黄土丘陵区不同植被土壤氮素转化微生物生理群特征及差异

采用最大或然计数法(most probable number, MPN)对黄土高原洞子沟流域不同植被恢复阶段土壤氮素微生物生理群(氨化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌)数量分布特征进行了测定,结果表明:1)土壤氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量随植被恢复而增加,三者最大值分别为最小值的74、4和31倍,其中氨化细菌和反硝化细菌的数量在铁杆蒿群落最低,辽东栎群落最高,亚硝化细菌数量在丁香群落最低,辽东栎群落最高;2)植被恢复对各氮素生理群影响不同,对氨化细菌影响最大,其次分别为反硝化细菌和亚硝化细菌;3)各氮素生理群数量差异较大,氨化细菌>反硝化细菌>亚硝化细菌。研究区氨化细菌占总数的75%-80%,反硝化细菌占20%-25%时,生态系统最为稳定;4)土壤理化性质与各功能菌关系紧密,其中,土壤容重和硝态氮含量与微生物数量相关性最大,全钾、矿化氮和微生物量氮也表现出很大的相关性。     

牛场肥水灌溉对土壤nirK、nirS型反硝化微生物群落结构的影响

以徐水县梁家营长期定位施肥试验田为研究对象,利用末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)分析和克隆文库构建,研究了5种施肥处理(清水灌溉CK、无机肥灌溉CF、牛场肥水不同浓度、不同次数灌溉T4、T5和T11)下土壤中nirK、nirS型反硝化细菌群落多样性及其群落结构的演变。结果表明,不同施肥处理下nirK、nirS型反硝化细菌群落多样性无显著差异,但群落结构却有明显变化:nirK型反硝化细菌群落结构既受施肥种类又受施肥量影响,优势种群尤其对施肥种类和施肥量响应显著;nirS型反硝化细菌则主要受施肥种类影响,施肥量影响微弱。牛场肥水处理和无机肥处理分别促进和抑制不同的nirS型反硝化细菌,群落主成分受无机肥促进、牛场肥水抑制。系统发育分析结果表明,土壤中nirK型反硝化细菌主要与假单胞菌属(Pseudomonas)、产碱杆菌属(Alcaligenes)和根瘤菌属(Rhizobium)的反硝化细菌具有较近的亲缘关系;nirS型反硝化细菌主要与劳尔氏菌(Ralstonia)和红长命菌属(Rubrivivax)有较近的亲缘关系。试验土壤中反硝化微生物多与目前已报道的好氧反硝化细菌亲缘关系较近,这可能与微生物分析取自表层土有关。     

浅谈硝化细菌及其在自然界的意义

硝化细菌简介硝化细菌(如,Ntrifying baeteria),是1889年维诺格拉得斯基第一次分离出来的化能自养菌,是一类具有硝化作用,能将土壤中的氨或胺盐转化成亚硝酸盐及硝酸盐的细菌。 1.硝化细菌的种类硝化细菌包括亚硝酸细菌和硝酸细菌两个生理类群,属独立的硝化杆菌科(Nitrobacteraceae)。 (1)把氨氧化成亚硝酸的细菌是亚硝酸细菌,分两类六个属:一类是有菌胶团的两个属,即亚硝化囊菌属(Nitrosocyotis)和亚硝化     

几种理化因子对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响

研究pH、温度、供氧状况、投菌量、氨氮初始浓度等理化因子对海洋硝化细菌去除氨氮效果的影响。结果表明,各种理化因子对硝化细菌去除氨氮效果均有明显影响,海洋硝化细菌的最佳作用条件是pH 8.5,25℃,好氧,对氨氮的去除效果随着投菌量的增加而增强。在适宜条件下,海洋硝化细菌对海水中氨氮具有较好的去除效果。研究海洋硝化细菌在去除氨氮过程中D IN之间相互转化关系发现,在处理系统中随着NH4 -N含量的降低,NO2--N、NO3--N含量持续增加,大约有66.57%的D IN在海洋硝化细菌作用过程中以其他形式脱离了处理系统。     

末端限制性片段长度多态性技术分析硝化细菌微生物多样性

利用T_RFLP(末端限制性片段长度多态性)技术,分析硝化细菌富集反应器中的微生物群落结构,并对硝化细菌的丰度进行半定量研究。结果表明,培养48h后,硝化细菌富集效果最佳,多样性指数与初始培养相比下降了62.80%,富集出的硝化细菌主要为亚硝酸盐氧化菌(Nitrobacter)。同时对投加该硝化细菌前后的对虾养殖水体进行微生物多样性的动态研究,并推测了虾塘水中可能稳定存在的几种主要细菌种类,其中投加富集硝化细菌前后均存在的细菌种类包括短芽孢杆菌Brevibacillus brevis、微杆菌Microbacterium lactium、固氮弧菌Azoarcus indigens或者霍氏鲍特菌Bordetella holmesii。     

硝化细菌对加州鲈池塘水质影响及底质净化作用

为研究有益菌硝化细菌(Nitrifying bacteria)对加州鲈(Micropterus salmoides)高密度养殖池塘水质及底质的影响,在模拟加州鲈高密度养殖池塘单独施用硝化细菌,通过检测养殖水体pH、氨氮(NH4+-N)、亚硝酸盐氮、总氮(TN)及总磷(TP)等水质指标,底质沉积物中有机物、全氮及全磷等指标以及池塘浮游动植物量,以评价硝化细菌处理对加州鲈高密度养殖水体水质影响及底质净化作用。结果表明,硝化细菌能够稳定养殖水体pH,降低水体亚硝酸盐氮浓度,减缓养殖水体TN浓度上升,去除底质沉积物中有机物及全磷含量,有机物去除率达54.17%,全磷去除率达43.34%。硝化细菌处理前期浮游动植物总量高于对照池塘,后期逐渐减少并趋于稳定。     

施肥对设施菜地nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的影响

采用末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)和实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0~20 cm、20~40 cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化.结果表明:施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构具有明显影响,且对70、156、190 bp片段所代表设施菜地土壤优势种群影响最显著.施肥对0~20cm土层nirK型反硝化细菌丰度有明显影响,其最大值出现在全有机肥(M)处理、为每克干土2.16×107个拷贝数,分别是对照(CK)和全化肥(NPK)处理的2.04和2.02倍.设施菜地土壤0~20 cm与20~40 cm土层nirK型反硝化细菌的优势种群及其基因丰度均存在显著差异,且设施菜地土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度与大田差异明显.土壤pH值、有机质及硝酸盐含量均影响nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度.系统发育分析结果表明,土壤中除存在与厌氧反硝化细菌亲缘相近的nirK型反硝化微生物外,还存在与好氧反硝化菌亲缘关系相近的nirK型反硝化微生物,如根瘤菌属、苍白杆菌属、土壤杆菌属等.     

静态好氧高温牛粪堆肥中nirK型反硝化细菌群落动态变化

【背景】堆肥过程中,不同反硝化微生物相互作用产生大量气态氮,不仅导致氮素流失使得堆肥肥效降低,而且造成环境污染。但是目前关于堆肥中反硝化细菌群落结构变化,尤其是群落结构与堆肥理化因子间相关性方面的报道较为欠缺。【目的】对堆肥中反硝化细菌进行研究,旨在揭示反硝化细菌群落动态变化,为深入理解堆肥氮循环机理提供科学数据。【方法】设计一种静态好氧高温堆肥技术处理牛粪和水稻秸秆,利用高通量测序技术研究堆肥中nirK型反硝化细菌群落组成的动态变化,并分析优势反硝化细菌菌属与理化指标之间的相关性。【结果】堆肥全程共17d,各项堆肥理化指标以及生物学指标表明堆肥已经基本腐熟。高通量测序结果表明,在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著。门水平上,堆肥中反硝化细菌属于变形菌门(Proteobacteria)和一未分类门;目水平上,优势类群主要属于根瘤菌目(Rhizobiales)、红杆菌目(Rhodobacterales)和伯克氏菌目(Burkholderiales),其中根瘤菌目(Rhizobiales)的种类最多,而伯克氏菌目(Burkholderiales)的相对丰度最高。Spearman相关性分析表明未分类门的反硝化细菌和未分类科根瘤菌目的反硝化细菌与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著负相关(P0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著正相关(P0.05);其他优势菌属与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著正相关(P0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著负相关(P0.05);未分类科伯克氏菌目的反硝化细菌、未分类纲变形菌门的反硝化细菌、产碱杆菌科的Pusillimonas属和副球菌属(Paracoccus)与铵态氮显著相关(P0.05)。【结论】静态好氧高温堆肥技术可以缩短堆肥周期。在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著,并且该菌群落结构的变化受到堆肥理化因子的显著影响。本研究有助于揭示堆肥中氮素转化规律,并为改进堆肥工艺提供理论依据。     

象山港典型生境沉积物反硝化细菌群落丰度与结构多样性

通过高通量测序和qPCR技术对象山港4种典型生境(牡蛎养殖区OA、海带养殖区SA、自然岛礁区NR、人工鱼礁区AR)和对照区CK的沉积物反硝化细菌丰度和群落结构进行了测定分析,并探讨了反硝化细菌群落与环境因子之间的相关关系.结果表明:沉积物nirK型反硝化细菌丰度在5种生境间没有显著性差异,而沉积物nirS型反硝化细菌丰...     

施肥对设施菜地nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的影响

采用末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)和实时荧光定量PCR(real-time PCR)方法,研究了甘肃武威设施菜地不同施肥条件下0～20 cm、20～40 cm土层中土壤nirK型反硝化细菌群落结构和丰度的变化.结果表明： 施肥对土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构具有明显影响,且对70、156、190 bp片段所代表设施菜地土壤优势种群影响最显著.施肥对0～20 cm土层nirK型反硝化细菌丰度有明显影响,其最大值出现在全有机肥(M)处理、为每克干土2.16×10⁷个拷贝数,分别是对照(CK)和全化肥(NPK)处理的2.04和2.02倍.设施菜地土壤0～20 cm与20～40 cm土层nirK型反硝化细菌的优势种群及其基因丰度均存在显著差异,且设施菜地土壤中nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度与大田差异明显.土壤pH值、有机质及硝酸盐含量均影响nirK型反硝化细菌的群落结构和丰度.系统发育分析结果表明,土壤中除存在与厌氧反硝化细菌亲缘相近的nirK型反硝化微生物外,还存在与好氧反硝化菌亲缘关系相近的nirK型反硝化微生物,如根瘤菌属、苍白杆菌属、土壤杆菌属等.
     

转BT+ CPTI基因抗虫棉的种植对土壤根际反硝化菌丰度和多样性影响

摘要:【目的】为评价转基因棉花的种植对根际土壤反硝化细菌丰度和多样性的影响,【方法】以转Bt + CpTI 基因抗虫棉(SGK321)及非转基因亲本棉花石远321(SY321)根际土壤反硝化细菌为研究对象,分别在种植前和棉花的不同生长时期(蕾期、花期、铃期和絮期)取样。采用实时荧光定量PCR方法和末端标记限制性片段多态性(T-RFLP)技术对土壤中反硝化细菌的功能基因nosZ基因进行定量和多样性分析。【结果】结果发现随棉花不同生长时期两种棉花根际土壤中的反硝化细菌丰度均发生显著变化,但变化趋势不同。转基因棉花根际土壤反硝化细菌从种植前的3.12×106 copies/g dry soil一直增加到铃期的2.81×107 copies/g dry soil,增加了8倍。非转基因棉花根际土壤反硝化细菌丰度变化受生长周期影响更为显著,表现为蕾期增加,花期降低,铃期又增加的趋势。典范相关及部分典范相关分析反硝化细菌多样性结果表明其多样性受环境因素pH、硝酸根浓度以及棉花生长时期(蕾期和花期)影响最为显著,但此外棉花品种也起到了非常重要的作用,【结论】反硝化细菌的丰度和多样性既受棉花生长时期的影响,同时也受棉花品种的影响,转基因棉花通过调节根际土壤中的pH 和硝酸根浓度,来影响其多样性和丰度。转Bt + CpTI基因抗虫棉的种植增加了土壤pH,从而导致根际土壤反硝化细菌的多样性和丰度增加。     

反硝化细菌在污水处理作用中的研究

反硝化细菌在污水处理过程中起到十分重要的作用。传统理论认为反硝化细菌是异养厌氧的,20世纪80年代发现了好氧反硝化细菌。最近,自养反硝化细菌的发现,特别是脱氮硫杆菌的发现引起了人们的极大兴趣。     

微生物的硝化作用和反硝化作用

微生物在自然界中大量存在、广泛分布.它们当中有些能将无机物转变成有机物,而有些却能分解有机物成无机物.大自然中正因为有这些微生物的存在而保持了物质的平衡,其中微生物的硝化作用和反硝化作用,在自然界氮循环中起着重要作用. (一)硝化作用 1.硝化作用的含义在亚硝化细菌和硝化细菌的作用下,氨被氧化成硝酸的过程称为细菌的硝化作用.至今仍未发现有一类菌能直接将氨转变成硝酸,而是必须通过两类菌的共同作用,才能完成这一过程.所以说硝化过程包括两个阶段: 第一阶段,在亚硝化细菌的作用下,氨被氧     

滇池可培养好氧反硝化细菌多样性及其脱氮特性

【目的】氮污染已成为当今水体污染的一个重要因素,为了解滇池可培养好氧反硝化细菌的多样性,获得高效好氧反硝化细菌资源,为污染水体或浅层地下水的生物修复提供材料。【方法】采用富集培养方法从滇池沉积物和水体样品中分离好氧反硝化细菌,对好氧反硝化细菌的16S r RNA基因序列进行系统发育分析,并筛选其中的高效好氧反硝化细菌。【结果】分离出260株好氧反硝化菌,经16S rRNA基因序列分析,260株菌分属于2门13科14属的59个种。假单胞菌属(Pseudomonas)为优势细菌属,其次是不动杆菌属(Acinetobacter)、气单胞菌属(Aeromonas)和代尔夫特菌属(Delftia)。筛选到12株高效好氧反硝化细菌菌株,其中8株属于假单胞菌(Pseudomonas spp.),4株为不动杆菌(Acinetobacter spp.)。定量分析发现菌株N15-6-1的反硝化效果较好。对菌株N15-6-1的脱氮条件优化结果显示,在以蔗糖为碳源,温度为30–35℃、C/N=12、静止培养时,反硝化能力较强,其在48 h内硝态氮的去除率达到98.81%,总氮的去除率达96.27%。【结论】滇池存在着较丰富的可培养好氧反硝化细菌,好氧反硝化细菌的分离丰富了好氧反硝化菌的种类,其中的高效脱氮菌株为污染水体或浅层地下水的生物修复提供了初步的候选菌株。     

氮肥对小麦田土壤nirS型反硝化细菌多样性的影响

摘要：【目的】研究施用无机氮肥对小麦田土壤nirS型反硝化细菌多样性的影响。【方法】通过构建反硝化细菌亚硝酸盐还原酶nirS基因克隆文库,采用限制性片段长度多态性（Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP）技术分析了施氮肥处理和不施氮肥处理土壤中nirS型反硝化细菌的多样性。【结果】两种处理各自分别得到了27个可操作分类单元（Operational Taxa Units, OTUs）,其中有9个OTUs在两个处理中相同。虽然两种处理中 nirS反硝化细菌的香农-威纳指数,Simpon指数,丰富度指数,均匀度指数相近,但是土壤的OTU类型发生了很大变化。通过对施氮肥处理nirS文库中11个代表性nirS克隆子的序列分析,有10个克隆子与数据库中的nirS序列的相似度在73％～95％之间,有1个序列在数据库中找不到相似序列。【结论】施氮肥在短期内显著改变了土壤中nirS型反硝化细菌群落结构的构成。     

象山港海域硝化细菌与反硝化细菌的时空分布特征及其与环境因子的关系

分别于2007年的7月(夏季)、11月(秋季)与2008年的1月(冬季)、4月(春季)采用高保真、无扰动重力柱状取样器替代常规抓斗式采样,研究了象山港海域表层海水、上覆水及沉积物中N素转化细菌(硝化细菌与反硝化细菌)丰度的时空分布特征,并采用主成分分析及多元逐步回归分析方法研究了影响该海域N素转化细菌时空分布的主要因素.调查期间,象山港海域水样和沉积物样品中N素转化细菌数量的变化范围分别为30×104～2.4×104 cells·ml-1和30×104～2.4×104 cells·g-1.表层海水、上覆水和沉积物中的硝化细菌数量均值分别2.24×103cells·ml-1、3.61×103 cells·ml-1和6.45×103 cells·g-1,表层海水、上覆水和沉积物中的反硝化细菌数量均值分别为4.84×103 cells·ml-1、5.31×103 cells·ml-1和3.12×103 cells·g-1.表层海水和上覆水硝化细菌数量均值冬季明显高于其他季节,而沉积物中硝化细菌数量均值为秋季、冬季高于其他季节;冬季、春季的反硝化细菌数量高于秋季、夏季.调查期间,象山港海域的硝化细菌及反硝化细菌的空间分布特征明显:垂直分布特征,反硝化细菌表现为表层海水高于上覆水及沉积物,而硝化细菌则表现为沉积物及上覆水高于表层海水;平面分布特征,象山港中部及支港与主港交汇处的站点N素转化细菌数量较高,近岸工农业活动造成的陆源污染及海水增养殖活动造成的养殖污染是造成此空间分布特征的主要因为.多元统计分析表明,N、P营养盐、DO、水温、盐度、有机质污染及初级生产力等是影响象山港海域N素转化细菌分布的主要因素.     

施肥模式对设施菜地根际土壤微生物群落结构和丰度的影响

以甘肃武威长期定位设施菜地为研究对象,设定CK(对照)、MNPK(有机肥和无机肥配施)、1/2MNPK(1/2有机肥和无机肥)、M(单有机肥)、NPK(单化肥)等5种施肥处理,采用末端限制性片段多态性分析(T-RFLP)和实时荧光定量PCR技术,研究了根际土壤中细菌、氨氧化细菌和nir K型反硝化细菌群落结构和丰度的变化。结果表明:施肥和根际效应均对设施菜地土壤中的细菌、氨氧化细菌和nir K型反硝化细菌群落结构和丰度产生影响。施肥模式影响根际细菌、氨氧化细菌和nir K型反硝化细菌的主要种群,但对不同功能微生物的影响有差异。细菌16S rRNA基因、amo A基因和nir K基因的最大丰度分别出现在M、MNPK和M处理,为每克干土6.60×109、1.85×108和3.49×107个拷贝数,是CK处理的2.74、2.81和3.46倍。土壤p H值、有机质和全磷含量是影响设施菜地根际细菌、氨氧化细菌和nir K型反硝化细菌丰度的关键因素。     

反硝化细菌在污水脱氮中的作用

反硝化是在反硝化细菌的作用下,以硝酸盐作为最终电子受体而进行的无氧呼吸过程。从污水脱氮的角度论述反硝化在污水脱氮中的作用、污水脱氮的机理、污水脱氮过程中反硝化作用的影响因素等。从反硝化的角度出发,论述了反硝化细菌的类群、反硝化作用的机理、反硝化细菌细胞中参与反硝化过程的关键酶。另外,还论述了近年来发现的有氧反硝化细菌、自养反硝化细菌及反硝化除磷细菌等方面的研究进展。     

覆膜对春小麦农田微生物数量和土壤养分的影响

研究了黄绵土区不同覆膜时期对旱作麦田土壤微生物数量及其与土壤碳、氮、磷含量的关系。丰水的 1 999年 ,土壤微生物数量增长早 ,延续时间长 ,覆膜 60 d微生物数量最高 (3 3 .93 8× 1 0 6 /g dry soil) ,其次为全程覆膜 (3 2 .2 5 9× 1 0 6 ) ;干旱的 2 0 0 0年微生物平均数量只有 1 999年的 3 6.5 % ,在后期有一定降水后微生物数量才出现高峰 ,以全程覆膜数量最高(1 4.83 6× 1 0 6 ) ,覆膜 60 d次之 (1 1 .5 2 9× 1 0 6 )。 1 999年各类群微生物数量同土壤有机碳之间均呈显著或极显著负相关。2 0 0 0年相关系数几乎全面下降 ,氨化细菌、硝化细菌和反硝化细菌 ,甚至微生物总量同土壤有机碳之间都已不再显著相关。 1 999年土壤全氮同氨化细菌、硝化细菌、亚硝化细菌、解磷细菌及微生物总量均呈显著或极显著负相关 ,2 0 0 0年只与氨化细菌、亚硝化细菌、微生物总数显著负相关。土壤速效磷含量在 1 999年与解磷细菌显著负相关 ,而在 2 0 0 0年相关已不再显著。两年试验结束后 ,全程覆膜处理有机质下降 2 1 .2 % ,覆膜 60 d处理下降 1 7.2 % ,覆膜 3 0 d和不覆膜处理下降相对较小 (4 .3 %和 6.7% )。由于施用化肥 ,土壤全氮有明显升高。速效磷在 1 999生长季和随后的休闲期都有升高 ,在干旱的 2 0 0 0     

长期定位施肥对紫色水稻土硝化作用及硝化细菌群落结构的影响

采用化学分析和变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术,从表层土壤的微生物活性及基因多样性角度研究了长期不同施肥制度对紫色水稻土硝化作用及硝化细菌群落结构的影响.结果表明,经过24a长期定位肥料试验,不同施肥处理土壤pH和硝化作用均不相同,施肥在降低土壤pH的同时会增加土壤的硝化作用;不同作物种植方式也会影响土壤pH和硝化作用,紫色水稻土旱季pH和硝化作用均大于淹水土壤.施用化肥以及化肥配施有机肥不仅可以提高土壤硝化作用,也能够改变土壤中硝化细菌的群落结构;与长期单施化肥相比,长期化肥配施农家肥不仅提高了土壤的硝化作用,而且提高了土壤硝化细菌的分子多样性.UPGMA聚类分析显示,10种不同施肥处理的聚类图也不同;在水稻收割后,M,NM,NPM与NPKM聚在一个群里,CK,N和NP聚在第二个群里,而NPK,NPKMZn和NPKMMn聚成第三个群;在小麦收割后,M,NM,NPM,N,NP和NPKMMn肥料影响下的硝化细菌群落聚成一个群,NPK,NPKMZn和NPKMMn肥下的硝化细菌聚在一起,形成第二个群, 对照(无肥)下的硝化细菌群落单独成为第三个群.应用PCR-DGGE技术可以揭示石灰性紫色水稻土上24a不同施肥及作物栽培管理措施下的硝化细菌分子群落结构特点.