潜流式人工湿地微生物特性初探

[目的]研究潜流式人工湿地微生物的特性,[方法]采用脂磷法对潜流式湿地微生物生物量进行了测定,采用Biolog试验对湿地的微生物多样性进行了研究。[结果]在潜流式湿地中,微生物量沿程按照负指数的形式减少,脂磷法与平板茵落计数法测定的结果对比表明,采用脂磷法测得的微生物量大于平板菌落计数法。进水端微生物的平均吸光度（AWCD）、Shannon指数、Shannon均度和Simpson指数、McIntosh指数和均度均大于出水端微生物,因此,进水端微生物的生物多样性高于出水端微生物。[结论]该研究可为优化微生物群落结构和反应器设计,强化人工湿地功能提供理论指导,     

种植不同植物的人工湿地土壤微生物群落研究

为了解人工湿地中植物对土壤微生物的影响,对种植美人蕉、香蒲、芦苇和旱伞草4种植物的人工湿地中土壤微生物群落进行了研究分析.研究结果显示:正在运行的人工湿地系统中,在15～25 cm深度,人工湿地土壤微生物群落的功能多样性无显著性差异(P＞0.05),16SrDNA的PCR-DGGE图谱显示微生物群落相似性高于70％;在...     

人工湿地污水净化效率与根际微生物群落多样性的相关性研究

微生物是人工湿地中净化污水最主要的因素之一.已有研究结果表明,植物根际微生物群落在有机污染物和氨氮等物质的降解过程中均发挥了重要的作用.本研究的目的是通过建立小型实验湿地系统,考察在不同植物组合条件下人工湿地系统的污染物去除效率与植物根际微生物群落功能多样性的相互关系.研究结果显示,旱伞草、美人蕉和芦苇组合系统的TN、TP和BOD,去除效率最高,而旱伞草和美人蕉组合系统的CODCr>净化效率最高.旱伞草、美人蕉、芦苇3种植物组合系统和旱伞草和美人蕉两种植物组合系统根际微生物群落功能多样性较高,利用碳源的能力较强;而单一旱伞草植物系统根际微生物群落功能多样性较小,利用碳源能力较差.实验结果表明,通过不同植物组合而成的湿地系统,可提高根际微生物群落功能多样性,从而提高人工湿地污染物净化的效率和稳定性.     

魔芋与玉米间栽对魔芋根际微生物群落代谢功能多样性的影响*

 研究了魔芋与玉米间栽对魔芋软腐病的控制作用,同时采用Biolog方法间栽对魔芋根际微生物群落代谢功能多样性的影响。结果表明,魔芋与玉米间栽能有效控制魔芋软腐病,其中玉米2魔芋4（T3）效果最好,相对防效可达61.27%。另外,魔芋与玉米间栽使魔芋根际微生物Shannon多样性、均匀度指数和每孔颜色平均变化率(AWCD)发生变化,魔芋根际微生物对碳源的利用情况也发生了改变,与净栽魔芋（CK）相比,T3对聚合物类和酚类化合物的利用率分别升高了25.7%和23.5%,而对糖类、羧酸类、氨基酸类和胺类这4类碳源的利用率分别降低了30.7%,39.9%,34.9%和38.6%。主成分分析表明,间栽处理的魔芋根际微生物群落代谢功能与净栽相比差异显著。     

高粱连作对土壤微生物群落功能多样性的影响

利用Biolog技术,以玉米—高粱轮作为对照,分别在播种施肥前、拔节期、穗花期及成熟期采集土壤样品,研究连作4 a高粱对土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,4个时期连作土壤微生物碳源整体代谢量(AWCD值)都高于玉米—高粱轮作,高粱连作显著提高了土壤微生物多样性。微生物培养96 h时,轮作与连作间Shannon多样性指数和碳源利用丰富度指数均达显著差异(P0.05),连作在播种前、拔节期、穗花期、成熟期4个时期的AWCD值分别是轮作的1.82倍、1.27倍、1.23倍和1.85倍,显著高于轮作,并在96 h以后连作与轮作的AWCD值之间差异均显著。对分类碳源利用数据分析及碳源利用主成分分析显示,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异,引起分异的主要碳源是羧酸类和氨基酸类碳源,在播种施肥前连作对羧酸类的利用能力显著高于轮作(P0.05),是轮作的3.15倍;在拔节期与穗花期连作土壤微生物对氨基酸类代谢显著高于轮作(P0.05),其中尤其以甘氨酰-L-谷氨酸最为显著(P0.01);成熟期连作对除糖类外的5类碳源利用代谢能力都显著高于轮作,其对氨基酸类、羧酸类的利用能力分别是轮作的2.38倍和5.3倍。综合分析表明,高粱连作4 a土壤中的微生物群落活性较轮作旺盛,尤其对氨基酸类、羧酸类碳源的代谢活性变强,土壤中微生物的功能多样性升高。     

广东省不同区域菜园土壤微生物群落功能多样性比较

【目的】了解广东省不同区域菜园土壤微生物碳代谢功能群落结构的特点与差异.【方法】采用Biolog生态微平板方法分析广东的粤北、粤东、粤西和粤中4个不同区域菜园土壤微生物碳代谢群落结构.【结果和结论】4个不同区域的土壤微生物平均颜色变化率(AWCD)、Shannon指数、Simpson指数、Mc Intosh指数变化趋势均不同,反映微生物活性的AWCD表现为:粤北粤东粤西粤中,表明不同区域菜园土壤微生物在碳源利用能力、微生物丰度等方面存在差异.4个区域土壤微生物对6类31种碳源的利用程度存在差异;主成分分析显示,4个区域土壤微生物代谢基质主成分1的贡献率为54.76%,主成分2为13.25%;主成分1载荷0.18以上的基质有22种,主成分2有15种;碳源在主成分分离中起主要贡献作用的是氨基酸类、羧酸类、酚类和碳水化合物类碳源.表明不同区域菜园土壤微生物群落碳源利用模式及代谢功能不同,即土壤微生物群落功能多样性有差异.     

生物复混肥对土壤微生物群落功能多样性的影响

在温室盆栽条件下,利用Biolog微平板技术,研究玉米施用无机复混肥、有机无机复混肥和生物复混肥后土壤微生物群落功能多样性的变化。结果表明,不同施肥处理土壤微生物群落AWCD、Shannon多样性指数(H)和Shannon均匀度指数(E)以生物复混肥处理最高,CK处理最低;土壤微生物群落利用6类碳源的能力随玉米生长期的延长而降低,但是中后期各处理的土壤微生物对6类碳源的利用率差异不显著,土壤微生物利用的碳源主要是糖类、多胺类、氨基酸类和多聚物类。土壤微生物群落主成分分析表明,不同处理土壤微生物碳源利用特征出现分异:生物复混肥处理主要分布在第1主成分正方向,其他处理主要分布于第1主成分的负方向,起分异作用的主要碳源是糖类、羧酸类和氨基酸类。生物复混肥处理能够提高土壤微生物代谢活性和土壤微生物群落功能多样性,无机肥和CK处理土壤微生物碳源利用特征相似。     

风车草对人工湿地基质微生物多样性的影响

通过对比有无种植风车草情况下人工湿地不同深度基质表面生物膜的群落组成差异,探究风车草对人工湿地基质微生物多样性的影响效应.结果表明:有无种植风车草,人工湿地基质中均以变形菌门、 绿弯菌门、 厚壁菌门为优势菌群;种植风车草不仅提高人工湿地基质表面微生物群落的 α 多样性,并导致其群落组成与无风车草种植情况相比差异显著,进...     

巨菌草根际土壤微生物群落代谢功能多样性分析

[目的]研究福州平潭巨菌草根际土壤与非根际土壤微生物对不同碳源利用,明确巨菌草对根际土壤微生物功能多样性的影响,为巨菌草生态治理提供理论依据.[方法]在福州平潭基地采集巨菌草(Pennisetum giganteum)根际土和非根际土壤样品,采用Biolog-ECO技术研究巨菌草根际土与非根际土壤微生物对不同碳源利用特...     

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。     

魔芋与玉米间栽对魔芋根际微生物群落代谢功能多样性的影响

研究了魔芋与玉米间栽对魔芋软腐病的控制作用,同时采用Biolog方法间栽对魔芋根际微生物群落代谢功能多样性的影响。结果表明,魔芋与玉米间栽能有效控制魔芋软腐病,其中玉米2∶魔芋4(T3)效果最好,相对防效可达61.27%。另外,魔芋与玉米间栽使魔芋根际微生物Shannon多样性、均匀度指数和每孔颜色平均变化率(AWCD)发生变化,魔芋根际微生物对碳源的利用情况也发生了改变,与净栽魔芋(CK)相比,T3对聚合物类和酚类化合物的利用率分别升高了25.7%和23.5%,而对糖类、羧酸类、氨基酸类和胺类这4类碳源的利用率分别降低了30.7%,39.9%,34.9%和38.6%。主成分分析表明,间栽处理的魔芋根际微生物群落代谢功能与净栽相比差异显著。     

转Chi+Glu双价基因棉对土壤微生物群落功能多样性的影响

为研究转Chi+Glu双价基因棉对土壤微生物群落功能多样性的影响,揭示其对土壤生态系统的安全性,在大田试验条件下,利用Biolog代谢指纹方法分析了种植转Chi+Glu双价基因棉、转Bt基因棉和常规棉不同生育期土壤微生物群落功能多样性。结果表明,两个转基因棉花土壤微生物数量差异不显著,而转基因棉花土壤细菌和放线菌数量在花期和铃期显著高于常规棉花(P<0.05),真菌数量在花期和铃期却显著低于常规棉花(P<0.05)。与非转基因棉花相比,转基因棉花土壤微生物群落碳源利用能力在花期和铃期显著增加,转基因棉花土壤微生物群落的Shannon指数和McIntosh指数在花期、铃期和吐絮期显著高于常规棉花,Simpson指数在花期和铃期则显著低于常规棉花。主成分分析结果显示,花期转基因棉花和常规棉花对31种碳源的利用差异较大。转基因棉花在苗期和蕾期对羧酸类、氨基酸类和多胺类,花期和铃期对糖类、羧酸类和双亲化合物类的利用分别较常规棉高;吐絮期转基因和常规棉花对所有碳源的利用均较低,其中转基因棉花对糖类和羧酸类的利用高于常规棉花。研究结果显示,种植转Chi+Glu双价基因棉花在花期和铃期对土壤微生物群落影响显著,其与转Bt基...     

不同堆肥对番茄青枯病的防病效果及土壤微生物群落功能多样性的影响

在温室盆栽条件下,研究了不同接种方式和腐熟度的堆肥对番茄生长和防病的影响,并应用Biolog方法研究了不同堆肥对土壤微生物群落的调节作用.结果表明,堆肥能明显提高番茄的株高和生物量,减轻番茄青枯病的发生,且2次接种的堆肥较1次接种和不接种的堆肥防效好,而不同腐熟时间的堆肥则差异不显著.腐熟30 d堆肥能在前期较早较快地提高土壤微生物的平均颜色利用率(AWED)和多样性指数(Shannon、Simpson、McIntosh),而腐熟20 d堆肥起效较慢,但在中后期能较持久地提高.与1次接种和不接种堆肥相比,2次接种堆肥的AWCD值和多样性指数提高得较快.     

潮汐流及水平潜流人工湿地污水处理效果比较研究

利用室内潮汐流和水平潜流人工湿地装置,对不同类型人工湿地污染物的去除效果进行对比试验.结果表明:潮汐流人工湿地有利于CODG和氨氮的去除,去除率分别达到94％和95％,灯芯草水平潜流人工湿中因为湿地植物吸收和根区效应等作用使其总氮去除率达到51％,CODCr和氨氮去除率分别为76％和49％,无植物水平潜流人工湿地中CODCr、氨氮和总氮去除率最差,分别为70％、34％和36％;潮汐运行方式可改善湿地内部的氧环境,提高微生物活性,潮汐流人工湿地中微生物活性达到0.3 mg·g-1,是水平潜流人工湿地的近3倍;三组人工湿地基质微生物硝化作用强度与对应氨氮去除效果呈显著正相关关系,相关系数r=0.89(P＜0.05),表明微生物的硝化作用是主要的氨氮脱除途径,且硝化作用强度可作为反映湿地氨氮脱除能力的一个重要指标.     

特征碳源简化土壤微生物Biolog测定的方法及应用

【目的】从发生番茄青枯病的土壤微生物群落Biolog测定结果中,在ECO微平板10种特征碳源基础上,减为9种特征碳源,利用MT板进行试验,以简化其测定手续。【方法】选用盆栽番茄土样进行了特征碳源的浓度试验,并应用所确定的浓度分别针对施肥处理不同但均未发病的大田辣椒土样、发病程度不同的大田番茄土样和盆栽辣椒土样进行了3次验证试验。【结果】浓度试验结果表明,各碳源不同浓度的OD值普遍存在差异,将其与ECO板结果相关联后确定了各特征碳源的应用浓度。3次验证试验结果表明,选用的试验浓度能明显地区分作物发病差异。【结论】特征碳源能反映出茄科作物病土与健康土以及发病轻与重的区别,可以简化土壤微生物Biolog测定。     

不同水热条件下玉米单作系统中红壤微生物群落的代谢特征

在我国东部位于3个气候带(温带、暖温带、中亚热带)的农业生态试验站(海伦站、封丘站、鹰潭站)设置水热变化梯度下的土壤置换试验,利用Biolog方法,研究了水热条件和施肥对玉米抽雄期的红壤中微生物群落功能的影响.结果表明,水热条件、作物和施肥共同影响了红壤中微牛物群落的碳源代谢活性(Average Well Color Development,AWCD值表示).施肥处理(NPK)红壤中AWCD值大小顺序为:封丘>海伦>鹰潭,不施肥(CK)处理为:封丘>鹰潭>海伦站.在3种气候条件下,施用NPK肥均提高了红壤中微生物群落的碳源代谢的总体活性.主成分分析结果表明,不同水热条件下,施肥处理的红壤中微生物群落代谢指纹变化较小,但不施肥处理出现显著变化;对碳源利用主成分起分异作用的主要是碳水化合物和羧酸类物质及3种含氮化合物(L-苯基丙氨酸、L-天冬酰氨酸和苯乙基胺).     

转基因大豆对根际土壤微生物群落功能多样性的影响

采用大田试验结合Biolog技术比较分析了种植转基因大豆PAT与其亲本PAT1、转基因大豆ALS与其亲本ALS1及当地主栽大豆中黄13对根际土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,由平均颜色变化率(AWCD)反映的土壤微生物活性呈现以下变化规律:在整个温育过程中,两种转基因大豆根际土壤微生物活性均高于相应亲本,当地品种中黄13根际土壤微生物活性介于转基因大豆和非转基因亲本大豆之间;两种转基因大豆根际土壤微生物群落物种均一度(J)和优势度指数(D)较对应亲本均无显著差异(P>0.05),转基因大豆PAT根际土壤微生物群落香农-维纳指数(H)与亲本相比差异不显著(P>0.05),而转基因大豆ALS根际土壤微生物群落香农-维纳指数(H)显著高于其亲本ALS1(P<0.05)。主成分分析结果表明,转基因大豆PAT、亲本PAT1、非转基因亲本大豆ALS1以及中黄13土壤微生物群落碳源利用类型相似,仅转基因大豆ALS土壤微生物碳源利用类型表现出差异。对不同碳源的分析结果表明,土壤微生物利用的主要碳源为糖类、氨基酸类、羧酸类和聚合物。     

Biolog-ECO解析黄瓜连作营养基质中微生物群落结构多样性特征

【目的】营养基质栽培作为一种有效缓解土壤连作障碍的栽培方式而被广泛应用,但随着栽培年限增加,也会表现出连作障碍现象。目前针对营养基质连作障碍产生机理的研究相对较少,生产上主要采用更换营养基质的方式维持生产力,造成大量的资源浪费。本研究从微生物群落功能多样性方面探索营养基质连作障碍产生机理,为找到合理修复营养基质的方法奠定基础。【方法】以日光温室黄瓜槽式连作栽培的营养基质（稻草+土壤+膨化鸡粪）为试材,采用Biolog-ECO方法计算Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、McIntosh指数及丰富度指数,进而揭示微生物群落结构多样性,采用主成分分析法探索不同连作茬次营养基质中微生物群落结构变化的特征与规律。【结果】黄瓜平均单株产量随着连作茬次的增加在连作第5茬达到最高值,连作11茬显著低于第1茬水平。营养基质pH随着黄瓜连作茬次的增加逐渐降低,连作13茬时显著低于其他茬次。有机碳、速效氮、磷、钾含量均在连作第5茬的营养基质中含量达到最高值;连作第11茬时,速效氮及速效钾含量显著低于第1茬;有机碳和速效磷含量则在连作第13茬显著低于第1茬。微生物群落碳代谢主成分分析结果显示连作7茬以后营养基质中微生物碳源利用情况与之前各茬次间差异显著。微生物群落多样性指数结果表明,香农指数、McIntosh指数及丰富度指数均在连作第5茬达到最大值,香农指数和丰富度指数在第11茬开始显著低于第1茬,McIntosh指数在第13茬显著低于1茬。同时,随着连作茬次的增加,营养基质中微生物对单一碳源L-精氨酸、D-半乳糖内酯、吐温40、吐温80、丙酮酸甲脂、甲基D葡萄糖苷、N-乙酰基-D-葡萄胺的代谢活性明显降低;而对L-天冬酰胺酸、2-羟基苯甲酸、4-羟基苯甲酸、腐胺、D-甘露醇的代谢活性明显提高。【结论】采用营养基质栽培黄瓜,连作第5茬黄瓜产量显著高于其他茬次,微生物碳代谢能力、微生物多样性各项指标及对单一碳源的高利用碳源数均在各茬次中最高;在连作第11茬后微生物碳代谢能力显著下降,微生物多样性水平显著降低,微生物对羧酸类碳源利用率明显提高,说明偏好羧酸类碳源微生物种群得到富集,微生物群落结构发生单一化现象。