秸秆过滤养猪废水UASB厌氧发酵及微生物群落分析

养猪废水成分复杂,所含悬浮性固体对其生物发酵过程影响显著;利用经过粉碎压实后的玉米秸秆对养猪废水进行负压抽滤,吸附截留废水中的悬浮性固体。再利用上流式厌氧污泥床（UASB,up-flow anaerobic sludge bed/blanket）反应器对过滤后的养猪废水进厌氧发酵,探究发酵过程中随着有机负荷的增加,化学需氧量（COD,chemical oxygen demand）去除率、pH值、产气量的变化规律,并采用高通量测序技术分析最优负荷时厌氧消化污泥中的细菌与古菌群落组成。过滤试验表明,在过滤压差为40kPa、滤层厚度为15cm、滤料压实度为1.6倍密度（148.8kg/m³）时有较好的过滤效果,此时总固体（TS,total solid）、挥发性固体（VS,volatile solid）、COD的去除率分别为33.08%、28.05%、23.01%。厌氧发酵试验结果表明,在温度为(35±1)℃时反应器稳定运行的最高负荷为11 kg/(m³·d);反应器处理效果最优的负荷为10 kg/(m³·d）,此时进水COD浓度为5 000 mg/L、COD去除率为76.46%、容积产气率为1.51m³/(m³·d)。高通量测序结果表明,厌氧发酵过程由多种微生物菌群协同作用,主要的细菌群类是Firmicutes、Bacteroidota,主要古菌群类为Halobacterota,且高效产甲烷菌分布丰富。试验结果为利用作物秸秆过滤养猪废水进行以废治废的技术应用提供了依据。     

巴音温都尔沙漠典型植物群落土壤物理性质研究

巴音温都尔沙漠是我国北方干旱气候带典型的环境敏感区和生态脆弱区,生态建设和植被恢复对巴音温都尔沙漠生态系统服务功能极为重要.本研究以巴音温都尔沙漠梭梭、唐古特白刺、球果白刺、盐爪爪、膜果麻黄群落土壤为试验对象,对不同植物群落类型土壤物理性状和持水能力进行了研究.结果表明:5种群落中土壤孔隙度、土壤毛管孔隙度与土壤非毛管...     

广东新会银湖湾湿地鸟类群落组成、多样性和保护策略

2006年8月～2007年7月,采用样带法,对广东省新会银湖湾湿地鸟类群落进行了研究,共记录70种,隶属13目28科48属.其中国家二级重点保护鸟类4种,广东省重点保护鸟类10种.东洋种35种,古北种26种,广布种9种.鸟类群落多样性以潮滩湿地最高,多样性指数3.514 0,均匀性指数0.881 1.新会银湖湾湿地鸟类资源丰富,分析了鸟类的重要性和稀缺性,开发建设必须正确处理湿地鸟类保护的关系,实现生态环境可持续发展,并提出了相应的保护策略.     

兰州市高校校园绿地群落物种组成及多样性分析

初步尝试采用天然群落样带调查法对兰州市几所具有代表性高校校园绿地群落进行调查,分析其物种组成、重要值及多样性等特征,为城市生态学研究及校园绿化建设提供理论根据。调查结果表明:5所院校绿化树种中被子植物种类数量均占绝对优势,裸子植物偏少,以蔷薇科、杨柳科、蝶形花科植物为主,显示出北方地域植被的特点;除甘肃农业大学外,其它4所院校绿化树种中的乡土种比例均高于栽培和外来种;甘肃省委党校校园物种种类丰富,均匀度指数较大,多样性较高;其它4所院校绿地群落多样性水平均不高。5所院校校园乔木层、灌木层Shannon-Weiner指数(H’)和Simpon指数的统计结果基本一致。     

新疆北屯绿洲弃耕农田的植被变化特征

在北屯绿洲选择了3组不同年限的次生盐渍化弃耕农田,分别计算了样地内每种植物的重要值,采用Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Simpson指数测定了生物多样性.结果表明:3组群落组成存在显著差异,优势种更替明显.3组群落构成依次为,一年生草本、一年生草本 多年生小半灌木、多年生草本 灌木.物种多样性表现为2年群落＞5年群落＞13年群落;群落均匀度表现为2年群落＞5年群落,而5年与13年群落相当,但是生态优势度却表现出与物种多样性相反的趋势,即2年群落＜5年群落＜13年群落.     

自然保护区林缘社区能源需求分析与研究——以甘肃白水江国家级自然保护区为例

本文以白水江自然保护区林缘社区居民能源需求调查为依据,初步说明了林缘社区能源需求的现状。在此基础上,分析了当地居民对森林的依赖程度,进而对这种高依赖度的成因及对自然保护区生态环境的影响做出了有益的探讨,并提出了相应的建议和对策。     

复垦土壤细菌群落结构及其与土壤肥力的关系

为了解两淮煤矿区复垦状况及其对土壤微生物的影响机制,合理人工干预,快速有效提高复垦土壤生产力,本研究以煤矸石充填复垦土壤为研究对象,通过野外调查与采样分析,采用Illumina MiSeq 高通量测序分析土壤细菌特定基因片段V4 区域,基于非度量多维尺度分析、冗余分析、方差分析、肥力指数、回归模型方法,对矸石充填土壤不同复垦方向的土壤细菌优势群落和生物多样性进行了探索,明晰土壤细菌群落及其与土壤肥力的响应作用。研究结果表明：细菌群落组成上,不同复垦方向对细菌优势群落分布并无显著性影响,变形菌门、酸杆菌门和放线菌门菌群为主要优势菌群。土壤微生物多样性层面上,表层土壤微生物有较高的丰富度和多样性,均匀度并无显著性差异。微生物多样性在不同复垦方向不存在显著性差异,Shannon_Wiener指数介于5.23～6.91之间,Chao1指数为867.1～5436,Pielou指数介于0.79～0.84之间,表中层同深层土壤的细菌群落结构具有差异性。TN、SOM、AP和AK是影响土壤细菌群落的主要肥力因子,土壤肥力质量指数与奇古菌门相对丰度呈显著正相关（P＜0.01）,同链霉菌属呈显著负相关（P＜0.05）,在一定程度上可将二者的相对丰度作为评价复垦土壤肥力状况的重要生物指标。研究成果可为两淮矿区矸石充填复垦土壤在微生物层面提高肥力质量提供理论支持。     

单生育期水分胁迫对温室葡萄根际土壤酶活性及微生物群落的影响

为明确单生育期水分胁迫对土壤酶活性和微生物群落结构的影响,选取5a生'红地球'鲜食葡萄为试验材料,采用单因素完全随机试验设计,以全生育期充分供水为对照(CK),依次在葡萄5个生育期分别设置轻度(M)和重度(S)两个水分胁迫水平进行大田试验,利用Illumina高通量测序技术分析土壤微生物的群落构成和多样性.结果表明:葡...     

玉米秸秆分解过程中细菌群落组成演化特征

【目的】土壤中存在着大量的分解秸秆的微生物。研究秸秆分解过程中细菌群落组成的演化规律,对了解和调控农田微生物群体组成以促进秸秆分解具有重要意义。【方法】试验于2014年10月至2015年10月在河南省农业科学院原阳试验基地进行,将成熟期玉米秸秆(茎和叶)烘干,剪成长1~2 cm、宽0.3~1 cm的碎片,称12 g样品(相当于8 t/hm^2)装入15 cm×10 cm的尼龙网包(孔径0.04 mm)内,于10月5日冬小麦出苗后埋置在小麦垄间。分别于埋置后0、1、2、4、7、10和12个月收集秸秆包和土壤样品。测定秸秆样品干物质量和碳氮含量,选择埋置了0、2、4、7和12个月的秸秆及其土壤样品分析细菌丰度及群落组成。【结果】秸秆埋入土壤后的前2个月内分解最快,然后逐步减慢,在1、2、4、7、10和12个月后分别降解了总生物量的19.2%、32.9%、44.2%、52.2%、66.8%和73.8%。秸秆埋入土壤后,秸秆和土壤中细菌丰度均显著增加,分别于第4和7个月达到最高后开始下降。秸秆细菌的丰度指标OTUs、ACE、Chao1和多样性指标Shannon随试验时间的延长逐步增加,而Simpson指数随试验时间延长逐步降低,而土壤中这些指标在试验过程中没有显著变化。与刚埋置秸秆时相比,埋置2个月后的秸秆细菌Bacteroidetes门相对丰度明显增加,主导细菌群为Bacteroidetes和Proteobacteria门。Actinobacteria丰度在埋置2个月后明显降低,然后又随试验时间延长逐步增加。Planctomycetes、Saccharibacteria、Verrucomicrobia、Acidobacteria、Chloroflexi和Gemmatimonadetes丰度在原始秸秆中较低,埋入土壤后随试验时间延长逐步增加。Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Alphaproteobacteria和Flavobacteriia主导前期细菌纲组成,而Actinobacteria、Anaerolineae和Bacilli纲丰度在后期逐步增加。秸秆分解速率主要受其碳含量影响,秸秆细菌群落组成前期与秸秆碳含量相关,后期与秸秆氮含量相关。随着试验的进展,秸秆细菌群落组成与土壤中的细菌群落组成趋同。【结论】秸秆埋入土壤后前2个月的分解速率最高,随后逐步降低。秸秆分解前期细菌群落由富营养型组分Bacteroidetes和Proteobacteria门和Sphingobacteriia、Gammaproteobacteria、Flavobacteriia和Alphaproteobacteria纲主导,随后被逐步增加的贫营养型组分Actinobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi、Saccharibacteria门和Deltaproteobacteria、Actinobacteria纲等代替。秸秆碳氮含量变化是影响秸秆分解及其过程中细菌群落演化的主要原因。     

水土流失防治措施对马尾松林土壤微生物群落分子生态网络的影响

水土流失防治措施可以提高侵蚀退化林地的土壤质量。为了探究典型水土流失防治措施对土壤微生物分子生态网络的影响,在南方红壤区马尾松林下建立了水土流失防治措施小区,设置3种不同处理,分别为挖设鱼鳞坑加种植草本,挖设鱼鳞坑加种植草本与灌木,以及对坡面土壤不设置任何措施的对照。利用16S rRNA和18S rRNA基因 Illumina MiSeq 高通量测序技术,测定3种处理下的土壤微生物群落组成,基于随机矩阵的方法构建微生物网络。结果表明,措施实施后,绿弯菌门相对丰度显著降低,变形菌门与酸杆菌门的相对丰度显著升高（P < 0.05）。2种措施处理下微生物网络总节点数、总连接数、平均连通度以及模块性均较高,微生物网络的规模增大,微生物间互相作用更复杂。3个微生物网络均以负互相作用（60.59%～67.49%）为主,措施实施后物种间竞争作用进一步加强。绿弯菌门、放线菌门和变形菌门中的部分菌群在本研究区的微生物网络中起着重要的连接作用,此外,3个微生物网络的部分关键节点所属的菌群相对丰度较低（< 1%）,对于构建微生物网络也具有关键作用。2种措施处理下微生物网络平均路径距离较长,微生物作用的响应速度慢,群落结构稳定性提高,其中挖设鱼鳞坑并种植草本与灌木的措施较挖设鱼鳞坑并只种植草本的措施效果更优。冗余分析表明,土壤容重（R2 = 0.465,P < 0.05）、pH（R2 = 0.377,P < 0.05）、有机质（R2 = 0.383,P < 0.05）、全氮（R2 = 0.545,P < 0.01）、对细菌群落结构有显著影响,土壤含水量（R2 = 0.485,P < 0.05）对真菌群落结构有显著影响。上述研究结果表明,水土流失防治措施实施后土壤微生物群落结构发生明显变化,网络规模增大、物种间互作强度以及微生物群落结构的稳定性提高。