气候变化对土壤微生物多样性及其功能的影响

以同时模拟未来大气CO₂浓度和温度升高的田间开放式气候变化平台为依托,研究CO₂浓度升高（CE）、升温（WA）以及两者同时升高（CW）对麦田土壤基础呼吸和微生物丰度、群落结构的影响.结果表明：CE对土壤基础呼吸没有影响,但是WA显著提高了土壤基础呼吸,在抽穗和成熟期分别增加了51.6%和38.5%.在分蘖期,土壤细菌和真菌丰度没有显著变化;而在抽穗和成熟期,CW和WA处理显著降低了真菌丰度,降低幅度分别达到32.1%~50.2%和32.0%~37.4%.通过对T-RFLP数据分析发现,CE、CW和WA处理对麦田土壤真菌和细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了古菌群落结构.与对照相比,CE处理真菌多样性提高了7.1%~8.2%,CW和WA处理真菌多样性分别降低了5.3%~13.5%和22.1%~33.6%;在分蘖和抽穗期,CE、CW和WA处理土壤细菌多样性比对照显著提高.     

对啶虫脒污染土壤的生物修复作用简

啶虫脒属于一种新型的氯化烟碱类杀虫剂，被认为是替代有机磷农药的重要品种之一，在世界范围内已经得到了广泛的应用，其在环境中的残留备受关注，利用微生物修复异源污染物是一种有效的措施。在实验室条件下，研究了高效降解菌D-2（噬染料菌属，Pigmentiphaga sp.）对被啶虫脒污染土壤的修复作用及其影响因素。结果表明，降解菌株在未灭菌土壤中的降解效果要略好于灭菌土壤，在土壤外源添加降解菌2×10⁸ cfu/g，温度20~40℃，弱碱性（pH 7.5）的条件下，该菌株能有效降解土壤中1~200 mg/kg的啶虫脒。啶虫脒施用对土壤种群结构有一定的影响，可以刺激细菌和真菌的生长，从而使土壤微生物群落结构发生改变，而降解菌的施用可缓解啶虫脒对土壤微生物的影响，修复受污染土壤。因此，人工接种降解菌D-2可提高土壤中啶虫脒的降解率，有效降低其在土壤中的残留。     

土壤硝化和反硝化微生物群落及活性对大气CO2浓度和温度升高的响应

硝化和反硝化微生物参与土壤氮循环转化过程,大气CO_2浓度和温度升高可能会影响它们的群落结构和活性.本试验依托稻-麦轮作农田系统气候变化平台研究大气CO_2浓度单独升高(CE)、升温(WA)以及两者同时升高(CW)对麦田土壤硝化和反硝化微生物基因丰度、群落结构和活性的影响.结果表明,在小麦分蘖期,大气CO_2浓度和温度升高对氨氧化细菌(AOB)和反硝化细菌丰度没有影响,而在抽穗和成熟期,CO_2浓度单独升高显著提高了氨氧化古菌(AOA)和反硝化细菌丰度,升温处理对其没有显著影响.通过对T-RFLP数据分析发现,大气CO_2浓度和温度升高对土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构没有显著影响,但是在一定程度上改变了AOA和反硝化细菌多样性.另外,CO_2浓度单独升高处理显著提高了成熟期的土壤硝化速率,不同气候变化处理对反硝化速率没有显著影响.研究表明大气CO_2浓度和温度升高对不同生育期的微生物群落影响存在差异,而且功能微生物对不同气候变化因子处理的响应也各不相同.     

生物炭与炭基肥对大豆根际土壤细菌和真菌群落的影响

土壤微生物在农田土壤生态系统中发挥重要作用,然而秸秆生物炭与炭基肥处理对微生物群落的影响以及对农田生态环境的意义尚不清楚。以黄淮海平原豆-麦轮作为研究对象,采用荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术比较不同施肥方式对土壤细菌和真菌群落的丰度、组成和多样性差异,探究秸秆还田、生物炭以及炭基肥添加对根际土壤微生物群落结构的影响。试验处理包括单施化肥对照(CK)、秸秆全量还田配施化肥处理(CS)、炭基肥处理(BCF)、低量生物炭配施化肥处理(LB)以及高量生物炭配施化肥处理(HB)。结果表明:与对照CK相比,LB、BCF和HB处理显著提高了根际土壤有机碳和速效磷含量;LB、BCF和HB处理对土壤细菌丰度没有显著影响,HB处理显著降低了变形菌门的相对丰度。HB处理的真菌丰度显著高于CK,增加了86.3%,真菌群落Chao1和ACE指数较CK分别显著增加了5.9%和5.8%;与CK和CS相比,LB、HB和BCF处理明显改变了真菌群落结构。冗余分析(RDA)表明,土壤有机碳、总氮和速效钾是改变真菌群落结构的主要驱动因子。综上,研究表明大豆根际真菌群落对生物炭施加的敏感程度高于细菌,且土壤碳和氮含量是影响真菌和细菌群落结构的关键因子。该研究结果可为秸秆资源的合理利用提供理论参考。     

响应面分析法优化啶虫脒高效降解菌D-2原生质体再生培养基组成

通过单因素分析,确定适于啶虫脒高效降解菌——嗜染料菌D-2(Pigmentiphagasp.D-2)原生质体再生的培养基成分,并用Design-Expert软件进行响应面分析,优化Pigmentiphagasp.D-2原生质体再生培养基3种成分的最佳浓度模型,并取得模型最优值时各因素的水平。结果表明:(1)单因素分析确定Pigmentiphagasp.D-2原生质体再生培养基最佳组成为二水氯化钙1.0mmol/L、水解酪蛋白3.0g/L、聚乙烯吡咯烷酮1.5g/L。(2)响应面分析优化Pigmentiphagasp.D-2原生质体再生培养基最佳组成为二水氯化钙0.8mmol/L、水解酪蛋白3.0g/L、聚乙烯吡咯烷酮1.4g/L,此时最大再生率的理论预测值为35.35%。(3)实验验证表明,以响应面分析得到的Pigmentiphagasp.D-2原生质体再生的最佳培养基组成为基础,得到Pigmentiphagasp.D-2原生质体再生率为35.02%,与理论预测值基本吻合。     

洚解菌Pigmentiphagasp．strainD-2对啶虫脒污染土壤的生物修复作用

啶虫脒属于一种新型的氯化烟碱类杀虫剂，被认为是替代有机磷农药的重要品种之一，在世界范围内已经得到了广泛的应用，其在环境中的残留备受关注，利用微生物修复异源污染物是一种有效的措施。在实验室条件下，研究了高效降解菌D-2（噬染料菌属，Pigmentiphagasp．）对被啶虫脒污染土壤的修复作用及其影响因素。结果表明，降解菌株在未灭菌土壤中的降解效果要略好于灭菌土壤，在土壤外源添加降解菌2×10^8cfu／g，温度20～40℃，弱碱性（pH7．5）的条件下，该菌株能有效降解土壤中1～200mg／kg的啶虫脒。啶虫脒施用对土壤种群结构有一定的影响，可以刺激细菌和真菌的生长，从而使土壤微生物群落结构发生改变，而降解菌的施用可缓解啶虫脒对土壤微生物的影响，修复受污染土壤。因此，人工接种降解菌D-2可提高土壤中啶虫脒的降解率，有效降低其在土壤中的残留。     

CTN-4降解百菌清的条件优化及动力学模型的研究

选用已筛选出的以百菌清为唯一碳源的降解菌株Pseudomonas sp. CTN-4作为百菌清降解菌.采用CCD设计试验,以响应面法优化CTN-4降解百菌清的条件,并建立了降解模型.结果表明,CTN-4降解百菌清的最优条件为:百菌清浓度为102.66mg/L,葡萄糖量为0.40%,初始pH值为7.05.在该条件下理论预测百菌清降解率可达93.89%,与在该条件下测定的实际值95.07%基本吻合.实验表明温度, pH值以及百菌清的初始浓度对百菌清的降解过程都有较大影响.百菌清的降解动力学模型与Compertz模型较为相似,可以用修饰过的Compertz模型进行拟合.