牛粪还田对土壤微生物群落特征的影响

畜禽粪便还田对土壤质量产生了深刻影响,而土壤微生物是反映土壤质量的敏感指标.基于稀释平板计数和高通量测序技术,研究了牛粪还田区土壤微生物群落特征及其影响因素.结果表明,与对照点相比,牛粪还田区土壤微生物群落β多样性发生了显著变化;牛粪还田增加了变形杆菌门(Proteobacteria)的相对丰度,而减少了放线菌门(Actinobacteria)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度;牛粪还田显著改变了土壤微生物群落中的鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、PLTA13属、MSB-4B10属、盐单胞菌属(Halomonas)、CCD24属、Gaiella属、节杆菌属(Arthrobacter)、芽孢杆菌属(Bacillus)和Entotheonellaceae属的相对丰度;影响牛粪还田区土壤微生物群落组成的重要因素是土壤含水量和放线菌数量;牛粪还田增加了假单胞菌属(Pseudomonas)、梭状芽孢杆菌属(Clostridium)和链球菌属(Streptococcus)等病原菌的相对丰度,对土壤质量存在一定的生物污染风险.研究结果可为深入认识牛粪还田对土壤质量的...     

复合菌株YH01+YH02强化SBR好氧反硝化脱氮及菌群结构分析

为探讨复合菌株强化好氧反硝化的脱氮特性以及揭示菌群结构动态演替与生物反应器运行效率之间的联系,以硝态氮为底物,研究了异养硝化-好氧反硝化复合菌株Delftia sp.YH01+Acidovorax sp.YH02强化好氧SBR的脱氮特性,并借助高通量测序技术对强化过程中的菌群结构进行了分析.结果表明,经复合菌株强化后,反应器对NO₃^--N、TN和COD去除率分别提高了12.1%、9.2%和9.4%;复合菌株YH01+YH02的加入对菌群结构产生了较大的影响,菌群结构在属水平上丰度呈上升趋势,多样性呈下降趋势;PCA主成分析和UPGMA聚类分析大致把反应器运行过程分成4个阶段;Delftia和Acidovorax菌的丰度随着反应器呈上升趋势,复合菌株YH01+YH02在SBR反应器内具有良好的适应能力,对好氧反硝化起着非常重要的作用.     

水源型水库抗生素抗性基因赋存特征研究

饮用水水源地中抗生素抗性基因会威胁生态安全和人类健康.为了探究抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)在金泽水源型水库中的赋存特征,以及水库净化措施对抗生素抗性基因的净化作用,选择微生物活性较高的夏季时期采集水样,采用高通量荧光定量PCR和16S rRNA实时荧光定量PCR进行研究.结果表明,该水库检出62种ARGs;多重抗药类、氨基糖苷类和磺胺类ARGs为水库内占主导的抗性基因.抗生素抗性基因绝对丰度从水库的预处理区至生态净化区,再至输水区呈逐渐降低的趋势,表明水库净化措施对削减ARGs含量有一定作用.抗性基因丰度与可移动基因元件(Mobile Genetic Elements,MGEs)丰度存在显著相关性(p0.05),表明MGEs对ARGs的水平转移、传播和富集具有重要作用.     

温度对厌氧环境下污泥中抗生素抗性基因行为特征的影响

抗性基因的转移传播使得污水处理厂成为其重要的储存库,对人类健康存在潜在风险。实验采用序批式厌氧反应器,温度设定分别为15℃、中温(30℃和36℃)、高温(50℃和60℃),探究温度对污泥厌氧条件下8种抗生素去除效果的影响,以及四环素类抗性基因(tet A、tet G、tet L、tet M、tet O、tet Q、tet W、tet X)、磺胺类抗性基因(sul I、sul II)和Ⅰ类整合子整合酶基因(int I 1)的行为特征。研究发现温度升高有利于抗生素及抗性基因的去除,15℃、中温和高温下总抗生素的平均去除率分别为45%、59%和78%;15℃、中温和高温下四环素类抗性基因分别削减0.52 log、0.90 log和1.50 log,磺胺类抗性基因分别削减0.56log、0.78 log和1.31 log。相关性分析发现,总抗性基因与总氮、氨氮、SCOD(溶解性COD)均存在显著相关性(R2=0.744、0.760、0.315,P0.05),而与总磷无显著相关性(P0.05)。int I 1与总氮、氨氮、SCOD皆存在显著相关性(R2=0.698、0.795、0.269,P0.05),而与总磷无显著相关性(P0.05)。说明微生物生长环境中的营养元素一定程度上影响着抗性基因的传播和扩散。     

规模化养猪场粪污处理新工艺技术集成研究

根据可持续发展的理念,以实现资源化利用最大化为原则,针对规模化养猪场,通过技术集成和装置创新,提出了"固液分离池-上流序批式沼气池-固液分离机"粪污处理工艺,结合沼气工程运行自动化监控技术,形成规模化猪场粪污处理新工艺技术。福建省新星种猪育种有限公司应用该工艺技术运行结果表明,该工艺技术能够实现有效资源再利用,避免粪污排放造成环境污染,有望为规模化猪场建立一种实用生态型技术模式。     

沼液施用对麦稻茬口期土壤微生物群落结构特征及功能的影响

为揭示麦稻茬口期沼液施用对土壤微生物群落及功能的影响,通过土柱试验,设置麦秆还田后3种处理［无氮肥（CM）、常规施肥（SN）和添加沼液（SZ）］,采用Illumina高通量测序技术分析了土壤淹水后1 d和21 d土壤细菌及真菌群落的组成、多样性和结构差异,并对其功能进行预测.微生物多样性分析表明,1 d时各处理的真菌α多样性指数均显著高于21 d处理且各处理间无显著差异;21 d时各处理细菌Simpson指数开始出现差异,SZ-21处理的细菌Simpson指数高于SN-21处理,而细菌Chao1指数显著低于SN-21处理;细菌群落结构分析表明,1 d时,SN处理的厚壁菌门、绿弯菌门和放线菌门与其它处理差异较大,而21d时,SZ和SN处理的各细菌菌门相对丰度相似;真菌群落结构分析表明,1 d时,SZ处理中的子囊菌门和接合菌门相对丰度高于SN和CM处理;21 d时,SN和SZ处理的子囊菌门相对丰度均低于CM处理,而接合菌门的相对丰度均高于CM处理.NMDS分析表明,21 d时,SN和SZ处理的细菌和真菌群落组成均有逐渐相似的趋势.PICRUSt功能分析表明,不同时期和不同处理的土壤细菌群落在功能层上表现相似,FUNGuild功能预测反映SZ-21和SN-21处理的真菌功能主要差异体现在腐生营养型和病理营养型上.综上说明茬口期施沼液在一定程度上可以替代化肥平衡土壤养分和维持土壤生态功能,但仍可能存在真菌致病风险.     

不同材质水窖沉积物中真菌群落差异及其与环境因子的相关性

集雨窖水沉积物中蕴含丰富多样的真菌群落,这些真菌作为连接窖水生态系统与沉积物之间物质交换的桥梁和纽带,在窖水生态系统中发挥着重要作用;真菌群落结构特征的变化也通常与环境因子的变化有着紧密的联系.运用16S rRNA基因-Illumina MiSeq高通量测序技术,对两种不同集流面环境下的水窖沉积物中真菌群落多样性及差异进行研究.结果表明,混凝土集流环境下的水窖沉积物较黄土地集流环境下的水窖沉积物具有更高的真菌群落多样性与丰富度,两种集流环境下的真菌群落优势菌门相同,分别为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和接合菌门（Zygomycota）,它们构成了菌门丰度的90%以上,但前者具有更好的均一性和稳定性.基于LEfSe分析得到的标志物种显示,在黄土地集流环境中对差异性贡献最大的菌群是Basidiobolales,贡献最小的是Mycosphaerella;在混凝土集流环境中对差异性贡献最大的菌群是Saccharomycetales,贡献最小的是Periconia.微生物群落-环境因子共现性网络显示真菌和真菌之间,真菌和环境因子之间均为正向关系大于负向关系.研究结果加深了对水窖沉积物中真菌群落多样性的认识,可为保障集雨窖水人畜饮用安全和改善窖水水质提供了借鉴.     

河北省典型景观水体反硝化菌群落时空分布特征及驱动因素:以石家庄为例

景观水体作为城市水系的重要组成部分,氮素超标是影响其生态功能的主要因素.为了探究城市景观水体反硝化菌群落特征和驱动因素,利用nirS功能基因研究石家庄市主城区4个公园的景观水体和沉积物的反硝化菌群落分布特征,结合水体和沉积物氮素指标对景观水体反硝化菌群落演变的驱动因子进行分析.结果表明,景观水体水质参数季节差异显著（P<0.001）,沉积物氮素指标空间差异显著（P<0.001）;水体以及沉积物的α多样性季节和空间差异都不显著（P>0.05）,电导率（EC）和强氧化剂浸取态氨氮（SOEF-NH⁺₄-N）是影响水体以及沉积物的α多样性的主要环境因素;景观水体反硝化菌主要为变形菌门（Protebacterice）中的Dechloromonas、Rhodocyclaceae、Pseudomonas、Rhodobacter和Thauera;主坐标分析（PCoA）表明水体和沉积物反硝化菌群组成空间差异显著（P<0.001）,水体关键反硝化物种也呈现出显著的空间差异（P<0.001）;冗余分析（RDA）和随机森林分析（RF）指...     

土壤真菌群落对五台山亚高山草甸退化的响应

草地退化已经成为了一个世界性的生态问题.尽管土壤微生物作为草地退化过程的主要参与者,在维持生态系统功能和提高土壤生产力中扮演着关键角色,但目前对草地退化引起的微生物群落变化及其与土壤性质和植物群落的关系知之甚少.本文利用Illumina MiSeq测序技术,对五台山亚高山草甸4个不同退化阶段[未退化(ND)、轻度退化(LD)、中度退化(MD)和重度退化(HD)]土壤真菌群落特征进行了分析.结果表明,子囊菌门、担子菌门和接合菌门是亚高山草甸土壤真菌的优势门. LEfSe分析显示不同退化程度草甸富集了不同的生物标志物,MD和HD富集了更多的病原真菌.与ND相比,HD土壤真菌群落丰富度和香农指数显著降低(P<0.05).非度量多维尺度分析(NMDS)和相似性分析(ANOSIM)结果表明,真菌群落组成和结构在退化梯度上存在显著的差异(P<0.05).冗余分析(RDA)发现土壤含水量、总氮、植物丰富度和铵态氮是真菌群落组成和结构变化的主要驱动因子.植物与真菌群落之间的α多样性和β多样性均存在显著相关性(P<0.05),具有强耦合性.本研究结果为研究亚高山草甸不同退化阶段下土壤真...     

Plastic materials and water sources actively select and shape wastewater plastispheres over time

● Wastewater MPs exhibited resistomes and therefore health threats. ● High density of alkB gene indicates both HDPE and PET can be utilized by microbes. ● Plastics and waters actively selected and shaped the plastispheres over time. ● A broader phylogenetic spectrum of MHET-degrading microorganisms was annotated. The daily use of plastics presents a serious pollution issue due to their extremely slow degradation. Microplastics and the biofilm that grows on plastics (i.e., the plastisphere) are important subsets of plastic wastes. Many studies have been conducted to reveal the structures of the plastispheres, the driving factors for the formation of the plastisphere, and the ability of the plastispheres to degrade plastics in a variety of water bodies. However, the plastispheres related to wastewater are understudied. In this study, we used a microcosmic strategy to study the evolution of the plastispheres associated with microplastics (MPs) over time in wastewater. We found that plastic materials and water sources did not actively select and shape the plastispheres at an early stage, but the active selection for a unique niche of the plastisphere occurred after 14 d of growth. In addition, we confirmed that the alkB gene was densely present, and metagenomics showed some additional chemical reactions, which suggests that MPs are consumed by the microbes in the plastispheres. Additionally, metagenomics identified some metagenome-assembled genomes (MAGs) associated with high-density polyethylene (HDPE) and polyethylene terephthalate (PET). The identification of HDPE-associated MAGs and PET-associated MAGs further supports the notion that the selection for a unique niche of the plastisphere is driven by plastic materials and water sources (in this study, after 14 d of growth). Our discoveries bring new views on the behavior of the wastewater-associated plastisphere, especially how long it takes a wastewater plastisphere to form.