氨氧化古菌及其对氮循环贡献的研究进展

硝化作用先将氨氮氧化为亚硝酸盐氮并进一步氧化为硝酸盐氮,这一过程是氮进行全球生物化学循环的重要环节。随着氨氧化古菌(Ammonia-oxidizing archaea,AOA)基因组序列中氨单加氧酶编码基因(amoA)的发现以及AOA在实验室条件下的成功培养(包括分离纯化和富集培养),基于分子生物学的研究表明AOA在各种环境广泛存在,且多数生境中它的数量远远超过氨氧化细菌(Ammonia-oxidizing bacteria,AOB)。AOA相对于AOB在氮循环中的贡献也引起了多方面的论证和争论。本文就氨氧化古菌的生态分布、系统进化、生境存在丰度及参与硝化作用等进行综述,指出不同生境AOA的活性及其对氮循环的重要性仍需做进一步的研究。     

乙炔抑制法在硝化与反硝化过程中的应用

硝化和反硝化作用在土壤氮素循环中扮演重要作用,由于硝化和反硝化作用一方面能够导致土壤中氮素的损失,另一方面能够产生温室气体-N2O,所以硝化和反硝化作用的研究备受关注.乙炔抑制法能同时测定硝化和反硝化作用,在硝化和反硝化作用中有着重要的应用.该文主要论述了乙炔抑制法的研究进展;以及对应用乙炔气体时存在的一些问题进行了综述.     

不同氮效率水稻生育后期根表和根际土壤硝化特征

通过田间试验研究了不同氮效率粳稻品种4007(氮高效)和Elio(氮低效)生育后期在N0(0 kgN hm-2)、N180(180 kgN hm-2)和N300(300 kgN hm-2)水平下根表、根际和土体土壤pH值、铵态氮(NH+4-N)和硝态氮(NO-3-N)含量、硝化强度和氨氧化细菌(AOB)数量.结果表明无论是齐穗期、灌浆期还是成熟期,根表土壤pH值均显著低于根际和土体土壤.土壤pH值范围在5.95至6.84之间变化.土壤NH+4-N含量随水稻生长显著下降,且随施氮量增加而显著增加.根表土壤NH+4-N有明显亏缺区,且随距水稻根表距离增加,NH+4-N含量逐渐升高.土壤NO-3-N含量随水稻生长显著增加,施氮处理均显著高于不施氮处理,但N180和N300处理差异不显著.NO-3-N含量表现为根际>土体>根表.水稻根表和根际土壤硝化强度随水稻生长显著下降,而土体土壤硝化强度随时间延长小幅增加.施氮显著提高4007水稻根表土壤在齐穗和收获期硝化强度以及Elio在齐穗期根际硝化强度,但在施氮处理N180和N300中无显著差异.在整个采样期间,土壤硝化强度均表现为根际>根表>土体.水稻根表和根际AOB数量随水稻生长而显著降低,而土体土壤AOB数量无显著变化.例如,根表土壤AOB数量在齐穗期、灌浆期和收获期分别为16.7×105、8.77×105个g-1 dry soil和8.01×105个g-1 dry soil.根表和根际土壤AOB数量无显著差异,但二者显著高于土体土壤AOB数量.就两个氮效率水稻品种而言,土壤pH值基本无差异.4007土壤NH+4-N含量均显著高于Elio.在齐穗期水稻根表、根际和土体土壤NO-3-N含量在N180水平下均表现为Elio显著高于4007.而在灌浆期和收获期,水稻根表、根际和土体土壤则表现为4007显著高于Elio.在所有采样期,两个水稻品种土体土壤硝化强度和AOB数量在3个施氮量下均无显著差异.Elio根表和根际土壤硝化强度和AOB数量在水稻灌浆期之前一直显著高于4007,而在灌浆期之后则显著低于4007,且最终产量和氮素利用率(NUE)显著低于4007,这可能是由于4007灌浆期后硝化作用强,根际产生的NO-3-N含量高,从而4007根吸收NO-3-N的量也高造成的.因此水稻灌浆期和收获期根表和根际硝化作用以及AOB与水稻高产及氮素高效利用密切相关.     

渗透压对硝化作用的影响

在气升式内循环硝化反应器中研究了渗透压对硝化作用的影响。保持进水氨氮浓度420mg·L-1,将进水渗透压逐渐从4.3×105Pa提高到18.8×105Pa,硝化反应器的氨氮转化率稳定在93%～100%。将进水渗透压进一步提高到19.2×105Pa,氨氮转化率降至69.2%。渗透压对硝化作用的影响具有突发性,临界值在18.8×105～19.2×105Pa之间。受高渗透压胁迫时,活性污泥中硝化细菌的形态趋向单一,个体变小,内膜数量减少,并产生许多不明成分的颗粒状内含物。解除渗透压胁迫后,细胞结构恢复。添加钾离子能够缓解高渗压对硝化作用的影响。高渗透压胁迫以及解除渗透压胁迫可增强污泥硝化活性,比污泥氨氮转化率(污泥以SS计)分别从0.083kg·kg-1·d-1升至0.509kg·kg-1·d-1和2.569kg·kg-1·d-1,同比提高5.1倍和30.0倍。     

恩诺沙星残留对土壤微生物功能的影响

研究了恩诺沙星残留对土壤呼吸作用、纤维分解作用、氨化作用、硝化作用的影响 ,结果表明 ,相对较低浓度恩诺沙星残留(0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )刺激土壤呼吸作用 ,相对较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 )对土壤呼吸作用产生抑制 ,药物作用活性维持期为 6 d;恩诺沙星残留对土壤纤维分解作用影响较不明显 ;较低浓度恩诺沙星残留 (0 .0 1μg/ g土 ,0 .1μg/ g土 )对土壤氨化作用有刺激作用 ,而较高浓度恩诺沙星残留 (1μg/ g土 ,10μg/ g土 )则会对其起抑制作用 ,药物作用活性期为 9d;不同浓度恩诺沙星对土壤硝化作用影响极其显著 ,当恩诺沙星浓度达到 1μg/ ml时 ,在 3～ 9d内 ,对土壤硝化作用有一定抑制作用。当恩诺沙星浓度达到 10μg/ ml时 ,强烈抑制了土壤硝化作用 ,直到本试验结束时 ,其抑制作用未见减弱。结果表明恩诺沙星残留影响了土壤微生物这些功能 ,因而可能影响到土壤特性和土壤中一些生态过程     

稀土元素对土壤中尿素水解及其水解产物行为的影响

以潮土为供试土壤进行土培试验,研究了农用稀土对同时施加的尿素在土壤中形态转化过程影响,当稀土施用量增至10mg/kg^-1烘干土以上时,土壤中尿素水解后所形成的铵态氮含量显著增加,在不同培养时间内,土壤中源自尿素的硝态氮和亚硝态氮含量随稀土施用量增加呈降低趋势;当施用量增至50mg/kg^-1烘干土时,与对照相比的降低程度达显著水平,施加稀土元素后,土壤有效氮含量明显增加,主要由于土壤铵态氮增加所致,结合土壤pH变化,表明稀土施用量高于10mg.kg^-1烘干土时,可明显延缓尿素在潮土中水解进程并抑制水解产物铵态氮的氧化,利于土训对尿素氮固持。     

翅碱蓬对盐沼沉积物微生物生物量及β-氨氧化细菌群落的影响——以双台河口为例

为了解翅碱蓬植被对盐沼沉积物微生物的影响,于2013年7月、8月、9月和11月对双台河口裸滩和翅碱蓬植被沉积物(10—15 cm)微生物生物量碳(MBC)、微生物生物量氮(MBN)、16S rRNA基因丰度、潜在硝化速率、β-氨氧化细菌(β-AOB)丰度及群落进行了调查。结果表明,不同采样日期裸滩沉积物MBC、翅碱蓬沉积物β-AOB amo A丰度和两种生境潜在硝化速率没有显著差异;而翅碱蓬沉积物MBC、裸滩沉积物β-AOB amo A丰度、两种生境MBN和16S rRNA基因丰度呈现时间波动。当所有采样日期的数据结合分析时,翅碱蓬植被显著影响沉积物MBC、MBN、细菌16S rRNA基因丰度、潜在硝化速率和β-AOB amo A丰度。从裸滩和翅碱蓬沉积物获得的β-AOB序列属于Nitrosospira和Nitrosomonas,翅碱蓬植被对β-AOB群落结构和多样性均有一定的影响。研究结果有助于了解翅碱蓬湿地中微生物的作用,为盐沼生境的生态修复技术提供参考。     

化感物质对枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）在厌氧条件下和生长？…

研究由秸秆腐解产生的化感物质：阿魏酸（ｔ－ＦＡ）、对羟基苯甲酸（ｐ－ＨＡ）和苯甲酸（ＢＡ）在不同浓度下对厌氧培养的枯草芽孢杆菌（Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｕｂｔｉｌｉｓ）的生长及其反硝化活性的影响。结果表明,３种浓度的阿魏酸（５．１５、２．５８、０．２６ｍｍｏｌ／Ｌ）均表现出对枯草芽孢杆菌的生长有抑制作用。对羟基苯甲酸（０;．３６、３．６２、７．２４ｍｍｏｌ／Ｌ）对生长影响不明显。８．１９ｍｍｏｌ／Ｌ和     

化感物质对枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)在厌氧条件下的生长及反硝化作用的影响

研究由秸秆腐解产生的化感物质 :阿魏酸 ( t-FA)、对羟基苯甲酸 ( p-HA)和苯甲酸 ( BA)在不同浓度下对厌氧培养的枯草芽孢杆菌 ( Bacillussubtilis)的生长及其反硝化活性的影响。结果表明 ,3种浓度的阿魏酸 ( 5.1 5、2 .58、0 .2 6mmol/L)均表现出对枯草芽孢杆菌的生长有抑制作用。对羟基苯甲酸 ( 0 .3 6、3 .62、7.2 4 mmol/L )对生长影响不明显。 8.1 9mmol/L和 4 .0 9mmol/L的苯甲酸有一定的刺激作用 ,而 0 .4 1 mmol/L的苯甲酸与对照无差别。实验表明枯草芽孢秆菌不仅能转化 NO- 3生成 NO- 2 ,而且还能转化 NO- 2 生成 N2 O。 3种化感物质对 NO- 3的转化均表现抑制作用 ,其抑制作用强弱依次为阿魏酸 >对羟基苯甲酸 >苯甲酸。高浓度的抑制作用强于低浓度。阿魏酸在 5.1 5mmol/L和 2 .58mmol/L浓度下 ,其抑制作用的差异显著性分别为 P<0 .0 1 ,P<0 .0 5。 NO- 2 的生成与 NO- 3的减少相互有关联 ,第 3天测定时 ,各处理中NO- 3急剧减少 ,而 NO- 2 急剧增加。在阿魏酸、苯甲酸处理中的 NO- 2 积累高峰在第 3天、第 4天 ,然后下降。而在对羟基苯甲酸的处理中 NO- 2 的积累一直上升 ,在第 6天的观察中仍未出现下降趋势。 3种化感物质均能抑制 N2 O的生成 ,至于在田间的抑制效果尚需进一步试验     

用气相色谱法测定微生物反硝化作用中产生的一氧化二氮

利用气相色谱法,选用国产聚合物固定相GDX-104,在3m的柱子上成功地分离和测定了反硝化作用中产生的N₂O,从而可得出反硝化作用在不同条件下的反应速率,对于研究土壤中反硝化作用的动态有直接意义。