CO2倍增和施氮对水稻不同生长期土壤反硝化细菌丰度的影响

随着全球气候变化的不断加剧,大气CO₂浓度呈明显增加趋势,这将间接影响土壤-植物-微生物系统的氮循环过程.为研究典型水稻土壤反硝化细菌对CO₂浓度升高的响应规律和机制,借助水稻密闭培养箱,运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time qPCR）分子技术,设置不施氮（0 mg/kg）和常规施氮（100 mg/kg）2个处理,研究CO₂倍增对水稻不同生长期土壤关键反硝化功能细菌（narG、nirK和nirS型）丰度的影响.结果表明:①在2种施氮水平,CO₂倍增显著促进了水稻分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期水稻根系生长（增幅为2.96%~28.4%）、地上部生物量增加（增幅为7.1%~107.3%）以及成熟期籽粒干质量的增加（增幅为19.5%和38.0%）,具有显著的增产效应.②反硝化细菌丰度对CO₂倍增的响应与生育期及施氮水平有关,CO₂倍增在2个施氮水平均抑制分蘖期反硝化细菌的繁殖,显著增加孕穗期反硝化细菌数量;在水稻扬花期,CO₂倍增促进了施氮处理narG和nirS型反硝化细菌数量的增加,在成熟期抑制未施氮处理下narG、nirK和nirS型反硝化细菌的生长.另外,narG、nirK、nirS型反硝化细菌丰度整体表现为narG > nirS > nirK,且随水稻的生长,其在成熟期的丰度均呈降低趋势.nirK和nirS基因同属亚硝酸还原酶,但nirS基因丰度高于nirK,且对CO₂倍增和施氮的响应有所差异.研究显示,CO₂倍增可显著增加水稻生长和产量,不同施氮水平对稻田土壤反硝化细菌丰度的影响存在差异.      

温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器（MBBR）系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧（DO）水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O₁反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时（即温度=20~22℃、DO=5~8mg O₂/L）,比硝化负荷可达1.60g NH₄⁺-N/（m²·d）以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO₃^--N/（m²·d）,从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH₄⁺-N和TN去除率（分别达到了98.7%和85.7%）.温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变：当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.     

FNA对短程硝化污泥菌群结构的影响

在SBR反应器增加游离亚硝酸（FNA）预处理单元,投加浓度为1.2mgHNO₂-N/L的FNA进行缺氧搅拌4.5h,连续处理3d,考察短程硝化污泥中FNA对氨氧化菌（AOB）,丝状菌和微生物菌群结构的影响.研究表明,FNA对AOB有短时抑制作用,并能够抑制优势丝状菌Candidatus_Microthrix（微丝菌属）和Cytophagaceae（噬纤维菌）的增殖,分别由5.1%和1.1%下降到0.78%和几乎不可见.SVI从281mL/g降低到100mL/g左右.NAR能够维持在90%左右,短程硝化不受到破坏.高通量结果显示,FNA处理后微生物菌群结构多样性与丰度出现下降,但Thauera（陶厄氏菌属）和Ottowia出现了增殖,分别增加到5.58%和7.82%,同步硝化反硝化（SND）作用明显,这使得即便只有短程硝化,总氮去除率依然能达到60%以上.     

模拟酸雨对福州平原稻田土壤细菌丰度及多样性的影响

为了探讨酸雨对稻田土壤细菌的影响,以福州平原某稻田为研究对象,测定和分析模拟不同酸度酸雨处理下早、晚稻土壤细菌群落组成及其丰度.结果表明：模拟酸雨处理提高了早稻土壤细菌的多样性,但却降低了晚稻土壤细菌的多样性;酸雨改变了稻田土壤细菌的丰度及群落结构,经模拟不同酸度的酸雨处理,稻田土壤细菌的优势菌属及其丰度并不一致;早稻pH3.5处理组与早稻对照组之间的物种多样性及群落结构差异最大,晚稻pH2.5处理组与晚稻对照组之间的物种多样性及群落结构差异最大;在酸雨作用下,溶杆菌属（Lysobacter）和产黄杆菌属（Rhodanobacter）的丰度明显升高,而马赛菌属（Massilia）的丰度则显著降低,说明溶杆菌属（Lysobacter）和产黄杆菌属（Rhodanobacter）为耐受酸雨的主要菌属,马赛菌属（Massilia）则为受酸雨影响最大的菌属;细菌属H16的相对丰度与土壤电导率（EC）呈极显著负相关（P<0.01）,Lysobacter的相对丰度与土壤pH值呈极显著负相关（P<0.01）,Arenimonas的相对丰度与土壤总有机碳（SOC）呈极显著正相关（P<0.01）.     

炉渣与生物炭施加对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放影响

为了探究炉渣及生物炭施加处理对稻田土壤铁还原菌群落结构及甲烷排放的影响,在福州某平原稻田中分别进行施加生物炭、炉渣、生物炭+炉渣3种处理,测定早、晚稻生长期稻田甲烷排放通量和可培养铁还原菌数量,并比较施加处理与不施加处理稻田土壤铁还原菌群落结构组成之间的差异.结果表明：废弃物施加能够改变稻田土壤铁还原菌数量,晚稻生物炭施加组的铁还原菌数量显著高于其他3组（P<0.05）;废弃物施加在一定程度上抑制了稻田土壤甲烷的排放,其中早稻混合施加组对甲烷排放的降低作用最为明显;福州平原稻田土壤中铁还原菌种类丰富,分布于10个门,其中厚壁菌门（Firmicutes）和变形菌门（Proteobacteria）为优势菌门相对丰度占比之和大于95%.共鉴定出20个属,其中相对丰度较高的菌属为芽孢杆菌属（Bacillus）、厌氧粘细菌属（Anaeromyxobacter）、梭状芽孢杆菌属（Clostridium）等10个属,占样品中已知铁还原菌属的62.07%~66.58%;生物炭和炉渣主要通过改变土壤pH值及含水量影响稻田土壤铁还原菌群落结构,混合施加的影响比单一施加更为显著;芽孢杆菌属（Bacillus）的相对丰度与稻田土壤甲烷的排放通量呈显著负相关,是稻田中抑制甲烷产生与排放的主要铁还原菌属.     

市政污水氧化沟处理工艺对人类致病菌群落组成的影响——以南京市某污水处理厂为例

人类致病菌(HPB)在市政污水中广泛存在,对人类健康产生严重威胁.以南京市某污水处理厂为例,采集1年内污水处理厂进水、污泥和生化处理出水样品,利用16S rRNA基因PCR扩增和高通量测序技术解析了 HPB群落组成特征,研究了生化处理过程中水质理化指标与HPB群落组成的相关性.结果表明,进水和生化处理出水中HPB的检出...     

不同海拔鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌群落多样性及PICRUSt功能预测

鬼箭锦鸡儿作为我国北方高山和亚高山地区的主要建群植物,是区域生态系统的重要组成部分,但是很少有研究关注其对土壤生态系统的影响及其对环境变化的响应.因而,以鬼箭锦鸡儿为研究对象,采用高通量测序技术,分析了不同海拔鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌群落多样性特征,并进行了功能预测分析.结果表明,所有样品共检测到43门、 112纲、 251目、 324科和542属,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门是根际和非根际土壤中的优势菌群.虽然不同海拔之间,鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌多样性指数和群落结构不存在显著差异,但是在同一海拔水平上,根际和非根际土壤细菌多样性指数和群落结构组成存在显著差异.PICRUSt功能预测表明,细菌群落主要涉及氨基酸代谢、碳水化合物代谢、辅助因子和维生素代谢等29个子功能,表现出功能上的丰富性,且代谢为最主要的功能.土壤细菌二级代谢通路预测基因相对丰度的变化与变形菌门、酸杆菌门和绿弯菌门等菌群丰度显著相关,并且土壤细菌预测功能基因组成的差异与土壤细菌群落结构的差异呈显著正相关,说明细菌群落结构与功能基因可能存在密切联系.研究初步探讨了不同海拔梯度下鬼箭锦鸡儿根际和非根际土壤细菌...     

南洋楹根瘤菌株分离和应用的研究初报

南洋楹根瘤菌株分离和应用的研究初报潘超美，杨风，李幼菊（广东省土壤研究所，广州５１０６５０）ＰｒｅｌｉｍｉｎａｒｙＳｔｕｄｙｏｎＩｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＮｏｄｕｌｅＢａｃｔｅｒｉａＳｔｒａｉｎｓｏｆＡｌｂｉｚｉａＦａｌｃａｔ...     

Characteristics of microorganisms isolated from technogenic soils of the Kama region

Microorganisms capable of degrading monocyclic and polycyclic aromatic hydrocarbons and several chlorinated aromatic compounds were isolated from soils polluted with industrial waste from chemical plants. They were identified as representatives of the genera Pseudomonas, Flavobacterium, Alcaligenes, Rhodococcus, Microbacterium, Cellulomonas, Arthrobacter, and Brevibacterium. Among them, bacteria capable of utilizing xenobiotics in a wide range of ambient temperatures and pH and in the presence of high sodium chloride concentrations were revealed.     

Three Different Topics for Bioremediation Application on Soils and Waters Contaminated with Aromatic Compounds, by Using Immobilized Bacteria

Molecular techniques and modelling are presented as powerful tools required in the performance of efficient soil and water bioremediation systems. An Escherichia coli CC118-D strain was constructed by inserting the Klebsiella pneumoniae hpa B gene, coding for the unstable 3,4-dihydroxyphenylacetate 2,3-dioxygenase, into its chromosome. When the constructed strain was immobilized, both enzyme stability and viability increased along the studied period, in absence of antibiotic. We proposed this strategy as an approach to overcoming plasmid instability and to enhance enzyme activity and stability, avoiding antibiotic utilization. A model was developed to understand and predict the behaviour of bacteria and pollutants in a bioreactor system, considering: fluid dynamics, molecular/cellular scale processes and biofilm formation.