陇东黄土高原石油污染土壤环境因子对金盏菊(Calendula officinalis)-微生物联合修复的响应

为筛选适合陇东黄土高原石油污染土壤修复植物,选取当地"适生"植物金盏菊(Calendula officinalis)联合微生物菌剂开展了为期5个月的原位修复实验.采用常规方法和PCR-DGGE技术分析了修复过程中土壤理化性质、酶活性及土壤微生物群落遗传多样性等15项土壤环境因子的动态变化情况及其对金盏菊生态修复的响应.结果表明,随着原位修复的进行,1土壤脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶及脱氢酶活性均不同程度呈增加的趋势(p0.05).2土壤TPHs、p H、有机质、含盐率的变化情况不尽相同,但总体呈下降的趋势(p0.05);土壤碱解氮、速效磷及速效钾含量总体呈上升趋势(p0.05).3土壤微生物群落遗传多样性结果显示,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数整体呈逐步增加的趋势.4PCA分析结果显示,土壤脲酶、脱氢酶及碱解氮等环境因子对金盏菊修复表现为促进作用,而有机质含量过高将不利于金盏菊的植物修复.金盏菊和微生物菌剂联合修复过程中,土壤多酚氧化酶、速效磷、脱氢酶及速效钾发挥主要作用,而土壤TPHs和含盐率过高则影响了联合修复效果.本研究旨在分析金盏菊用于陇东地区油污土壤的生态响应,结果有助于筛选出适合陇东黄土高原土壤类别-适生植物-土著降解菌群的组合,利用乡土物种的适生性降低修复成本,为陇东地区油污土壤生态修复提供新的技术方案和背景资料.     

蚯蚓对植物修复石油烃污染土壤的影响

石油使用量的增大导致石油污染量的增加.为经济有效地修复低污染浓度的石油烃污染土壤,了解蚯蚓对植物去除土壤石油烃的影响,探讨蚯蚓对土壤石油烃污染的修复效应,通过人工制备石油烃污染土壤,采用植物[紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）、凤仙花（Impatiens balsamina L.）、西伯利亚鸢尾（Iris sibirica L.）]以及植物-蚯蚓[赤子爱胜蚓（Eisenia foetda）]两种处理模式进行60 d的盆栽试验,通过测定土壤中w（石油烃）、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性变化来解析蚯蚓对植物修复土壤石油烃效率的影响.结果表明:相同处理条件下,凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃去除率分别为36.32%、32.70%、29.82%,凤仙花的土壤修复效果最佳.添加蚯蚓后,对应凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃的去除率分别为40.73%、36.10%、32.80%,显著高于未添加蚯蚓土壤,表明添加蚯蚓能够促进植物对土壤中石油烃的修复效果.土壤修复过程中过氧化氢酶与多酚氧化酶活性总体呈上升趋势,添加蚯蚓对土壤酶活性具有刺激作用.土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均与w（石油烃）呈显著负相关（相关系数分别为-0.79和-0.90,P均小于0.05）,说明土壤中过氧化氢酶与多酚氧化酶可能参与了土壤中石油烃的降解过程.研究显示,蚯蚓能够强化植物对石油污染土壤的修复效果,为植物/蚯蚓联合修复石油污染土壤提供了技术依据.      

冻融作用对水田土壤有机碳和土壤酶活性的影响

选取-5~5℃作为研究温度,以24 h(12 h冻结,12 h消融)为一个冻融循环,研究吉林西部大安灌区水田0~30 cm土壤有机碳以及土壤酶活性(脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和脲酶)的剖面特征,分析了二者之间的相关性。结果表明:冻融过程中,土壤有机碳、脱氢酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶和脲酶均随土壤深度的增加而递减;0~10 cm土壤有机碳含量增加,10~20 cm和20~30 cm土壤有机碳含量降低,其变化趋势与含水率一致;过氧化氢酶变化较小,脱氢酶和脲酶总体增加,而多酚氧化酶活性降低;土壤有机碳与酶活性的相关性大小表现为:脲酶多酚氧化酶脱氢酶过氧化氢酶。冻融作用改变了土壤中水环境,抑制了土壤微生物呼吸和酶的分解作用,影响土壤有机碳的积累。     

煤矿塌陷区土壤酶活性与养分分布及相关研究——以焦作韩王庄矿塌陷区为例

选取河南省焦作市韩王庄矿采煤塌陷区土壤作为研究对象,对其酶活性与土壤养分分布及其相关性进行分析,结果表明:土壤酶活性和土壤养分随土壤深度的增加而减少;除过氧化氢酶外,土壤酶活性和土壤养分含量规律均呈现为:上坡点1＜下坡点2＜塌陷中心点O;根据LSD多重比较发现,与对照相比,土壤养分中全氮、全磷、速效钾下降均达到显著或极显著水平;土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶活性与土壤中碱解氮之间存在着显著的相关关系,脲酶、多酚氧化酶与全氮含量显著相关,蔗糖酶活性和有机质间显著相关.     

不同生物质炭对陇东黄土高原石油污染土壤的修复作用

为了分析比较不同生物质炭对陇东黄土高原地区石油污染土壤的修复作用,以玉米秸秆（JYB）,小麦秸秆（JXB）和苹果树枝条（JGB）为原料制备生物质炭,以适生植物金盏菊（Calendula officinalis）为供试植物（J）,在甘肃省庆阳市长庆油田公司采油二厂实施了为期4个月的油污土壤场地修复试验.采用常规方法研究了土壤总石油烃（TPH）降解率、植物生长指标、土壤理化和酶活性及土壤微生物群落结构对外源施用不同生物质炭的响应情况.结果显示：JYB和JGB处理组土壤TPH降解率相对较高（P < 0.05）,分别为（59.89±2.23）%和（58.17±1.89）%;外源施用3种生物质炭均可显著增加金盏菊株高、地上和地下部干重、土壤速效氮、磷、钾含量以及土壤脱氢酶和多酚氧化酶活性,但与JXB处理组相比,JYB和JGB处理组的根长、过氧化氢酶和脲酶活性则分别增加了23.81%、18.89%,153.12%、80.13%和188.66%、117.45%（P < 0.05）;此外,JYB和JGB处理组的鞘氨醇单胞菌属、油螺旋菌属、志津氏菌属、Salinimicrobium属、不动杆菌属、红球菌属、食烷菌属和诺卡氏菌属等具备石油污染物降解功能的优势菌属相对丰度显著高于其他处理组（P < 0.05）. 综上,JYB和JGB处理组通过增加金盏菊根际土壤多酚氧化酶（R²=0.9786,P=0.001）和脱氢酶活性（R²=0.9713,P=0.005）、微生物群落Shannon指数（R²=0.7311,P=0.036）、Chao1指数（R²=0.6361,P=0.041）和碱解氮含量（R²=0.6112,P=0.046）的方式改变土壤微生物群落结构和组成,进而提升了土壤TPH降解率.因此,陇东黄土高原地区油污土壤植物生态修复时宜选用玉米秸秆（JYB）和苹果树枝条（JGB）生物质炭作为土壤调理剂.     

石油污染土壤理化性质对微生物代谢特征的影响

采用Biolog技术研究了克拉玛依油田5种不同石油污染梯度下土壤微生物群落代谢特征的变化,探讨石油烃污染程度及土壤理化性质对微生物群落功能多样性的影响。研究表明:随着石油烃污染梯度的增加,土壤微生物代谢活性和细菌数量呈先升高后降低的趋势;中度污染土壤中微生物对不同碳源的相对利用率显著高于其他土样(P<0.05),石油污染土壤微生物代谢模式由氨基酸类转变为羧酸类和聚合物类;经微生物群落多样性指数分析可知,丰富度指数(H)、均一度指数(U)和优势度指数(1/D)均达到极显著差异(P<0.01),石油污染土壤的微生物群落结构复杂但均一性差;冗余分析表明:pH、含水量与碳源的利用程度呈正相关,石油含量与碳源的利用程度呈负相关。     

堆肥对土壤中石油烃的去除及微生物群落的影响

为研究堆肥对石油污染土壤中不同组分烃的去除作用及土壤微生物群落结构变化的影响,利用重量法和GC-MS测定土壤中总石油烃、烷烃和多环芳烃的含量,采用高通量测序技术研究了堆肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响作用.结果表明,向石油污染土壤中施加堆肥进行42d的修复处理,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为（12.4±0.01）%、（10.2±0.01）%、（9.38±0.02）%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为（3.21±0.02）%、（-3.00±0.01）%、（-6.59±0.02）%.自然放置的土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.30、3489.3和2691.0,加入堆肥进行修复处理后,土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别增加为5.80、4684.7和3851.8.油污土壤中放线菌门（Actinobacteria）所占丰度由47.3%降低为28.2%,拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度由0.78%增加至16.2%.变形菌门（Proteobacteria）丰度为37.4%,修复结束后几乎不变.属水平上,油污土壤中的优势菌属包括原小单孢菌属（promicromonospora）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、分支杆菌属（Mycobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）.施入堆肥使土壤中的这些优势菌属丰度降低,土壤中出现氮单胞菌属（Azomonas）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、假鞘氨醇杆菌属（Pseudosphingo bacterium）、紫单胞菌属（Parapedobacter）等新菌属.研究结果表明,与自然放置的土壤相比,向石油污染土壤中施入有机堆肥可有效去除土壤中的石油烃、烷烃和多环芳烃.并使土壤微生物群落结构发生明显变化.     

石油污染土壤的生物修复技术及微生物生态效应

利用投菌法和生物刺激法对陕北子长石油污染土壤进行微生物修复研究.通过利用红外分光光度法测定不同处理方法对石油烃的去除效果确定了修复陕北石油污染土壤的最佳方案.修复过程中利用最大可能计数法(MPN)、PCR-琼脂糖电泳法、PCR-DGGE法分别测定了石油烃降解菌数目、催化基因、土壤微生物多样性对土壤微生物生态效应进行研究.结果发现石油污染土壤不同生物处理修复效果为:生物刺激(加入N、P营养物质)生物强化(投加降解菌)其他.土壤中石油烃降解率与可降解石油烃的催化基因含量之间存在正相关关系,修复过程中土壤中的石油烃和烷烃降解菌数量显著多于多环芳烃降解菌数量,投加外源降解菌SZ-1可以显著提高土壤细菌群落的多样性.研究结果有助于深入理解生物修复石油土壤过程中的微生物生态效应变化.     

小麦/苜蓿套作对菲污染土壤酶活性的影响

以菲为多环芳烃(PAHs)代表物,采用植物土培和室内培养、分析试验探讨了菲污染土壤小麦/苜蓿套作修复过程中土壤酶活性的动态变化.结果表明,种植植物提高了菲污染土壤蔗糖酶、多酚氧化酶、脲酶和磷酸酯酶的活性,酶活性升高幅度为14.72%～46.52%;却抑制了土壤过氧化氢酶的活性,抑制率为36.13%～94.79%.蔗糖酶和多酚氧化酶活性在第14 d,脲酶和磷酸酯酶活性在第21 d达到最大值;而过氧化氢酶活性在第7 d达到最小值;过氧化氢酶活性达到极值所需时间短,其对菲相对敏感,过氧化氢酶可作为     

采油井场土壤微生物群落结构分布

为了评价采油井场石油污染的微生物修复潜力,选取油井旁持续污染区(W)、井场曾经污染区(S)、原泥浆池区(M)和周边农田区(F)这4个不同位置,对0~400 cm不同深度土壤进行调查取样.利用高通量测序技术,对样品16S rRNA基因V4区序列进行测定,结合石油含量、三氮等物化性质,分析了微生物的生物多样性、群落组成及其和环境因子的关系.结果表明,石油污染减少了土壤的生物多样性,石油含量、盐度是造成微生物群落结构差异的最主要环境因子.通过组间差异分析发现,W和M土壤不仅存在着大量的石油降解细菌,其中的高盐样品中还含有嗜盐石油降解古菌.S与F具有相似的群落结构,表明石油烃的自然衰减.因此,该井场具有丰富的石油修复菌种资源,具有很好的微生物修复潜力.     

牛骨粉对Cd污染土壤修复效应和土壤肥力的影响

通过一年静态培养试验,研究了牛骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应及土壤基本理化性质、肥力和酶活性的影响.结果表明,与对照相比,投加牛骨粉后碱性土壤有机质和含水率分别降低了5.4%～14.3%和0.29%～3.04%,而土壤阳离子交换量(CEC)增加了10.8%～18.9%;在酸性土壤中,添加牛骨粉后土壤pH、有机质和CEC分别较对照增加了0.70～1.42、0.4%～6.7%和1.1%～3.4%,含水率则下降了0.75%～2.58%.两种土壤有机碳红外光谱特征峰相似,图谱形状基本一致,但强度存在不同程度的差异.施用牛骨粉后土壤总氮、总磷和全钾含量均有所提高,其中,碱性土壤最大分别增加了39.8%、345.2%和3.4%,酸性土壤最大分别增加了61.0%、612.9%和5.1%.铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量均随牛骨粉施加量的增加而增加.土壤中TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取态Cd含量随牛骨粉投加量增加而降低,与对照相比,酸性和碱性土壤分别减少了38.9%～71.9%和8.6%～18.2%.施加牛骨粉整体上促进了土壤过氧化氢酶、过氧化物酶和尿酶活性(仅碱性土壤脲酶活性受到抑制).在碱性土壤中,土壤有效态Cd含量与pH、有机质、含水率、有效磷和速效钾呈显著正相关(p0.01),而与阳离子交换量、全氮、全磷、过氧化氢酶表现为显著负相关(p0.01).在酸性土壤中,土壤有效态Cd含量与pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、过氧化氢酶、过氧化物酶呈显著负相关(p0.01),而与含水率呈显著正相关(p0.01).综合评价表明,采用牛骨粉原位钝化修复Cd污染土壤有效可行.     

Interactive e ect of dissolved organic matter and phenanthrene on soil enzymatic activities

The investigation of dissolved organic matter (DOM) on urease, catalase and polyphenol oxidase activity in a phenanthrene (Phe)- contaminated soil was conducted under laboratory incubation conditions. Values of soil enzymatic activity depended mainly on incubation time. In the initial 16 days, urease activity increased, and was followed by a decrease. In the initial 8 days, catalase activity decreased and then increased. Variation of polyphenol oxidase activity was just the reverse of catalase activity. After 30 days of incubation, no pronounced di erence among treatments with Phe, Phe and DOM, and control were detected in urease, catalase and polyphenol oxidase activity. Phe might inhibit urease and catalase, and stimulate polyphenol oxidase. DOM could improve inhibition of Phe in soil urease and catalase activity during the initial period of applying DOM. Nevertheless, DOM had no significant e ect on polyphenol oxidase activity in the Phe contaminated soil. There was a negative correlation between catalase and polyphenol oxidase (r = –0.761***), and catalase and urease (r = –0.554**). Additionally, a positive correlation between polyphenol oxidase and urease was also detected (r = 0.701***). It is implied that the formed DOM after application of organic wastes into soils may counteract the inhibition of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil enzyme activities.     

Interactive effect of dissolved organic matter and phenanthrene on soil enzymatic activities

The investigation of dissolved organic matter (DOM) on urease, catalase and polyphenol oxidase activity in a phenanthrene (Phe)-contaminated soil was conducted under laboratory incubation conditions. Values of soil enzymatic activity depended mainly on incubation time. In the initial 16 days, urease activity increased, and was followed by a decrease. In the initial 8 days, catalase activity decreased and then increased. Variation of polyphenol oxidase activity was just the reverse of catalase activity. After 30 days of incubation, no pronounced difference among treatments with Phe, Phe and DOM, and control were detected in urease, catalase and polyphenol oxidase activity. Phe might inhibit urease and catalase, and stimulate polyphenol oxidase. DOM could improve inhibition of Phe in soil urease and catalase activity during the initial period of applying DOM. Nevertheless, DOM had no significant effect on polyphenol oxidase activity in the Phe contaminated soil. There was a negative correlation between catalase and polyphenol oxidase (r = -0.761~(***)), and catalase and urease (r = -0.554~(**)). Additionally, a positive correlation between polyphenol oxidase and urease was also detected (r = 0.701~(***)). It is implied that the formed DOM after application of organic wastes into soils may counteract the inhibition of polycyclic aromatic hydrocarbons in soil enzyme activities.     

香溪河流域富磷区土壤酶活性与无机磷形态相关性研究

陆源氮磷不断向水体输入已经成为水体富营养化的主要诱因。香溪河流域内分布着鄂西著名的磷矿区,该区域丰富的磷对香溪河水质产生严重影响。选取流域内磷矿区为研究对象,旨在探讨磷矿区土壤酶活性与无机磷形态之间的内在关系,进而探求用土壤酶系统表征土壤磷污染程度的可行性。结果表明:土壤酶活性与无机磷形态之间有着密切关系。其中,过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶活性与无机磷形态呈正相关关系,而多酚氧化酶和碱性磷酸酶活性与无机磷形态呈负相关关系。土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶、脲酶及碱性磷酸酶活性均与无机磷形态之间呈现出不同程度的相关性,可作为反映磷矿区土壤磷污染状况的指示酶。     

Bacterial diversity and distribution in the southeast edge of the Tengger Desert and their correlation with soil enzyme activities

The nature of microbial communities and their relation to enzyme activities in desert soils is a neglected area of investigation. To address this, the bacterial diversity and distribution and soil physico-chemical factors were investigated in the soil crust, the soil beneath the crust and rhizosphere soil at the southeast edge of the Tengger Desert, using the denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rRNA genes amplified by the polymerase chain reaction. Phylogenetic analysis of the sequenced DGGE bands revealed a great diversity of bacteria. The Proteobacteria, consisting of the α, β, and γ subdivisions, were clearly the dominant group at all depths and in rhizosphere soil. Analysis of the enzyme activities indicated that the rhizosphere soil of Caragana korshinskii exhibited the highest protease and polyphenol oxidase activities, and in the soil crust there were increased activities of catalase, urease, dehydrogenase and sucrase. The bacterial community abundance closely correlated with soil enzyme activities in different soils. The presence of Cyanobacteria correlated with significant increases in protease, catalase and sucrase in the soil crust, and increased urease in the rhizosphere soil of Artemisia ordosica. The occurrence of Acidobacteria was associated with significant increases in urease, dehydrogenase, and sucrase in the rhizosphere soil of C. korshinski. The presence of γ-Proteobacteria correlated with a significant increase in polyphenol oxidase in the rhizosphere soil of A. ordosica. The study indicated a close relationship between the soil bacterial community and soil enzymes, suggesting the necessity of further investigations into bacterial function in this desert ecosystem.     

煤矿区不同复垦年限的土壤有机碳矿化和酶活性特征

为了解煤矿区长期复垦的生态效应,在晋西北安太堡矿区不同复垦年限的样地采集土壤样品,研究土壤中w（SOC）、w（易降解碳1）、w（易降解碳2）和w（TN）以及有机碳矿化速率和酶活性随复垦年限的变化趋势.结果表明:① 随着复垦年限的延长,土壤容重、pH和w（易降解碳1）显著降低,而w（SOC）、w（TN）、w（易降解碳2）、有机碳矿化潜势和累积量及酶活性均呈增加趋势,复垦年限为23 a的土壤中w（SOC）和w（TN）的最高值分别为22.67和1.21 mg/g;② 相较于土壤中w（SOC）和w（TN）,w（易降解碳2）、有机碳矿化潜势和酶活性随复垦年限延长的变化更为显著,其中过氧化氢酶活性随复垦年限的变幅最大,相较于活性最低样地,25 a样地的酶活性提高了232%,可达156.27 mg/（kg·h）;③ 土壤容重与过氧化氢酶、蔗糖酶活性均呈显著负相关,与多酚氧化酶活性呈正相关.pH与w（易降解碳1）、多酚氧化酶活性均呈显著正相关,而与蔗糖酶活性呈负相关;④ 主成分分析表明,土壤综合肥力指标随复垦进程的推进逐年提高,从-1.19提高至0.86,综合肥力指标和复垦年限间的相关系数可达到0.987（P < 0.001）.可见,综合肥力指标可更全面地指示生态修复进程中的土壤演替进程.      

棉秆还田对咸水滴灌棉田土壤酶活性和细菌群落结构多样性的影响

咸水长期灌溉会增加土壤盐分,对土壤理化性质产生不利影响,改变土壤细菌的多样性.秸秆还田可以改善土壤微环境,进而影响土壤酶活性和细菌群落结构多样性.试验设置淡水(FW,0.35 dS·m-1)和咸水(SW,8.04 dS·m-1)两种灌溉水盐度,在每个灌溉水盐度下秸秆用量分别为0 kg·hm-2和6 000 kg·hm-...     

镉污染稻田土壤理化性质、微生物及酶活性的差异性分析

通过田间试验,分析了萍乡市2 hm2 Cd污染稻田中土壤理化性质、微生物和酶活性的空间差异性及相关性特征。结果表明:糙米Cd变异系数大于土壤有效态Cd和总Cd,且晚稻变异性大于早稻,属于中等变异性。土壤pH和容重变异系数较小,有机质、阳离子交换量、速效钾、有效磷和碱解氮变异系数为22.82%~35.60%,属于中等变异性;除过氧化氢酶变异性较小外,土壤酶活性、机械组成和微团聚体变异系数为10.54%~38.21%,属于中等变异性;土壤微生物（52.59%~84.64%）变异性较强,表现为细菌 > 放线菌 > 真菌。相关性分析表明:土壤pH、砂粒、蔗糖酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶与土壤有机质、阳离子交换量、黏粒、有效磷、速效钾、真菌和脲酶具有较强的负相关;而土壤有机质、阳离子交换量、黏粒、有效磷、速效钾、真菌和脲酶之间具有较强的正相关。主成分分析发现:pH、有机质、容重、速效钾和碱解氮是土壤理化性质的关键因子。