蚯蚓-微生物协同作用过程中的微生物特性

在环境污染治理领域,被誉为"生态型工程师"的蚯蚓在污水/污泥资源化处理与处置,以及土壤的生态修复中备受关注。蚯蚓通过掘洞、摄食、分泌黏液和排泄蚓粪等方式调控系统中微生物的数量、活性及群落结构,与微生物协同互作强化了生物系统中物质转化与能量流动关系。蚯蚓-微生物协同共生的相互依存关系是此类技术展现低耗高效和生态友好特点的关键。通过综述经人工强化的蚯蚓-微生物互作生态系统中,蚯蚓对微生物的量、活性、群落结构以及食物网的影响,探讨了该生态系统中物质转化和能量流动的特点,并展望了蚯蚓-微生物互作技术研究及应用的发展方向。     

Effects of sludge retention time, carbon and initial biomass concentrations on selection process: From activated sludge to polyhydroxyalkanoate accumulating cultures

Four sequence batch reactors (SBRs) fed by fermented sugar cane wastewater were continuously operated under the aerobic dynamic feeding (ADF) mode with different configurations of sludge retention time (SRT), carbon and initial biomass concentrations to enrich polyhydroxyalkanoate (PHA) accumulating mixed microbial cultures (MMCs) from municipal activated sludge. The stability of SBRs was investigated besides the enrichment performance. The microbial community structures of the enriched MMCs were analyzed using terminal restriction fragment length polymorphism (T-RFLP). The optimum operating conditions for the enrichment process were: SRT of 5 days, carbon concentration of 2.52 g COD/L and initial biomass concentration of 3.65 g/L. The best enrichment performance in terms of both operating stability and PHA storage ability of enriched cultures (with the maximum PHA content and PHA storage yield (Y_PHA/S) of 61.26% and 0.68 mg COD/mg COD, respectively) was achieved under this condition. Effects of the SRT, carbon concentration and initial biomass concentration on the PHA accumulating MMCs selection process were discussed respectively. A new model including the segmentation of the enrichment process and the effects of SRT on each phase was proposed.     

Quantitative analysis of microbial biomass yield in aerobic bioreactor

We have studied the integrated model of reaction rate equations with thermal energy balance in aerobic bioreactor for food waste decomposition and showed that the integrated model has the capability both of monitoring microbial activity in real time and of analyzing biodegradation kinetics and thermal-hydrodynamic properties. On the other hand, concerning microbial metabolism, it was known that balancing catabolic reactions with anabolic reactions in terms of energy and electron flow provides stoichiometric metabolic reactions and enables the estimation of microbial biomass yield (stoichiometric reaction model). We have studied a method for estimating real-time microbial biomass yield in the bioreactor during food waste decomposition by combining the integrated model with the stoichiometric reaction model. As a result, it was found that the time course of microbial biomass yield in the bioreactor during decomposition can be evaluated using the operational data of the bioreactor (weight of input food waste and bed temperature) by the combined model. The combined model can be applied to manage a food waste decomposition not only for controlling system operation to keep microbial activity stable, but also for producing value–added products such as compost on optimum condition.     

溪源宫水源保护区浮游植物群落结构分析研究

文章主要对2011年8月至12月溪源宫水源保护区浮游植物群落结构进行调查分析。溪源宫水体共鉴定出浮游植物6门51属137种,主要都是以绿藻门、硅藻门、蓝藻门为主。通过采用浮游植物生物量以及多样性指数对研究区域水体进行了评价,结果表明溪源宫水源保护区水质状况较好。同时还将溪源宫水源保护区、闽江、山仔水库等不同水源地的浮游植物群落结构进行对比分析,发现不同营养状态下,水体中浮游植物群落结构有显著的不同。     

蚂蚁扰动对青海湖北岸高寒草甸草原群落结构影响

蚂蚁的筑丘活动是草地生态系统中不可忽视的生物干扰因子。本文针对青海湖北岸高 寒草甸草原,调查了不同大小的蚁丘及其周围对照草地的土壤理化性质和植被状况。结果表明： 蚂蚁筑丘活动显著地降低了土壤容重和土壤湿度,增加土壤温度,但对土壤pH 值的影响较小。 蚂蚁扰动改变了群落组成,增加了大部分禾本科和豆科物种的重要值而降低了杂类草的重要值。 以莎草科的矮嵩草（Kobresia humilis）和禾本科的异针茅（Stipa aliena Keng）、赖草（Leymus secalinus）、溚草（Koeleria cristata）等为主的群落逐步演替为以禾本科的异针茅和赖草为主的 群落。植物群落的盖度降低但其地上、地下生物量增加;植物群落丰富度指数降低但均匀度指 数增加。     

生物质发电项目碳排放计算方法应用研究

生物质发电是将废弃生物质变成可再生能源得以充分利用,这些工程将减少来自于生物质自然腐烂和无控燃烧产生的温室效应,这不仅节约了煤炭的同时也减少了二氧化碳的排放。本文中以某生物质项目发电为例,根据CDM方法学ACM0006计算了该项目的减排量。结果表明,该项目10年间共减少了二氧化碳排放量2,075,140 t,给我国带来了可观的经济效益和环境效益。     

祁连山高山草甸土壤CO2通量的时空变化及其影响分析

采用Li-6400便携式光合作用测量系统连接Li-6400-09土壤呼吸室,在2004年生长季节对祁连山高山草甸土壤CO₂通量沿海拔梯度进行了野外定位试验,统计分析了水热因子及根系生物量对高山草甸土壤CO₂通量特征的可能影响.结果表明,土壤CO₂通量存在明显的空间变化规律, 沿海拔梯度土壤CO₂通量随着海拔梯度的增加而逐渐减小,其变异系数逐渐增加;就日变化而言,土壤CO₂通量晚间维持在较低水平,02：00～06：00最低,在07：00～08：30开始升高,11：00～16：00达到峰值,16：00～18：30开始下降,整个过程呈单峰曲线.土壤CO₂通量的日平均值介于(0.56±0.32) ～ (2.53±0.76) μmol·(m²·s)^-1.从季节变化来看,土壤CO₂通量均以夏秋季较高,春冬季排放量较低,7～8月份达到最大值［4.736 μmol·(m²·s)^-1］,6月与9月份次之,5月与10月份基本一致,整个生长过程总的变化趋势呈单峰曲线形式.高山草甸土壤CO₂通量在植物生长季与10 cm土壤温度、土壤含水量、根系生物量都存在不同程度的正相关关系,表明高山草甸土壤CO₂通量的空间变异主要受温度、水分和植物根系的综合影响.     

上吸式生物质气化炉焦油成分的分析

文章在10 KWth上吸式生物质气化炉上进行木屑的气化实验,通过改变床层高度和气化剂空气的量,将产生的生物质焦油进行取样。经GC-MS分析得出上吸式气化炉焦油的主要成分为初级和二级焦油,其中以酚类焦油所占比重最多,大约为总量的38%~60%;在同样床高的条件下,随着空气量的增加,酚类焦油含量有所降低,但仍然是焦油中比重较大的。     

水稻光合同化碳在土壤中的矿化和转化动态

作物光合碳是"大气-植物-土壤"碳循环的重要组成部分,是农田土壤有机碳的重要来源,然而其在土壤碳库中的矿化和转化动态尚不清楚.应用室内模拟培养实验,研究水稻收获后输入土壤的光合同化碳在土壤碳库中的矿化及其转化特征.结果表明,100 d的培养期内,原有有机碳的平均矿化速率在4.44~17.8μg·(g·d)-1之间,而光合碳(新碳)的矿化速率则在0.15~1.51μg·(g·d)-1之间.光合同化碳的输入对土壤活性碳库(DOC、MBC)的转化产生显著影响,在培养期内,14C-DOC的转化量为1.89~5.32 mg·kg-1,转化速率的变化幅度为0.18~0.34 mg·(kg·d)-1,原有DOC则在61.13~90.65 mg·kg-1,减少幅度为4.10~5.48 mg·(kg·d)-1;14C-MBC和原有MBC的转化量分别为10.92~44.11 mg·kg-1和463.31~1 153.46mg·kg-1,转化速率变化幅度分别为0.80~2.87 mg·(kg·d)-1和41.60~74.46 mg·(kg·d)-1,说明水稻光合碳的输入对MBC的周转要大于DOC的周转.而且,与原有有机碳相比,输入的"新碳"易被微生物矿化分解,100 d的培养期内,有13.5%~20.2%的新碳被矿化分解,而仅2.2%~3.7%的原有有机碳被矿化分解,光合同化碳的输入对维持稻田土壤的碳汇功能具有重要作用.     

桑树(Morus alba)幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异

以桑树(Morus alba)雌雄幼苗为实验材料,研究了施铅处理对其生长发育、生理过程和铅元素积累的影响,以揭示桑树幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异.结果表明:施铅后桑树雌雄幼苗的可溶性蛋白(Pr)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增加,雄株增幅略高于雌株,而丙二醛(MDA)含量和相对电导率无显著变化;雌雄幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著增加,雄株比雌株具有更高的Pn和Tr;雌雄幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及叶绿素相对含量显著增加,雄株增幅高于雌株;雌雄幼苗的形态生长与地上部生物量显著增加,根冠比显著降低,而雄株比雌株具有更高的株高、基径和总叶片数;铅在植物体内的分布为根叶茎,雄株根、叶中的铅含量和转移系数略高于雌株.综上,灌施剂量为800 mg·kg-1的铅离子对桑树雄株幼苗生长的促进作用高于雌株,雄株比雌株具有更强的生理耐性和积累能力.