污泥比例强化CANON系统抵御快速降温效能及机理

探究了3种不同颗粒及絮状污泥比例（高颗粒系统10：1~30：1;等量系统1：1~1：1.5;高絮状系统1：10~1：30）的单级自养脱氮系统（CANON）抵御快速降温的效能和机制.结果表明,CANON系统在30℃稳定运行后快速降温至10℃时,各系统的总氮去除负荷（NRR）均大幅下降,但等量系统的NRR始终高于其他系统.各系统的功能菌活性均与温度呈现出正相关关系,AAOB活性的下降幅度大于AOB和NOB的幅度,但等量系统中AAOB活性的下降幅度小于其他系统;快速降温不影响颗粒与絮状污泥功能菌的空间异质性和活性分布情况,但等量系统的空间异质性最为显著,能够较好的发挥颗粒和絮状污泥各自的作用,抵御快速降温的能力优于其他系统.     

不同水分管理条件下添加生物炭对琼北地区水稻土N2O排放的影响

干湿交替会影响土壤硝化和反硝化等N₂O主要的产生过程,频繁的干湿交替在以海南为代表的热带水稻种植地区十分常见.生物炭作为一种土壤改良剂在改良土壤理化性质,减少土壤温室气体排放方面应用广泛,然而当前关于生物炭在琼北地区水稻土频繁干湿交替过程中减排效果研究并未深入.本试验以海南琼北地区典型水稻土为供试土壤,以400℃厌氧条件下炭化的玉米秸秆生物炭为供试生物炭,探究不同水分管理条件下添加生物炭对土壤温室气体排放及微生物相关功能基因的影响.试验设置干湿交替条件下不添加生物炭（AWD1）,干湿交替并添加2%生物炭（AWD2）,干湿交替并添加4%生物炭（AWD3）,持续淹水不添加生物炭（CF1）,持续淹水并添加2%生物炭（CF2）,持续淹水并添加4%生物炭（CF3）共6个处理,进行为期30 d的25℃恒温避光培养.结果表明：①不同水分条件下添加玉米秸秆生物炭均可减少酸性水稻土中N₂O的排放（P<0.05,下同）,AWD3处理N₂O排放总量为0.43 mg·kg^-1,相比AWD1处理减少了68%;②玉米秸秆生物炭在不同水分管理条件下均可以显著提高土壤pH,添加生物炭处理相对于不添加生物炭处理在培养结束后土壤pH平均提高了0.5个单位,同时提高土壤NH₄⁺-N含量,但会导致Eh的降低;③玉米秸秆生物炭的添加显著降低了氨氧化细菌（AOB）丰度,显著提高了nosZ基因丰度,降低了（nirK+nirS）/nosZ的比值,抑制了硝化过程,同时促进了反硝化过程N₂O的还原,从而降低了N₂O排放.结果表明,干湿交替过程添加生物炭有利于减少水稻田土N₂O排放,在琼北地区农业温室气体减排方面有较大的应用前景.     

High pyrolysis temperature biochar reduced the transport of petroleum degradation bacteria Corynebacterium variabile HRJ4 in porous media

Biochar has been widely applied for the remediation of petroleum-contaminated soil. However, the effect of biochar on the transport of petroleum degradation bacteria has not been studied. A typical Gram-positive petroleum degradation bacteria-Corynebacterium variabile HRJ4 was used to study the effect of different biochars on bacterial transport and retention. Results indicated that the addition of biochar in sand was effective for reducing the transport of bacteria and poplar sawdust biochar (PSBC) had a stronger hinder effect than corn straw biochar (CSBC). The hindrance was more evident with pyrolysis temperature of biochar raised from 300°C to 600°C, which was attributed to the increase of specific surface area (309 times). The hindrance effect also enhanced with higher application rate of biochar. Furthermore, the reduction of HRJ4 transport was more obvious in higher (25 mmol/L) concentration of NaCl solution owing to electrostatic attraction enhancement. The adsorption of biochar to HRJ4 was defined to contribute to the hindrance of HRJ4 transport mainly. Combining the influence of feedstocks and pyrolysis temperature on HRJ4 transport, it suggested that specific surface area had the greatest effect on HRJ4 transport, and pore-filling, electrostatic force also contributed to HRJ4 retained in quartz sand column. At last, phenol transportation experiment indicated that the restriction of biochar on HRJ4 enhanced the phenol removal rate in the column. This study provides a theoretical basis for the interaction of biochar and bacteria, which is vital for the remediation of oil-contaminated soil and groundwater in the field.     

磺胺甲唑对海水养殖废水处理过程中抗性细菌及抗性基因的富集作用

抗生素在海水养殖过程中大量使用,但仅有少部分被生物体利用,含有抗生素的废水进入水处理系统后,抗生素、抗性菌和抗性基因的响应过程尚不完全清楚.应用缺氧/好氧移动床生物膜反应器（A/O-MBBR）处理含磺胺甲唑（SMX）的海水养殖废水,探究在SMX选择压力下,反应器内抗生素和抗性基因丰度的变化规律,以及微生物群落和可培养的抗性细菌种群的响应.结果表明,在进水SMX浓度为500 μg·L^-1,水力停留时间为8 h,SMX加入初期会对NH₄⁺-N和NO₂^--N的去除率有轻微影响,随后逐步恢复;同时去除约32%的SMX,且78%以上SMX在缺氧区完成;抗性基因在缺氧区富集明显高于好氧区,在缺氧区磺胺类抗性基因（sul1）绝对丰度上升2.43 log,磺胺类抗性基因（sul2）上升1.71 log;而在好氧区,sul1 绝对丰度上升1.17 log,sul2 上升0.91 log.抗性平板培养结合高通量测序表明,假交替单胞菌属（Pseudoalteromonas）在反应器可培养抗性细菌中占最优势.高通量测序分析发现可培养的抗性细菌假单胞菌属（Pseudomonas）在反应器内占比最高.表明含SMX的海水养殖废水可促进水中抗性基因的富集,部分抗性细菌的数量显著增加.     

Leaf metabolic influence of glyphosate and nanotubes on the Arabidopsis thaliana phyllosphere

Chemical exposure can indirectly affect leaf microbiota communities, but the mechanism driving this phenomenon remains largely unknown. Results revealed that the co-exposure of glyphosate and multi-carbon nanotubes (CNTs) caused a synergistic inhibitory effect on the growth and metabolism of Arabidopsis thaliana shoots. However, only a slight inhibitory effect was induced by nanotubes or glyphosate alone at the tested concentrations. Several intermediate metabolites of nitrogen metabolism and fatty acid synthesis pathways were upregulated under the combined treatment, which increased the amount of energy required to alleviate the disruption caused by the combined treatment. Additionally, compared with the two individual treatments, the glyphosate/nanotube combination treatment induced greater fluctuations in the phyllosphere bacterial community members with low abundance (relative abundance (RA) <1%) at both the family and genus levels, and among these bacteria some plant growth promotion and nutrient supplement related bacteria were markable increased. Strikingly, strong correlations between phyllosphere bacterial diversity and metabolites suggested a potential role of leaf metabolism, particularly nitrogen and carbohydrate metabolism, in restricting the range of leaf microbial taxa. These correlations between phyllosphere bacterial diversity and leaf metabolism will improve our understanding of plant-microbe interactions and the extent of their drivers of variation and the underlying causes of variability in bacterial community composition.     

碱度类型及浓度对剩余污泥中温厌氧消化的影响

为了探究不同碱度物质（Na₂CO₃、KHCO₃、NaHCO₃）和浓度范围（2000,3000,4000mg/L）（以CaCO₃计）对中温厌氧消化系统的影响,采用了密封的半连续搅拌反应器进行批次试验.综合反应器运行与微生物高通量测序分析,结果表明在3种不同碱度类型中Na₂CO₃能推进水解酸化过程,而在产气减量方面NaHCO₃表现更为突出,说明在调节系统碱度时,Na₂CO₃更易促进水解酸化这一限速阶段,而NaHCO₃能使水解酸化细菌与产甲烷菌之间保持平衡,保证甲烷产量;在不同NaHCO₃浓度情况下,增加投加碱度的浓度使水解能力增强,相应会导致脱水性能恶化,而系统中挥发性脂肪酸含量变化不大,过量碱度将使得系统产气和减量能力下降.     

黄土区沟道泥沙微生物群落变化特征及其影响因素

在黄土高原沟壑区,通过16S rRNA基因片段和ITS高通量测序,研究沟道泥沙中细菌和真菌群落在上-中-下游的变化特征.结果表明：与沟头相比,把口站的细菌群落中拟杆菌门（Bacteroidetes）与厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度分别增加6.6%和10.5%,而变形菌门（Proteobacteria）的相对丰度降低15.1%;真菌群落中担子菌门（Basidiomycota）的相对丰度增加7.7%,而子囊菌门（Ascomycota）降低30.2%;泥沙中黏粒含量与细菌丰富度（Chao1指数）和多样性（Shannon指数）之间显著负相关（P<0.05）,与真菌的丰富度和多样性无显著相关性;细菌和真菌群落多样性和丰富度的空间差异与SOC、Olsen-P的变化有关（P<0.05）.因此,泥沙中颗粒组成物和养分含量可能是影响沟道微生物群落变化的主要因素.     

氮磷添加对盐渍化草地土壤微生物特征的影响

盐渍化草地土壤养分含量低,自然条件差,尤其是大量元素氮和磷的含量低于天然非盐渍化草地.盐渍化草地中的土壤微生物由于长期受盐或碱的胁迫,群落组成与结构也区别于非盐渍化天然草地.盐渍化草地土壤微生物受养分限制叠加盐碱胁迫如何响应氮、磷添加的机制尚不清楚.本研究在山西省右玉县境内的盐渍化草地进行,2017年建立了氮磷添加实验平台,包括对照、氮添加、磷添加及氮和磷同时添加的4个处理,于实验处理的第3年(2020年)测定生长季5～9月氨氧化微生物(氨氧化细菌:AOB和氨氧化古菌:AOA)、土壤真菌(fungi,F)和细菌(bacteria,B)的组成以及土壤微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN),结合土壤盐基阳离子及pH值的变化,探讨盐渍化草地土壤微生物特征对氮、磷添加的响应及其机制.结果表明:①2020年5～9月,采样时间显著影响土壤AOA和AOB的丰度、细菌真菌组成及微生物生物量;土壤微生物的季节动态是由土壤含水量,生长季降水分配及植物因素共同调控的.②与对照组相比,AOA/AOB的比值在氮添加处理下显著降低51％;磷添加对土壤微生物特征(氨氧化微生物、细菌真菌组成和微生物生物量)无显著影响;在氮和磷同时添加处理下,AOB的丰度显著提高了 64.1％,AOA的丰度无显著改变,但AOA/AOB显著降低59.6％.③单独氮或磷添加对土壤pH值无显著影响,但氮和磷同时添加显著降低了土壤pH值;尽管氮、磷添加对土壤盐基阳离子无显著影响,结构方程模型结果显示,土壤盐基阳离子对土壤微生物(细菌和真菌组成)具有直接的调控作用.④土壤含水量对土壤微生物的变异具有较高的解释度.因此,本研究表明AOB对养分添加的响应比较敏感,短期氮和磷添加提高AOB的数量,促进氮的周转.     

互花米草入侵对河口湿地土壤环境中铁氧化菌群落结构及多样性影响

以闽江口秋茄湿地、芦苇湿地及漳江口白骨壤湿地作为研究对象,通过高通量测序技术对互花米草入侵湿地前、后土壤铁氧化菌群落结构及其多样性进行测定与分析,以此探讨互花米草入侵对河口湿地土壤铁氧化菌的影响.结果表明：(1)不同类型的河口湿地土壤中铁氧化菌数量对互花米草入侵后的反应不同,互花米草入侵闽江口秋茄湿地和芦苇湿地后,湿地土壤铁氧化菌数量均显著增加（p<0.05）;而入侵漳江口白骨壤湿地后,湿地土壤铁氧化菌数量显著降低（p<0.05）;(2)互花米草入侵使秋茄湿地铁氧化菌多样性提高,使白骨壤湿地和芦苇湿地土壤铁氧化菌多样性降低;(3)变形菌门（Proteobacteria）铁氧化菌是湿地优势菌门,尤其是互花米草入侵秋茄湿地后,其变形菌门铁氧化菌的相对丰度明显提高,而脱硫杆菌门（Desulfobacterota）铁氧化菌的相对丰度降低;(4)互花米草入侵后,秋茄湿地中优势菌地杆菌属（Geobacter）铁氧化菌的丰度显著降低,而沙雷氏菌属（Sediminibacterium）的丰度显著提高;芦苇湿地中互花米草入侵后披毛菌属（Gallionella）的丰度显著提高;(5)盐度、pH...     

电缆细菌对沉积物-水界面磷、铁、硫分布影响的室内模拟研究

电缆细菌的存在会改变沉积物-水界面的氧化还原环境,进而影响沉积物-水系统中磷、铁、硫的迁移转化过程.本研究选取存在电缆细菌的原位南沙河沉积物-水系统为研究对象,在暗处15℃下培养30 d,利用薄膜扩散梯度（DGT）技术获取了活性磷、活性硫和活性铁的2 mm分辨率剖面分布特征,并结合原位荧光杂交技术确定了电缆细菌的密度.结果表明：随着沉积深度的增加,间隙水活性磷、活性铁和活性硫均呈现出先增加后减小再趋于稳定的趋势,均值分别为0.743～1.017 mg·L^-1、0.383～0.954 mg·L^-1和0.033～0.141 mg·L^-1,且均有向上覆水释放的趋势.随着培养时间的延长,0～1 cm间隙水中活性磷含量呈先减小后增加的趋势,在第10 d达到最小,均值为0.604 mg·L^-1,1 cm以下间隙水中活性磷含量呈现逐渐增加的趋势,在第30 d达到最大,均值为1.090 mg·L^-1.0～10 cm间隙水中活性铁和活性硫含量呈现先增加后减小的趋势,在第10 d达到最大,均值分别...