Genesis of acetate and methane by gut bacteria of nutritionally diverse termites

The evolution of different feeding guilds in termites is paralleled by differences in the activity of their gut microbiota. In wood-feeding termites, carbon dioxide-reducing acetogenic bacteria were found to generally outprocess carbon dioxide-reducing methanogenic bacteria for reductant (presumably hydrogen) generated during microbial fermentation in the hindgut. By contrast, acetogenesis from hydrogen and carbon dioxide was of little significance in fungus-growing and soil-feeding termites, which evolved more methane than their wood- and grass-feeding counterparts. Given the large biomass of termites on the earth and especially in the tropics, these findings should help refine global estimates of carbon dioxide reduction in anoxic habitats and the contribution of termite emissions to atmospheric methane concentrations.     

东乡普通野生稻根际微生物群落特征的研究

[目的]研究东乡普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）根际微生物群落特征。[方法]采用氯仿熏蒸浸提法测定根系微生物生物量碳、氮;采用平板稀释培养法测定群落组成;采用最大或然计数法测定微生物生理群。[结果]东乡野生稻根际微生物生物量碳、氮平均值分别为83.02和16.98mg/kg（土）,较普通栽培稻低;根际可培养微生物中细菌〉放线菌〉真菌;氮素生理群中氨化细菌〉好氧固氮菌〉反硝化细菌〉嫌气性固氮菌〉硝化细菌〉亚硝化细菌。[结论]东乡野生稻根际微生物群落组成与普通栽培稻相比有差异。     

基于Biolog微平板技术解析典型煤矿区煤层 微生物代谢及其多样性分析

为研究不同煤矿区煤层微生物群落的代谢活性差异,找出能够激发煤层微生物活力的最佳碳源。首次采用厌氧条件下Biolog-ECO微平板技术,以我国3个典型煤矿区为研究对象(寺河矿简称SH,张北矿简称ZB,贵二矿简称GE),揭示煤层微生物代谢功能多样性特征。研究结果发现,张北矿样品第15天的平均吸光度值0.65±0.035,显著高于其他两矿,表明其微生物的代谢活力较最高;张北矿样品在第15天的多样性指数(Shannon指数、McIntosh指数、Simpson指数)也相对较高。通过主成分分析发现,煤层微生物群落在提供外源单一碳源进行代谢时,较喜欢利用L-基丙氨酸、4-羟基苯甲酸、2-羟苯甲酸、苯乙基胺含苯环的化合物。这些单一碳源或许可以作为煤层的外源营养物,加快煤层原位微生物甲烷代谢,使得生物成因煤层甲烷气体快速产出。     

厌氧消化系统的酸抑制调控技术研究进展

厌氧消化是指有机物质被厌氧菌在厌氧条件下分解产生甲烷和二氧化碳等气体,广泛应用于农业有机废物、城市生活垃圾、餐厨垃圾等处理和处置。厌氧消化系统在运行过程中,产甲烷速率低于产酸速率时,有机酸会在体系中积累造成系统酸化,抑制产甲烷过程。酸抑制调控技术包括生物炭调控技术、活性炭调控技术、微量元素调控技术、碱性试剂调控技术等,通过增强微生物活性、中和冗余有机酸、吸附抑制因子等方式保持发酵系统酸碱稳定,促进物质转化,提升产气速率。酸抑制调控技术的推广应用受原料类型复杂、引入新抑制元素、调控成本高等限制,需要在传统技术优化、新技术开发、实践推广应用等方向持续创新研究。     

兴安落叶松林土壤微生物生物量季节动态及影响因素

应用氯仿熏蒸浸提法测定了大兴安岭塔河地区兴安落叶松林(Larix gmelinii Rupr.)土壤微生物生物量碳(Cm)和微生物量氮(Nm)的季节动态变化,并研究了其与土壤养分因子和土壤环境因子的关系。结果表明:兴安落叶松林的Cm的变化范围为70.02～1 065.38 mg.kg-1,其Nm的变化范围依次为:15.63～75.18 mg.kg-1。Cm和Nm基本于5—6月呈上升趋势、6—8月呈下降趋势,9月又达到一个最大值,之后开始下降,其中出现1～2个峰值的季节变化格局。Pearson相关分析表明,Cm与Nm呈显著相关(P<0.05),Cm与土壤温度(TS)呈显著负相关(P<0.05),Cm与土壤有机碳(CS,O)和土壤全氮(NT)呈极显著正相关(P<0.01)。Nm与土壤有机碳(CS,O)和土壤全氮(NT)呈极显著正相关(P<0.01)。     

不同退化程度高寒草地土壤微生物量碳特征分析

为了探讨不同退化程度高寒草地土壤微生物量碳分布变化规律,在具有典型退化特征的高寒草甸与高寒草原研究样地开展野外调查,采集土壤样品,进行室内土壤微生物量碳等指标的测定。结果表明,不同退化程度草地间土壤微生物量碳含量达极显著差异(P0.01),土壤微生物量碳含量随高寒草地退化加剧呈降低趋势,高寒草甸草地与高寒草原草地土壤微生物量碳含量在轻度至极度退化程度下存在极显著差异(P0.01),高寒草甸草地土壤微生物量碳含量为249.18~359.32mg/kg、高寒草原草地为243.11~326.44mg/kg。各退化程度下,土壤微生物量碳不同土层间均达极显著差异(P0.01),呈0~10cm10~20cm20~30cm的变化趋势,土壤微生物量碳含量0~10cm土层较20~30cm下降速度更快,高寒草甸草地各土层微生物量碳含量均高于高寒草原草地。高寒生态条件下,草地退化对土壤微生物量碳具有较为明显的影响。     

Methane from anaerobic fermentation

Conventional anaerobic digestion is an established technology for wastewater stabilization, but methane production rates and net energy yields are generally too low to make the process competitive as a source of methane. Numerous improvements are being developed to make conversion of plant biomass to methane and simultaneous waste stabilization-methane production practical. Among these improvements are innovative-digester designs and process configurations. Efforts to commercialize modern anaerobic digestion technology are progressing.     

外加碳源对厌氧微生物产甲烷活性的影响

[目的]研究添加不同碳源对厌氧微生物产甲烷活性的影响。[方法]以传统的连续流为培养方式,在中温(35℃)厌氧消化条件下,分别用有机酸(甲酸、乙酸、丙酸和丁酸)和葡萄糖为惟一碳源,测定SS、VSS、甲烷累积产量以及有机碳源分解的动力学,研究添加不同碳源对厌氧微生物产甲烷活性的影响。[结果]结果表明,以葡萄糖为碳源,微生物活性明显高于以有机酸为基质,其分解基质的速度依次为:厌氧产甲烷(G lu)>厌氧产酸(G lu)>丁酸甲烷菌>乙酸甲烷菌>甲酸甲烷菌。[结论]该研究结果为高效地产甲烷提供理论依据。     

玉米高产田土壤微生物量碳的肥力特性分析

以松辽平原玉米带高产土壤和平产土壤为研究对象,研究了不同玉米产量土壤微生物量碳的变化特征及其与土壤理化性质、玉米产量的相关性.结果表明:高产培育模式下,土壤微生物量碳、微生物商显著增加;土壤微生物量碳与土壤有机碳、全氮显著正相关(P<0.05),与有效磷、>0.25 mm团聚体数量及平均重量直径极显著正相关(P<0.01),与土壤容重显著负相关(P<0.05),与pH、结构破坏率极显著负相关(P<0.01),与玉米产量极显著正相关(P<0.01).由此可见,土壤微生物量碳是反映玉米高产培育模式下土壤肥力变化的重要指标.     

坡位对寒温带天然樟子松林土壤微生物生物量碳氮的影响

目的研究我国寒温带天然樟子松林土壤微生物生物量碳、氮含量与坡位之间的关系,了解樟子松林对立地条件的响应,揭示天然樟子松林土壤微生物生物量变化特征及影响因素。方法以大兴安岭北部不同坡位天然樟子松林为研究对象,选择坡上、坡中和坡下3种立地条件,采用氯仿熏蒸浸提法测定了0 ~ 10 cm和10 ~ 20 cm土层土壤微生物生物量碳、氮含量。对其季节动态变化规律及影响因素进行分析比较。结果在观测期内（5—9月）,樟子松林土壤微生物生物量碳、氮含量均呈现出波动式下降趋势,其变化范围分别是74.33 ~ 515.33 mg/kg和15.33 ~ 240.57 mg/kg,土壤微生物生物量碳氮比在1.04 ~ 5.73之间。坡位对土壤微生物生物量碳、氮和碳氮比产生显著影响（P < 0.01）,坡下和坡中樟子松林土壤微生物生物碳、氮含量均值显著高于坡上（P < 0.05）;不同土层间土壤微生物生物量碳、氮含量也存在显著差异,0 ~ 10 cm土层显著高于10 ~ 20 cm土层（P < 0.05）。土壤微生物生物量碳、氮与土壤总有机碳、全氮和土壤含水量呈显著正相关,但与土壤温度和pH 值相关性不显著。结论坡位对天然樟子松林土壤微生物生物量影响显著,其含量存在明显的立地分异规律性,土壤总有机碳、全氮和土壤含水量是导致土壤微生物生物量碳、氮差异的主要影响因子。      

施肥对黄河三角洲区盐碱化土壤活性碳、氮的影响

以黄河三角洲区低盐和高盐土壤为对象,采用盆栽棉花试验,分析不施肥(CK)、施化肥(NPK)、秸秆+化肥(S+NPK)、牛粪+化肥(M+NPK)处理下棉花生长期土壤微生物生物量碳、氮和溶解性碳、氮的含量,探讨施肥对其的影响。结果表明,NPK处理对低盐土壤微生物生物量碳和氮含量的影响较小,而S+NPK、M+NPK处理明显提高微生物生物量碳和氮含量,与CK相比增加幅度分别为10.4%-113.4%、45.7%-115.9%和56.9%-90.6%、69.2%-186.4%。NPK、S+NPK、M+NPK处理均明显提高了高盐土壤微生物生物量碳和氮含量,增加幅度分别为18.6%-62.1%、19.8%-106.3%、31.8%-220.0%和46.7%-115.1%、58.2%-131.2%、70.2%-146.0%。各施肥处理对两个土壤溶解性碳含量的影响均较小。尽管在棉花生长前期(5月、6月)NPK处理可明显提高土壤溶解性氮含量,与CK相比低盐和高盐土壤增加的比例分别为40.5%-60.7%和139.9%-229.2%,但在棉花生长后期(9月、10月)影响较小。研究阐明了有机-无机配合施肥有利于提高黄河三角洲地区盐碱地土壤微生物生物量碳、氮含量,特别是对于高盐含量的土壤效果更加明显。     

地膜覆盖及不同施肥处理对土壤微生物量碳和氮的影响

采用培养熏蒸-提取法测定了不同施肥处理和长期地膜覆盖条件下土壤微生物量碳和氮的含量。结果表明:长期不同施肥处理对土壤微生物量碳和氮产生显著影响。长期施有机肥和有机无机肥配合施用使土壤微生物量碳平均提高102.6%和60.1%,使土壤微生物量氮平均提高107%和41.2%;施氮肥处理则使土壤微生物量碳平均降低30.8%,使微生物量氮平均降低1.46%。地膜覆盖对土壤微生物量碳和氮影响不显著,不同施肥处理覆膜后变化趋势不同。其中,对照、N4及M4N2P1处理土壤微生物量碳覆膜后平均升高20.4%、44.6%和12.9%,土壤微生物量氮平均升高22.9%、12.7%和56.5%;而M4处理土壤微生物量碳覆膜后平均降低27.5%,微生物量氮平均降低31.2%。另外,长期施用有机肥可以提高微生物对肥料的利用率,而长期施氮肥则降低其利用率;长期地膜覆盖可使土壤微生物对肥料固作用更加明显。     

Bacterial Methanogenesis and Growth from CO2 with Elemental Iron as the Sole Source of Electrons

Previous studies of anaerobic biocorrosion have suggested that microbial sulfur and phosphorus products as well as cathodic hydrogen consumption may accelerate anaerobic metal oxidation. Methanogenic bacteria, which normally use molecular hydrogen (H(2)) and carbon dioxide (CO(2)) to produce methane (CH(4)) and which are major inhabitants of most anaerobic ecosystems, use either pure elemental iron (Fe(0)) or iron in mild steel as a source of electrons in the reduction of CO(2) to CH(4). These bacteria use Fe(0) oxidation for energy generation and growth. The mechanism of Fe(0) oxidation is cathodic depolarization, in which electrons from Fe(0) and H(+) from water produce H(2), which is then released for use by the methanogens; thermodynamic calculations show that significant Fe(0) oxidation will not occur in the absence of H(2) consumption by the methanogens. The data suggest that methanogens can be significant contributors to the corrosion of iron-containing materials in anaerobic environments.     

茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征

 【目的】弄清茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征,以期反映退耕还茶模式对土壤团聚体及其养分循环的影响,为协调区域土地利用及退耕还林（茶）工程的实施提供依据。【方法】采用野外调查和室内分析相结合的方法,以撂荒地和桉树人工林为对照,就茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮的分布特征进行了研究。【结果】（1）茶园和对照撂荒地、桉树人工林土壤团聚体中有机碳含量基本随团聚体直径的减小而增加,最大值均集中于＜0.25 mm团聚体中;（2）茶园及对照地土壤微生物量碳、氮含量则基本随团聚体直径的减小而降低,其中茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮含量最大值分布于5—2 mm团聚体中,茶园土壤除了＜0.25 mm团聚体外,其微生物量碳、氮的含量均高于撂荒地和桉树人工林同直径团聚体;（3）茶园及对照地土壤团聚体微生物熵基本随团聚体直径的减小而降低,其中茶园土壤团聚体微生物熵最大值分布于5—2 mm团聚体中,其分布规律与微生物量碳、氮基本一致。【结论】与撂荒地、桉树人工林相比,茶园土壤团聚体中微生物量碳、氮较为丰富,大团聚体中的含量尤为突出,表明退耕还茶是研究区一种较为理想的退耕模式。     

Seep oil and gas in gulf of Mexico slope sediment

Concentrations in Gulf of Mexico slope sediment of material soluble in methanol and benzene as high as 4.5 percent are shown to be attributable to biodegraded petroleum. Associated carbonate deposits and organic sulfur are the products of the microbial oxidation of petroleum and sulfate reduction. The results of chemical and carbon isotope analyses indicate that high concentrations of hydrocarbon gases, from methane to pentane, are petroleum rather than microbiologically derived. These hydrocarbons, believed to have been produced thermally at depth, probably reached the surface through faults and fractures associated with salt diapirs.     

内蒙古典型草原土壤微生物生物量研究

在内蒙古锡林河流域和皇甫川流域的典型草原,分别以放牧退化梯度和不同植物群落两系列的土壤样品作为研究对象,测定了土壤微生物生物量碳、氮,分析了其与放牧强度和地上植物群落的关系,以及土壤微生物生物量在内蒙古草原的生态分布变化.结果表明,内蒙古草原土壤微生物量碳、氮含量与土壤有机碳、全氮含量具有很好的相关性,可以作为评价草原土壤肥力的生物指标.过度放牧会导致土壤微生物生物量降低.不同地上植物群落维持的土壤微生物量不同.内蒙古草原沿东西走向土壤微生物量总体呈下降趋势.     

Ongoing modification of Mediterranean Pleistocene sapropels mediated by prokaryotes

Late Pleistocene organic-rich sediments (sapropels) from the eastern Mediterranean Sea harbor unknown, metabolically active chemoorganotrophic prokaryotes. As compared to the carbon-lean intermediate layers, sapropels exhibit elevated cell numbers, increased activities of hydrolytic exoenzymes, and increased anaerobic glucose degradation rates, suggesting that microbial carbon substrates originate from sapropel layers up to 217,000 years old. 16S ribosomal RNA gene analyses revealed that as-yet-uncultured green nonsulfur bacteria constitute up to 70% of the total microbial biomass. Crenarchaeota constitute a smaller fraction (on average, 16%). A slow but significant turnover of glucose could be detected. Apparently, sapropels are still altered by the metabolic activity of green nonsulfur bacteria and crenarchaeota.     

温度与pH对静态厌氧发酵产甲烷的影响

[目的]筛选静态厌氧发酵产甲烷的最佳试验条件.[方法]自行研制甲烷厌氧发酵装置生物反应器,以牛、兔和熊的粪便为发酵物料,对甲烷产生的最适温度、物料发酵初始pH以及物料的初始碳氮比对甲烷产生的影响进行研究.[结果]发酵温度为35℃,物料的初始pH为7时可获得最大的甲烷产量,牛粪的碳氮比最适合发酵产甲烷气.改变发酵温度和物料初始pH对总产气量有影响,但对发酵周期影响不大.[结论]该研究可为利用家畜粪便制造沼气提供理论依据和参考.     

重金属铜和锌污染对土壤环境质量生物学指标的影响

土壤微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商、代谢商、土壤酶活性等是表征土壤质量的重要生物学指标,本文对浙江省富阳市环山乡遭受重金属复合污染的铜锌冶炼厂附近土壤进行了土壤生物学指标的测定,结果表明,污染土壤的重金属元素主要是铜和锌,二者对土壤磷酸酶和过氧化氢酶活性具有不同程度的抑制作用,有效铜和有效锌与土壤代谢商均呈极显著的正相关,而与微生物生物量碳、微生物生物量氮、微生物商均呈显著负相关.     

不同土壤微生物量碳与有机碳矿化的关系研究

采集洞庭湖区稻田土壤、林地土壤和荒地土壤,在实验室进行培养试验,分析3种不同利用方式下的土壤微生物量碳含量与有机碳矿化的关系。通过试验分析得到:3种土壤的微生物量碳含量随着土层的加深而减少,土壤中微生物量碳含量由高到低为稻田土壤﹥林地土壤﹥荒地土壤,3种土样中微生物量碳含量和有机碳含量的正相关关系均达到显著水平。在矿化培养试验中,荒地土壤在培养后28 d微生物量碳含量达到最大值,而稻田土壤和林地土壤在培养后21 d到达最大值,之后随着试验的进行土壤中微生物量碳含量而减少。3种不同利用方式的土壤在随着培养时间的进行,有机碳的矿化速率出现了下降的趋势;不同利用方式土壤的有机碳矿化量与培养前土壤微生物量呈极显著正相关。