evaluated by comparing phospholipid fatty acid （PLFA） abundances, compositions, and enzyme activities of native Pinus massoniana plantations and adjacent 1st, 2nd, 3rd, 4th generation Eucalyptus plantations. The conversion from P. massoniana to Eucalyptus plantations significantly decreased soil microbial community size and enzyme activities, and increased microbial physiological stress. However, the PLFA abundances formed ＂U＂ shaped quadratic functions with Eucalyptus plantation age. Alternatively, physiological stress biomarkers, the ratios of monounsaturated to saturated fatty acid and Gram＋ to Gram- bacteria, formed ＂∩＂ shaped quadratic functions, and the ratio of cy17：0 to 16： 1ω7c decreased with plantation age. The activities of phenol oxidase, peroxidase, and acid phosphatase increased with Eucalyptus plantation age, while the cellobiobydrolase activity formed ＂U＂ shaped quadratic functions. Soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, soil organic carbon, and understory cover largely explained the variation in PLFA profiles while soil N：P, alkaline hydrolytic nitrogen, and understory cover explained most of the variability in enzyme activity. In conclusion, soil microbial structure and function under Eucalyptus plantations were strongly impacted by plantation age. Most of the changes could be explained by altered soil resource availability and understory cover associated with successive planting of Eucalyptus. Our results highlight the importance of plantation age for assessing the impacts of plantation conversion as well as the importance of reducing disturbance for plantation management.     

溶解氧变化对底泥酶活性及微生物多样性的影响

采用室内静态实验考察了溶解氧变化对底泥酶活性影响,同时采用BIOLOG ECO微平板构造了不同溶解氧水平下底泥微生物多样性指数。结果表明:高溶解氧条件下,底泥多酚氧化酶及过氧化物酶活性显著高于缺氧条件及厌氧条件(P<0.01),脱氢酶活性高于背景值;厌氧条件下脱氢酶、脲酶及碱性磷酸酶活性显著高于高溶解氧组、缺氧组及背景值(P<0.05);缺氧条件下硝酸盐还原酶活性显著高于高溶解氧组及厌氧组(P<0.05);蛋白酶活性受溶解氧水平变化的影响较小。BIOLOG ECO微平板法分析表明,溶解氧变化对底泥微生物多样性有不同程度的负面影响,微生物多样性的降低程度从大到小依次为高溶解氧组>厌氧组>缺氧组。主成分分析结果表明:缺氧条件及厌氧条件下,底泥微生物对大分子有机物的利用出现不同程度的降低,相对地,高溶解氧条件下微生物对大分子有机物的利用程度呈现先下降后上升的趋势;高溶解氧组及缺氧组底泥微生物对碳水化合物利用程度升高,厌氧组对碳水化合物利用程度降低。总之,高溶解氧条件更有利于形成底泥有机物完整的代谢循环,提高大分子有机物的利用程度。     

基于启发式元胞自动机模型的群落演替初期营养级联结效率研究

保护和维持生态系统平衡,非确定性模型的发展使得人们掌握了除确定性模型求解以外的另一条建模途径。在解决生态系统这种复杂系统的问题时,要求我们寻找一种可以满足时空特异性与非线性的途径。群落演替的驱动机制与作用规律是生态研究的一个重要问题,本文通过建立群落演替初期第一第二营养级间相互作用关系的元胞自动机模型研究了营养级联结效率的问题,提出了一种除holling模型以外的捕食者——被捕食者模拟方法,并对各自具有不同特征的生态系统的模拟问题提出了建议。     

蚂蚁扰动对青海湖北岸高寒草甸草原群落结构影响

蚂蚁的筑丘活动是草地生态系统中不可忽视的生物干扰因子。本文针对青海湖北岸高 寒草甸草原,调查了不同大小的蚁丘及其周围对照草地的土壤理化性质和植被状况。结果表明： 蚂蚁筑丘活动显著地降低了土壤容重和土壤湿度,增加土壤温度,但对土壤pH 值的影响较小。 蚂蚁扰动改变了群落组成,增加了大部分禾本科和豆科物种的重要值而降低了杂类草的重要值。 以莎草科的矮嵩草（Kobresia humilis）和禾本科的异针茅（Stipa aliena Keng）、赖草（Leymus secalinus）、溚草（Koeleria cristata）等为主的群落逐步演替为以禾本科的异针茅和赖草为主的 群落。植物群落的盖度降低但其地上、地下生物量增加;植物群落丰富度指数降低但均匀度指 数增加。