规模化奶牛养殖粪水还田对土壤理化性质及微生物群落特征的影响

规模化奶牛养殖粪水还田可实现资源化利用,但其对土壤环境的影响尚待明晰。通过完全随机区组设计试验研究了粪水还田量分别为0、0.32、0.64、0.96 t/m^(2)时对土壤理化性质及微生物群落特征的影响。结果表明:养殖粪水还田可以提高土壤养分和作物生物量,最合适的粪水还田量应为0.64 t/m^(2),此时对土壤微生物的丰富度和多样性影响也最小。土壤细菌中的优势细菌属斯克尔曼氏菌属(Skermanella)可生物固氮,减少土壤氮素流失;芽孢杆菌属(Bacillus)能分泌纤维素酶,有利于土壤中纤维素类的降解。子囊菌门(Ascomycota)为最主要的优势真菌门,它们有助于植物纤维素和木质素的降解。

毛乌素沙地苔藓结皮对沙化土壤性质和细菌群落的影响

生物土壤结皮能有效防风固沙,对沙漠地区生态恢复意义重大,但目前缺乏对生物结皮层与同厚度裸沙表层之间以及它们各自下方土壤之间的比较与分析。采用荧光定量PCR和高通量测序技术,对毛乌素沙地苔藓结皮层与裸沙表层,结皮下方土壤与裸沙下层土壤细菌16S rRNA基因丰度和群落结构进行分析。结合土壤理化因子数据,分析苔藓结皮对沙地细菌群落多样性的影响。对苔藓结皮层和结皮下方土壤,以及裸沙地的相应表层和下层土壤,进行样品采集,通过综合分析更细致研究生物结皮对土壤细菌群落及其生存环境的影响。结果表明:相比于裸沙表层,苔藓结皮显著提高了土壤速效养分、全氮和有机质的水平,结皮下方土壤中速效养分、全磷和有机质含量均高于裸沙下层。结皮层及其下方土壤中粗粉砂和粉粒的含量显著高于裸沙表层和下层,表明苔藓结皮显著改善了沙地土壤的理化性质。有效磷、速效钾、有效氮、黏粒、粉粒、粗砂是影响沙地土壤细菌群落组成的重要环境因子。苔藓结皮层中16S rRNA基因拷贝数最高,结皮层及其下方土壤中的细菌丰度显著高于裸沙表层和下层。多样性分析显示,结皮下方土壤中细菌多样性最高。在苔藓结皮层中,发现分类学地位尚未明确的难培养属unclassifiled_f__Micromonosporaceae和norank_c__Cyanobacteria,以及Pseudonocardia(假诺卡氏菌属)的相对丰度均显著高于裸沙表层;在结皮下方土壤中,发现分类学地位尚未明确的难培养属norank_c__Acidobacteria和Rubrobacter(红色杆菌属)的相对丰度均显著高于裸沙下层,这些差异显著的物种对稳定沙地土壤结构具有重要作用。因此,苔藓结皮的形成对沙地原有表层及下层土壤的细菌群落产生显著影响,利于生物固沙。研究结果为风沙治理和荒漠生态恢复提供了重要的微生物学理论依据。

盐单胞菌H17降解苯酚的响应面法优化及动力学

为获得盐单胞菌(Halomonas sp.)H17降解苯酚的最优条件,在单因素试验的基础上,通过Box-Behnken设计试验与响应面法,考察温度、pH、葡萄糖浓度对H17降解苯酚的影响,并通过动力学模型探究该菌株的生长和苯酚降解特性。结果表明,H17降解苯酚的最优条件为30℃、pH=8.0、葡萄糖质量浓度0.8g/L,在此条件下,苯酚降解率预测值为74.39%,实际值为73.92%,表明该模型可靠。该菌株降解苯酚动力学模型符合Haldane模型,其最大比降解速率、饱和常数和抑制常数分别为0.35h^-1、165.91mg/L和460.13mg/L。响应面法优化得到的生物降解条件准确,可为高盐含酚废水处理提供依据。

复合微生物絮凝菌剂强化处理奶牛养殖废水技术探究

为了探究曝气联合复合微生物强化氧化塘工艺对奶牛养殖废水COD和SS的去除效果,研究以规模化奶牛养殖废水3级氧化塘处理出水为研究对象,以复合微生物菌剂投加量、曝气强度和曝气时间为因素,采用单因素试验和正交试验,考察了影响氧化塘出水中COD和SS的主要因素,优化了处理的工艺条件。结果表明,单独投加复合微生物菌剂,菌剂投加量为0.5 g/L时氧化塘出水中的COD和NH^(4+)-N去除率最高,为24.01%和4.48%;同时絮凝率最大,为29.78%。正交试验表明微生物菌剂投加量是影响氧化塘出水中污染物去除效果的主要因素,其次是曝气时间和曝气强度;当菌剂投加量为1 g/L、曝气强度为100 m L/min、曝气时间为12 h时对出水中COD和NH^(4+)-N的去除效果最好,分别为40.13%和48.59%。当菌剂投加量为0.5 g/L,曝气强度和曝气时间分别为200 m L/min和12 h时出水中的絮凝率效果最好,为54.57%。研究可为规模化奶牛养殖废水的深度处理与安全利用回用提供理论支持。

耐盐苯酚降解菌Staphylococcus sp.的分离及降解特性

从巴丹吉林沙漠盐湖表层沉积物中筛选到一株高效耐盐苯酚降解菌CL.测定了菌株CL的生理生化指标、16S rRNA基因序列,通过动力学模型探究了该菌株的生长和苯酚降解特性,同时考察了固定化对其耐受及降解苯酚能力的影响.结果表明,菌株CL属于葡萄球菌属(Staphylococcus sp.),在温度30℃、pH 7.0—8.0、盐度0—10%和苯酚浓度100—200 mg·L-1条件下,该菌株能高效降解苯酚,其降解率均在85%以上.菌株CL对不同浓度苯酚的降解符合Haldane模型,其最大比降解速率和抑制常数分别为0.32 h-1和351.70 mg·L-1,同时该菌株在不同盐度下对苯酚的降解符合Ghose and Tyagi模型.固定化可以明显增加菌株CL对苯酚的降解和耐受能力.菌株CL在高盐环境下能够高效降解苯酚,具有生物处理高盐含酚废水的潜力.

寡营养型类节杆菌OM7的分离鉴定及固沙特性

生物土壤结皮能有效改善沙漠土壤特性,防治荒漠化。土壤微生物尤其是寡营养型微生物是生物结皮形成过程中不可或缺的重要角色。在毛乌素沙地苔藓结皮样品中分离筛选得到寡营养型固沙菌株OM7,并通过生理生化和16S rRNA基因进行鉴定,对菌株OM7的固沙特性进行初步研究,以期为沙漠生态治理提供优良菌种资源。在淀粉稀释度为1/40的高氏一号培养基中进行发酵培养,在沙罐中均匀施洒菌液后通过测定结皮厚度和抗压强度来研究菌株OM7的固沙能力。初步鉴定菌株OM7为类节杆菌OM7(Paenarthrobacter sp.OM7),为寡营养型类节杆菌的首次报道。类节杆菌OM7在1/40高氏一号培养基中培养3天的发酵液,于沙罐内接种菌剂培养物后在1个月内所形成结皮最厚为1.83 mm,抗压强度最大为10.48 N。寡营养型类节杆菌OM7具有高效固沙能力,适应养分贫瘠的环境,使其在沙漠生态治理中更具优势。菌株OM7的固沙能力与其生长状态呈正相关,发酵时间的选取对于固沙效果至关重要。

奶牛养殖粪水施用量对农田土壤中抗生素抗性基因赋存特征及微生物群落结构的影响

为探究奶牛养殖粪水施用对农田土壤中抗生素抗性基因(Antibiotics Resistance Gene,ARGs)赋存特征及微生物群落结构的影响,本研究以经氧化塘处理后的奶牛养殖粪水为研究对象,设置4组不同的养殖粪水施用量,分别为0、0.016、0.032和0.064 t·m^(-2),在玉米农田连续施用2个玉米生长周期后采集土壤,利用荧光定量PCR技术和高通量测序分析土壤中ARGs的丰度及微生物群落结构.研究发现施用养殖粪水后土壤中ARGs总相对丰度显著(p<0.05)提高了0.85~5.41倍.土壤中ARGs和可移动基因元件(Mobile Genetic Elements,MGEs)的总相对丰度均与养殖粪水施用量呈显著正相关(p<0.05),tet C、sul2和erm B是影响ARGs总丰度变化的主导基因.相较于养殖粪水施用为0 t·m^(-2)时,养殖粪水施用量从0.016 t·m^(-2)增加到0.064 t·m^(-2)时,土壤中微生物群落的chao1指数分别增加了44.4%、47.5%和42.3%,说明养殖粪水施用增加了土壤中微生物群落的物种丰富度,但粪水施用量增加未改变土壤微生物群的β多样性.VPA分析表明微生物群落、土壤理化和MGEs三者的交互作用对ARGs丰度变化的贡献率最大为46.4%,其次是微生物群落为20.9%.施用养殖粪水会显著增加土壤中ARGs的丰度和细菌物种丰富度,在一定范围内粪水施用量增加也会造成ARGs和MGEs丰度增加.

矿区高硫煤覆盖对土壤细菌群落组成和多样性的影响

【背景】土壤微生物生态研究对于矿区污染生态影响调查和矿区生态恢复都具有非常重要的意义,高硫煤覆盖对其下方土壤微生物群落的影响目前尚不清楚。【目的】探究煤矿区长期高硫煤覆盖对其下方土壤细菌群落组成和多样性产生的影响。【方法】从高硫煤矿附近煤场采集3种类型土壤样品(高硫煤覆盖层、高硫煤下方土壤、对照土壤),通过测定土壤理化性质和运用高通量测序技术研究高硫煤覆盖对土壤性质和细菌群落产生的影响。【结果】与对照土壤相比,高硫煤覆盖使其下方土壤pH值降低,硫酸盐、有机质、有效氮、有效磷含量升高。高硫煤覆盖使其下方土壤中细菌的多样性指数降低,细菌群落组成发生了较大改变。在属水平上,与对照土壤相比,高硫煤下方土壤中Bacillus的相对丰度较高;Acidiphilium与Sulfobacillus在3个样本组中的相对丰度呈现为高硫煤覆盖层>高硫煤下方土壤>对照土壤,硫氧化菌在高硫煤中的优势地位及其对下方土壤的影响由此可以得到证实。共现性网络分析表明,Acidiphilium和Sulfobacillus在高硫煤覆盖区域的土壤细菌群落中占有重要地位,对其他细菌类群影响非常大。【结论】高硫煤覆盖及硫氧化菌的优势存在,对高硫煤下方土壤的理化性质及细菌群落产生明显影响。研究结果有助于增进对矿区土壤微生物生态的认识,为高硫煤矿区生态恢复治理提供微生物学理论基础。