工矿复垦区大豆根际微生物多样性对施肥制度的响应

选取山西省古交屯兰工矿复垦区为研究对象,设置4个施肥处理,即对照处理(CK)、无机肥处理(F)、有机肥处理(O)、有机无机配施处理(OF),将传统与现代微生物技术相结合,分析比较了工矿复垦区苗期大豆根际微生物多样性对施肥制度的响应。结果显示,传统微生物培养法表明不同施肥处理下大豆苗期根际微生物细菌、放线菌、真菌数量差异显著(P<0.05),细菌、放线菌数量由大到小顺序均为OF>O>F>CK,真菌数量由大到小顺序为O>F>OF>CK;Biolog-ECO分析发现香农-维纳指数由大到小顺序为OF>O>F>CK,均一度指数顺序为O>OF>F>CK,OF处理下大豆根际微生物多样性指数与CK处理差异显著,香农维纳指数由大到小顺序为OF>O>CK>F,OF处理下大豆根际微生物活性高,代谢功能强;16S rDNA分析表明,OF处理下大豆根际微生变形菌门(Proteobacteria)丰度最高,且与O处理大豆根际微生物具有相似亲缘性属,而CK处理下大豆根际微生物绿弯菌门(Chloroflexi)与酸杆菌门(Acidobacteria)丰度最高,与F处理下大豆根际微生物具有相似亲缘性属。总体来看,大豆根际微生物多样性对施肥的响应变化明显,OF处理与CK对照处理差异显著。

重金属污染土壤的微生物修复技术探讨

目前,我国土壤重金属污染比较严重,重金属对土壤的理化性质、土壤生态特性和微生物群落结构产生明显的不良影响,也严重影响了土壤生态环境和功能的稳定。微生物修复技术是近年来发展起来的新型有效修复技术。在综述国内外微生物修复技术研究动态的基础上,重点讨论了当前微生物修复重金属污染土壤的修复机理,阐述了微生物修复技术的优点和局限性,并对微生物修复技术的未来研究方向进行了初步探讨。

一株耐铅土著微生物的吸附特性及机制研究

对一株耐铅性达2 000 mg/L的土著微生物GDYX03进行吸附特性与机制的研究,采用火焰原子吸收分光光度计测定菌株GDYX03对Pb^(2+)的吸附效果。结果表明,无营养物质提供的活细胞吸附效果比生长过程吸附效果好,且该菌株活细胞的最佳吸附条件是菌龄72 h,pH值5~6,接菌量5 g/L,温度30℃,时间30 min,初始质量浓度100 mg/L,在此最佳条件下,菌株GDYX03吸附率为98.852%,吸附量为19.73 mg/g。将吸附过程进行模型拟合,菌株GDYX03的吸附行为能很好地符合Pseudo二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,R2分别达0.999和0.996。通过透射电镜和红外光谱分析显示,菌株GDYX03对Pb^(2+)的吸附主要以表面吸附为主。研究证实了筛选出的肠杆菌GDYX03对Pb^(2+)具有较好的吸附效果,为当地土壤重金属污染治理提供了良好的土著菌种资源。

不同方法分析工矿复垦区不同植物根际微生物多样性的比较

以山西古交屯兰工矿复垦区为研究对象,从不同植物种植、不同耕作制度的视角出发,将传统分析与现代技术分析相结合,分析比较工矿复垦区植物根际微生物的多样性,旨在为提高工矿区复垦的土壤质量提供理论依据。传统分析结果表明,豆科植物根际微生物细菌与放线菌的数量要高于禾本科植物,毛苕子根际细菌、放线菌数量与Shannon多样性指数均高于其他植物,在大豆—玉米—玉米轮作制度下,大豆根际细菌、放线菌数量与Shannon多样性指数高于玉米—大豆—大豆轮作制度下玉米根际的相应指标。用16S rDNA V3～V4区操作分类单元(operational taxonomic units,简称OTU)进行不同植物根际细菌α多样性分析,发现自然恢复土壤的Chao1丰富度高于种植植物的土壤,与种植植物根际土壤微生物的群落结构截然不同,连种毛苕子根际与玉米—大豆—大豆轮作制度下的玉米根际土壤具有丰度较低的相似性微生物属,大豆与苜蓿的根际微生物具有相似的亲缘性。

一株耐铅细菌的筛选及其生物学特性的研究

针对山西省土壤重金属污染问题,进行耐铅菌株的筛选,以期为微生物修复提供理想菌株。利用选择性培养基从受重金属污染的土壤中筛选菌株,经生理生化试验及16S r DNA序列分析对其进行初步鉴定。最终筛选出一株耐铅菌株GDYX03,经鉴定为肠杆菌属(Enterobacter)。在接种量为10%、pH 6、温度为30℃、通气量选择10 mL装液量时,该菌株生长状况最佳。此时,菌株GDYX03的最大耐铅浓度为2000 mg/L,在水溶液中对铅吸附率和吸附量分别达到98.88%、19.78 mg/g。本研究筛选出的高耐铅菌株对铅吸附效果显著,可用于土壤重金属污染的微生物修复。

生物质炭对水溶液中Pb^(2+)的吸附性能研究

针对山西省土壤Pb^(2+)污染问题,选择一种环保及可循环利用的生物质材料。以农业废弃物小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭为材料,通过平衡吸附法确定影响吸附的最佳条件。结果表明,当Pb^(2+)初始浓度为200 mg/L时,生物质炭添加量8 g/L,pH 3～7,25℃条件下振荡360 min,为最适吸附条件,吸附效果最好,吸附量达24.85 mg/g,去除率达99.38%。该种生物质炭对Pb^(2+)的吸附符合二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,R^2分别达0.9994和0.9985。研究表明,用小麦秸秆和花生壳制备而成的生物质炭在一定条件范围内对Pb^(2+)具有良好的去除作用。

生物修复剂TF3对铅污染土壤的修复效果研究

为研究生物修复剂TF3(0.5 g·kg^-1肠杆菌干菌体+20 g·kg^-1生物炭+20 g·kg^-1有机肥)对铅污染土壤的修复效果,选取5种铅浓度土壤为研究对象,采用盆栽实验方法,研究施用修复剂TF3后,铅在油菜体内的富集、转运,以及土壤有效态铅、酶活性、微生物的响应。结果表明:TF3能够促进油菜生长、显著降低油菜地上部、地下部铅含量。与CK组相比,TF3组油菜地上部、地下部及总富集系数分别降低20.12%-71.91%、37.75%-60.13%、22.45%-68.77%。TF3组显著降低土壤有效态铅含量,降低23.10%-39.84%。添加TF3,土壤四种酶活性和微生物数量都有不同程度的增加,真菌、放线菌、细菌分别较CK组增加11.76%-40.00%、6.45%-25.61%、120.20%-290.24%。研究表明,TF3降低了污染土壤铅对油菜的胁迫作用,可以作为修复铅污染的一种有效生物修复剂。

耐铅菌与生物炭、有机肥配施对铅污染土壤的修复效果

为明确耐铅菌联合生物炭、有机肥2种载体对铅污染土壤的修复效果,采用盆栽试验方法,进行了铅在油菜体内铅含量、土壤有效态铅含量以及土壤酶活性、微生物数量的响应研究。结果表明,生物炭和有机肥与不同接菌量配施均降低了油菜铅含量以及油菜对铅的转移和富集;相同基质配施条件下,随着接菌量增加,油菜铅含量先减少后增加,其中,接菌量0.5 g/kg、生物炭20 g/kg处理(T+J2)和接菌量0.5 g/kg、有机肥20 g/kg处理(F+J2)油菜地上部、地下部铅含量较少,与CK相比,2个处理地上部铅含量分别下降56.78%和30.40%,地下部铅含量分别下降22.94%和16.71%,且均达显著水平;T+J2和F+J2处理土壤有效铅含量也较低,分别较CK降低21.32%和12.61%;油菜根区土壤酶活性与微生物多样性随着接菌量的增加先增大后减小,当接菌量为0.5 g/kg时,土壤真菌、放线菌数量最多,4种酶活性也最大。耐铅菌以接菌量0.5 g/kg与生物炭、有机肥配施后对铅污染土壤修复效果最佳。

植物-微生物联合修复技术在Cd污染土壤中的研究进展

近些年土壤Cd污染治理备受关注。植物-微生物联合修复技术是修复重金属污染土壤的重要方法之一,也是国内外研究的热点。主要论述了植物和微生物在土壤中对重金属元素的作用机制以及二者之间的协同修复机制,总结了目前已经发现对Cd具有富集作用的植物种类和微生物类型,并讨论了植物-微生物联合修复技术今后的研究重点。

青霉菌与生物炭复合修复土壤砷污染的研究

采用随机区组设计,分别对添加不同量的青霉菌和生物炭的砷污染土壤进行培养,通过测定土壤中的As3+、As5+及总砷含量,探究了青霉菌与生物碳复合修复对砷污染土壤中有效砷的钝化率及土壤中砷的价态转化的影响,同时对土壤中的微生物数量进行区系分析,建立了微生物数量与有效砷含量之间的关系.结果显示,随着青霉菌接菌量与生物炭施用量的增加,土壤中总砷含量不会发生变化,有效砷含量从17.74 mg·kg^-1下降到12.69 mg·kg^-1,有效砷的钝化率可达到27.6%左右.而两种价态的砷(As^5+、As^3+)之间没有发生转化,约27%的As^5+会被青霉菌与生物炭固定,但As^3+在土壤中的含量基本保持不变.在有效砷含量下降的同时,土壤中放线菌的含量基本不变,但土壤中细菌的总量有所上升.结果表明,青霉菌与生物碳复合修复可以降低有效砷的含量,并使砷污染土壤中的微生物环境有所改善,对砷污染土壤显示出较好的修复性能.