艾草根系DSE菌株与根际功能性细菌的分离、鉴定及应用

【目的】从艾草(Artemisia argyi)根系及根际土壤中分离筛选具有促生作用的菌种。【方法】分别在内蒙古鄂尔多斯市和通辽市采集艾草根系及根际土壤样本,分离纯化共生真菌———深色有隔内生真菌(dark septate endophytes,DSE)和功能性细菌,采用分子生物学技术进行鉴定,从中筛选具有显著促生效果的DSE菌种和功能性细菌,构建人工菌群,并设置不接菌(A)、单接DSE(B)、单接解磷菌(C)、单接固氮菌(D)、DSE+解磷菌(E)、DSE+固氮菌(F)、解磷菌+固氮菌(G)、DSE+解磷菌+固氮菌(H)8个处理对艾草植株进行回接试验,以筛选最佳菌种。【结果】DSE真菌在艾草根系中的定殖率最高,共生结构主要呈现为链状、条带状、脑状和零散状。在艾草根系中,成功分离出4株DSE,其中菊异茎点霉(Paraphoma chrysanthemicola)在两试验地均为优势菌种。在艾草根际土壤中,共分离出36株功能性细菌,分别为26株解磷细菌和10株固氮细菌。解磷细菌中以芽孢杆菌属(Bacillus)为主,占总分离数的30.50%,其中,短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)占比为27.20%;固氮细菌中以根瘤菌属(Rhizobium)为主,占总分离数的16.67%,其中,溶纤维根瘤菌(Rhizobium cellulosilyticum)占比为33.30%。B~H处理的艾草生长指标均优于A处理,其中,H处理的促生效果最佳,其茎粗、叶片数、地上生物量、地下生物量分别提高了24.93%、80.00%、279.17%和251.69%。【结论】异茎点霉(Paraphoma chrysanthemicola)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)和溶纤维根瘤菌(Rhizobium cellulosilyticum)复合接种的促生效果最佳,DSE+解磷菌+固氮菌处理为最佳促生微生物组合。

湿地土壤因素对污水处理作用的模拟研究

人工湿地是近年来发展较快的污水处理设置，本文用室内模拟的方法研究了湿地土壤在处理生活污水的作用。结果表明，在排除了植物因子的前提下，人工湿地土壤—微生物系统对污水中的污染成分仍具有良好的去除作用。系统不同单位区段对污水中的总有机碳（ＴＯＣ）、总氮（ＴＮ）去除率存在差异，在第一个单位区段的处理效率最高，分别达４８％和３８％，远大于第二、三、四区段。土壤吸收附磷的过程中存在着积累现象，土壤磷浓度在第一区段先达到饱和，导致去除效率在实验后期下降。

表流湿地土壤因素对微污染水净化作用

为了研究人工湿地土壤在处理微污染原水的作用,在济南玉清湖水库建立土壤空白床进行实验研究。结果表明,在排除了植物因子的前提下,人工湿地的土壤-微生物系统对微污染原水中COD平均去除率达到46.67%、对TN的平均去除率为34.86%、对NH4+-N的平均去除率分别达到39.83、对TP的平均去除率达到45.12%。系统不同单位区段对微污染原水中的COD、TN、NH4+-N、TP去除率存在差异,在第一个单位区段的处理效率最高,分别为21.5%、18.32%、19.85%和16.64%,远大于第二、三、四区段。另外,土壤吸收附磷的过程中存在着积累现象。而且,系统处理效率受温度影响显著,随着温度的降低,污染物去除率也下降。

三种不同种植模式对土壤细菌群落多样性的影响

采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,研究了不同种植模式对土壤细菌群落多样性的影响。结果表明,不同种植模式下DGGE图谱条带的数量及亮度有较大区别,且有几条特征性条带发生了明显的变化。0—15 cm土层细菌群落的丰富度、多样性指数及均匀度指数均表现为"菜稻菜模式"(RVCs)>"休闲轮作模式"(FRCs)>"蔬菜连作模式"(VCCs);15—30 cm土层细菌群落的丰富度、多样性指数及均匀度指数均表现为FRCs>RVCs>VCCs。UPGMC聚类分析表明,RVCs处理的细菌群落结构相似性较低。主成分分析表明,对各主成分起分异作用的主要是RVCs和FRCs;与主成分因子1正相关程度较高的种植模式为RVCs和VCCs,与主成分因子2正相关程度较高的是FRCs。可见,水稻土细菌群落多样性与种植模式密切相关,这些变化对土壤细菌群落有重要的调节作用。

大豆根际土壤中氢氧化细菌的分离、筛选和基本特征

土壤中的氢氧化细菌能够利用土壤中的H2为能源并同化CO2,增加其种群数量并促进作物生长.采用气体循环培养体系(持续通氢气装置),通过电解水的方式产生H2,与通入的空气混合,形成流速为280ml.min-1、含H2量为41.6～125μmol.L-1的混合气体.采用矿质盐固体培养基,在适当的H2、O2和CO2下以H2作为唯一能源分离氢氧化细菌.采用此方法从大豆根际土壤样品中分离出40余株细菌,对其进行耗氢能力测定表明,有20株菌具有氧化氢功能和自养生长能力,初步判断这20株菌为氢氧化细菌,并测定了菌落形态及生理生化特征.

填料在自由水面人工湿地中的应用

近年来 ,国内外人工湿地的研究和应用发展迅速 ,但都基本上局限于土壤一微生物一植物所组成的陆地生态系统的框架内 .本文通过对深圳市某橡胶厂所自行设计建造的自由水面人工湿地的调查研究 ,分析了在人工湿地中采用填料代替植物的工作特性 ,并论证了土壤—植物—微生物这样一个生态系统是传统自由水面湿地处理系统实现其处理污水功能的核心 ,过度地强调这三者体系中的任何一方都可能会导致系统整体功能的削弱或丧失 .

氮肥减施对茶园土壤细菌群落结构的影响研究

为了研究不同减氮模式对茶树地下部分细菌菌落结构的影响。设置16 kg/667 m^(2)纯氮(减氮55.6%处理A),26 kg/667 m^(2)纯氮(减氮27.8%处理B),36 kg/667 m^(2)纯氮(常规施肥C),不施氮(CK)共4个施氮水平,对根际及非根际0-20 cm土壤、非根际20-40 cm土壤36个样品进行16S rRNA序列测定,利用IonS5^(TM)XL高通量测序平台对不同减氮处理的土壤细菌群落结构进行分析。试验结果表明:A、B、C三种施肥水平下,根际、非根际0-20 cm土壤及非根际20-40 cm土壤的细菌OTUs分别为505、854及835个,其中特异OTUs随着施氮量逐渐增加而降低。土壤细菌丰度和多样性分析显示施氮量为26 kg/667 m^(2)(减氮处理B)在根际与非根际0-20 cm土壤中细菌丰度较高,细菌多样性最高,土壤碳通量的结果亦证明了减氮处理B土壤中微生物较多。施肥茶园地下部分在门水平上的优势菌基本为氮代谢相关菌类,其中共有3个优势类群,分别为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)。在属的水平上,根际土壤与非根际土壤细菌优势菌完全不同。适当减氮处理B茶园土壤中细菌菌落多样性较多,丰度较高,并主要集中在养分吸收利用的根际及周边土壤中,有利于茶园养分的高效利用。

当归根系土壤有机磷降解菌的分离鉴定及其生长特性的研究

该研究分别以植酸钙和卵磷脂为唯一磷源,采用解磷圈法和液体摇瓶培养法,从采自岷县麻子川乡曾使用过毒死蜱等其他有机磷农药的当归根系土壤中分离筛选有机磷降解菌,对其进行形态学、生理生化特性、分子生物学鉴定及生长特性征分析。结果表明,从当归根系土壤中分离纯化出一株能对有机磷(植酸钙)有降解能力的菌株,命名为w-3。经鉴定和生长特性测定表明,菌株w-3为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis),其最适生长温度为35℃,最适初始pH值为8.0。菌株w-3具有良好的解磷能力,在多功能微生物菌肥研制中具有重要利用价值。

油用凤丹牡丹不同种植时间根际细菌群落多样性变化

【目的】土壤微生物在林业生态系统中具有重要的功能,解析油用凤丹牡丹长期人工种植后根际土壤中细菌群落结构多样性变化情况,为揭示油用凤丹牡丹长期连作后根际病害抑制性土壤形成的机制奠定基础。【方法】试验采集种植2、4、5、10和32年生凤丹牡丹的根际土壤,应用Illumina Mi Seq高通量测序技术,分析土壤细菌16S rRNA基因V3+V4区域的丰富度和多样性指数,研究连作对凤丹牡丹根际细菌群落结构及多样性的影响。【结果】源于不同种植时间(年限)的15个根际土壤样本共获得2 366个涵盖24门、79纲、113目、117科、103属的OTUs。凤丹牡丹根际土壤中心优势菌群为:变形菌门(34%)、酸杆菌门(14%)、浮霉菌门(14%)和放线菌门(10%)等。纲层次上的优势菌群为:变形菌门的δ-变形菌纲(26%)、α-变形杆菌纲(25%)、β-变形菌纲(15%)和γ-变形菌纲(15%);酸杆菌门的酸杆菌纲(44%)和Solibacteres(14%);浮霉菌门的浮霉菌纲(27%)和Planctomycetia(60%);放线菌门的放线菌纲(25%)、酸微菌纲(18%)、嗜热油菌纲(17%)、MB-A2-108(15%)、红杆菌纲(10%)。【结论】不同种植年限凤丹牡丹土壤中细菌优势菌群组成结构变化较小,但菌群多样性呈下降趋势;不同种植年限的土壤具有特异性、高丰度和低丰度细菌种属。随种植年限延长,酸杆菌门等细菌群落逐年积累,绿菌门和纤维杆菌门等特异性菌群出现,放线菌门、变形菌门、浮霉菌门等菌群丰度逐年降低,疣微菌门等菌群消失的现象可能是造成多年连续单一种植凤丹牡丹土壤细菌选择性抑制生长以及土壤病害发生、土壤退化的重要原因之一。凤丹牡丹根际微生物对维持根际土壤微环境具有重要的生态学意义。

抗生素/抗性细菌/抗性基因在土壤-植物系统中迁移转化及阻控消减的研究进展

土壤和植物是人类和动物生活中最重要的环境组成,但其正受到日益严重的人为资源污染,而进入环境的抗生素是主要的污染源之一。抗生素的过度使用和排放增加了土壤–植物生态系统和人类健康面临的抗生素污染及耐药性风险。阐明抗生素及其复合抗性污染物在土壤–植物系统中的环境行为及生态毒理学机理,对管控生态环境风险及保障食品安全具有重要的意义。本文综述了近年来国内外关于土壤–植物系统中抗生素的迁移转化规律、抗生素/抗性细菌/抗性基因的生态风险以及复合抗性污染物阻控消减技术的研究进展,以期为土壤–植物系统中抗生素抗性污染风险的管控和消减提供科学支撑。

冰川棘豆(Oxytropis glacialis)根系土壤细菌多样性特征

冰川棘豆是青藏高原高寒草原和荒漠草原主要伴生毒草之一,对青藏高原草地退化及畜牧业的发展产生严重影响。对4种不同生态环境中冰川棘豆根系土壤细菌的16S rRNA进行高通量测序及生物信息学分析,结合土壤的理化性质,分析了不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌群落多样性及其与土壤理化因子的关系,探讨了根系土壤细菌对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种可能的影响。结果表明,在不同生态环境下冰川棘豆根系土壤细菌多样性丰富,且受土壤pH和有机物影响最大,同时,能够保持稳定的核心菌群网络,对冰川棘豆在高寒生态系统中形成优势种具有促进作用。

设施种植模式对土壤细菌多样性及群落结构的影响

为了研究有机和常规设施种植模式及轮作对土壤细菌多样性和群落结构的影响,本研究采用Illumina平台Hiseq 2500高通量测序技术,于2016年6月(作物处于收获期)对北京市顺义区不同设施种植模式(分别为有机设施种植模式和常规设施种植模式下的叶菜连作、茄果连作和叶茄轮作)下土壤细菌进行16S r RNA测序。测序质控后共获得17 278个操作分类单元(operational taxonomic units,OTUs),共计318 851条有效序列。比较不同种植模式和轮作下土壤细菌多样性、细菌群落结构组成、相对丰度及土壤理化性质与细菌群落多样性关系的差异性。结果表明:土壤微生物群落结构在有机和常规设施种植模式下差异明显,有机设施种植土壤细菌多样性高于常规设施种植;有机设施种植下轮作与连作土壤细菌群落结构表现出明显差异,而常规设施种植下,两者没有明显差异;有机种植模式下,轮作土壤细菌群落多样性高于连作土壤;设施种植土壤细菌群落主要属于鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas,5.05%)和芽孢杆菌属(Bacillus,4.84%),相对丰度大于0.5%的共有14个属。有机设施种植土壤含有较多促进植物生长、有机质分解的细菌,常规设施种植土壤中降解化学杀虫剂、防治土壤病害、促进硝化过程的细菌较多。RDA分析结果显示土壤细菌群落主要受全磷、速效磷、有机质的影响。Tumebacillus、Candidatus Solibacter和Acidothermus都是分解有机质、利用碳源的细菌属,与土壤有机质含量呈正相关关系。由此可见,设施条件下,有机和常规种植土壤微生物群落结构的差异性主要源于肥料使用、有害生物防治措施和管理方式的不同。有机设施种植模式下,轮作更有利于发挥其改良土壤营养循环和防治土壤病虫害的作用。上述结果为在微生物水平上研究设施条件下不同种植模式的土壤生态质量差异提供了参考。

大型工矿企业总降接地网设计机辅分析

从某一拟新建110kV总降变电所所址的实测土壤电阻率出发,提出一种基于CYMEGRD计算机辅助分析的接地网设计方法。主要内容包括:现场视在接地电阻率测量,得到土壤结构模型;计算出水平不均匀分层土壤条件下不同地网结构的接地电阻;分析并设计得到更经济合理的地网结构;给出地网的电位升、接触电压和跨步电压的分布图。同时提出采用生物菌接地降阻剂改善土壤电阻率。

土壤-植物系统中抗生素抗性的传播过程与影响机制

土壤是抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)的重要储存库,土壤-植物系统是ARGs从土壤向人体传播的主要渠道。因此,关注土壤-植物系统中抗生素抗性的传播过程与影响机制有助于系统性地了解抗生素抗性细菌(antibiotic resistant bacteria,ARB)、ARGs在土壤-植物中的迁移途径、传播规律和影响因素,可以为阻控抗生素抗性传播提供思路。本文总结了土壤中抗生素抗性的来源与演变机制,着重强调了抗生素抗性从土壤向植物的传播过程与影响因素,最后讨论了阻断ARGs在土壤-植物系统中传递的物理化学和生物控制技术,并提出了未来的研究方向,对遏制抗生素抗性传播、保障蔬菜作物安全与人体健康具有重要现实意义。

生物质炭与噬菌体联用阻控与灭活土壤–生菜体系中抗生素抗性致病细菌

农田土壤-蔬菜体系中残留和滋生的多种抗生素抗性致病细菌已对人体健康和生态环境安全造成较严重的隐患,因此开展针对性的风险管控技术研究十分迫切。生物质炭阻控与农业噬菌体疗法联用靶向灭活土壤-蔬菜体系中抗生素抗性致病细菌,为解决此类污染土壤问题提供了全新途径。本研究以自主制备的抗生素抗性致病细菌(携带四环素抗性基因tetW的大肠杆菌K12,携带氯霉素抗性基因ampC的铜绿假单胞菌PAO1)污染农田土壤为盆栽用土,开展生菜土培试验60 d。设置单独或同时添加生物质炭和接种广宿主型噬菌体(YSZ 5K)的不同处理,以土壤-生菜体系中K12、PAO1数量变化及tetW、ampC丰度消减程度表征联合修复的效果。结果表明,针对土壤-生菜体系中残留K12、PAO1和tetW、ampC消减程度变化,判断不同处理效果,依次为:BP(生物质炭与噬菌体联用)>B(单独施用生物质炭)>P(单独接种噬菌体)>CK(对照),其中BP处理条件下,K12与PAO1在土壤和生菜叶片中数量较之对照处理下降了2.1~3.1个数量级,tetW和ampC丰度较之对照处理下降了2.2~3.3个数量级。此外,在BP处理条件下,生菜收获后,土壤微生物群落结构与功能多样性和稳定性指数也得到显著提升,证明该联合治理方式是一种较为环境友好的修复技术。本研究结果可为降低土壤–蔬菜体系中抗性致病细菌的残留风险提供科学的理论依据和有效的管控技术。

稻蟹共生系统对土壤微生物多样性的影响

该研究以稻蟹(扣蟹)共作及稻田单作中土壤为研究对象,采用S型5点采样法研究稻蟹共作对土壤主要细菌、真菌的影响,结果表明:其中稻蟹共作土壤比单作稻田土壤多6种细菌,且稻蟹共作土壤特有3种细菌,分别是乳酸杆菌、氧化微杆菌和节杆菌,稻蟹共作土壤和单作稻田土壤的共同真菌属有4种,其中枝孢菌属和链格孢菌属均是其优势菌。从种类上讲,稻蟹共作土壤比单作稻田土壤多4种真菌,无蟹稻田土壤特有6种真菌,稻蟹共作土壤特有10种真菌。稻蟹共作土壤微生物的物种多样性及Simpson优势度指数均高于无蟹稻田。揭示了稻蟹共生系统对土壤微生物多样性的影响。

稻虾共作模式对稻田土壤细菌群落结构与多样性的影响

通过研究稻虾共作模式下0~60 cm土层土壤细菌群落结构与多样性,明确该模式下稻田土壤细菌的群落特征,旨在为研究稻虾共作模式下稻田土壤养分循环提供理论依据。依托湖北省潜江市白鹭湖农场15年定位试验,采集0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm、30~40 cm、40~50 cm和50~60 cm土层土样,采用高通量测序技术分析土壤细菌群落结构和多样性,并研究土壤细菌群落特征与土壤理化性状的关系。与中稻单作模式相比,长期稻虾共作模式显著提高了0~10 cm和20~40 cm土层有机碳(TOC)含量、0~30 cm土层全氮(TN)含量、0~20 cm和30~40 cm土层全磷(TP)含量以及10~40 cm土层有效钾(AK)含量。长期稻虾共作模式后土壤细菌的群落组成发生了改变,显著提高了土壤中绿弯菌门、拟杆菌门、硝化螺旋菌门和芽单胞菌门的相对丰度,降低了蓝细菌门、放线菌门和疣微菌门的相对丰度;同时,稻虾共作模式显著提高了10~20 cm和30~50 cm土层细菌的物种丰富度和多样性,但降低了0~10 cm土层细菌的丰富度。相关性分析表明,TOC、TN、AP和AK是影响稻虾共作模式土壤中细菌群落结构及多样性的主要因素。长期稻虾共作模式改变了稻田土壤理化性状,改变了土壤细菌的群落组成,提高了深层土壤的细菌物种丰富度和多样性。