玉米—大豆轮作体系对黑土土壤固氮菌群落结构及其质量的影响

以大豆连作（CS）、玉米连作（CM）、玉米—大豆轮作（MS）、玉米—玉米—大豆（MMS）和玉米—大豆—大豆（MSS）为研究对象,利用荧光定量PCR和高通量测序分析种植制度对土壤固氮菌丰度和群落结构的影响。结果表明：轮作中土壤有机质（SOM）、全磷（TP）、有效氮（AN）和有效磷（AP）的含量显著高于连作;轮作固氮菌丰度显著高于CM,显著低于CS;MMS与MSS固氮菌多样性显著高于CM;轮作和连作土壤固氮菌群落结构差异明显,全氮（TN）是固氮菌群落结构变化的主要驱动因子,种植制度通过土壤化学性质间接影响固氮菌丰度和多样性。这说明,在吉林省西部半干旱区,MSS与MMS更有利于土壤固氮菌繁殖,可以从微生物学的角度为合理种植和氮素调控提供科学依据。     

两种生物除磷系统活性污泥中除磷菌的甄别——淀粉-缺氧/好氧交替与乙酸盐-厌氧/好氧交替系统

为了直接识别出污泥中的聚磷细菌和其种属,本研究采用4',6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)染色和流式细胞荧光分选技术(FACS)对以淀粉为唯一碳源的缺氧/好氧序批式活性污泥(SBR)系统(R1)的缺氧末期和好氧末期以及以乙酸盐为唯一碳源的厌氧/好氧SBR系统(R2)的好氧末期污泥的聚磷细菌进行了原位分选,并通过16S rRNA高通量测序技术鉴定了分选后细菌的种属.结果表明,在R1中,缺氧期和好氧期均进行生物除磷,且缺氧期吸磷量大于好氧期. R2中发生着厌氧期释磷、好氧期大量吸磷的传统生物除磷.利用FACS在R1和R2污泥中均分选得到10⁶个相对纯度为85%的具有聚磷颗粒的细菌.测序结果表明,在R1系统中,缺氧段优势的聚磷菌属为Halomonas(37.75%)、unclassified Brucellaceae(14.15%)、Pseudomonas(6.49%)、unclassified Chlamydiales(0.027%)和Sphingopyxis(0.007%);好氧段优势聚磷菌属为Halomonas(19.72%)、unclassified Brucellaceae(14.62%)、Pseudomonas(14.28%)、unclassified Comamonadaceae(0.046%)、unclassified Acidobacteria Gp3(0.036%)和Ferruginibacter(0.026%).R1系统中unclassified Chlamydiales和Sphingopyxis仅仅在缺氧条件下具有聚磷功能,而unclassified Comamonadaceae、unclassified Acidobacteria Gp3和Ferruginibacter仅在好氧条件下才具有聚磷功能.在R2系统中,优势聚磷菌群为Dechloromonas(11.06%)、unclassified Anaerolineaceae(9.29%)、unclassified Bacteroidetes(7.44%)、unclassified Gammaproteobacteria(7.34%)以及Acinetobacter(0.31%).这意味着在新型的除磷系统(R1)中,参与除磷过程的细菌包括好氧,缺氧和兼性缺氧聚磷细菌,而在传统的除磷系统(R2)中,参与除磷过程的细菌仅为好氧聚磷细菌.     

大型海藻龙须菜对锥状斯氏藻的光合生物控制机制

为了探究大型海藻龙须菜(Gracilaria lemaneiformis)对锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)的光合生物控制机理，在锥状斯氏藻的培养体中加入不同浓度的龙须菜海水浸提液，通过生物量、表观放氧速率和呼吸速率、光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心能量变化，以及反应中心、放氧侧和电子传递链活性变化，来揭示大型海藻龙须菜对锥状斯氏藻的光合抑藻机理.结果表明：共培养3 d的实验中，添加0.6 g·L^-1龙须菜海水提取液对锥状斯氏藻的生长有显著促进作用，与对照组相比，藻体密度提高了15.5%；添加1.2、2.4和4.8 g·L^-1龙须菜海水提取液对锥状斯氏藻生长则有显著抑制作用，藻体密度分别下降了26.8%、95.1%和91.4%，化感物质对锥状斯氏藻的生长有低促高抑的效果；添加龙须菜海水浸提液能显著抑制锥状斯氏藻最大光合放氧速率和显著增加其暗呼吸作用，呈现出剂量效应，抑制效果随培养时间而减弱.龙须菜中的化感物质能破坏锥状斯氏藻PSⅡ反应中心，使得反应中心数量减少，造成反应中心潜在活力(F_v/F     

不同氨氮填加量下沉水植物对沉积物DOM荧光特性的影响

采用三维荧光光谱技术,模拟研究了不同氨氮添加量(0,100,200和400 mg/kg)下沉水植物对湖泊沉积物DOM(溶解性有机质)荧光特性的影响.结果表明:不同氨氮添加量下,沉水植物的存在明显增强沉积物DOM荧光强度,其中对类蛋白质和类氨基酸组分荧光强度影响较大(荧光强度分别增大了20%～77%和27%～56%);而对类腐殖酸和类富里酸组分影响相对较小(荧光强度分别增大了5%～25%和21%～29%). 添加氨氮可增强沉水植物对沉积物DOM荧光强度影响的程度,当添加量为100 mg/kg时,沉水植物生长最旺盛,沉积物DOM中类蛋白质和类氨基酸组分荧光强度增幅最大(分别约77%和56%);即外源氨氮通过增加沉积物蛋白质和氨基酸含量增强了沉积物有机氮的生物有效性;而在其他添加量下,DOM各荧光组分强度增幅不大,即适当添加外源氨氮,可通过促进沉水植物生长增加沉积物中蛋白质和氨基酸等含量,从而提高沉积物有机氮的生物有效性.      

溶解性有机物在土壤含水层处理系统中的变化

通过实验室模拟土壤含水层处理(SAT)的土壤柱系统研究了二级处理出水中溶解性有机物(DOM)的荧光特性在SAT系统中的变化.利用XAD树脂将二级处理出水中的DOM分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A),疏水性中性有机物(HPO-N),过渡亲水性有机酸(TPI-A),过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,TPI-N中的类芳香族蛋白质荧光物质在SAT系统中优先去除.经过SAT系统处理后,类芳香族蛋白质荧光物质和类溶解性微生物代谢产物荧光物质在HPO-A,HPO-N,TPI-A和HPI中的相对含量升高.各组分中带有3~5个稠合苯环的荧光物质,以及激发波长/发射波长(λex/λem)=390~410nm/456~476nm的类腐殖酸荧光物质在SAT系统中的去除率低于相应组分中以溶解性有机碳(DOC)表征的整体有机物的去除率.不同组分中的其他荧光物质在SAT系统中去除行为不同.     

应用新型调制荧光成像系统(Imaging-PAM)原位评估底泥毒性的方法

应用新型调制叶绿素荧光成像系统Imaging-PAM,通过最大叶绿素荧光量子产量(Fv/Fm)、实际荧光量子产量(YⅡ)指标的测定原位评估了友谊河底泥对斜生栅藻(Scenedesmus obliqnus)的毒性效应.数据显示,在友谊河底泥悬浮液中,栅藻的Fv/Fm和YⅡ值在12h前快速上升,12h后呈现出时间-效应型曲线,72h时Fv/Fm和YⅡ分别下降至对照的44%和35%,Fv/Fm和YⅡ的半抑制时间分别为57h和45h.同时,通过对友谊河底泥样品中重金属含量的检测,计算地积累指数(Igeo),得出友谊河底泥中的Hg、Zn和Cu分别为严重污染,重污染和偏重污染水平,这可能是影响藻类光合作用的主要污染物.本研究为进行底泥毒性评估提供了新的原位分析方法。     

钻井液及其组分对中肋骨条藻的毒性效应（Toxic Effects of Water-Based Drilling Fluid and Its Components on Skeletonema costatum）

为探讨钻井液及其组分的毒性效应,采用荧光技术研究了一种水基钻井液WBF及其7种主要组分(HXJ、PAC141、KPAM、PolyAL、XC、PolyA、Mud)对海洋微藻中肋骨条藻(Skeletonema costatum)的毒性作用,以未加入WBF或其组分的中肋骨条藻的叶绿素荧光强度为参照,计算得到钻井液及其组分对中肋骨条藻不同时间的EC50值.结果表明:WBF的7种单组分中,PolyA对中肋骨条藻的96h EC50=2×103mg·L-1,为有毒组分,PolyAL的96h EC50=3×104mg·L-1,为低毒组分,其余5种组分无毒;WBF的有毒和低毒组分复配时其毒性与作用时间有关,PolyA与PolyAL在24h之内表现为协同作用,之后主要表现为拮抗作用;WBF的毒性主要取决于其有毒组分,而低毒和无毒组分对钻井液的毒性有协同增强作用.     

气溶胶中苯并[k]荧蒽的恒能量同步荧光测量条件优化

采用正交实验研究光电倍增管(PMT)工作电压、激发单色器狭缝带宽(EX slit)和发射单色器狭缝带宽(EM slit)等对恒能量同步荧光测量技术的精密度、灵敏度、检出限及半峰宽度的影响机理,筛选和优化气溶胶中苯并[k]荧蒽的最佳测量条件.结果表明,3个因素对精密度、灵敏度、检出限均有显著影响,但只有EX slit带宽对半峰宽度有显著影响.PMT的工作电压越高,精密度越低,灵敏度越高,而它对检出限的影响较为复杂,当PMT工作电压为800V时,检出限可达到最低值;EX slit带宽越大,精密度越高,灵敏度越低,检出限越低,半峰宽度越大;EM slit带宽越大,精密度越低,灵敏度越高,检出限越低.模拟实验优化后的最佳测试条件为PMT工作电压800V、EX slit带宽2.5nm以及EM slit带宽5nm,.此时的最低检测限为0.086ng/mL,能适合于在线检测的技术要求.在环境实际气溶胶样品苯并[k]荧蒽含量的测量时,该方法与HPLC-FLD的测量值差异较小,两者的差值范围为1.73~10.70%,具有很好的可比性.     

三维荧光光谱结合荧光区域指数分析方法评估堆肥腐熟度

评估堆肥腐熟度是确保堆肥产品质量的重要保证. 采用三维荧光光谱结合荧光区域指数分析方法快速评估菜粕和稻糠堆肥过程中的腐熟度. 结果表明:菜粕和稻糠堆肥可在16 d内完成一次发酵,其中第7～14天为高温期(>50 ℃,共8 d);随后,堆体进入降温期,第16天降至32 ℃. 堆肥初期(第0～6天)DOC(溶解性有机碳)、DON(溶解性有机氮)质量浓度和EC(电导率)先稳定在一个较低的水平;在堆肥高温期(第7～14天),ρ(DOC)、 ρ(DON)和EC则分别迅速升至10.47 mg/L、7.52 mg/L和5.76 mS/cm. 堆肥腐熟度相关指标〔即ρ(DOC)、 ρ(DON)和EC〕与FRI(荧光区域指数)方法中P_Ⅲ,n、P_Ⅴ,n、P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n指标的变化趋势一致,并且具有极显著相关性(R>0.942,P<0.01);而与P_Ⅰ,n变化趋势相反,也具有显著的相关性(R<-0.871,P<0.05). 因此,P_Ⅲ,n、P_Ⅴ,n、P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与P_Ⅰ,n可以用于表征堆肥腐熟度.