石油污染土壤生物修复对土壤酶活性的影响

土壤酶活性是土壤微生物生物化学过程的综合反映。为了探究石油污染土壤生物修复过程中土壤酶活性变化规律研究,采用筛选和分离的3株对石油烃有良好降解效果的降解菌构建了混合菌体系,开展了石油污染土壤模拟生物修复实验,考察了不同修复时期土壤石油烃残留量、石油烃表观降解率以及四种土壤酶（脲酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脂肪酶）活性的变化。结果表明,石油污染土壤经40 d生物修复后,石油烃表观降解率达到64.4%。在石油污染土壤的生物修复过程中,脲酶活性在0~24 d上升较快,24 d后趋于稳定;过氧化氢酶和脱氢酶活性的变化规律相似,均在前期上升随后略有下降;脂肪酶活性有一个快速上升阶段（0~16 d）,而后又出现明显的下降。进一步统计分析表明,脲酶与石油烃残留量呈显著负相关性（r=-0.916,P＜0.05）;过氧化氢酶和脱氢酶活性与石油烃残留量呈极显著负相关性,相关系数分别为-0.974（P＜0.01）和-0.969（P＜0.01）;而脂肪酶活性与石油烃残留量的相关性不显著（P>0.05）。     

紫茉莉修复石油污染盐碱土壤过程中的微生物群落响应

以石油污染盐碱土壤为研究对象,利用磷脂脂肪酸(PLFAs)活性微生物标记法,分析紫茉莉(Mirabilis jalapa Linn.)根际土壤微生物群落结构的动态变化,探讨紫茉莉生长对根际土壤微生物与石油烃（TPH）降解的影响。结果表明,供试土壤中,先后出现了24种微生物PLFAs,包括标识细菌的饱和脂肪酸（ SAT）、标识革兰氏阳性菌（G+）的末端支链型饱和脂肪酸（TBSAT）、标识革兰氏阴性菌（G-）的单不饱和脂肪酸（MONO）和环丙脂肪酸（CYCLO）、标识真菌的多不饱和脂肪酸(PUFA)和标识放线菌的中间型支链型饱和脂肪酸（MBSAT）等六大类型。与未种紫茉莉土壤（CK）相比,根际土壤微生物 PLFAs种类变异率在春、夏、秋季分别为71.4%、69.2%和33.3%;TPH降解率在春、夏、秋季分别提高了47.6%、28.3%、18.9%。相关性分析表明,石油烃的降解在 CK土壤中与77.8%的 PLFAs具有正相关关系(r＞0),55.6%的种类具有高度正相关性(r≥0.8),其中,与 SAT和MONO类群的相对含量正相关,相关系数分别为0.92、0.60;根际土壤中仅与42.1%的 PLFAs正相关,21.1%的种类高度正相关,与 TBSAT、MONO和 CYCLO类群的相对含量正相关,相关系数分别为0.56、0.50、0.07。说明紫茉莉生长对根际土壤微生物群落结构及 TPH降解速率均具有较大影响,且随生长季节的不同而有很大差异。     

石油污染的环境微生物修复概述

石油污染越来越多的在开采、运输、加工等过程中进入环境,并在环境中长期积累且很难被消除,对生态系统及人类健康造成严重危害。研究证明,对石油污染采取微生物修复是行之有效和环境友好的,因此对微生物降解菌的研究成为当前热点。介绍了石油污染现状、微生物降解技术及途径、微生物降解的影响因素等方面,总结微生物修复的研究进展,最后提出研究中存在的不足,并对新技术的运用以及对学科之间的交叉渗透提出了建议。     

石油污染土壤的微生物修复研究进展

在污染土壤修复技术中,微生物修复成本低廉、操作简单、修复效果好,是一类环境友好的绿色技术,在当前最具应用前景.对石油污染土壤的微生物修复技术及其影响因素进行了全面评述,并针对该方法的局限性对其研究重点进行了展望.     

生物修复石油污染土壤研究进展

石油作为一种重要的能源,在被大量开采、运输和使用的同时,带来了严重的污染。利用微生物修复与降解石油烃类污染物成为当前治理石油污染最为理想的有效方法。介绍了营养成分、接种量、pH、石油含量、温度、培养转数等对降解过程的影响以及微生物在修复石油污染土壤中的应用研究进展。     

两株真菌的分离及其在石油污染土壤修复中的作用

从石油污染的盐碱土壤中分离获得2株真菌,并对其生理生化性质进行初步研究.将2株菌扩大培养,制成混合菌剂,通过盆栽试验,以石油烃降解率、脱氢酶活性和土壤的微生物多样性等为指标,研究了不同剂量的混合菌剂对石油污染土壤修复的作用.结果表明,添加菌剂各处理的石油烃降解率、脱氢酶活性和微生物多样性明显高于对照;石油烃降解率随菌剂加入剂量的增大而提高,加入8%的菌剂,70d石油烃降解率可达63%,是对照组的1.44 倍.     

生物修复对石油污染土壤微生物活性的影响

以陕北地区石油污染土壤为研究对象,利用微生物修复法对油污土壤进行了修复处理,对修复过程中不同组分烃浓度的变化、土壤四种酶活(多酚氧化酶、过氧化氢酶、脱氢酶、脂肪酶)、微生物对不同组分烃的代谢活性等生物因素进行了测定,并利用SPSS软件对不同组分烃的浓度变化及土壤生物性因素进行相关性分析。研究结果表明,微生物修复技术可有效去除土壤中不同组分烃,修复进行11周,土壤中烷烃、多环芳烃去除率分别为46.8%和39.9%。修复处理可提高土壤过氧化氢酶、脂肪酶活性,以及土壤微生物对烷烃、多环芳烃的代谢能力,土壤多酚氧化酶和脱氢酶活性呈先升后降的趋势。相关性分析结果表明,烷烃的降解与微生物对烷烃的代谢活性、土壤脱氢酶和过氧化氢酶活性相关,多环芳烃的生物降解与脱氢酶和过氧化氢酶活性相关;微生物修复作用可提高土壤中不同组分烃与微生物活性之间的相关关系。     

微生物强化对石油污染土壤的修复特性研究

通过实验室模拟修复研究了接种量为10³~10⁸ cfu·g^-1的降解菌群在土壤中生长的湿度条件和存活状况、对土著菌群的影响作用以及对石油烃的去除效果。结果表明,从石油污染土壤中筛选出的石油烃降解菌群主要由变形菌门（Proteobacteria,99.75%）-γ-变形菌纲（Gamma-proteobacteria,99.49%）-假单胞菌目（Pseudomonadales,99.36%）-莫拉氏菌科（Moraxellaceae,87.33%）-不动杆菌属（Acinetobacter,87.32%）和假单胞菌科（Pseudomonadaceae,12.04%）-假单胞菌属（Pseudomonas,12.00%）组成。利用筛选的降解菌群在土壤湿度为5.4%、接种量为10⁸ cfu·g^-1土的条件下对污染土壤修复60 d,石油烃去除率为10.61%;在土壤湿度为15.0%、接种量为10⁷ cfu·g^-1土时对石油烃去除率为18.67%。在5.4%和15.0%湿度下接种7 d,土壤中变形菌门相对丰度由28.22%增加至57.98%~66.35%,不动杆菌属相对丰度由0.04%增加至25.86%~30.25%,假单胞菌属由初始时的0.26%增加至5.03%~30.87%,说明在不同湿度条件下,接种的降解菌均能迅速生长为土壤中的优势菌;接种60 d时,其仍保持存活状态。研究表明,降解菌群的接种改变了土壤菌群结构,使土壤菌群的alpha多样性明显降低。土壤污染物的去除不仅依靠某种优势菌的特定降解功能,还需要土壤菌群的协同代谢作用。     

微生物修复受石油污染土壤的研究进展

石油污染土壤的微生物修复技术是利用微生物来降解土壤中的石油烃类污染物。综述了国内外这一领域的研究现状，主要包括微生物修复技术中的好氧、厌氧降解，共代谢机理和影响微生物降解的因素以及提高降解效率的措施。     

石油污染土壤的生物修复研究

通过田间试验研究了玉米和向日葵两种植物对石油污染土壤的修复作用,考察了外源菌(DX-9)对植物修复的强化和协同效应,对"外源菌-植物"修复效果进行了初步评价.结果表明,在10000mg·kg-1污染浓度下,150 d玉米、向日葵试验区土壤中石油降解率分别为42.5%和46.4%,较对照区提高了100.5%和118.9%.外源节细菌的施加可使生物修复速度显著加快,150 d"DX-9-玉米"和"DX-9-向日葵"试验区石油烃降解率分别达到72.8%和76.4%,较同期单独植物修复的降解率提高了71.3%和64.7%.500 d各试验区土壤中石油烃降解率分别为95.5%、96.1%、97.6%和98.9%,土壤中石油烃含量均低于国家标准规定限量(<500mg·kg-1);土壤主要理化性质、生物群落分布、呼吸强度及植物不同部位中石油烃的残留量与对照无显著差异.结果表明:玉米、向日葵与节细菌对石油污染土壤的联合生物修复效果显著;经过两年修复,污染土壤恢复健康状态.     

海南省芒果主产区土壤养分现状与果实矿质养分相关性评价与分析

目的研究添加生物炭对杧果根层土壤养分含量、根系生长和土壤微生物群落结构的影响,为杧果园科学施用生物炭提供理论参考。方法以台农一号杧果为研究对象,设置常规施肥(CK)、常规施肥配施3%生物炭(BC)和水肥一体化施肥配施3%生物炭(FBC) 3个处理,分析土壤养分和根系构型的变化,利用Illumina 高通量测序技术比较土壤细菌和真菌群落的差异。结果与CK相比,BC和FBC处理土壤pH和有机质含量升高,果期BC处理的土壤碱解氮和有效磷含量显著升高,花期BC和FBC处理的土壤速效钾含量显著升高;果期BC处理的根质量密度和根长密度显著增加,根平均直径差异不显著,根盒维数表现为BC>FBC>CK。BC处理提高了土壤细菌物种数、丰度和多样性,降低了土壤真菌多样性;FBC处理降低了细菌的丰度和多样性;BC和FBC处理提高了变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和担子菌门(Basidiomycota)等微生物门水平上的丰度,绿弯菌门(Chloroflexi)和子囊菌门(Ascomycota)丰度降低;BC处理的芽单胞菌属(Gemmatimonas)、鞘脂单胞菌属(Sphingomonas)和水恒杆菌属(Mizugakiibacter)显著富集,FBC处理的芽孢杆菌属(Bacillus)、Acidibacter、链格孢属(Alternaria)和青霉属(Penicillium)显著富集。冗余分析结果表明：有机质、碱解氮和有效磷含量是土壤细菌和真菌群落结构变化的驱动因子,pH是真菌群落结构变化的驱动因子,且根系生长发育受土壤环境因子调控。结论添加生物炭有利于提高杧果园土壤养分有效性,改善土壤微生物环境,促进根系生长。     

不同种类生物质炭及施用量对水稻生长及土壤养分的影响

通过盆栽方式进行水稻秸秆炭、水稻谷壳炭、果木木炭等3种生物质炭比较试验,每盆土壤15kg,参照大田用量模式设置了5、10、20、40t/hm2 4个秸秆炭水平,20、40t/hm2 2个谷壳炭与木炭水平,研究不同处理对水稻生长及土壤养分的影响。结果表明,3种生物质炭在一定范围内都能促进水稻干物质积累和产量形成,以秸秆炭效果最好。不同秸秆炭施用量比较,干物质量和产量呈先增后降趋势,在20t/hm2时达到最高,生物量较不施炭对照提高51.45%,谷粒产量增加72.55%。施用谷壳炭以40t/hm2效果较好,产量提高60.52%。施用20t/hm2木炭有提高地上部生物量与产量的作用,但增加至40t/hm2则明显降低。适量施用生物质炭能够增加土壤中速效氮磷钾和总养分含量,以秸秆炭效果最好,谷壳炭次之,木炭最差。木炭的碳含量高达74.28%,过量施用显著降低土壤速效氮磷钾含量,对水稻生长不利。     

Bacterial diversity and community composition changes in paddy soils that have different parent materials and fertility levels

Parent materials and the fertility levels of paddy soils are highly variable in subtropical China. Bacterial diversity and community composition play pivotal roles in soil ecosystem processes and functions. However, the effects of parent material and fertility on bacterial diversity and community composition in paddy soils are unclear. The key soil factors driving the changes in bacterial diversity, community composition, and the specific bacterial species in soils that are derived from different parent materials and have differing fertility levels are unknown. Soil samples were collected from paddy fields in two areas with different parent materials(quaternary red clay or tertiary sandstone) and two levels of fertility(high or low). The variations in bacterial diversity indices and communities were evaluated by 454 pyrosequencing which targeted the V4–V5 region of the 16 S r RNA gene. The effects of parent material and fertility on bacterial diversity and community composition were clarified by a two-way ANOVA and a two-way PERMANOVA. A principal coordinate analysis(PCo A), a redundancy analysis(RDA), and multivariate regression trees(MRT) were used to assess changes in the studied variables and identify the factors affecting bacterial community composition. Co-occurrence network analysis was performed to find correlations between bacterial genera and specific soil properties, and a statistical analysis of metagenomic profiles(STAMP) was used to determine bacterial genus abundance differences between the soil samples. The contributions made by parent material and soil fertility to changes in the bacterial diversity indices were comparable, but soil fertility accounted for a larger part of the shift in bacterial community composition than the parent material. Soil properties, especially soil texture, were strongly associated with bacterial diversity. The RDA showed that soil organic carbon(SOC) was the primary factor influencing bacterial community composition. A key threshold for SOC(25.5 g kg~(–1)) separated low fertility soils from high fertility soils. The network analysis implied that bacterial interactions tended towards cooperation and that copiotrophic bacteria became dominant when the soil environment improved. The STAMP revealed that copiotrophic bacteria, such as Massilia and Rhodanobacter, were more abundant in the high fertility soils, while oligotrophic bacteria, such as Anaerolinea, were dominant in low fertility soils. The results showed that soil texture played a role in bacterial diversity, but nutrients, especially SOC, shaped bacterial community composition in paddy soils with different parent materials and fertility levels.     

小麦秸秆生物炭对石油烃污染土壤的修复作用

以小麦秸秆为原材料,在300℃下缺氧裂解3、6、8 h制备生物炭,比较了3种生物炭的产率、pH值、灰分以及C、H、N元素含量,表征了300℃、6 h生物炭的表面形态,并用其作为修复材料,对大港油田的石油污染土壤进行修复。结果表明,随裂解时间的延长,生物炭产率下降,pH值升高,灰分含量增加,H/C值下降,但产率、pH值、灰分和H/C值都是从3 h到6 h差异显著,6 h到8 h差异不显著。C元素含量先升高后下降。石油污染土壤经生物炭修复14 d和28d后,总石油烃降解率分别为45.48%和46.88%,均显著高于对照组。修复14 d后土壤中的萘、苊、苯并[a]蒽、屈、苯并[b]荧蒽、苯并[k]荧蒽、苯并[a]芘、茚并[1,2,3-cd]芘也都有不同程度的下降,其中苯并[a]芘含量下降幅度达98.18%,其他几种PAH的降解率也都高于对照组,28 d后这些PAH的含量又有上升趋势。这说明小麦秸秆裂解时间对生物炭的性质有影响;300℃、6h生物炭可以用来修复石油污染的土壤。     

生物炭对玛瑙红樱桃土壤微生物和养分的影响

以贵州省主栽樱桃品种玛瑙红为试材,探讨生物炭对土壤微生物和养分的影响,旨在为玛瑙红樱桃的丰产优质栽培及生物炭在果树上的应用提供理论依据。试验设置0(CK)、5(C1)和10(C2)kg/株3个生物炭施用量,结果显示:在始花期,C1处理显著提高细菌、反硝化细菌数量,C2处理显著提高好氧固氮菌数量;在盛花期,生物炭的添加显著提高了土壤微生物多样性和反硝化细菌数量;在结果期,C2处理显著提高真菌数量;添加生物炭处理提高了土壤pH值和有机质含量,但对土壤养分的影响因物候期而异。结果表明,生物炭的添加能提高玛瑙红樱桃土壤微生物量、微生物多样性、土壤养分,但提高效果与植物所处生长状态有关。     

腐植酸作用下生物炭对Cd污染土壤的修复效果

为了探讨腐植酸对生物炭修复重金属污染土壤的影响,通过土培试验,分析两种不同添加量（0.1%和1%,m/m）的腐植酸[胡敏酸（HA）、富里酸（FA）]与两种生物炭[玉米秸秆生物炭（CBC）、稻壳生物炭（RBC）]复配处理下污染土壤中Cd形态的变化,并探究不同腐植酸作用下生物炭稳定Cd的差异和机制。结果表明：腐植酸增强了生物炭对土壤中Cd的稳定化程度。与未处理组相比,1% HA和 1% FA作用下的 CBC使土壤中残渣态 Cd占比升高了 145.89%和 117.96%,RBC使残渣态 Cd占比升高了 124.04%和159.58%。1%腐植酸添加量处理显著降低了土壤pH,提高了土壤阳离子交换量（CEC）、土壤有机质（SOM）和有效磷含量。生物炭表面具有丰富的含氧官能团、芳香碳,其可通过静电吸引、络合、表面沉淀和阳离子-π键相互作用等结合重金属离子。综合来看,1% FA和RBC复配添加对Cd污染土壤的修复效果最佳,其使污染土壤的CEC、SOM和有效磷含量上升了24.56%、27.14%和34.81%,并且使重金属Cd迁移指数下降了65.85%。     

Spatial variation in organic carbon, nutrients and microbial biomass contents of paddy soils in a hilly red soil region

The contents of soil organic C (SOC), total N (TN), total P (TP), dissolved N (D_N), Olsen-P, and microbial biomass C, N, P (B_C, B_N, B_P) of 254 paddy soils (0–18 cm in depth) in a hilly red soil region of subtropical zone of China were studied. The results showed that the contents of SOC, TN, B_C, B_N and D_N of paddy soils at the bottom of hills were 14.6%, 13.6%, 24.6%, 20.4% and 95.8% higher than those at the foothill, respectively. The Olsen-P content of paddy soils at the foothill was 33.3% higher than that at the bottom of hills. However, the differences in TP, B_P and available P (the sum of B_P and Olsen-P) contents were not significant between the two positions. In addition, the ratios of soil C/P, B_C/B_P and B_C/SOC of paddy soils at the bottom of hills were 12.7%, 28.5% and 8.2% higher than those at the foothill, respectively, but the differences in ratios of soil C/N, B_C/B_N, B_N/TN and B_P/TP were not statistically significant between various positions. __________ Translated from Plant Nutrition and Fertilizer Science, 2007, 13(1): 15–21 [译自: 植物营养与肥料学报]     

控制光照条件下生物炭对水稻土中铁还原过程的影响

为探究生物炭的添加对淹水稻田体系中蓝藻等光合微生物生长及稻田土水界面氧化还原平衡的影响,选择3种水稻土样品,采用土壤泥浆厌氧恒温培养方法,在控制光照条件下研究添加不同粒径生物质对光合细菌生长及Fe(Ⅲ)还原过程的影响。结果表明,避光条件下添加生物炭可以促进水稻土中铁还原过程,但不同粒度生物炭对铁还原的促进作用差异不显著。光照条件下添加不同粒度生物炭使天津(TJ)、宁夏(NX)和四川(SC)水稻土中叶绿素a(Chl a)含量分别降低35.63%~67.47%、39.66%~70.56%和46.82%,生物炭粒度对Chl a累积量的影响因土壤不同而存在差异。光照刺激下光合微生物的大量生长并产氧,引起了Fe(Ⅱ)的氧化,使Fe(Ⅱ)累积量降低了6.009~6.415 mg·g-1(TJ)、1.473~2.058 mg·g-1(NX)和3.037~3.693 mg·g-1(SC)。光照条件下,添加生物炭在三种水稻土中均对铁氧化过程有促进作用,且增加量与水稻土来源和生物炭粒度有关:TJ和SC水稻土中0.25 mm处理和0.25~0.5 mm处理对铁氧化的促进作用高于0.5~1.0 mm处理和1.0~2.0 mm处理;NX水稻土中,不同粒度生物炭对铁氧化的促进作用差异不明显。表征光合微生物生长的Chl a含量、体系p H的改变量及Fe(Ⅱ)的氧化量之间存在显著的相关性。     

运用WOFOST模型模拟土壤中水分养分对小麦生物量的影响

为模拟研究小麦生长过程中生物量的影响因素,运用WOFOST作物模型,筛选模型的敏感性参数,设计15种模拟情景,利用情景分析与系统分析方法,模拟与评价了土壤中水分养分对小麦生物量的影响。结果表明:WOFOST模型中有6个参数敏感性指数均超过0.1,极为敏感,包括在20℃下的单叶有效光能利用率(EFFTB3)、生育期(DVS)指数设为0.0和0.5时的比叶面积(SLATB1和SLATB2)、从出苗到开花阶段的累积温度(TSUM1)、30℃下的最大CO2同化率(TMPF4)以及在35℃下的叶面积生长周期(SPAN)。按照养分缺乏、养分正常、养分充足3个情景下模拟小麦生物量指标叶面积指数(LAI)、地上总生物量(TAGP)与贮藏器官总干重质量(TWSO),得到土壤养分对小麦生物量的影响较小,土壤水分对小麦生物量影响较大。根据模拟结果得到每米土壤深度的有效含水量AWC的饱和值为190(kg·m~(-1)),小麦生物量随水分增加而增加,但当水分达到饱和时,增加水分对小麦生物量影响不大。本研究可为WOFOST小麦模型的参数优化和区域应用,以及定量模拟土壤水分与养分对小麦生物量的影响提供理论依据和方法。     

四湖涝渍稻田土壤养分状况与微生物数量分析

测定了湖北省潜江市高场示范区 7个不同渍害度稻田的土壤养分状况与微生物数量 ,经显著性测试及回归分析 ,结果表明涝渍稻田土壤微生物数量、土壤养分状况的垂直分布有一定差异性 ,土壤微生物数量与土壤养分状况呈一定相关性