Degradation of chlorpyrifos in laboratory soil and its impact on soil microbial functional diversity

Degradation of chlorpyrifos at different concentrations in soil and its impact on soil microbial functional diversity were investigated under laboratory conditions. The degradation half-lives of chlorpyrifos at levels of 4, 8, and 12 mg/kg in soil were calculated to be 14.3, 16.7, and 18.0 d, respectively. The Biolog study showed that average well color development (AWCD) in soils was significantly (P < 0.05) inhibited by chlorpyrifos within the first two weeks and thereafter recovered to the similar level as the control. A similar variation in the diversity indices (Simpson index 1/D and McIntosh index U) in chlorpyrifos-treated soils was observed, no significant difference in the Shannon-Wiener index H' was found in these soils. With increasing chlorpyrifos concentration, the half-lives of chlorpyrifos were significantly (P ≤ 0.05) extended and its inhibitory effects on soil microorganisms were aggravated. It is concluded that chlorpyrifos residues in soil had a temporary or short-term inhibitory effect on soil microbial functional diversity.     

混合培养对沼泽红假单孢菌产氢及代谢的影响

混合培养逐渐引起人们的关注,将沼泽红假单孢菌Rhodopseudomonas palustris和厌氧细菌Enterobacter aerogenes PCM 532的混合培养,并进行生长代谢、产氢及正交实验、Biolog碳源代谢实验。结果表明,混合菌在厌氧光照条件下生长迅速,在好氧黑暗条件下也有一定生长;混合培养的产氢量高于纯培养;正交实验得到,对混合培养产氢影响最大的是底物和混合比例;Biolog微孔板代谢中混合菌可以利用纯菌种培养不能利用的碳源。混合培养表现为协同作用,促进细菌生长和提高产氢能力。     

进水浓度或HRT变化时微好氧处理微生态机制研究

考察改变进水COD浓度（11 000、 15 000、 30 000 mg/Ｌ）或水力停留时间（HRT为42 h、 25 h）对模拟高浓度有机废水微好氧连续小试处理效果的影响,并采用荧光原位杂交-流式细胞术（FISH-FCM）、聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE) 等分子生物学技术及Biolog　FF微孔板法分析了不同处理阶段稳定期曝气柱污泥的微生态变化,以探讨进水COD浓度或HRT改变时微好氧处理效果变化的微生态机制.结果表明,在全部4个处理阶段,曝气柱污泥中酵母含量均保持在＞99.9％的水平.随着进水COD浓度的上升,污泥浓度由2.0 g/Ｌ上升到7.3 g/Ｌ,COD比去除速度由2.3 kg/（kg·d）下降到1.7 kg/（kg·d）,曝气柱污泥真菌群落结构多样性指数由2.05上升至2.19,代谢多样性指数由4.42上升至4.45;而随着HRT下降,污泥浓度从7.3 g/Ｌ下降至6.0 g/Ｌ,COD比去除速度从1.7 kg/（kg·d）上升至2.8 kg/（kg·d）,真菌群落结构多样性指数和代谢多样性指数则分别从2.19和4.45降至0.79和4.36.作为提高进水有机负荷的主要措施,提高进水COD浓度和缩短HRT对于废水处理效果和曝气柱微生态存在截然相反的影响.     

Metabolic diversity of the heterotrophic microorganisms and potential link to pollution of the Rouge River

The heterotrophic microbial communities of the Rouge River were tracked using Biolog Ecoplates to understand the metabolic diversity at different temporal and spatial scales, and potential link to river pollution. Site less impacted by anthrophogenic sources (site 1), showed markedly lower metabolic diversity. The only substrates that were utilized in the water samples were carbohydrates. Sites more impacted by anthrophogenic sources (sites 8 and 9) showed higher metabolic diversity. Higher functional diversity was linked to the physico-chemical and biological properties of the water samples (i.e. higher concentrations of DO, DOC, chlorophyll, and bacterial density). Biolog analysis was found to be useful in differentiating metabolic diversity between microbial communities; in determining factors that most influence the separation of communities; and in identifying which substrates were most utilized by the communities. It can also be used as an effective ecological indicator of changes in river function attributable to urbanization and pollution.     

造粒处理对城镇污泥蚯蚓堆肥微生物群落碳源利用的影响

采用Biolog Eco微平板法探讨了城镇污泥造粒的预处理方法对蚯蚓堆肥系统中微生物碳源利用的影响.结果显示,造粒处理会显著提高城镇污泥中微生物群落对碳源利用的优势度和均匀度,但会降低碳源利用的多样性.与初始污泥相比,造粒处理对氧环境的改善在蚯蚓堆肥的前15 d明显提高了H1(a-D-乳糖)、A3(D-半乳糖酸γ内酯)、D4(L-丝氨酸)、C1(吐温40)、E1(a-环状糊精)、C3(2-羟苯甲酸)、B3(D-半乳糖醛酸)和F3(衣康酸)这8种碳源的代谢强度,增高幅度达到10.81%~24.83%.从碳源利用模式来看,蚯蚓堆肥系统中微生物的碳源利用表现出多元化向单一化发展的特点.胺类和酚类是微生物利用的主要碳源,约占总利用率的40%.污泥造粒和蚯蚓堆肥对胺类的利用无明显影响.与S组相比,15 d前造粒处理会提高氨基酸类和羧酸类的利用率8%以上,对酚类、聚合物类和碳水化合物类无明显影响.但这3类碳源对蚯蚓的作用更加敏感,蚯蚓可以使这3类碳源的利用率提高11%以上.15 d后随着基质中可利用物质的减少和蚓粪的积累,微生物对酚类、羧酸类和氨基酸类的代谢产生了明显的偏好,总体的碳源代谢能力却有所降低.     

桑园土壤微生物群落功能多样性对PAHs污染的响应

为了探明桑园土壤微生物群落功能多样性与多环芳烃(PAHs)污染的关系,采用Biolog检测法研究某路域桑园土壤微生物功能多样性对PAHs污染的响应。结果表明,不同区域PAHs污染程度由大到小依次为区域2(位于区域1和3之间)、3(离公路最远)和1(离公路最近);Biolog分析发现不同区域土壤微生物对碳源利用的平均颜色变化率(AWCD)由大到小依次为区域2、3和1;区域2的Shannon指数和Gini指数均显著高于区域1和3,而区域1的Shannon均匀度显著低于区域2和3,区域2土壤微生物活性最强且群落结构最丰富,其后依次为区域3和1。主成分分析结果显示,3个区域微生物群落的生理功能差异明显,主要表现在对糖类和氨基酸类物质的代谢上。冗余分析表明,区域2土壤微生物与PAHs含量关系最密切,说明较高的PAHs含量更能激发桑园土壤微生物的生理活性,微生物群落代谢功能因PAHs污染而有所提高。     

信号分子对类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)碳源利用的影响

类球红细菌拥有cer群体感应系统.它既有细胞间信息传递的功能,也对碳源利用进行调节.为调查自诱导物对碳源利用的影响,在仅少量EDTA作唯一能源物的培养基中加入N-(tetradecanoyl)-DL-homoserine lactone,通过测定活菌数变化观察这种类球红细菌自诱导物的结构类似物对碳源利用的影响.然后利用Biolog-GN鉴定板,在加入外源信号分子和对照的条件下,研究了类球红细菌正常培养与饥饿培养下对95种单一碳源的不同利用情况.结果表明,在存在信号分子的饥饿情况下,细菌能更好的利用EDTA维持活菌数量.当培养到6h的时候,加入信号分子培养的鉴定板中,正常培养情况下细菌对碳源的利用丰富度指数最高;而在饥饿培养情况下细菌能利用更多种类的碳源.     

生物炭复合青霉菌修复砷污染土壤对其微生物群落功能多样性的影响

真菌修复砷污染土壤是一种能够有效吸附固化环境中砷的重要措施.生物炭作为目前修复重金属的热点,其多空疏松的结构、较高的离子交换量、丰富的有机碳含量等都说明了其在土壤修复中的地位.为了探究生物炭与青霉菌在修复砷污染土壤的同时对土壤中微生物活性及其多样性的影响,在室内孵育条件下,运用Biolog法研究了3×3随机区组试验（3个生物炭梯度分别为0%、2%、4%,3个青霉菌梯度分别为0%、10%、20%）下土壤微生物对不同类型碳源的利用能力以及多种功能性指数的影响.结果表明:①添加青霉菌与生物炭后,土壤中有效砷含量较对照组显著下降,从而影响其微生物群落功能多样性.②砷污染土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰富度随生物炭浓度梯度的升高呈先升后降的趋势.③高接菌量（20%）与低接菌量（10%）对砷污染土壤中微生物群落功能多样性的影响没有显著性差异.④2%生物炭与10%青霉菌处理土壤中微生物群落功能多样性、碳源利用丰度最高.⑤青霉菌对胺类及少部分酸类碳源的利用能力较弱（AWCD < 0.5,AWCD为Biolog微平板孔中溶液吸光值平均颜色变化率）,对氨基酸类中大部分碳源以及脂类碳源的代谢能力较强（AWCD>1.0）,对糖类、酚酸类的代谢能力稍弱（AWCD为0.3~1.0）,青霉菌对D-半乳糖醛酸、L-天冬酰胺酸、L-丝氨酸、L-精氨酸、r-羟基丁酸这5种碳源的利用率最高（AWCD>1.2）.研究显示,低浓度生物炭可增加砷污染土壤中微生物群落多样性,生物炭含量的继续增加会对微生物产生抑制作用;青霉菌添加到砷污染土壤后,会显著提升砷污染土壤中微生物的群落功能多样性,改善砷污染土壤中微生的物群落结构;青霉菌的优势碳源大多为植物根系分泌物,可为后续青霉菌与超积累植物复合修复砷污染土壤提供参考.      

土霉素降解菌TJ-1在猪粪无害化处理中的作用

利用普通理化分析结合Biolog微平板技术研究了土霉素高效降解菌Staphylococcus sp.TJ-1在新鲜猪粪无害化处理中的作用.结果表明,土霉素高效降解菌的接种能显著提高猪粪中土霉素的降解效率(p＜0.05),21d堆肥结束时可将土霉素降解率从62.7％提升至82.0％.堆肥结束后,不接种降解菌的普通堆肥工艺和接种降解菌的高效堆肥工艺中NH+4-N含量分别为189.34、42.36 mg·kg-1,NO-3-N含量分别为439.38、238.06 mg·kg-1.Biolog结果显示,土霉素降解菌TJ-1对土霉素中碳源的代谢有利于堆体中氨基酸类及芳香族化合物等氮源的降解,缓解了堆体中有毒有害物质对其他微生物的损伤,保证了微生物群落的多样性和活性,对维护堆体生态系统的稳定性具有良好作用.因此,接种高效降解菌进行堆肥是一种良好的消除抗生素残留的猪粪无害化工艺.     

水稻种植对黑土微生物生物量和碳源代谢功能的影响

采用磷脂脂肪酸方法和Biolog-ECO微平板检测法,以吉林省长春市双阳区农业技术推广站实验区的土壤为对象,研究了水稻种植对黑土微生物生态结构和功能的影响.结果表明空地中有机质含量最高,其次为田间土,根际土中有机质含量最低;在夏季的样品中有机质含量最高,土壤中全氮的变化趋势与土壤有机质比较相似.土壤微生物群落功能多样性指数则表现为夏季显著高于秋季和春季,春、秋两季差异不明显,冬季最低,空地中微生物群落的Shannon-Wiener指数和Pielou均匀度指数高于田间和根际.全部样品微生物生长步入稳定期时间和碳源的颜色平均变化率变化范围不同,时间分别为216、192、216、120 h,范围分别为0.52~0.84、0.82~1.28、0.40~0.84、0.05~0.48,表明春秋季微生物步入稳定期和对碳源的代谢量比较相似,夏季最大,冬季最小.研究结果为科学评价典型水稻种植黑土区土壤生境质量退化与恢复过程中微生物特征的变化提供参考.