石墨烯-多壁碳纳米管复合材料协同刃天青修饰阳极对微生物燃料电池性能的影响

【目的】利用石墨烯与多壁碳纳米管复合材料协同刃天青修饰微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC)阳极,提高MFC的运行性能。【方法】以碳布为基底,采用滴涂法分别制备了刃天青/碳布(R/CC)、刃天青+石墨烯/碳布(R+GNS/CC)、刃天青+多壁碳纳米管/碳布(R+MWCNT/CC)、刃天青+石墨烯+多壁碳纳米管/碳布(R+GNS+MWCNT/CC)四种阳极材料。【结果】在降解高氯酸盐的过程中,与刃天青/碳布(最高输出电压54 m V)相比,刃天青+石墨烯/碳布、刃天青+多壁碳纳米管/碳布和刃天青+石墨烯+多壁碳纳米管/碳布阳极MFC最高输出电压分别为87、145、275 m V,分别提高了61.11%、168.52%、409.26%;高氯酸盐的还原速率也分别提高了59.1%、89.7%、147.3%。4种阳极的电化学交流阻抗(EIS)和塔菲尔(Tafel)测试发现,与刃天青/碳布阳极相比,刃天青+石墨烯/碳布、刃天青+多壁碳纳米管/碳布阳极活化内阻减小,电极反应速率提高,但刃天青+石墨烯+多壁碳纳米管/碳布阳极的活化内阻更小,电极反应速率更快,同时4种阳极附着微生物胞外聚合物(EPS)分析表明,修饰过的阳极附着微生物数量增加,多糖减少,R+GNS+MWCNT/CC阳极变化最大,更有利于微生物传递电子。【结论】石墨烯、多壁碳纳米管复合材料协同刃天青修饰MFC阳极可以减小活化内阻从而加快电子传递,进而提高MFC的性能。     

Mn2+对A/O-BAF系统处理效能和细菌群落多样性的影响

【目的】通过考察Mn²⁺对A/O-BAF系统处理效能及微生物群落多样性的影响,研究了15℃下不同浓度Mn²⁺对A/O-BAF系统处理效能的影响,并通过高通量测序考察了细菌群落多样性的变化情况。【方法】在温度15°C、水力负荷0.50 m³/(m²·h)、气水比10:1的条件下,在进水中投加Mn²⁺,考察反应器处理效能的变化情况,并通过高通量测序对BAF生物膜样品进行分析。【结果】2.0 mg/L Mn²⁺作用下A/O-BAF系统的COD、NH₄⁺-N、TN、TP去除率分别提高3.51%、2.21%、6.26%和12.13%;4.0 mg/L Mn²⁺作用下COD、NH₄⁺-N、TN、TP去除率分别提高了4.24%、1.92%、7.75%和10.73%;Mn²⁺作用下A/O-BAF系统内反硝化细菌和亚硝酸菌的数量明显增加,硝酸菌...     

普通小球藻对复合重金属镉和铬的生物吸附及影响因素

【背景】微藻对重金属具有极强的耐受性,而且有较高的吸附率,是一种优良的生物吸附剂。【目的】探究环境因素对小球藻吸附镉离子(Cd²⁺)和铬离子(Cr³⁺)的影响。【方法】以普通小球藻（Chlorella vulgaris）在不同条件下对重金属离子的吸附率为基准,利用CdCl₂·2H₂O和CrCl₃·7H₂O提供重金属离子,根据不同处理下小球藻吸附率的变化情况探讨重金属离子浓度、p H和温度等环境因素对普通小球藻吸附Cd²⁺和Cr³⁺的影响。【结果】在温度为30°C、p H值为5.5、Cd²⁺和Cr³⁺浓度分别为0.4 mg/L和4.0 mg/L及生物量为0.59 g/L的条件下,普通小球藻对复合Cd²⁺和Cr³⁺吸附率达到最大,吸附率分别达到84.5%和75.2%,同时发现普通小球藻对Cd²⁺的吸附率大于C...     

茶树茎段不定芽高效发生体系的建立

茶树(Camellia sinensis)是重要的经济作物,杂合度高且变异度大,其高效离体再生体系鲜见报道。以舒茶早茎段为起始外植体,进行不定芽高效发生影响因子研究。结果表明,MS+2 mg·L^–1 6-BA为定芽诱导的最适配方,定芽诱导率为84.44%,吸收底盘膨大率为80%,利于后续不定芽诱导;MS+2 mg·L^–1 6-BA+0.2 mg·L^–1 NAA+0.1 mg·L^–1KT+1 mg·L^–1脯氨酸为不定芽增殖诱导的适宜配方,不定芽诱导率为88.89%,平均芽数为7.8。不定根诱导的适宜配方为1/2MS+3 mg·L^–1 IBA,生根率为85.56%。采用RAPD和ISSR技术对再生植株进行分子检测,在连续2代离体再生植株中未发现明显变异。     

不同氮磷浓度对莱布新月藻生长与脂溶性物质含量的影响

以莱布新月藻Closterium leibleinii为试材,利用单因子分析研究不同氮、磷浓度培养的莱布新月藻生长及脂溶性物质含量变化,为其作为生物柴油开发提供基础资料。结果表明,莱布新月藻生长的最适氮浓度为5.30 mg·L^–1,其最大生长速率为3.675×10⁶个·L^–1·d^–1;最适磷浓度为0.02 mg·L^–1,最大生长速率为4.05×10⁵个·L^–1·d^–1。在最适氮磷浓度BG11培养下粗脂约占藻体干重的88.04%。莱布新月藻在适宜的氮磷浓度培养基中生长速率较快,脂溶性物质含量高,可作为一种较有潜力的植物开发生物柴油。     

紫花三叉白芨快繁技术研究

为建立白芨(Bletilla striata)高效实用的组织培养快繁体系,以紫花三叉白芨成熟未开裂的蒴果、块茎、叶片为外植体,筛选最佳外植体材料,并研究不同生长调节剂浓度培养基对原球茎萌发、丛生芽诱导以及生根影响。结果表明,白芨种子为最佳外植体材料;培养基 KC + NAA 0.5 mg·L^–1有利于白芨原球茎丛生芽诱导;培养基 MS + 6-BA 2.0 mg·L^–1+ NAA 0.2 mg·L^–1 + 10%椰汁有利于丛生芽增殖及成苗;将 2 cm 高幼苗转入生根培养基 1/2MS + NAA 0.5 mg?L^–1中,其生根效果最好,生根率达 98.67%。     

Pb2+胁迫对绿球藻(Chlorococcum sp.)的影响研究

研究了不同Pb²⁺浓度(0.1、1、10、50、100、200、400 mg/L)处理对绿球藻(Chlorococcum sp.)生长、形态结构及生理特性的影响。与对照BG11培养的绿球藻比较,Pb²⁺浓度≤50 mg/L条件下培养的绿球藻细胞壁无明显增厚,色素变化不大;而暴露到Pb²⁺浓度>50 mg/L条件下培养,绿球藻细胞壁明显增厚,蛋白核消失。低浓度Pb²⁺(0.1~10 mg/L)对绿球藻生长基本没有影响;浓度在50 mg/L时,绿球藻仍能维持一定的生长速率;但当Pb²⁺浓度≥100 mg/L时,绿球藻的生长受到显著抑制。绿球藻的Chl a+Chl b以及Chl a含量均随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐减少。绿球藻净光合作用强度随培养基中Pb²⁺浓度的增大而逐渐降低,Pb²⁺浓度≥100 mg/L时净光合作用强度检测不到;当Pb²⁺浓度<50 mg/L时,绿球藻呼吸作用强度逐渐升高,之后呼吸作用强度逐渐降低。在实验的浓度下,绿球藻的丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性都随培养基中Pb²⁺浓度的升高而逐渐增强;过氧化氢酶(CAT)则随Pb²⁺浓度的增大酶活性先升高后降低。当Pb²⁺浓度≤100 mg/L时,绿球藻对Pb²⁺的去除率都在95%以上;之后逐渐降低,浓度到400 mg/L时仍然达56.7%。结果显示,绿球藻是一种耐受Pb²⁺胁迫的藻类,对铅的去除率也高,可以应用于含铅污水的处理。     

大花银莲花愈伤组织诱导及再生体系的建立

为建立野生大花银莲花(Anemone silvestris)组培再生体系,分别以无菌苗上、下胚轴、叶片和叶柄为外植体,探讨不同浓度植物生长调节剂对不同外植体的愈伤组织诱导、不定芽分化、增殖与生根的影响。结果表明, 4种外植体均可诱导出不定芽,其中上胚轴诱导效果最佳,其在1/2MS+2.0mg·L^–1 6-BA+0.1mg·L^–1 NAA培养基中诱导率最高,为86.67%;最适增殖培养基为1/2MS+1.0mg·L^–1 6-BA+0.05mg·L^–1 NAA,增殖系数为3.67;最佳生根培养基为1/2MS+0.3mg·L^–1 IBA,生根率为100%;在草炭:蛭石=2:1(v/v)的栽培基质中,组培苗的移栽成活率最高,为98.33%。该研究有效解决了野生大花银莲花在园林及药用生产上的种质资源紧缺难题,为工厂化育苗提供了技术支撑。     

镉在黑土和棕壤中吸附行为比较研究

比较研究了重金属镉在黑土和棕壤中的吸附热力学和动力学行为.结果表明,在实验设定的浓度范围内,黑土和棕壤对Cd²⁺吸附量随溶液中Cd²⁺浓度的增加而增加.黑土对Cd²⁺的吸附固定能力明显强于棕壤.在平衡液浓度为20 mg·kg^-1时,黑土对Cd²⁺的吸附量为1 485.2 mg·kg^-1、棕壤为700.6 mg·kg^-1.两种土壤对Cd²⁺的吸附等温线与Langmuir、Freundlich和Henry方程均有较好的拟合性,而Temkin方程不适合用来描述Cd²⁺在两种土壤中的等温吸附.根据Langmuir的拟合结果,Cd²⁺在黑土和棕壤中的最大吸附量分别可达5 939.3和2 790 mg·kg^-1.黑土较高的吸附能力与其高的有机质含量和粘粒含量有关.黑土和棕壤中Cd²⁺的吸附是一个快速反应过程,2 min内能达到平衡吸附量的90%,15～30 min左右达到吸附平衡.一级动力学方程是拟合Cd²⁺在黑土和棕壤中吸附动力学过程的最优方程,其次为Elovich方程和双常数方程.随着初始浓度的增加,Cd²⁺在土壤中的吸附速率也不断增大.随着吸附量的增大和反应时间的延长,吸附速率不断下降.在较低的初始浓度下,Cd²⁺在黑土中的下降趋势要快于棕壤.     

典型矿冶区周边土壤微生物功能特征及影响因素

土壤微生物对重金属污染胁迫敏感,但在实际野外环境中,土壤微生物群落生态效应通常是污染胁迫和环境因素综合作用的结果。为探究重金属污染土壤中微生物群落生态效应发生变化的主控因素,本研究以湖南省某典型矿冶区周边不同土地利用类型土壤为研究对象,以土壤碳氮循环过程主要的微生物功能指标土壤微生物生物量碳(MBC)、基础呼吸(BR)、诱导呼吸(SIR)和硝化潜势(PNR)为生态效应终点,进行采样调查分析。结果表明: 土地利用类型对MBC、BR和SIR影响均不显著;研究区土壤微生物功能的主要影响因子包括CaCl₂提取态Pb(CaCl₂-Pb)含量与土壤有机质(SOM)含量。多元回归分析结果表明,在CaCl₂-Pb含量为0.004～13.14 mg·kg^-1及SOM含量为0.24%～4.34%的条件下,土壤CaCl₂-Pb和SOM含量可以共同解释土壤中BR、SIR和PNR总变异的39.8%～58.3%;中等含量下(SOM在1.70%～2.36%,CaCl₂-Pb在0.004～12.98 mg·kg^-1),土壤CaCl₂-Pb和SOM含量与BR、SIR和PNR的变化能够建立显著的暴露-效应关系,可以作为测定终点定量评价重金属污染对微生物群落功能的生态效应。     

微生物物种多样性的保护与其资源保藏

从微生物物种多样性的保护以及微生物物种资源的保藏等方面较全面地阐述了微生物物种资源保护与保藏的重要性及其相互关系 ,阐明了微生物菌种保藏的原理及方法 ,同时介绍了保藏技术领域的研究动向和保藏机构或组织在微生物资源的保藏、开发和交流等方面所起的重要作用     

土壤微生物资源管理、应用技术与学科展望

土壤中蕴藏着高度的微生物多样性,在陆地生态系统中发挥着非常重要的功能,加强对土壤微生物资源的综合管理与开发应用是提升生态系统稳定性与生产力及农产品质量的重要途径。首先,土壤微生物多样性具有全球性的重大意义,有待完善对土壤微生物的检测与监测技术研究,进而实现土壤微生物多样性与土壤功能的耦合以及对土壤质量的评定;其次,土壤微生物作为一种宝贵的生产资料和可持续资源,要加强其在土壤肥力强化与保育、土壤障碍消减与调节、土壤污染控制与修复等3个领域的应用研究。最后,未来土壤微生物学发展将会形成土壤微生物系统学、土壤微生物过程学与土壤微生物功能学3个子学科,要建立土壤微生物种质资源库与遗传信息库,推进土壤微生物生理代谢过程、生物化学过程及生态行为过程的研究,联结土壤微生物与土壤功能的关系,并从土壤中的功能微生物出发对环境变化作出积极响应和主动调控。此外,原创性方法的建立与应用是限制土壤微生物学发展的技术瓶颈,联合生物地理学与生物信息学破译重要基因的特定生态功能,并将其应用到生态模型以及生态系统未知领域的研究中去,是土壤微生物学面临的挑战。     

土壤微生物群落构建理论与时空演变特征

土壤微生物作为陆地生态系统的重要组成部分,直接或间接地参与几乎所有的土壤生态过程,在物质循环、能量转换以及污染物降解等过程中都发挥着重要作用。对土壤微生物时空演变规律及其形成机制的研究,不仅是微生物演变和进化的基础科学问题,也是预测微生物及其所介导的生态功能对环境条件变化响应、适应和反馈的理论依据。讨论了土壤微生物群落的定义、测度方法和指标,认为群落是联系动植物宏观生态学与微生物生态学的基础,群落构建机制是宏观和微观生态学都需要研究的核心科学问题;从生态学的群落构建理论出发,阐述了包括生态位理论/中性理论、过程理论和多样性-稳定性理论在土壤微生物时空演变研究中的应用,以及微生物群落在时间和空间上的分布特征及其尺度效应;确立了以微生物群落构建理论为基础、不同时空尺度下土壤微生物群落演变特征为主要内容的微生物演变研究的基本框架。     

Risk Assessment,Microbial Communities,and Pollution-Induced Community Tolerance

Until recently, parameters from microorganisms were generally not included in risk assessment at a comparable level to animals and plants. However, the major part of global biomass, biodiversity, and ecosystem processes is present in the microbial world and microbiological techniques applicable to risk assessment are becoming available. Two microbial indicators are described based on the usage of multiwell plates with different substrates and a redox indicator for monitoring mineralisation. With both techniques autochthonous microbial communities are analysed. Producing functional fingerprints of the microbial community gives insights into the composition of different functions. This is equivalent to observations of ecological abundance and species composition. When lack of reference sites or reference data renders risk assessment difficult, measurement of the pollution-induced community tolerance (PICT) can provide useful information.     

冀北辽河源自然保护区土壤微生物碳代谢特征对凋落物分解主场效应的响应

通过凋落物袋法研究了冀北辽河源地区表层0～5、5～10和10～20 cm土壤微生物生物量碳、微生物呼吸速率和微生物代谢熵对白桦及蒙古栎叶凋落物分解主场效应的响应过程.结果表明： 主场白桦及蒙古栎凋落物处理土壤微生物生物量碳显著高于客场;而土壤微生物呼吸则差异不显著.土壤微生物生物量碳、微生物呼吸对不同植物凋落物分解主场效应的响应程度也不一致.客场蒙古栎叶凋落物处理各土层土壤微生物生物量碳相比主场降低了39.6%、34.9%、33.5%;白桦凋落物则降低了31.6%、27.1%、17.0%.客场蒙古栎凋落物微生物呼吸分别为主场的96.3%、92.4%、83.7%,白桦凋落物为99.4%、97.3%、101.3%.微生物代谢熵则呈现出与微生物生物量碳相反的变化趋势.植物凋落物在主场分解速率较快,可供微生物利用的养分较多,促进了土壤微生物的活动,且土壤中丰富的有机质削弱了植物摄取与微生物需求之间的矛盾,进而导致土壤微生物生物量碳及微生物代谢熵对叶凋落物分解主场效应产生了明显的响应.而土壤微生物呼吸由于受到林地内土壤温度、含水率以及二者共同作用的影响,对主场效应表现出了微弱的响应.此外,由于低质量凋落物会表现出更强的主场效应,从而使土壤微生物生物量碳、微生物呼吸及微生物代谢熵对白桦叶凋落物分解主场效应的响应程度低于蒙古栎凋落物.     

DOM对米槠次生林不同土层土壤微生物呼吸及其熵值的影响

可溶性有机质(Dissolved organic matter,DOM)作为土壤可溶性有机碳的重要来源,进入土壤之后通过改变土壤微生物数量和活性影响土壤矿化。DOM输入对土壤微生物呼吸和熵值的研究多集中在表层土壤,但对深层土壤微生物呼吸和熵值的影响关注较少。通过室内培养实验(120 d)研究米槠(Castanopsis carlesii)鲜叶DOM添加对表层土壤(0—10 cm)和深层土壤(40—60 cm)微生物呼吸及其土壤代谢熵和微生物熵的影响,为揭示DOM输入对亚热带森林土壤碳过程的影响提供理论依据。结果表明,在培养第1天,添加DOM的表层和深层土壤CO_2瞬时排放速率均显著高于对照(P0.001),分别是对照(不添加DOM)的3.58倍和6.93倍,之后显著下降。就累积排放量而言,无论是DOM添加处理还是对照,表层土壤显著大于深层土壤;在米槠鲜叶DOM添加后,表层土壤累积排放量显著大于对照的表层土壤(P0.001),但DOM添加处理深层土壤累积排放量与对照的深层土壤无明显差异。就微生物生物量碳而言,表层土壤微生物生物量碳含量在培养期间显著大于深层土壤。在整个添加DOM培养期间,表层土壤微生物生物量碳含量显著大于表层对照土壤,深层土壤微生物生物量碳含量显著大于深层对照土壤(第3天除外)。培养结束时(120 d),米槠鲜叶DOM添加处理下,表层土壤和深层土壤有机碳含量与第3天相比分别减少26%和19%。米槠鲜叶DOM添加处理后的深层土壤代谢熵(qCO_2)显著低于对照的深层土壤和DOM添加处理的表层土壤qCO_2(P0.001),说明外源DOM进入深层土壤后提高了土壤微生物对碳的利用效率。米槠鲜叶DOM添加处理后的深层土壤微生物熵是培养第3天的1.58倍,显著大于培养初期(P0.05),而DOM添加处理的表层土壤、对照的表层土壤与深层土壤的微生物熵分别是培养第3天的68%、79%和21%,说明DOM添加提高了深层土壤质量。     

油藏微生物群落研究的方法学

油藏微生物群落的解析和认知是开发和应用微生物采油技术的基础。利用各种提高油藏微生物可培养性的方法和非培养技术解析不同油藏微生物的群落结构、功能和多样性,对定向调控油藏微生物群落、开发和应用有效微生物驱油技术具有重要的指导意义。通过调查新近发展的提高微生物可培养性的方法和措施以及不依赖于培养的分子微生物生态学技术,总结了油藏微生物群落研究方法学的最新进展。提高微生物可培养性的方法和措施主要通过模拟微生物的生存环境,减少富营养的毒害作用、添加信号分子维持微生物细胞间的作用和提供新型电子供体和受体等手段采用稀释法、高通量培养法等方法得以实现;不依赖于培养的分子微生物生态学技术主要包括荧光原位杂交、末端限制性片断长度多态性分析、变性梯度凝胶电泳和构建克隆文库等技术。这些方法学的进展为更有效的获得各种油藏微生物资源、调控油藏微生物群落以提高石油采收率提供理论指导。     

Increased microbial growth,biomass, and turnover drive soil organic carbon accumulation at higher plant diversity

Species‐rich plant communities have been shown to be more productive and to exhibit increased long‐term soil organic carbon (SOC) storage. Soil microorganisms are central to the conversion of plant organic matter into SOC, yet the relationship between plant diversity, soil microbial growth, turnover as well as carbon use efficiency (CUE) and SOC accumulation is unknown. As heterotrophic soil microbes are primarily carbon limited, it is important to understand how they respond to increased plant‐derived carbon inputs at higher plant species richness (PSR). We used the long‐term grassland biodiversity experiment in Jena, Germany, to examine how microbial physiology responds to changes in plant diversity and how this affects SOC content. The Jena Experiment considers different numbers of species (1–60), functional groups (1–4) as well as functional identity (small herbs, tall herbs, grasses, and legumes). We found that PSR accelerated microbial growth and turnover and increased microbial biomass and necromass. PSR also accelerated microbial respiration, but this effect was less strong than for microbial growth. In contrast, PSR did not affect microbial CUE or biomass‐specific respiration. Structural equation models revealed that PSR had direct positive effects on root biomass, and thereby on microbial growth and microbial biomass carbon. Finally, PSR increased SOC content via its positive influence on microbial biomass carbon. We suggest that PSR favors faster rates of microbial growth and turnover, likely due to greater plant productivity, resulting in higher amounts of microbial biomass and necromass that translate into the observed increase in SOC. We thus identify the microbial mechanism linking species‐rich plant communities to a carbon cycle process of importance to Earth's climate system.     

秦岭太白山北坡土壤拮抗性放线菌分布及特性

以太白山北坡12个不同海拔高度的代表性土样为研究对象,采用皿内琼脂块法筛选拮抗性放线茵.结果表明:在太白山北坡不同海拔高度土壤中生存着大量拮抗性放线菌,在分离出的141株放线菌中,有82.3％的放线菌对21种靶标菌有拮抗作用.其中,海拔800～1845、3488、3655和3670 m土壤中的拮抗性放线菌分别占其总数73.7％～86.8％、81.3％、78.9％及82.3％,在海拔1200～2300及3400 m以上土壤中分离到的广谱强拮抗性放线菌占其总数的42.1％.在拮抗性放线菌中,对金黄色葡萄球菌有强拮抗性的放线菌占拮抗菌总数的24.1％,对棉花黄萎病、草莓疫霉及人参根腐病原菌等多种植物病原菌有强拮抗性的放线菌分别占拮抗菌总数的2.4％、6.9％和11.2％.土壤放线菌拮抗潜势SAAP可作为评价土壤中拮抗性放线菌资源蕴藏量的定量指标.     

菌肥的作用研究及其资源开发

论述了菌肥对作物及土壤的作用 ,分别归纳了菌肥中自生性肥料、共生性肥料、抗生性肥料各自的作用 ,以及菌肥资源的开发现状及前景