有机残体混合分解对陆地生态系统物质循环至关重要,但关于农田生态系统中混合秸秆分解过程的研究仍较缺乏.该研究在玉米(Zea mays)单作、马铃薯(Solanum tuberosum)单作和玉米马铃薯间作小区实验中,设置了为期6个月的玉米秸秆、马铃薯秸秆和玉米马铃薯混合秸秆分解袋填埋实验,通过Biolog-Eco微平板法分析秸秆类型和分解环境对秸秆微生物碳代谢活性的影响.结果表明,马铃薯秸秆和玉米秸秆混合对分解过程产生了协同效应,混合秸秆的分解率和微生物代谢活性高于单一秸秆,增加了微生物对碳水化合物和羧酸类底物的利用.这种协同效应随时间延长而削弱.随机森林模型和结构方程模型分析表明,土壤中溶解性有机碳、硝态氮、铵态氮含量以及秸秆碳氮比是驱动秸秆分解的重要因素.总之,秸秆混合促进秸秆分解.

目的 选取3种海洋赤潮甲藻为研究对象,从广西涠洲岛海域来源细菌中筛选出高效溶藻的菌株,研究菌株的溶藻效果和初步作用机制,为开展赤潮的防治工作奠定基础.方法 采用细菌发酵液与甲藻共培养来测定菌株的溶藻活性,检测藻细胞中丙二醛和抗氧化相关酶系统的响应规律,分析甲藻胞外溶解性有机物组成,并通过KEGG和CAZy数据库预测目标菌株合成溶藻物质的能力.结果 从24株细菌中筛选到15株对至少一种甲藻表现出溶藻活性的菌株,总阳性率为62.5％,菌株M026对3种甲藻均表现出显著的溶藻效果.添加10％的M026发酵无菌滤液,共培养3d后,3种甲藻细胞死亡率均高达95.0％.生理生化响应表明,在M026发酵无菌滤液胁迫下,甲藻细胞膜脂过氧化损伤严重,3种抗氧化相关酶(SOD、CAT和APX)活性先增加后下降,且三维荧光光谱检测到藻细胞内溶产物为类富里酸和类蛋白类物质.通过全基因组分析,菌株M026含有溶藻活性的次级代谢产物生物合成基因,及多种降解植物细胞壁的酶.结论 菌株M026可作为微生物溶藻菌剂的候选菌株.

水体溶解性有机物(Dissolved Organic Matter,DOM)是河流生态系统的重要组成部分,其含量及组分的变化与生态系统功能密切相关.以青藏高原东缘龙苍沟流域 27 条Strahler 1 级源头河流为研究对象,采用DOM荧光特性表示组分特征,同时调查各河流地理特征、气候特征和水化学特征,探究源头河流DOM含量和组分的关键调控因素.研究结果表明:溶解性有机碳(DOC)浓度在 0.35-1.50 mg/L之间,平均值为 0.85 mg/L.荧光指数(Fluorescence index,FI)的均值分别为 0.91 和 1.11,类色氨酸与类酪氨酸比值(Trypto/Tyro)的均值为 0.76,新鲜度指数β/α均值为 0.61,表明蛋白质的生物可利用性较差、微生物活性较低.随着海拔的降低,龙苍沟流域河流DOC浓度降低,DOM组分外源性降低,而微生物生物活性升高(P＜0.05).DOM组分受地形、流域面积和气候因素影响不显著(P＞0.05).荧光指数 FI、新鲜度指数 β/α与Ca2+/Mg2+和NO-3 浓度显著正相关(P＜0.05).逐步回归结果显示,海拔、坡降、温度、pH、氧化还原电位、DOC浓度、Ca2+/Mg2+和NO-3 浓度都对DOM组分起到了一定作用(P＜0.05).结构方程模型结果显示,在Strahler 1 级源头河流中Ca2+/Mg2+和 NO-3 浓度是驱动DOM组分海拔变异的主要环境因素.综合以上分析,随着海拔降低,岩石风化加剧,同时人类活动的增加引起NO-3 浓度的增加改变了水化学环境,导致DOM组分品质改善.对源头河流DOM组分空间变异和调控因素进行了研究,加深对源头河流有机物代谢过程的认识.

通过对虾池塘内浮游植物群落结构的生态学特征指标进行连续采样监测,研究分区养殖系统对于虾塘水质和浮游植物群落组成的影响.采用进排水管和水泵将虾塘和鱼塘相连,通过泵出虾塘底层水和回流鱼塘上层水实现水体流动.分区组(R)由对虾单养塘和鱼类混养塘组成,对照组(C)为对虾单养塘,监测时间为30天.结果显示:通过定期循环处理可使对虾养殖池塘内总悬浮颗粒物(TPM)、颗粒有机物(POM)含量分别降低36％—45％ 和15％—20％.R组虾塘水质改善,溶解态活性磷含量(PO4–P)增加,显著高于C组(P<0.05);实验结束时R组虾塘NH4+–N含量显著低于C组(P<0.05).实验期间,R组浮游植物种类多于C组,均表现为绿藻门>蓝藻门>硅藻门>裸藻门;R组蓝藻生物量低于C组,尤其C组具有较高比例的颤藻.实验结束时,R组绿藻门的优势度明显高于C组(P<0.05);R组浮游植物的香农多样性指数(2.91)略高于C组(2.62)(P>0.05).实验期间,2个处理组浮游植物群落的Margale丰富度指数均逐渐升高,并且R组在第20、30 d高于C组(P<0.05).结果表明:分区养殖可以通过减少颗粒物而改善水质,水体流动可以加速含磷物质释放.水体流动和较低的N/P可能有助于提高虾塘内绿藻种类优势度而减少蓝藻发生,并且在提高浮游植物种类多样性以及丰富度方面具有积极作用.

好氧颗粒污泥是微生物通过自凝聚作用形成的一种特殊的生物聚集体,具有结构致密、沉降性能优异、抗冲击负荷能力强、多功能微生物分区定殖等特点,其在废水强化脱氮除磷与难降解有机物去除方面具有明显的技术优势.针对目前工业和养殖废水及城镇生活污水等碳氮比低、处理出水总氮达标压力大等突出问题,综述基于好氧颗粒污泥的全自养、同步硝化反硝化、短程硝化反硝化、短程硝化-厌氧氨氧化、异养硝化-好氧反硝化等强化脱氮工艺,介绍其脱氮机制及技术优势,阐明不同好氧颗粒污泥脱氮工艺的特点与颗粒污泥特性,同时总结各种工艺的启动条件及富集相应功能菌的好氧颗粒污泥的形成因素,评估不同工艺应用于实际废水生物处理的可行性.在此基础上进一步分析进水基质组成(不同碳氮比)、运行模式(连续曝气和间歇曝气)、运行条件(溶解氧浓度、温度和pH)等对好氧颗粒污泥工艺强化脱氮性能与稳定运行的影响.最后提出应进一步优化好氧颗粒污泥强化脱氮工艺的运行参数,解析好氧颗粒污泥微生物菌群功能,揭示好氧颗粒污泥形成与结构稳定的微生物学机理.

以硅藻威氏海链藻(Thalassiosira weissflogii)和甲藻锥状斯氏藻(Scrippsiella trochoidea)为实验材料,通过室内模拟华南地区秋季晴天紫外辐照强度,研究两种不同波段的紫外辐射(Ultraviolet radiation,UVR)对两种微藻生长以及培养体系碳流的影响.结果表明:UV-A对两种微藻的生长有显著的促进作用,而UV-B则表现为抑制作用.锥状斯氏藻对UV-B的耐受性更强.在UV-A的作用下,培养体系中溶解无机碳(Dissolved inorganic carbon,DIC)的净消耗量低于对照组,但释放出更多的溶解有机碳(Dissolved organic carbon,DOC).对照组的有色溶解有机物(Chromophoric dissolved organic matter,CDOM)含量显著升高,表明浮游植物生长过程是CDOM的来源之一.然而,在UV-A的作用下,两种微藻培养体系的CDOM浓度变化呈现相反趋势,说明不同藻种的CDOM产物受光漂白和光腐殖化的影响不同.在UV-B的作用下,微藻碎屑的分解使水体DIC和DOC浓度轻微升高.总体上,锥状斯氏藻比威氏海链藻净释放出更多的DOC和CDOM.

数十年来,黄土高原的生态恢复取得了显著的效益,不仅遏制了当地的土壤流失,改善了土壤质量,同时也减少了向黄河的输沙量.但是,区域森林物种和群落演替还远未得到充分发展.子午岭林区及其高度发达的森林群落,作为先进的生态区,可以将实践经验和知识借鉴到中国黄土高原的其他地区,有助于确定最有效的人工林树种,以便今后更好地进行生态恢复.为了系统地了解典型的当地树种对土壤性质的潜在影响,本研究以黄土高原子午岭天然次生林区生长状况较好的人工林(刺槐、油松和侧柏)为研究对象,并以子午岭林区顶极群落辽东栎天然林为对照,这4种林型具有较一致的树龄(25年)、立地条件等.采用传统方法测定4种乔木林0～ 20 cm土壤理化性质、土壤酶活性(蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶)和土壤微生物生物量碳、氮.结果表明:1)土壤蔗糖酶活性为16.94～64.49 mg·g-1· 24 h-1,脲酶活性为0.15～0.26 mg·g-1·24 h-1,碱性磷酸酶为0.65～1.23 mg·g-1·24 h-1,且侧柏土壤的3种酶活性均显著高于刺槐和油松土壤.从3种酶活性几何平均值来看,侧柏土壤酶活性甚至高于辽东栎;2)土壤微生物生物量碳、氮变化范围分别为247.37 ～ 529.84 mg·kg-1、41.48 ～ 77.91mg·kg-1,均为侧柏＞油松＞刺槐,且侧柏显著高于油松和刺槐.辽东栎土壤微生物生物量碳高于侧柏,而微生物生物量氮低于侧柏,但差异均不显著;3)油松土壤溶解性碳、氮含量较高,甚至高于土壤微生物生物量碳、氮,说明油松土壤中溶解性有机物是较微生物生物量更主要的活性养分;4)土壤微生物生物量碳、氮与土壤有机碳和全氮含量呈显著正相关性,刺槐和油松土壤蔗糖酶、脲酶和碱性磷酸酶活性分别与土壤有机碳、全氮和全磷含量呈显著正相关;5)主成分分析结果表明,植被类型对土壤微生物生物量碳和氮、有机碳、全氮、碳磷比、氮磷比、脲酶影响较大,土壤微生物生物量碳、氮、碳磷比、氮磷比和氮与磷呈负相关,土壤溶解性碳、氮与碳氮比呈负相关.表明侧柏是较油松和刺槐更适用于南部森林带的造林树种.

随着人类活动的干扰以及社会工业化进程的加剧,水环境污染现象日益严峻.微生物是水环境污染治理和修复的主要驱动者.越来越多的研究发现,水环境中污染物的去除速率与微生物的趋化功能密切相关.综述了近几年有关微生物对水环境中无机盐、溶解性有机物和重金属等的趋化特性研究进展,讨论并展望了基于趋化功能微生物精准调控的水环境污染强化治理技术的应用前景及主要问题.

目的 应用水质理化指标和嗜热四膜虫(Tetrahymena thermohila)生物指标检测水质,探讨嗜热四膜虫在水环境质量监测中的应用.方法 于2016年4月至8月,在东江东莞段依上游到下游选取4处采样点(A～D)采集水面下约0.5 m处表层水体.用化学检测法测定各采样点水体的五日生化需氧量、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数、氨氮,用电感耦合等离子体质谱法测定六价铬、铅(Pb)、锰(Mn)和铁(Fe)含量.采用细胞计数仪测定各采样点水体培养下嗜热四膜虫种群数量和世代时间的变化,并采用Pearson相关分析对嗜热四膜虫生物指标与水质理化指标间的相关性进行检验.结果 各采样点中五日生化需氧量仅上游1处采样点未超标;高锰酸盐指数均超标;氨氮在中下游两处采样点最高,约为标准值的6倍;铁在下游采样点超过标准限值的1.3倍;其余指标未超标.综合污染指数评价显示,下游受有机物和重金属污染严重,水质较差.与对照比较,各采样点培养下嗜热四膜虫种群生长数量均降低,差异具有统计学意义(P＜0.05);种群生长数量自上游到下游呈降低的趋势.自上游到下游各采样点培养的嗜热四膜虫世代时间呈增加的趋势(P＜0.05).生化需氧量、氨氮是影响嗜热四膜虫种群数量和世代时间的关键环境因子(P＜0.01).结论 东莞段水体对嗜热四膜虫生长有一定的抑制作用,上游水质相对较好,下游水质较差,与非生物环境因子综合评价结果一致.

利用活性污泥微生物将剩余污泥发酵液中的挥发性脂肪酸(Volatile fatty acids,VFAs)转化为聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates,PHA)是目前环境生物技术领域的研究热点.但针对发酵液中非VFAs物质(主要是溶解性有机物,Dissolved organic matter,DOM)对活性污泥合成PHA的影响目前仍未有统一的结论,需要进行较全面的分析和总结.因此,文中首先介绍了剩余污泥发酵液中DOM的主要特性及常见分析方法,然后从微生物学、代谢调控、污泥性质等角度分析了DOM中几种主要组分(多聚糖、蛋白类物质、腐殖质)对活性污泥合成PHA的影响.综合各研究结果表明高浓度DOM不利于PHA的生产,但适量DOM的存在有利于污泥性质的稳定,同时能降低PHA提纯成本.最后提出了相应的策略来实现对活性污泥利用DOM合成PHA的调控,以期为高效利用厌氧发酵液中DOM实现PHA合成提供解决思路.