Respiration induced by substrate and bacteria diversity after application of diuron,hexazinone, and sulfometuron-methyl alone and in mixture

Abstract

After application, herbicides often reach the soil and affect non-target soil microorganisms, decreasing their population, diversity or affecting metabolic activity. Therefore, laboratory studies were performed to evaluate the effects of diuron, hexazinone and sulfometuron-methyl alone and mixed upon carbon transformation by soil microorganisms in clayey and sandy soils and the effect on bacterial diversity and structure. Control treatment without herbicide application was also performed. Sub-samples from the control and herbicide treatments (10?g – in triplicate) were collected before herbicide application and 7, 14, 28 and 42?days after treatment (DAT), then 1?mL of ¹⁴C-glucose solution was applied. The released ¹⁴CO₂ was trapped in 2?M NaOH solution and the radioactivity was analyzed by liquid scintillation counting (LSC), 12?h after glucose application. The effect of herbicides on bacterial diversity was evaluated by T-RFLP. The experiment was conducted in a complete randomized design. Hexazinone did not affect ¹⁴CO₂ evolution. Diuron showed a greater ¹⁴CO₂ evolution in sandy and clayey soil, while sulfometuron-methyl led to an increase in sandy soil, at 42 DAT. A greater evolution of carbon was observed in the treatment with herbicide mixture in sandy soil, compared with the same treatment in clayey soil or control. However, the herbicide mixture application did not affect the soil biological activity measured by the respiration rate induced by substrate. On the other hand, the herbicide mixtures affected the bacterial diversity in both soils, being the strongest effect to diuron and sulfometuron-methyl in clayey soil and hexazinone in sandy soil.     

预酸化下营养剂添加量对生物沥浸处理洗毛废水的影响

洗毛废水是洗毛生产工艺排出的兼具高COD、高悬浮固体浓度、高色度、难固液分离等典型特征,且对环境存在潜在污染的一类工业废水。通过摇瓶实验,研究了预酸化条件下,生物沥浸技术对洗毛废水的处理效果。结果表明,当洗毛废水经预酸化至p H 5.5、营养剂浓度≥4 g/L、回流比例为1∶1的情况下,3个批次实验内复合菌群生物沥浸过程稳定,洗毛废水能够很好地完成生物沥浸过程。反应结束后体系p H稳定在3.0左右,COD去除率高达90%以上,色度由原来的1 875倍降到20倍,沉淀中油脂去除率高于65%,且比阻降低至原来的0.2%~0.3%。而在对照处理中,体系p H值稳定在8.0左右,COD去除率小于10%,油脂去除率不足10%,洗毛废水比阻仅降低20%。因此,采用预酸化及生物沥浸作用有利于洗毛废水酸化处理的连续运行并具有良好的应用前景。     

基于qPCR和16S rDNA高通量测序研究蓝藻暴发期间太湖竺山湾水体浮游细菌群落

为了探究浮游细菌和蓝藻暴发之间的关系,利用实时荧光定量PCR和高通量测序技术,对夏季蓝藻暴发期间太湖竺山湾表层水和底泥中浮游细菌群落结构和多样性进行研究。结果表明,从门水平来看,水样和底泥中平均相对丰度最高的为变形菌门,放线菌门次之,此外蓝藻门也有一定的比例,可为水华暴发提供预警指示;从属水平来看,水样中的优势细菌主要为GpXI和GpIIa,底泥中为Gp6和GpIIa。     

不同施氮水平下再生水灌溉对土壤细菌群落结构影响研究

微生物是土壤环境变化的敏感因子,为探明再生水灌溉和氮素减量施用对土壤环境的影响,以温室棚栽番茄为研究对象,借助Miseq高通量技术,比较研究了再生水灌溉下氮素常规施肥和氮肥减量施用对土壤细菌群落结构所产生的影响,并采用冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)方法分析导致土壤细菌群落结构差异的因素.结果表明:再生水灌溉对土壤硝化螺菌门(Nitrospirae)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)群落结构的影响明显;再生水灌溉土壤细菌共53个属,其中41个属是再生水灌溉和清水灌溉土壤的共有菌属,其余12个属是再生水灌溉土壤的特有菌属.随氮素施用水平的降低,土壤细菌种群优势度呈先增加后降低然后再增加的趋势,减少氮肥施用有利于土壤细菌种群丰富度和多样性的增加.土壤微生物群落结构受土壤化学特性的影响.再生水灌溉能够促进与土壤碳、氮转化相关的微生物的增长,改变土壤微生物的群落结构.     

转Bt基因克螟稻秸杆对淹水土壤细菌群落的影响

在实验室条件下通过秸杆还土试验比较了克螟稻Bt基因表达最高期秸杆和同一时期亲本稻秸杆的添加对淹水土壤可培养厌氧细菌数量和细菌群落组成的影响 .结果表明 ,与亲本对照相比 ,培养初期克螟稻秸杆的添加对淹水土壤厌氧发酵性细菌、产氢产乙酸细菌、反硝化细菌和产甲烷细菌的数量产生了显著性影响 ,但培养后期这种显著性差异基本消失 .PCR 变性梯度凝胶电泳 (DGGE)指纹图谱和主成份分析 (PCA)结果表明 ,两种秸杆处理土壤细菌群落组成在培养的第 3周和第 5周达到显著性差异 ,随着培养时间的延伸 ,两种秸杆处理土壤间细菌群落组成的差异逐渐减小 .到培养的第 1 1周 ,两种秸杆处理土壤间细菌群落组成的差异基本消失 .尽管如此 ,在培养的整个过程中 ,秸杆处理土壤中可培养厌氧性细菌数量和土壤细菌群落的组成均与纯土对照存在显著性差异 .试验结果表明 ,在实验室培养的条件下 ,没有观察到转Bt基因克螟稻秸杆对淹水土壤微生物明显的长期负面影响     

渭河流域水体细菌群落的环境响应及生态功能预测

流域水体中细菌群落多样性及其代谢功能研究对流域水污染整治及生态修复和水体健康评价具有重要价值.基于Illumina MiSeq高通量测序技术研究渭河流域陕西境内综合治理后水体中细菌群落分布特性,利用冗余分析(redundancy analysis,RDA)方法分析了水体细菌群落与水环境因子的相关关系,并采用PICRUSt (phylogenetic investigation of communities by reconstruction of unobserved states)方法预测和评价了渭河流域细菌群落生态功能.研究结果显示,变形菌门、放线细菌门、蓝藻门和拟杆菌门细菌是水体细菌群落中的主要菌门,占整个细菌群落的相对丰度高达85%,这类细菌与水体中的TP、NO_2~--N、NO_3~--N和TN呈显著的正相关关系(P=0. 02 0. 05);灞河入渭口下游(S5)细菌群落丰度最高,皂河(S4)细菌群落丰度最低;渭河流域水体致使人类患传染性疾病的可能性较大,且对生物体内分泌系统有较大的影响.本研究成果可为渭河流域水环境健康有序发展提供理论基础.     

不同催花肥对莲雾根际土壤细菌群落多样性的影响

为了解在反季节催花期间不同催花肥处理下莲雾根际土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对细菌16S rRNA V3-V4区进行检测,并结合土壤理化性质,比较分析不施肥（CK）与两种不同浓度施肥处理组（IF组,即无机肥处理组;GM组,即羊粪有机肥处理组）下的根际土壤细菌群落结构多样性.结果表明:①所有样品中共检测到10 925个OTU（operational taxonomic unit,操作分类单元）,包括239 639条有效序列,可分为28个门411个属.②多样性指数分析显示,细菌群落多样性顺序为IFM（中浓度无机肥处理）> GML（低浓度羊粪有机肥处理）> IFL（低浓度无机肥处理）> GMM（中浓度羊粪有机肥处理）> CK（对照）> IFH（高浓度无机肥处理）> GMH（高浓度羊粪有机肥处理）.其中,酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）、变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）为主要菌群,所占比例超过总数的67.33%.③不同施肥条件下莲雾根际土壤细菌群落结构特征分析显示,CK、IF组和GM组所特有的OTU数量分别占总数的0.51%、7.08%和2.60%,表明不同肥料的添加对土壤细菌群落多样性产生一定的影响,在IFH和GMH处理下,酸杆菌门的Subgroup_2_norank属与绿弯菌门的JG37-AG-4_norank属的相对丰度最高,分别为13.13%和15.89%.④环境因子的相关性热图分析表明,装甲菌门（Armatimonadetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、酸杆菌门、放线菌门、厚壁菌门（Firmicutes）这五类菌群与不同环境因子的显著性关系如下:装甲菌门群落结构与pH呈现出极显著正相关,硝化螺旋菌门群落结构分别与w（TN）和w（有机质）呈现出显著负相关,酸杆菌门群落结构与w（速效磷）呈现出显著负相关,放线菌门群落结构与w（速效磷）呈现出显著正相关,厚壁菌门群落结构分别与w（速效磷）和w（速效钾）呈现出极显著正相关.研究显示,适量施加无机肥或羊粪有机肥,可以显著提高土壤细菌的丰度和多样性,有利于土壤生态环境的改良与维系.      

好氧堆肥微生物代谢多样性及其细菌群落结构

好氧堆肥是农业废弃物无害化处理和资源化利用的一条有效途径.为了探究好氧堆肥过程中微生物群落的代谢特征和细菌群落演替现象,了解起关键作用的微生物菌群,通过筛选强降解菌种改善堆肥工艺、提高堆肥效率,采用Biolog法和宏基因组法分析了玉米秸秆和牛粪联合好氧堆肥过程中微生物的碳源代谢能力和细菌群落多样性.结果表明:在第2次翻堆（第14天）时,微生物利用碳源的能力最强,初次建堆时（0 d）和其余翻堆时（第8、20、26天）次之,发酵结束时（第34天）最弱.Simpson、Shannon-Wiener和McIntosh多样性指数表明,建堆时及翻堆时的菌群优势度、丰富度和均匀度均极显著优于好氧堆肥结束.不同好氧发酵时间的微生物群落对同一碳源代谢有差异,同一好氧发酵时间微生物群落对不同碳源的利用率不同.糖类、酸类和醇类是区分好氧堆肥不同时间微生物碳源利用差异的敏感碳源.好氧堆肥不同时间细菌的种类和丰度不同,共享的优势菌门有厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chloroflexi）、放线菌门（Actinobacteria）和浮霉菌门（Planctomycetes）,在第0、8、14、20、26、34天这6个时间内它们的相对丰度之和分别达90.27%、90.34%、94.26%、84.21%、84.31%和77.61%,且6种门类在不同发酵时间的丰度表达存在消长变化状态.研究显示,参与好氧堆肥不同时间的微生物群落在碳源代谢能力上存在多样性,在细菌菌群的种类和丰度上也存在多样性.      

不同水温分层水库沉积物间隙水营养盐垂向分布与细菌群落结构的关系

为探究不同水温分层水库沉积物间隙水营养盐垂向分布规律及其与细菌群落结构的关系,运用16S rRNA高通量测序技术,分析了2018年1月澜沧江小湾、漫湾水库建库后沉积物细菌群落结构特征,并采用Cannoco软件对细菌群落与环境因子关系进行了冗余分析.结果表明,调查期间小湾水库水体表底温差3. 3℃,最大温度梯度为0. 2℃·m~(-1)属于分层水体,漫湾表底温差0. 1℃属于混合水体.小湾间隙水NH_4~+-N和NO_3~--N平均质量浓度分别为2. 233 mg·L~(-1)和0. 030 mg·L~(-1),漫湾分别为2. 569 mg·L~(-1)和0. 016 mg·L~(-1).间隙水NH_4~+-N在两个水库沉积物中均表现垂向向下增大的趋势,而NO_3~--N垂向变化则不明显但均在深层质量浓度最底,库区间比较来看,只有NO_3~--N具有极显著性差异,其中小湾明显高于漫湾.菌群分类发现,小湾与漫湾沉积物细菌群落具有相同的优势菌门和优势菌属,水温分层对间隙水营养盐及细菌群落结构无显著影响.而漫湾相比小湾沉积物中反硝化菌相对丰度更高,硝化菌和厌氧氨氧化菌相对丰度更低,同一库区沉积物深层中反硝化菌相对丰度较高,有机物降解菌、硝化菌、厌氧氨氧化菌和溶磷菌相对丰度较低,是造成沉积物营养盐库间差异和垂向差异的原因.     

覆盖条件下旱作春玉米农田土壤细菌群落结构分析

秸秆和地膜覆盖会改变农田土壤碳氮循环等理化条件,而覆盖对参与碳氮循环的土壤微生物的影响还鲜有报道。本研究通过高通量测序,分析了黄土高原旱作玉米农田无覆盖、秸秆覆盖、地膜覆盖下土壤细菌群落组成,探讨了细菌介导的碳氮循环对覆盖的响应。结果表明秸秆覆盖增加了土壤细菌群落丰富度和多样性,且显著增加了分解纤维素的细菌(纤维弧菌属Cellvibrio)及介导固氮(根瘤菌属Rhizomicrobium、Chryseolinea)和硝化过程的细菌(亚硝化螺菌属Nitrosospira)丰度(p0.05);地膜覆盖增加了土壤细菌丰富度,但降低了细菌多样性,且显著增加了介导土壤硝化作用的硝化螺菌属Nitrospira的丰度(p0.05)。本结果为土壤中微生物介导的碳氮循环研究提供了理论依据。