南通市重点增养殖区水质评价及因子分析

于2012—2014年分别对江苏省南通市紫菜、贝类增养殖区进行9个航次共计11个指标的水质监测,采用有机污染评价指数法分别评价2个养殖区的水质状况,并采用因子分析法对水质指标进行分析。结果表明,监测期间2个养殖区的水质均受到污染,但各月份污染程度不同,污染因子包括亚硝态氮、硝态氮、活性磷、化学需氧量、氨态氮。贝类养殖区水质监测结果的总体方差主要来源于盐度、溶解氧、硝态氮、溶解性无机氮,其次为亚硝态氮、活性磷、叶绿素a,再次为pH值、化学需氧量、氨态氮,最次为温度;紫菜养殖区主要来源于氨态氮、溶解性无机氮、活性磷、温度、叶绿素a,其次为硝态氮、化学需氧量、亚硝态氮,再次为pH值、盐度、溶解氧。贝类养殖区的盐度、溶解氧、硝态氮、溶解性无机氮之间,亚硝态氮与活性磷之间,pH值、化学需氧量、氨态氮之间均呈较好的正相关,而亚硝态氮、活性磷、叶绿素a之间呈较好的负相关;紫菜养殖区的氨态氮、溶解性无机氮、活性磷之间,温度与叶绿素a之间,化学需氧量与亚硝态氮之间,pH值、盐度、溶解氧之间均呈较好的正相关,而氨态氮、溶解性无机氮、活性磷与温度、叶绿素a之间,硝态氮与化学需氧量、亚硝态氮之间均呈较好的负相关。     

Metabolic Characteristics and Functional Diversity of Carbon Source in Microflora of Ponds with Recirculating Aquaculture System

利用Biolog Eco微板技术,以循环水养殖池塘和对照塘为实验对象,研究了池塘水环境中微生物群落对碳源利用的代谢特性和功能多样性,来探讨生态调控措施对养殖池塘微生物群落的影响。结果表明,对照塘 P7、P8和循环塘 P1、P2细菌总数、微生物代谢活性、多样性指数较其他循环塘高,其次是 P3、P4、P5,P6是最低的。各池塘微生物对糖类的利用率最高（31.0%~48.7%）,其次为羧酸（13.4%~18.0%）、氨基酸（10.1%~20.5%）和聚合物（9.4%~17.0%）,胺类和酚类的平均利用率分别为5.7%~9.7%、4.95%~7.5%。主成分分析将不同池塘的微生物群落很好的分离开来,这说明,不同池塘的微生物群落有着不同的碳源代谢特性,受影响最大的是含氮化合物和聚合物的代谢。     

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(P0.05),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。     

不同施肥措施对华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性的影响

探讨长期不同施肥措施下华北潮土区玉米田土壤微生物碳源代谢多样性特征，为华北地区可持续性施肥管理提供理论依据和数据支持。以农业农村部环境保护科研监测所建立的武清长期定位试验站为平台，采用Biolog生态板技术，研究6种不同施肥处理[不施肥对照（A0）、单施有机肥（A1）、氮肥减量配施有机肥（A2）、常量化肥配施有机肥（A3）、氮肥增量配施有机肥（A4）和单施化肥（A5）]对华北潮土区土壤微生物碳源代谢多样性的影响。结果表明，与不施肥对照相比，A1、A2、A3、A4和A5处理显著提高了土壤全氮和硝态氮含量，显著降低了土壤碳氮比和pH；施用有机肥处理（A1、A2、A3和A4）显著增加了有机碳和微生物量氮含量。培养96 h时，反映土壤微生物活性的平均颜色变化率（AWCD）变化顺序为： A2 > A3 > A4 > A5 >A1 > A0。A2的土壤微生物Shannon指数H显著高于其他施肥处理。主成分分析表明，不同施肥处理显著影响土壤微生物的碳源利用特征，A2和A3集中在第1主成分正方向，得分系数在1.125~1.473，土壤微生物碳源利用特征相似；A0、A1、A4和A5位于第1主成分负方向，得分系数在-1.157~-0.167。土壤微生物利用的碳源主要为碳水类、羧酸类、氨基酸和聚合物类。相关分析表明，土壤碳氮比、铵态氮、硝态氮、pH和微生物量氮是影响土壤微生物碳源代谢多样性的主要因素。氮肥减量配施有机肥有利于提高土壤微生物代谢活性和碳源代谢多样性。     

两种养殖模式水质因子及微生物群落结构研究

【目的】为揭示IPA模式和UPA模式微生物群落的多样性以及微生物群落和水质因子的关系,2018年5—12月在浙江湖州某家庭农场开展池塘内循环流水养殖模式(IPA)和传统池塘(UPA)水质和微生物群落的监测。【方法】采用Illumina HiSeq高通量测序方法对IPA模式和UPA模式水体微生物的16S rRNA基因的两个高变区(V3-V4)进行测序分析,比较两种养殖模式微生物群落结构差异。【结果】结果表明,主要水质指标中,养殖前期IPA模式总氮含量基本和UPA模式一致,养殖后期IPA模式低于UPA模式;养殖期间,IPA模式总磷、氨氮含量始终低于UPA模式。两种模式微生物群落的优势门都为变形菌门;IPA模式微生物群落的的Chao1指数和ACE指数(1 524.74和1 607.31)低于UPA模式(2 635.61和2 723.95),Shannon多样性指数(5.22)低于UPA模式(6.30),Simpson指数(0.02)高于UPA模式(0.01);IPA模式影响微生物群落的水质因子为高锰酸盐指数、亚硝态氮和总氨氮,而UPA模式影响微生物群落的水质因子为高锰酸盐指数、总有机碳和亚硝态氮。【结论】养殖期间,IPA模式水质优于UPA模式,两种模式的优势微生物群落一致,但UPA模式的微生物生物量和种类高于IPA模式,且不同模式影响优势微生物的水质因子不同,因此要有针对性调节不同养殖模式水质,以改善养殖环境。     

外源氮对盐胁迫条件下长春花生长和氮代谢途径的影响

以药用植物长春花(Catharanthus roseus(L.)G.Don)为对象,研究不同形态外源氮供应条件下,长春花生长发育与体内氮代谢响应盐胁迫的变化特点。结果表明,无盐胁迫条件下,不同形态氮源供应对长春花生长影响不显著,但硝态氮与氨态氮混合供应的情况下,硝酸还原酶(NR)和谷氨酰胺合成酶(GS)的活性及游离氨基酸总质量分数显著高于其他氮源条件下的;在盐胁迫条件下,硝态氮和氨态氮混合供应显著增加了叶片生物量积累,同时,NR活性也显著提高。总体上,混合氮源供应可以减少盐胁迫对长春花的伤害。这种作用可能与氮代谢过程中关键酶活性的增加有关,特别是与氨代谢有关的酶有关,适量的氨离子可以节省植物代谢硝态氮的能量。     

罗非鱼主养池塘水体微生物群落对碳源代谢的动态变化

为摸清养殖池塘水体微生物数量的动态变化和微生物群落对不同碳源物质的代谢性能,跟踪研究了罗非鱼主养池塘水体中微生物的数量变动,并采用Biolog ECO微平板法分析微生物群落对糖类、氨基酸、脂肪、代谢中间产物等四类共31种不同碳源的代谢动态变化。结果显示:在5月至10月的整个养殖季中,水体的异养细菌和芽孢杆菌的数量均较稳定,未出现明显的剧烈变化;水体微生物群落对25种碳源物质的利用较平稳,有9种碳源的利用值高于其他22种碳源,包括糖类中的D-甘露醇、N-乙酰-D-葡萄糖氨和D-纤维二糖,氨基酸类的L-天门冬酰胺和L-丝氨酸,脂肪类的吐温40、吐温80、丙酮酸甲酯,代谢中间产物和次生代谢物中的腐胺等。结果表明,在整个养殖季中,池塘水体微生物的数量和群落对碳源的代谢水平总体均处于相对平稳的状态,但微生物群落对不同种类的碳源选择性存在差异。     

固体碳源填充床反应器反硝化性能的研究

为了优化固体碳源填充床反应器的运行条件,以PLA/PHBV颗粒为碳源和生物膜载体,研究了水力负荷与硝态氮负荷对反应器反硝化性能的影响,并用扫描电镜观察碳源表面生物膜的形态。结果表明,在进水硝态氮浓度为100mg·L-1,水力负荷为1.71～8.39m3·m-2·d-1时,反硝化速率呈现先增加后降低的趋势,最大值为40.53mg·L-1·h-1;随着水力负荷的提高,出水硝态氮浓度逐渐增加,而COD浓度逐渐降低;维持水力负荷在3.54m3·m-2·d-1以下,可保证反应器的出水满足我国饮用水标准对硝态氮与亚硝态氮浓度的要求;维持水力负荷为5.30m3·m-2·d-1,反应器的反硝化速率与进水硝态氮负荷线性相关(R2=0.937),而硝态氮负荷对出水的COD浓度未发生明显影响;维持进水硝态氮负荷不高于0.16kg·m-2·d-1,可保证反应器出水的硝态氮与亚硝态氮浓度满足国家标准。通过扫描电镜照片可以看出,PLA/PHBV颗粒表面的生物膜以球菌和杆菌为主,成簇定植在碳源颗粒表面。     

浅谈植物对铵、硝态氮的相对吸收能力

<正>铵、硝态氮的植物营养生理性质铵、硝态氮都是植物和微生物的良好氮源,可以被它们直接吸收和利用。这两种形态的氮素约占植物吸收阴阳离子的80%。植物在吸收和代谢两种形态的氮素上存在不同。首先,铵态氮进入植物细胞后必须尽快与有机酸结合,形成氨基酸或酰胺,铵态氮以NH3的形态通过快速扩散穿过细胞膜,氨系统内的NH4+的去质子化形成的NH3对植物毒害作用较大。硝态氮在进入植物体后一部分还原成     

土地利用方式变化对白浆土微生物生物量碳及代谢特征的影响

以林地、耕地和草地为研究对象,采用氯仿熏蒸结合Biolog-Eco微平板的方法研究土地利用方式变化对白浆土微生物生物量碳和代谢特征的影响,以期为东北丘陵地区白浆土的可持续利用及生态环境重建提供科学依据和理论指导。结果表明:土壤微生物生物量碳和微生物商的变化均表现为草地林地耕地,且3种土地利用方式间均差异显著。Biolog-Eco微平板分析表明,草地土壤微生物的平均颜色变化率值(Average well color development, AWCD)最高,其次为林地,耕地最低,Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数的变化趋势与AWCD相同。3种土地利用方式土壤微生物对6类碳源的相对利用率以糖类、氨基酸类和羧酸类最高,分别为44.63%~53.61%、21.09%~25.45%和8.31%~15.16%。林地对聚合物类碳源的相对利用率在3种土地利用方式中最高,而与林地相比,耕地对糖类和氨基酸类的相对利用率提升明显,草地则增高了对羧酸类、酚酸类和胺类的相对利用率,说明土地利用方式变化改变了土壤微生物对碳源利用的偏好。主成分分析表明,土壤微生物群落代谢特征随土地利用方式变化发生改变,与草地相比,耕地与林地土壤微生物群落代谢特征较为相似。冗余分析发现土壤pH、总氮、有机质、速效磷和硝态氮是影响微生物群落代谢特征变化的关键因子。本研究结果说明土地利用方式变化改变了土壤理化性质,进而导致了土壤微生物生物量碳、活性和代谢特征的变化。     

外加镉处理下生物质炭对土壤微生物碳代谢功能多样性的影响

采用Biolog-Eco微平板法,通过模拟实验探究外源Cd胁迫下不同量(0%、2.5%、10%,W/W)秸秆生物质炭输入后土壤微生物在碳代谢功能方面的响应机制。平均吸光度(AWCD)值、多样性指数、碳源利用特征和主成分分析结果均表明:Cd污染条件下,生物质炭的施用提高了土壤中微生物群落碳源代谢活性及功能多样性,2.5%生物质炭处理下的提高效果尤为显著。土壤微生物Mc Intosh指数上升了70.59%,群落物种均一度发生巨大的变化;土壤微生物对羧酸类、氨基酸类碳源化合物的利用能力分别提高了10倍和5倍,其中2.5%低质量分数生物质炭提高了土壤微生物对羧酸类和糖类碳源化合物利用率,10%高质量分数生物质炭却提高了氨基酸类碳源化合物的利用率。进一步分析显示,羧酸类、其他类和聚合物类碳源化合物促使两个生物质炭处理组与单加Cd对照组在碳源利用率上存在差异。     

施氮对间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落功能多样性的影响

通过田间试验,采用平板培养法和BIOLOG技术研究了不同施氮水平N0 (0 kg·hm^-2) ,N1 (125 kg·hm^-2) ,N2 (250 kg·hm^-2) 和N3 (375 kg·hm^-2) 对玉米/马铃薯间作作物根际微生物群落及代谢功能多样性的影响。结果表明,间作条件下,施氮 (N1、N2、N3) 处理显著提高了玉米、马铃薯根际细菌、放线菌数量及微生物总量,在N2 处理微生物数量最高,却显著降低了真菌的数量。与N0处理相比,施氮均显著提高了间作条件下玉米、马铃薯根际微生物群落碳源利用率、丰富度和功能多样性,N3 处理的玉米根际微生物群落的碳源利用率 (AWCD) 、Shannon-Wiener (H) 、Simpson 指数 (D) 、均匀度指数 (E) 及碳源利用丰富度指数 (S) 最高,而马铃薯在N2 处理时最高,但对6 类碳源的利用存在一定的差异。聚类和主成分分析表明,间作玉米、间作马铃薯各施氮处理土壤微生物在碳源利用上出现较大差异,土壤微生物群落代谢特征发生改变。表明适量施氮对调控间作作物根际土壤微生物群落结构和提高其功能多样性均具有积极作用。     

威廉环毛蚓耕作时间对菜田土壤微生物群落多样性及碳代谢特征的影响

通过在上海崇明岛菜田设置的定位试验,采用Biolog生态板法研究生物耕作时间对不同深度土层中土壤微生物群落多样性及其碳代谢特征的影响。3年的结果表明:生物耕作显著提高了微生物群落活性,且随着耕作年限的延长增加值越高,生物耕作3年可使平均AWCD值升高3~7倍。生物耕作处理Simpson指数和Shannon指数均显著高于免耕对照,在0~5 cm土层累积增幅分别为49和6.28,5~20 cm土层累积增幅分别为31和2.55。蚯蚓生物耕作显著增加土壤微生物对6类碳源的代谢能力,耕作3年碳水化合物代谢活性大幅增加。本研究说明蚯蚓生物耕作是增加土壤微生物代谢活性的有效途径。     

凋落物配比对杉木土壤微生物碳代谢多样性的影响

在4、15和32年生杉木人工林内采用网袋法布设不同配比杉木-火力楠凋落物网袋和空白对照样地,采用Biolog技术分析不同林龄杉木人工林内凋落物配比对表层(0~5 cm)土壤微生物的碳源利用以及土壤微生物碳代谢多样性的影响。结果表明,各林分土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)表现为32 a>15 a>4 a;杉木-火力楠1∶2处理下4年生幼林表层土壤中整体代谢活性最强。3个林分土壤微生物的丰富度(Shannon指数)以及多样性(Simpson指数)差异较小,杉木-火力楠1∶2处理对土壤微生物的均一度(Mc Intosh指数)影响达极显著水平(P=0.001)。3个林分都以碳水化合物、氨基酸以及聚合物作为主要的碳源利用类型,其中4、15和32年生杉木人工林中杉木-火力楠2∶1、纯杉木处理下的土壤微生物对碳源的利用聚为一类,杉木-火力楠1∶2、杉木-火力楠1∶1与纯火力楠处理在15、32年生杉木人工林中聚为一类。     

生物絮团对养殖水体水质和微生物群落功能的影响

为探讨生物絮团对养殖水体水质和微生物代谢功能的影响,采用水质分析和Biolog-ECO技术,分析了葡萄糖强化养殖水体培育生物絮团的过程中水质指标和微生物碳代谢变化特征。结果显示:(1)成熟的生物絮团有效降低了养殖水体氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮水平,并显著提高了养殖水体的总固体悬浮物(TSS)含量。(2)对照组和生物絮团组水体微生物样品平均颜色变化率(average well color development,AWCD)在培养108 h后趋于稳定,生物絮团组AWCD高出对照组18%;同时生物絮团系统水体微生物提高了对聚合物类和碳水化合物类的代谢强度;对比2组水体微生物代谢多样性指数发现,生物絮团组Shannon-Wiener指数和丰富度指数明显高于对照组(P0.05)。(3)2组水体微生物群落碳代谢特征PCA分析表明,主成分1(PC1)贡献度为66.9%,主成分2(PC2)贡献度为12.4%,2组水体微生物差异较大,碳代谢功能差异显著。因此,养殖水体应用生物絮团技术可以有效控制水质,增加水体微生物的代谢活性,影响水体微生物代谢功能。     

覆盖作物多样性对猕猴桃园土壤微生物群落功能的影响

以丹江口水源涵养区猕猴桃园为研究对象,运用Biolog微平板技术,研究不同种类覆盖作物处理(2、4、8种和清耕对照)下土壤微生物群落功能多样性的差异。结果表明,覆盖作物处理土壤微生物群落对碳源的利用程度、功能多样性指数和丰富度指数均高于清耕对照。覆盖作物及清耕对照处理土壤微生物Shannon-Wiener多样性指数、丰富度指数与土壤含水量、有机碳、pH、微生物量碳氮呈显著正相关关系。主成分分析与碳代谢图谱分析表明,猕猴桃园增加覆盖作物种类提高了土壤微生物对碳源的利用能力,且对D-甘露醇、L-精氨酸、L-天门冬酰胺、L-苯丙氨酸、γ-羟丁酸、α-丁酮酸、4-羟基苯甲酸、吐温40的利用能力显著高于清耕对照。此外,4种覆盖作物处理对猕猴桃园土壤生态环境的影响优于2种和8种。研究表明,猕猴桃园增加覆盖作物多样性改变了土壤环境因子,影响了土壤微生物群落的代谢活性和功能多样性。