序批式接触氧化反应器中细菌多样性及其功能

采用分子生物学手段,通过构建16S rDNA基因文库,对新型剩余污泥减量化处理系统——序批式生物砾间接触氧化反应器中细菌多样性进行了系统发育分析,并讨论了多种细菌共存对剩余污泥减量化的贡献.共有72个克隆子用于细菌系统发育分析. 结果表明:填料表面附着细菌与孔隙内细菌由变型菌属、噬纤维菌-屈挠杆菌-拟杆菌组(CFB)、硝化杆菌科、低G+C革兰氏阳性细菌、高G+C革兰氏阳性细菌、疣微菌科和绿菌科等七大类细菌组成. 其中,优势菌群分别是以兼具呼吸/发酵代谢方式的β变形菌纲(分别占生物膜和内泥中克隆子总量的18%和35%)和δ变形菌纲,以及以呼吸/发酵为主要代谢方式的CFB(分别占克隆子总量的24%和23%). 多种细菌对剩余污泥减量化的主要功能可归纳为能量解偶联、共代谢作用、生物溶胞作用和慢性生长种群的影响.      

青藏高原冰川雪细菌与气候环境的关系

通过荧光显微镜测定细菌密度,利用DGGE图谱和Shannon-Weaver指数分析细菌种类多样性,对青藏高原北部老虎沟12号冰川、南部东绒布冰川和东南部海螺沟2号冰川雪坑的细菌密度和种类多样性做了差异性分析. 结果表明:老虎沟12号冰川雪坑细菌密度平均值比东绒布冰川和海螺沟2号冰川高,老虎沟12号冰川雪坑细菌种类多样性比东绒布冰川高,这与高原南、北部不同大气环流引起的大气微粒含量的差异性有关. 海螺沟2号冰川雪坑细菌种类多样性均最高,与该冰川所受的大气环流多样性最高相一致. 东绒布冰川雪坑细菌密度平均值与南极点相近,与其远离人类污染,因而大气环境本底值低有关. 海拔高的东绒布冰川雪坑细菌密度和种类多样性均比海拔低的海螺沟2号冰川和老虎沟12号冰川低,即二者与海拔高度呈反比.      

优势菌群在复合生态床修复景观水体中的强化能力研究

以沸石和煤渣为主要基质构建复合生态床修复景观水体,并筛选驯化优势菌群对修复进行生物强化,以原始土著生物群强化和无生物强化为对比.结果表明,随停留时间延长,土著生物强化与优势菌群强化对NH⁺₄-N、 TN和TP的去除率增加.自然基质系统对NH⁺₄-N去除率最高,其次是优势菌群强化系统;优势菌群对TN的去除率最高,且随停留时间延长有明显提高;原始土著生物强化系统对TP去除率最高.NO^-₂-N延程浓度在自然基质系统中始终最低,优势菌群强化过程中低于土著生物;优势菌群强化延程TN浓度一直减小;原始土著生物强化延程对TP的去除始终强于优势菌群,强于自然基质.优势菌群中大量氨氧化菌和亚硝酸氧化菌的存在,使基质中硝化作用进行迅速而且彻底,减少了中间产物的积累,促进了不同形态氮的生物去除.优势菌群长时间在系统内保持较高活性,强化对含氮污染物的硝化去除.聚磷菌提高系统对P的去除,多种生物群的协同作用使系统除磷能力进一步增强.     

DEVELOPMENT OF A BACTERIAL TRANSPORT MODEL FOR COARSE SOILS1

ABSTRACT: A bacterial transport model, developed to analyze bacterial translocation in coarse-grained soils, is presented. The complex governing equation is presented first, followed by analyses of each of the major processes influencing bacterial transport. These analyses suggest simplification of the governing equation is feasible when input data on specific processes are limited or unavailable. Model parameters, including bacterial die-off, bacterial distribution, input bacterial concentration, and saturated hydraulic conductivity, were randomly generated using a procedure known to produce either a normal or log-normal distribution of random numbers. Monte Carlo simulations were completed, and the resulting output was used to generate cumulative frequency distributions showing the probability of bacterial transport beyond various soil depths. Results from these simulations indicate that bacteria have a high probability of traveling through coarse-grained soils when low clay content and soil water temperatures limit bacterial retention and die-off.     

长年耕作对北方旱作麦田土壤细菌群落结构及理化性质的影响

为探究旱作麦田长期耕作对不同土层细菌群落结构的影响及其与土壤理化性质的关系,于2016~2021年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验示范基地开展长期定位试验,研究夏闲期免耕（NT）、深松（ST）和深翻（DP）这3种耕作方式对不同土层土壤理化性质,细菌群落α、β多样性,细菌门和属优势物种及差异物种的影响,并采用PICRUSt2预测其代谢功能.结果表明,旱作麦田连续5a深松和深翻较免耕显著提高了20~40 cm土层土壤含水量,显著降低了0~20 cm土层土壤有机碳含量;深松较深翻显著提高了0~20 cm土层土壤含水量、土壤有机碳、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量.深松和深翻较免耕可提高0~40 cm土层土壤细菌群落的α多样性,且深松高于深翻.深松和深翻较免耕显著提高了0~20 cm土层中酸杆菌门、硝化螺旋菌门和20~40 cm土层中酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、Rokubacteria门、GAL15门和硝化螺旋菌门的相对丰度;显著提高了0~20 cm土层硝化螺旋菌属和20~40 cm土层Rubrobacter属和链霉菌属的相对丰度.深松较深翻显著提高了0~40 cm土层酸杆菌门、芽单胞菌门的相对丰度.冗余分析表明,0~20 cm土层的土壤有机碳、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量对放线菌门和牙殖球菌属产生正向效应,且深松下0~40 cm土层的土壤含水量对酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门产生正向效应.PICRUSt2预测结果表明,深松和深翻较免耕显著提高了20~40 cm土层细菌群落的氨基酸代谢和辅酶维生素代谢的相对丰度,但降低了脂质代谢的相对丰度;深松较深翻显著提高了0~40 cm土层细菌群落的氨基酸代谢和0~20 cm土层其他氨基酸代谢的相对丰度.总之,旱地麦田夏闲期深松或深翻均可提高土壤含水量、土壤细菌群落的α多样性及细菌群落的代谢能力,深松还可提高酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度,并提高细菌群落的氨基酸代谢能力,从而提高了土壤可溶性有机碳、氮含量.     

连续流SNAD工艺处理猪场沼液启动过程中微生物种群演变及脱氮性能

为了实现合建式连续流同步部分亚硝化、厌氧氨氧化和反硝化SNAD(simultaneous partial nitrification,ANAMMOX,and denitrification)工艺处理实际猪场沼液,保持温度为(30±1)℃,控制溶解氧(DO)为(0.4±0.1)mg·L~(-1),首先通过逐步提高模拟进水氨氮浓度来实现SNAD工艺的启动,然后实现SNAD工艺处理实际猪场沼液的稳定运行.同时,采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对反应器启动前后及沼液替换成功时关键生物种群进行分析.结果表明,150 d左右可实现SNAD工艺的启动, 298 d完成实际沼液的替换,其出水(NO~-_3-N+NO~-_2-N)/ΔNH~+_4-N小于0.11,对NH~+_4-N和TN的平均去除率为63.26%和55.71%.高通量测序结果表明,绿弯菌门(Chloroflexi,相对丰度50.78%)、变形菌门(Proteobacteria, 13.34%)、浮霉菌门(Planctomycetes, 9.26%)是沼液替换成功时污泥中的优势菌门;主要优势脱氮菌属Nitrosomonas的相对丰度由启动前1.55%增加到1.98%;两类具有厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能菌Candidatus_Brocadia和Candidatus_Kuenenia的相对丰度分别从启动前0.01%和未检出(0.01%)增加到4.66%和4.18%;Denitratisoma作为主要的反硝化菌,丰度由启动前未检出(0.01%)增加到2.06%.qPCR结果表明,与接种污泥相比,沼液替换成功后AOB、ANAMMOX菌和反硝化菌的含量均有明显增加.将SNAD工艺用于实际猪场沼液处理,可实现高效稳定脱氮,节约后续处理成本.     

论活性污泥微生物指示作用

为研究石化污水处理场生化处理过程中微生物相的特性与曝气池运行状态、处理效果之间的关系,选用锦西石化分公司污水处理场合建式完全混合曝气池为研究对象,以其活性污泥做样品直接进行镜检。通过观察丝状菌、游离细菌、钟虫、变形虫、鞭毛虫生长繁殖变化,分析各种微生物对应水质条件,得出活性污泥微生物对合建式曝气池运行状态和水质的指示规律。     

芦芽山华北落叶松林土壤剖面细菌群落分布格局

微生物群落是维持森林土壤生态系统结构和功能的关键组分.细菌群落在土壤剖面上的垂直分布对森林土壤碳库和土壤营养循环具有重要影响.利用Illumina MiSeq高通量测序技术,分析了芦芽山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)林腐殖质层及0～80 cm土层细菌群落特征,探究影响土壤剖面细菌群落结构的驱动机制.结果表明,细菌群落的α多样性随土壤深度的增加显著单调降低,群落结构在土壤剖面上有显著差异.放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度随着土壤深度增加而降低;酸杆菌门(Acidobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi)的相对丰度随土层深度的增加而增加.RDA分析结果表明,土壤NH⁺₄、 TC、 TS、 WCS、 pH、 NO^-₃和TP是决定土壤剖面细菌群落结构的重要因子,其中pH的影响最为显著.分子生态网络分析表明,凋落物层和亚表层土壤(10～20 cm)细菌群落的复杂性较高,深层(40～80 cm)土壤细...     

生物质炭施用对再生水灌溉空心菜根际微生物群落结构及多样性的影响

再生水利用是缓解农业灌溉水资源短缺的重要途径之一.生物质炭作为生物质废弃物一种有效的处置方式,已被广泛用于农业环境的改良与修复等方面,但关于施加生物质炭对再生水灌溉根际土壤微生物群落结构及病原菌丰度变化的影响研究较少.基于盆栽试验,采用高通量测序技术和定量PCR方法考察生物质炭种类对再生水灌溉根际土壤微生物群落结构多样性与病原菌丰度特征的影响及差异性.结果表明,不同种类生物质炭对改善土壤养分状况存在差异,稻壳生物质炭和水稻秸秆生物质炭导致再生水灌溉根际土壤pH显著增加,4种生物质炭均显著增加根际土壤的EC值（P<0.05）.水稻秸秆生物质炭处理下根际土壤细菌群落的Sobs指数、Shannon指数和Chao1指数显著增加,而添加花生壳生物质炭、稻壳生物质炭和小麦秸秆生物质炭使Simpson指数均显著降低（P<0.05）.不同处理根际土壤细菌群落相对丰度存在差异,门水平的优势类群主要为Proteobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、Bacteroidetes和Acidobacteria,优势菌属包括Pseudomonas、Rheinheimera、Arthrobacter、Sphingomonas和Aeromonas（相对丰度>5%）.RDA和相关性Heatmap分析表明,不同处理根际土壤细菌群落多样性和组成与土壤EC值、有机质、总氮和镉含量显著相关（P<0.05）.生物质炭种类对病原菌Aeromonas hydrophila和Bacillus cereus丰度均无显著影响,水稻秸秆生物质炭和花生壳生物质炭能够显著降低γ-Proteobacteria的相对丰度,而稻壳生物质炭和小麦秸秆生物质炭显著降低AOA的相对丰度（P<0.05）.综上所述,再生水灌溉对土壤质量未产生明显的负面效应,添加生物质炭能够显著改善土壤理化性质,生物质炭的种类对根际土壤细菌群落结构和功能菌群丰度会产生一定的影响,并且这种影响与土壤性质密切相关.     

化肥减量配施有机肥对柠檬根际/非根际土壤细菌群落结构的影响

研究不同施肥方式对柠檬根际/非根际土壤理化性质及细菌群落结构的影响,可为果园科学合理地施肥提供理论依据.采用盆栽试验,设置对照(CK)、常规施肥(FM)、有机肥(P)、新鲜有机肥(NP)、 70%化肥+30%有机肥(70FP)和50%化肥+50%有机肥(50FP)这6个施肥处理.采用化学分析、实时荧光定量PCR技术和末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)方法,研究不同施肥处理对根际/非根际土壤的理化性质、细菌16S rRNA基因的丰度和细菌群落结构的影响,并通过冗余分析(RDA)探究影响柠檬根际/非根际土壤细菌群落结构的环境因子.结果表明：(1)化肥减量配施有机肥(50FP和70FP)能显著提高根际/非根际土壤pH值、有机质、碱解氮、有效磷、速效钾和硝态氮的含量(P<0.05);与常规施肥(FM)和单施有机肥(P和NP)相比,化肥减量配施有机肥处理的土壤有效磷含量提高了24.76%～97.98%,速效钾含量提高了6.87%～45.11%,硝态氮含量提高了18.42%～55.82%.(2)化肥减量配施有机肥能显著提高土壤细菌丰度及土壤呼吸速率(P<0.05),其中50F...