重金属Cu对堆肥过程中微生物群落代谢和水解酶活性的影响

为了探讨重金属Cu对堆肥过程的影响,以猪粪、麦秸、废菌糠为原料并接种复合微生物菌剂,在静态堆肥条件下,研究了Cu对堆肥过程中温度、微生物群落代谢能力和水解酶活性的变化。结果表明,CK处理(不添加Cu)高温期维持5d(其中55℃以上维持4d)达到无害化的温度要求;添加Cu处理后,L处理(Cu浓度为100mg.kg-1)高温期(>50℃)只持续4d;H处理(Cu浓度为500mg.kg-1)在整个堆肥过程中只有1d超过55℃,高温期只维持2d,L、H处理均未达到无害化的温度要求。以Biolog方法为主要检测手段并结合聚类分析和主成分分析方法,分析了重金属Cu对堆肥过程中微生物群落代谢能力的影响,结果表明,低剂量Cu能提高微生物群落对聚合物类碳源的转化与利用的能力,高剂量Cu对微生物群落利用中间代谢物和复杂大分子类碳源产生一定的抑制作用。水解酶活性分析结果表明,低剂量Cu对水解酶有一定的激活效应,高剂量Cu对水解酶有一定的抑制效应。

添加菌剂对堆肥化过程中微生物群落代谢影响的Biolog解析

为了促进堆肥中木质纤维素降解并了解其中微生物群落代谢功能多样性,该文主要采用Biolog微平板法,考察了添加菌剂对牛粪堆肥中木质纤维素降解及微生物群落代谢能力的影响。结果表明:堆肥结束时,菌剂处理的堆肥中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别比对照提高了31.31%、19.57%和14.33%;对平均色度变化分析表明接种菌剂增加了堆肥高温期微生物的细胞代谢能力;Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数分析均显示添加菌剂可以显著提高堆肥前期的微生物多样性;主成分分析结果显示,添加菌剂提高了堆体中微生物对双亲化合物、聚合物、氨基酸和氨基化合物等碳源的代谢能力,从而可促使有机质被更高效降解。

模拟升温和营养盐加富对大亚湾浮游生物群落代谢的影响

文章结合模拟升温和营养盐加富,于2016年8月和2017年1月研究了夏季和冬季大亚湾海域浮游生物群落代谢特征,以期深入了解浮游生物对升温和富营养化作用的响应机制。结果表明:升温和营养盐输入均会影响浮游生物总初级生产力(GPP)和群落呼吸率(CR),且GPP对环境的响应更敏感。夏季GPP除在培养前期(24h)极高温条件下受到显著抑制外,营养盐输入的影响比温度的影响作用更显著;而冬季GPP和CR受升温效应的影响显著(p<0.05)。总体看来,升温效应和营养盐输入均能影响浮游生物群落碳代谢平衡,导致海洋生态系统的稳定性降低,进而影响海洋生物多样性以及渔业资源产出的数量和质量。

安徽查湾自然保护区常绿阔叶林不同林分土壤微生物群落代谢特征

为探讨亚热带常绿阔叶林不同林分土壤微生物群落特征,在安徽祁门县查湾自然保护区亚热带常绿阔叶林内,分别选择以甜槠(Castanopsis eyrei(Champ.)Tutch.)为单一优势种的林分P1,以青冈栎(Cyclobalanopsis glauca(Thunb.)Oerst.)、甜槠和马尾松(Pinus massoniana Lamb.)为优势种的林分P2,各设置3个重复样地,采用Biolog方法探讨了土壤微生物群落功能多样性与林分结构的关系。结果表明,林分P2土壤养分(铵态氮、硝态氮、可溶性有机碳氮)均高于林分P1,但没有显著差异(P>0.05);两种林分0~10 cm土层的土壤养分含量明显高于10~20 cm土层。培养48 h后,林分P2的0~10 cm与10~20 cm土层AWCD均大于P1,并且0~10 cm土层差异较大,但不同土层AWCD在两种林分之间均未达到显著差异(P>0.05)。林分P2 0~10 cm土层AWCD、Shannon指数(H')、Simpson指数(D)、Mclntosh指数(U)和丰富度指数(S)均高于林分P1,林分P2的H'与D显著高于林分P1(P=0.03,P=0.02),但10~20 cm土层所有功能参数在P1与P2之间没有显著差异(P>0.05)。0~10 cm土层,林分P1土壤微生物对醇类和糖类利用率较高,林分P2对糖类和酯类利用率较高。10~20 cm土层,林分P1对醇类利用率较高,林分P2对胺类和醇类利用率较高。冗余分析(RDA)显示,铵氮、林分胸高断面积、林分丰富度指数、土壤含水率、溶解性有机碳(DOC)及溶解性氮(DN)对微生物碳源利用影响较大。其中,铵氮、林分丰富度指数、含水率、DN几乎与所有碳源代谢呈正相关。林分结构因子除林分丰富度指数外均与所有碳源代谢呈负相关;蒙特卡罗置换实验显示林分胸高断面积与土壤微生物群落代谢呈显著负相关(r2=0.42,P=0.02)。以上结果说明亚热带北部常绿阔叶林土壤微生物群落代谢特征受林分结构的制约。

不同饵料投喂率对罗非鱼生长、水质和水体微生物群落代谢多样性的影响

为了研究不同饵料投喂率对养殖罗非鱼生长效应、水质指标和微生物群落代谢多样性的影响,以(16±0.20)g的吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)为研究对象,探究不同饵料投喂率对罗非鱼生长以及水质指标的影响,同时,采用Biolog-ECO方法检测养殖水体中微生物对31种碳源的利用能力,研究不同饵料投喂率下的微生物代谢多样性的差异。研究结果表明,4%饵料投喂率下的罗非鱼饵料系数最低,饵料利用率较高,高投饵率对水质影响较大,不同饵料投喂率对养殖水体微生物代谢多样性有影响,4%饵料投喂率的Shannon指数较大,水体中的微生物种类较多;Pearson相关性分析表明,COD、TN、TP、NH3-N对水体微生物代谢β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸盐、甘氨酰-L-谷氨酸具有显著的正相关关系(P<0.05)。综合考虑,在罗非鱼养殖生产过程中,兼顾生态效益和经济效益,应该合理的进行饵料的投喂,初始大小为16 g左右的罗非鱼饵料投喂率为4%上下为宜。

铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响

研究了陕西省铜川煤矿矿区的重金属污染状况以及不同程度的重金属污染对土壤微生物代谢、微生物群落功能以及土壤酶活性的影响.结果表明:铜川矿区土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效量均显著高于非矿区土壤,其中Cd污染最为严重.采用Biolog方法结合主成分分析和聚类分析发现,随着污染程度的增加,不同土壤微生物群落间的代谢特征发生显著变化,而且这种变化主要体现在糖类和氨基酸类碳源的利用差异.在轻度、中度污染情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应;而在重度污染的情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应.随着污染程度的增加,脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性均呈现降低的趋势,矿区土壤脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是非矿区土壤中相应酶活性的50.5%～65.1%、19.1%～57.1%、87.2%～97.5%、77.3%～86.0%;蔗糖酶和纤维素酶在中等污染程度以下的土壤中表现为激活效应,而在重度污染的土壤中表现为抑制效应.

黄土高原石油污染土壤微生物群落结构及其代谢特征

针对污染胁迫下土壤微生物群落变化和代谢变异等问题,基于平板稀释法和Biolog微平板分析方法,研究了陕北黄土高原石油污染土壤微生物群落结构、代谢特征及其功能多样性。结果表明,不同类群的土壤微生物对石油污染胁迫的响应不同,污染土壤细菌和真菌数量高出清洁土壤1个数量级,而污染土壤的放线菌数量极显著减少(P<0.01);污染土壤和清洁土壤微生物对糖类和多聚物类碳源较易利用,污染土壤微生物总体上代谢碳源的种类和活性均低于清洁土壤。微生物群落主成分分析(PCA)表明,石油污染土壤和清洁土壤的微生物群落存在显著差异(P<0.01),起分异作用的碳源主要为糖类,其次是羧酸类和氨基酸类;随着土壤石油含量增加,典型变量值变异(离散)增大,土壤微生物群落结构稳定性降低。微生物群落多样性分析表明,Shannon丰富度指数(H)、McIntosh均一度指数(U)和Simpson优势度指数(1/D)均达到极显著差异(P<0.01),污染土壤微生物群落H和U低于清洁土壤,但是一定浓度的石油污染可以刺激土壤微生物群落中优势种群的生长,1/D增高。研究结果为陕北黄土高原石油污染区土壤微生物修复提供理论基础。

生物过滤塔中微生物群落的代谢特性

了解微生物群落结构与代谢功能对于提高生物反应器运行性能具有重要意义.为此,本研究用Biolog方法在160d的运行过程中研究了处理甲苯气体的木屑生物过滤塔和活性炭生物过滤塔中微生物群落的代谢特性.研究发现,木屑过滤塔和活性炭过滤塔中微生物群落的平均代谢活性在长期运行时均有下降趋势.主成分分析结果表明,生物过滤塔中微生物群落代谢指纹在运行前期未发生显著变化,但103d后在过滤塔进气端出现显著变化,到160d时整个过滤塔内的微生物群落代谢指纹均发生改变.2套过滤塔中微生物群落代谢活性与代谢特征指纹未表现出较大差异,表明长期运行时填料对微生物代谢的影响较小.在Biolog平板内的95种碳源中,羧酸类物质和氨基酸类物质更容易被过滤塔中的微生物群落利用.

基于Biolog解析添加酶液对堆肥化过程中微生物群落代谢的影响

以Biolog方法为主要监测手段,结合聚类分析以及PCA分析方法,考察了添加酶液对农业废物堆肥中木质纤维素降解及微生物群落代谢能力的影响.结果表明,添加酶液使得堆料中有机质的降解率提高了4.90%;微生物群落代谢聚类结果表明,添加酶液可以改善堆肥微生物对中间代谢产物类碳源的代谢能力.通过PCA发现,添加酶液提高了堆体中微生物对双亲化合物、聚合物、氨基酸和氨基化合物等碳源的代谢能力,由此可导致有机质被更高效降解;此外,堆肥各时期群落代谢聚类结果表明,酶液对堆肥进程的影响主要表现在一次发酵的第6 d和二次发酵的第30 d,从而有效地加速了堆肥进程.

不同来源沼液对土壤微生物群落碳代谢的影响

为探索不同来源沼液对土壤微生物群落结构的影响,本研究通过室内培养试验,基于BIOLOG微平板培养方法,对比了鸡粪源、猪粪源和牛粪源沼液在等氮条件下加入土壤后的微生物碳代谢特征。结果表明:同无任何添加的对照相比,不同来源的沼液对土壤有机质含量无显著影响,但对无机氮、全氮、有效磷、速效钾、pH和电导率均有不同程度的提升效果。土壤微生物生物量碳在牛粪沼液处理中最高,而猪粪沼液中微生物量碳则同对照相比显著降低(P<0.05)。鸡粪沼液引发了微生物最高的碳源利用强度,而猪粪沼液则表现出抑制的趋势。微生物对碳水化合物的利用在鸡粪沼液处理中达到最高,显著高于猪粪沼液(P<0.05)。对于氨基酸碳源的利用,各沼液处理均表现出抑制的趋势,但仅在猪粪沼液处理中达显著水平(P<0.05)。鸡粪沼液相比其他处理显著促进了微生物对羧酸的利用(P<0.05)。相比其他处理,鸡粪沼液显著提高了土壤微生物的Shannon丰富度和Simpson优势度指数;McIntosh均一度指数的最高值也出现在鸡粪沼液处理,但其仅显著高于猪粪沼液处理(P<0.05)。主成分分析显示猪粪沼液处理的微生物碳代谢群落同对照的差异最大,相比而言牛粪和鸡粪沼液对微生物代谢群落的影响较小。总体而言,不同来源沼液对土壤微生物碳代谢的影响存在差异,其长期的效应有待进一步通过田间试验验证。

生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落结构的影响

【目的】探明不同用量生物质炭对草坪土壤微生物多样性特征的影响,为生物质在草坪土壤中的应用提供理论依据。【方法】以草坪土壤为研究对象,以不施用生物质碳为对照,设8、20、40和200 kg/m^(2)共4个生物质炭用量处理,对照和4个处理分别标记为BC0、BC8、BC20、BC40和BC200。播种5个月后采集0~30 cm土壤,测定土壤有机碳、全氮、水溶性碳和微生物量碳含量及土壤微生物碳代谢群结构,分析不同用量生物质炭对草坪土壤微生物碳代谢群落的影响。【结果】与对照BC0相比,施用生物质炭处理的土壤全氮含量显著增加(P<0.05,下同),BC40和BC200处理的土壤有机碳显著增加,BC200处理的水溶性碳显著增加,而土壤微生物量碳无显著变化(P>0.05)。BC20处理的土壤平均光密度(AWCD)值较对照BC0提高12.4%,BC200处理的AWCD值则较对照降低51.3%。BC20处理增加了生物群落结构AWCD值,利用胺类物质微生物活性显著提高;BC200处理降低了土壤微生物数量,对利用多聚物类物质微生物的负面影响最小。主成分分析结果表明,第一主成分可解释变异的86.06%,主要为代谢吐温40、吐温80、L-丝氨酸、D-半乳糖酸内脂、D,L-α-磷酸甘油和4-羟基苯甲酸等六种碳源物质引起的,能有效区分适量(BC8、BC20、BC40)和过量(BC200)施用生物质炭含量处理的草坪土壤。相关分析结果表明,土壤微生物量碳与i-赤藓糖醇的光密度值呈显著正相关;土壤有机碳和水溶性碳含量与L-精氨酸、L-丝氨酸等多种碳源的光密度值呈显著或极显著(P<0.01)负相关。【结论】适量施用生物质炭可提高草坪土壤的微生物数量和活性。施用生物质炭的草坪土壤利用L-精氨酸、L-天门冬酰胺的能力较强,但对利用L-苏氨酸、i-赤藓糖醇、D-木糖和2-羟基苯甲酸等碳源基质的利用能力较弱。建议在种植草坪草时,生物质炭的施用量控制在20 kg/m^(2)以内。

基于Biolog-ECO技术分析杂交鳢和大口黑鲈高产池塘水体微生物碳代谢特征

为了研究华南地区高产池塘高峰养殖季节微生物群落碳代谢特征,运用Biolog-ECO技术,分析了华南地区杂交鳢(Channa maculata♀×Channa arguss♂)和大口黑鲈(Micropterus salmoides)两种养殖池塘的水体微生物群落功能多样性。结果表明:杂交鳢和大口黑鲈两种池塘不同水层多样性指数(Shannon-Wiener指数、Simpson指数和丰富度指数)存在一定程度的差异,但在使用增氧机条件下,每种池塘的上、中、底3水层间水体微生物活性(AWCD)均无显著性差异(P>0.05),且两种池塘间的AWCD为杂交鳢池塘强于大口黑鲈池塘;两种池塘水体微生物对6类碳源利用率规律相似,碳源的代谢利用率由强到弱为碳水化合物类>聚合物类>氨基酸类>羧酸类>胺类>酚类。水体微生物代谢特征PCA分析表明,两种池塘间的样方分布在不同区域,但池塘间样点间离散程度较大,表明两种池塘水体微生物存在一定的代谢差异性。决定两种池塘间代谢差异的碳源有:D-半乳糖酸内脂(D-Galactonic Acid Lactone)>D-纤维二糖(D-Cellobiose)>肝糖(Glycogen)>D-木糖(D-Xylose)>L-丝氨酸(L-Serine)。Biolog-ECO技术可用于分析养殖水体微生物群落碳代谢差异,以及造成代谢差异的决定因素,同时可有效识别容易被养殖水体微生物利用的碳源类型。

青藏高原多年冻土区土壤需氧可培养细菌多样性及群落功能研究

以青藏高原腹地不同植被类型多年冻土区土壤细菌为研究对象,分析了可培养菌群数量、多样性和生理代谢功能的变化及其与环境因子间的关系.结果显示:从沼泽草甸到高寒荒漠,土壤水分、总碳、总氮含量逐渐降低,pH值升高,可培养细菌数量在2.97×106～2.88×107 CFU.g-1,与含水量、总碳、总氮显著正相关;Actinobacteria(51.4%)和γ-Proteobacteria(31.7%)为优势菌群,α-prote-bacteria仅在沼泽草甸中有分布,β-protebacteria、Bacterioidetes丰度与含水量、总碳、总氮间显著正相关;自沼泽到荒漠,菌群代谢活性和Shannon功能多样性指数降低,pH与Shannon指数显著负相关,继氨基酸类碳源之后,多聚物逐渐成为被细菌群落主要利用的碳源种类.研究表明,伴随冻土退化地上植被逆向演替的过程,青藏高原多年冻土地下土壤微生物群落丰度、遗传和代谢功能多样性均发生了不同程度的响应.

退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量及群落功能多样性的影响

采集不同恢复阶段的土壤样品,采用微生物培养法研究了退化喀斯特植被恢复对土壤微生物数量、群落功能多样性的影响。研究结果表明随着退化喀斯特植被的恢复,土壤微生物数量增加,表现为乔木群落阶段>灌木群落阶段>草本群落阶段>裸地阶段。土壤微生物群落代谢功能分析表明:植被恢复往往导致较高的平均颜色变化率、物种丰富度和功能多样性。乔木群落阶段的平均诱导底物利用率最高,明显地与其他3个恢复阶段不同。总之,植被恢复使得土壤微生物数量增加,碳源平均利用率增强。因此,创造了更好的土壤条件更有利于退化喀斯特植被的恢复。

东湖底栖藻类群落的初级生产力

为调查浅水湖泊底栖藻类群落的初级生产力,用黑白瓶法对东湖沿岸带人工基质上底栖藻类的初级生产力进行了原位测定.结果表明:东湖沿岸带底栖藻类群落春、秋季总初级生产力分别为碳生成量0.50和0.40 g/(m^2·d),春季净初级生产力比秋季高;东湖底栖生物群落的P/R>1,属自养型群落.估算结果显示:东湖底栖藻类群落初级生产总量小于浮游藻类的1‰(0.058%～0.07 5%).

水生植物对沉积物微生物群落功能多样性的影响

为研究水生植物对沉积物微生物群落功能多样性的影响,采用Biolog-Eco微平板法分析非根际沉积物及菖蒲根际沉积物微生物群落功能多样性差异。结果表明:水生植物菖蒲的生长可大大提高沉积物中微生物的活性及多样性,菖蒲根际微生物总活性(AWCD)、微生物多样性指数(包括Shannon-Wiener指数、丰富度指数及Pielou均匀度指数)均显著高于非根际沉积物;菖蒲根际沉积物微生物主要是一些利用酯类及糖类作为碳源的微生物类群,而非根际沉积物微生物主要利用酯类及胺类碳源;菖蒲根际沉积物及非根际沉积物之间的代谢差异的碳源主要有D-纤维二糖、β-甲基D-葡萄糖苷、葡萄糖-1-磷酸、D-半乳糖醛酸及D-葡萄胺酸、苯乙基胺、N-乙酰基-D-葡萄胺、D-半乳糖内酯、D-甘露醇及D,L-a-甘油。根际及非根际微生物群落功能多样性差异可为揭示水生植物对水环境沉积物的根际效应机制提供一定的科学依据。

不同油气储藏区微生物代谢活性及多样性响应

【目的】研究土壤微生物群落代谢活性及多样性对地下油气储藏情况的响应。【方法】采用Biolog-ECO微平板技术,研究焉耆境内不同油气储藏地区,地下80～100 cm土壤样品微生物的群落代谢活性及多样性。【结果】微生物代谢活性总体呈现利于藏油气区域微生物活性>不利于或难于评价藏油气区域>无藏油气区域的规律;在利于藏油气和不利于或难评价藏油气区域样品中,氨基酸和多聚物利用微生物在AWCD的贡献上均高于对照区域,而羧酸、胺类均低于对照区域。主成分分析表明,三个不同藏油气区域微生物群落分布特征有着明显差异,PCA 1、PCA 2中权重最大的基质为D-甘露醇和D-木糖,分别为载荷值0.97和0.87。【结论】新疆焉耆三个区域,地下土壤微生物群落明显受油气分布影响。Biolog-ECO微平板技术可能作为油气储藏初步勘测的一种手段。

克拉玛依石油污染土壤微生物类群及其代谢活性研究

采用GC、平板稀释法、Biolog微平板技术研究了克拉玛依石油污染地区不同土层(0~15 cm、15~30 cm、30~45 cm)的土壤烷烃含量、微生物的群落变异情况和微生物代谢活性。结果表明:石油污染土壤烷烃含量高,其与细菌、真菌、放线菌数量分别呈显著负相关(r=-0.885,P<0.05)、负相关及极显著负相关(r=-0.948,P<0.01)。不同土层的清洁土壤和石油污染土壤中细菌、真菌、放线菌数量随深度增加呈递减趋势。不同土层清洁土壤受石油胁迫之后细菌、放线菌数量极显著减少(P<0.01),0~15 cm土层真菌数量增加极显著(P<0.01),15~30 cm、30~45 cm土层增加不显著(P>0.01)。不同土层清洁土壤微生物代谢活性极显著高于石油污染土壤(P<0.01),土壤微生物代谢活性随深度增加代谢活性降低。不同土层的清洁土壤和石油污染土壤微生物群落对六大碳源利用体现出差异。主成分分析(PCA)表明,不同土层的清洁土壤与石油污染土壤微生物群落对31种碳源利用在PC1方向有极显著差异(P<0.01),不同土层之间差异主要体现在PC2方向。综合PC1、PC2对碳源利用差异主要是I-赤藻糖醇、L-苏氨酸。

基于MicroResp^(TM)不同施肥方式对土壤微生物群落的影响

土壤微生物群落代谢变化被认为是反映土壤质量和健康状况的敏感指标。通过5 a定位试验,采用MicroResp^(TM)方法分析不同施肥方式对农田土壤微生物群落功能多样性及其代谢结构的影响。结果表明,适量施用有机肥和沼液肥有利于提高土壤微生物代谢活性,并对土壤微生物群落代谢结构产生明显影响,但长期高量施用沼液肥不利于维持土壤微生物代谢活性和群落多样性。相关性分析结果表明,土壤pH值、全磷含量和Cu含量与土壤微生物代谢活性及其群落结构关系最密切,其中土壤Cu含量为主要影响因子。能明显提高土壤养分含量及导致土壤重金属Cu、Zn累积是有机肥较其他施肥方式对土壤微生物群落代谢功能产生显著影响的关键因素。

塔克拉玛干沙尘暴源区空气微生物群落的代谢特征

采用BIOLOG生态微平板(BIOLOG EcoPlateTM)技术,对采集自塔克拉玛干沙漠南北缘5个地区的空气样品进行研究,目的是了解空气微生物群落碳代谢功能的特点与差异.结果表明,5个地区空气样品的平均吸光度(AWCD)在培养10 d没有达到饱和且差异显著,AWCD值最高的为莎车县,和田县最低,分别为0.24和0.1;碳源利用水平表明这5个地区空气微生物对聚合物类碳源利用率最高,其次是碳水化合物、氨基酸类、羧酸类碳源,而酚类和胺类最低;主成分分析(PCA)发现有20种碳源与PC1显著相关,12种与PC2显著相关,并且这5个地区也被分为两类,和田和皮山聚为一类,乌恰、莎车和轮台聚为一类;典范对应分析(CCA)和相关分析表明一些非生物因素对空气微生物群落碳代谢强度和单一碳源的利用能力具有不同程度的影响,如风速、海拔、湿度等;进一步的研究也表明非生物因素对空气微生物群落利用的能力影响显著,其中β-甲基D-葡萄糖苷、D-半乳糖醛酸和腐胺的光密度值与纬度显著正相关(P<0.05),2-羟苯甲酸和α-D-乳糖与风速显著正相关(P<0.05),D-葡萄胺酸与气压显著正相关(P<0.05)且与海拔为显著负相关(P<0.05).综上可知,塔克拉玛干沙尘暴源区周边地区空气微生物群落碳代谢能力较低,呈现区域性特征,非生物因素显著影响空气微生物群落碳代谢强度及微生物群落对31种单一碳源的利用.