岩溶区稻田土壤真菌群落结构及功能类群特征

真菌是土壤生物地球化学循环的重要驱动者,然而岩溶区土壤真菌群落结构和功能类群具有怎样的特征还未见报道.以桂林毛村岩溶试验场稻田耕层土壤为研究对象,采用高通量测序技术,比较岩溶区和非岩溶（红壤）区（对照）水稻生长季土壤真菌群落结构,并用FUNGuild对真菌进行功能预测.结果表明,毛霉菌门（Mucoromycota）在岩溶区的平均相对丰度为4.87%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（29.92%）;被孢霉纲（Mortierellomycetes）在岩溶区的平均相对丰度为3.36%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（29.15%）,球囊菌纲（Glomeromycetes）、壶菌纲（Chytridiomycetes）和外担菌纲（Exobasidiomycetes）在岩溶区的平均相对丰度分别为0.91%、0.98%和0.23%,显著高于其在非岩溶区的平均相对丰度（0.47%、0.28%和0.04%）; Ramophialophora和翅孢壳菌属（Emericellopsis）在岩溶区的平均相对丰度分别为2.39%和1.25%,显著高于其在非岩溶区的平均相对丰度（0.05%和0.09%）,而被孢霉属（Mortierella）在岩溶区的平均相对丰度为3.04%,显著低于其在非岩溶区的平均相对丰度（28.34%）.岩溶区优势OTUs为OTU141、99和192等32个OTUs;在优势OTUs和土壤理化性质相关性网络图中,岩溶区的OTU69（Emericellopsis terricola）和OTU138（Westerdykella globosa）与阳离子交换量、交换性钙离子和总磷的连接度较高.共生营养型和病理-腐生过渡型在岩溶区平均丰度分别为1.29%和1.50%,显著高于其在非岩溶区的平均丰度（0.08%和0.09%）,而腐生-共生过渡型在岩溶区的平均丰度为10.81%,显著低于其在非岩溶区的平均丰度（63.69%）;岩溶区和非岩溶区最优势真菌分别是粪腐生-木质腐生菌和内生菌根-植物病原-未定义腐生菌,平均丰度分别占优势OTUs的9.73%和45.93%.以上研究表明,岩溶区稻田较高的阳离子交换量、交换性钙和总磷等土壤因子对优势真菌群落和功能类群的构建具有重要的作用.     

固体碳源生物膜处理地下水硝酸盐污染的脱氮性能研究

采用聚己内酯(PCL)为固体碳源和生物膜载体,研究填充率和水力停留时间(HRT)对生物膜反应器脱氮的影响。结果表明:(1)40%(体积分数)的填充率较合适,4h为最佳HRT。此时反应器硝酸盐氮去除率为88%,出水硝酸盐氮质量浓度平均值为8.80mg/L。(2)丛毛单胞菌属(Comamonas)、热单胞菌属(Thermomonas)、固氮螺菌属(Azospira)和长绳菌属(Longilinea)为反应器的主要菌属,且填充率40%的反应器以上菌属相对丰度总和最高(70%)。     

亚高山湖群中真菌群落的分布格局和多样性维持机制

真菌群落的组成和多样性对维持亚高山湖泊生态系统平衡具有重要影响.本文以包括琵琶海(PPH,0、2和4 m)、马营海(MYH,0、2、4和6 m)和公海(GH,0、2、4、6和8 m)在内的亚高山湖群中不同深度的水生真菌群落为研究对象,通过高通量测序的方法探究真菌群落的分布格局和多样性维持机制(确定性过程VS随机过程).结果表明,不同湖泊水质差异明显,GH中p H、电导率、铵态氮、总碳和无机碳含量均显著高于其他两者.真菌群落主要由子囊菌门(Ascomycota,0. 82%～21. 05%)、担子菌门(Basidiomycota, 1. 26%～11. 79%)、壶菌门(Chytridiomycota, 0. 42%～4. 26%)和隐真菌门(Rozellomycota,0. 11%～0. 33%)等组成.囊担子菌纲(Cystobasidiomycetes)、座囊菌纲(Dothideomycetes)、壶菌纲(Chytridiomycetes)和粪壳菌纲(Sordariomycetes)为所有湖泊共有.不同湖泊真菌群落的α-多样性和优势类群差异显著(P 0. 05),而在每个湖内不同深度之间没有显著的差异.相似性分析结果表明,不同湖之间真菌群落的β-多样性明显不同(r=0. 99,P 0. 01),同时MYH(r=0. 98,P 0. 01)和GH(r=0. 25,P 0. 05)不同深度真菌群落的β-多样性也差异明显,但是PPH(r=0. 23,P 0. 05)不同深度真菌群落的β-多样性没有显著的差异.冗余分析和方差分解分析结果表明,在小区域范围内(3个湖之间)以及局域范围内(MYH不同深度)真菌群落的β-多样性格局是环境选择和扩散限制共同影响的结果,但是环境选择的相对作用更强,其中水体p H、溶解氧、总碳和电导率是主要的影响因子.零模型分析结果表明,种间相互作用驱动了GH中真菌群落β-多样性格局的维持.总之,亚高山湖群中真菌群落的β-多样性格局主要是由确定性过程驱动的.     

土地利用变化后不同种植年限香榧土壤微生物群落的组成及多样性

为探究毛竹林改种香榧后以及香榧种植年限的增加对土壤微生物群落结构特征的影响,并研究其与土壤肥力因子的关系,运用高通量测序技术,研究毛竹林、香榧5a、香榧+山稻5a、香榧10a和香榧30a 土地利用方式下土壤微生物群落组成及多样性的变化.结果表明土地利用改变后,土壤中细菌群落的Shannon指数和Chao l指数显著增加...     

酸性矿山废水影响下水库细菌群落结构特征与环境因子关系

为揭示酸性矿山废水（Acid mine drainage,AMD）影响下水库水体中细菌群落结构特征及影响因子,对贵州省兴仁市3座受AMD影响与1座未受AMD影响水库样品进行了对比研究,利用16S rDNA高通量测序技术分析揭示细菌群落结构特征,并通过冗余分析（Redundancy analysis,RDA）探明影响水体细菌群落变化的主要环境因子.结果表明,受AMD影响水库水体中各主要阳离子（Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺、Fe²⁺、Mn²⁺、Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺）、SO₄^2-浓度及电导率值均高于未受AMD影响的水库,而DOC和pH值均低于未受AMD影响的水库.变形菌门（Proteobacteria）是受AMD影响水库水体的主要细菌门类,在3个受影响的水库中均占比95%以上.在属分类水平上,红杆菌属（Rhodobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）、假单胞菌属（Pseudomonas）和铁氧化细菌属（Ferrovum）是受AMD影响水库水体中的主要菌属;未受AMD影响水库水体细菌群落中,放线菌门（Actinobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）为主要细菌门类,占比分别为48%和29%,主要菌属为发光杆菌属（Ilumatobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）.分析表明,受AMD影响水库细菌群落结构特征与未受AMD影响水库细菌群落存在明显差异,推测DOC、pH及Na⁺浓度对此差异起主导作用.本研究可为科学认识受AMD影响水体微生物群落与环境因子之间的关系提供依据.     

河北省典型景观水体反硝化菌群落时空分布特征及驱动因素:以石家庄为例

景观水体作为城市水系的重要组成部分,氮素超标是影响其生态功能的主要因素.为了探究城市景观水体反硝化菌群落特征和驱动因素,利用nirS功能基因研究石家庄市主城区4个公园的景观水体和沉积物的反硝化菌群落分布特征,结合水体和沉积物氮素指标对景观水体反硝化菌群落演变的驱动因子进行分析.结果表明,景观水体水质参数季节差异显著（P<0.001）,沉积物氮素指标空间差异显著（P<0.001）;水体以及沉积物的α多样性季节和空间差异都不显著（P>0.05）,电导率（EC）和强氧化剂浸取态氨氮（SOEF-NH⁺₄-N）是影响水体以及沉积物的α多样性的主要环境因素;景观水体反硝化菌主要为变形菌门（Protebacterice）中的Dechloromonas、Rhodocyclaceae、Pseudomonas、Rhodobacter和Thauera;主坐标分析（PCoA）表明水体和沉积物反硝化菌群组成空间差异显著（P<0.001）,水体关键反硝化物种也呈现出显著的空间差异（P<0.001）;冗余分析（RDA）和随机森林分析（RF）指...     

纳米乳化油修复硝酸盐污染地下水过程中的微生物特征模拟实验研究

为探寻纳米乳化油原位修复地下水硝酸盐氮污染过程中微生物堵塞的形成原因,本研究采用市售的反硝化细菌接种微生物,以纳米乳化油为碳源,中砂为介质,分别建立2组反应器进行模拟实验,分析不同反应器中硝氮的降解情况,同时采用MiSeq高通量测序技术表征不同反应器的微生物菌落结构和多样性.结果表明,纳米乳化油作为碳源具有良好的降解效果,添加纳米乳化油的反应器,反应周期内硝酸盐氮的总降解效率为91.76%,而对照反应器的降解效率仅为38.11%.在硝酸盐氮降解过程中,均存在以蛋白质和多糖为主的代谢产物胞外聚合物增加的趋势,且蛋白质的含量均显著高于多糖.反应结束时,实验组和对照组的胞外聚合物累积量分别为384.49 mg和279.45 mg,单位质量硝氮降解产生的胞外聚合物分别为1.79 mg·mg^-1和39.43 mg·mg^-1.高通量测序结果显示,添加纳米乳化油会引起细菌浓度的升高及细菌群落多样性的降低,但具有反硝化作用的微生物相对丰度增加.实验组和对照组反应器中共同的优势菌门为Proteobacteria、Bacteroidetes和Actinobacteria,相对丰度分别为73.35%、6.77%、8.49%及33.46%、47.15%、7.15%,纳米乳化油的添加会刺激Proteobacteria等具有较高反硝化作用的微生物增多,因此,以纳米乳化油作为碳源能够有效提高硝酸盐氮的降解效率,但与此同时纳米乳化油也会刺激微生物的生长及影响微生物群落演变.Sphingamonas、Rhodopseudomonas和Microbacterium菌属相对丰度增加,会引起粘性代谢产物增多,造成多孔介质渗透性下降和生物堵塞.     

不同生物过滤系统铵态氮转化速率及生物膜特性分析

实验模拟循环水养殖系统,运行了移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,MBBR)和挂帘式生物滴滤池两类生物过滤系统的6种不同填料反应器,对比分析了各反应器的填料挂膜效果、铵态氮转化速率和生物膜微生物群落结构等特征.结果表明,与MBBR相比,挂帘式生物滴滤池挂膜速度快且生物量较多,其中碳纤维挂帘式生物滴滤池的脱膜后生物膜重最大,为45.97 g·m-2,8 h NH+4-N去除率(86.76%)高于其他反应器(61.96%~78.76%),并且NO-2-N累积少,16 h时NO-2-N浓度在0.5 mg·L~(-1)以下.通过Illumina高通量测序技术对生物过滤系统中生物膜微生物群落结构进行解析,结果表明,不同类型反应器的生物膜内的细菌、真核微生物群落构成有明显区别,无论是细菌还是真核微生物,挂帘式生物滴滤池的物种丰度和多样性均高于MBBR,但MBBR的细菌群落物种集中度更高.硝化螺菌属(Nitrospira)及放线菌中的Nakamurella属在两类反应器的生物膜中均占优势,腐螺旋菌科(Saprospiraceae)在挂帘式生物滴滤池更多,而丛毛单胞菌科(Comamonadaceae)更倾向于在MBBR中富集.在真核微生物属水平相对丰度上,挂帘式生物滴滤池中小杆目中的Rhabditida norank占明显优势,而MBBR中绿藻纲中的Chlorophyceae norank占明显优势.以上研究结果为挂帘式生物滴滤池在循环水养殖水质净化中的应用奠定了实验基础.     

A/O生物膜法强化处理石化废水及生物膜种群结构研究

采用A/O生物膜反应器处理石化综合废水.反应器在O段添加装有改性聚氨酯泡沫的多孔塑料球载体,强化有机物的降解效率.反应器进水分别为水解酸化池出水(阶段I),石化工业废水与生活污水比例为3:1(阶段II)以及单纯的石化工业废水(阶段III). 结果表明,尽管进水COD和氨氮波动较大,但出水COD和氨氮的去除率保持稳定,说明生物膜反应器具有较好的抗冲击负荷能力.在HRT为30h, COD和氨氮的去除率为74%~77%和96%~93%,总氮和总磷的去除率为58%和79%.第II阶段进水为工业废水和生活污水混合的处理效果最好,出水COD和氨氮浓度分别为(63±12)mg/L和(0.75±0.28)mg/L.出水总氮主要为硝酸氮,亚硝酸氮的浓度很低(小于0.1mg/L),表明硝化作用进行得较为完全.进水中有机物的分子量主要分布在小于1kDa(70.9%)和大于100kDa(10.4%).出水中大于10kDa的有机物所占比例减小,分子量主要分布在小于1kDa(56.6%)和1~5kDa(26.2%),表明A/O生物膜反应器对大分子有机物的降解较好.454高通量测序结果表明: 生物膜中变形菌门菌群所占比例最大(60.0%),其次是浮霉菌门(16.9%)和拟杆菌门(9.8%).在属的水平检测到氨氧化菌(AOB)Nitrosomonas和亚硝酸盐氧化菌(NOB) Nitrospiraceae Nitrospira以及反硝化菌Azospira和Thermomonas.NOB的比例较高,这与反应器较好的硝化作用相一致.     

能源植物修复镉污染土壤对根际细菌网络结构的影响

选取油脂类能源植物大豆和碳水化合物类能源植物玉米,采用高通量测序方法研究大豆、玉米修复Cd污染土壤过程中根际土壤细菌群落组成,基于高通量测序数据采用分子生态网络分析细菌相互作用.结果表明,50 mg·kg-1Cd污染土壤中两种植物根部Cd浓度和积累量最高,转移系数TF分别为玉米0.78和大豆0.35.基于细菌16S r RNA基因的群落分析表明,大豆、玉米根际土壤细菌主要包括Proteobacteria(变形菌门)、Acidobacteria(酸杆菌门)31个门细菌组成,大豆、玉米种植均能影响土壤细菌群落组成,能影响Candidate division TM7 norank、Acidimicrobiales norank、Sphingomonas等丰度.分子生态网络分析表明种植大豆和玉米增加了细菌之间的相互作用,导致其网络结构更为复杂,关键细菌从不种植物处理的1个增加到种植大豆的6个和种植玉米的10个.