一株PCBs降解菌的降解特性及发酵条件优化

【目的】针对一株多氯联苯的高效降解菌,考察其对多氯联苯(PCBs)的降解特性,并对降解条件进行优化。【方法】以不同浓度的2,4,4′-TCB与3,3′,4,4′-TCB为唯一碳源,研究苜蓿中华根瘤菌(Sinorhizobium melilon)对不同多氯联苯的降解转化能力,并进行发酵条件优化以及共代谢试验。【结果】接入菌株转化7 d后,随着底物浓度的增加,该菌对2,4,4′-TCB的降解能力呈下降趋势。在最低浓度1.0 mg/L时降解率最高,为93.3%;而在最高浓度50.0 mg/L时为65.1%。对于较难降解的四氯联苯3,3′,4,4′-TCB,菌株在最低浓度1.0 mg/L时降解率为56.2%,最高浓度25.0 mg/L时为22.8%。在温度30°C、pH 7.0、接种量4.5 mL、装液量25 mL时,获得菌株转化10.0 mg/L 2,4,4′-TCB的最优发酵条件,7 d的降解率由原来的54.8%提高到83.6%。柠檬烯、香芹酮及甘露醇作为共代谢底物也可较好地提高菌株降解效果。【结论】苜蓿中华根瘤菌对PCBs有很好的降解效果,研究结果对PCBs的微生物降解及环境中PCBs的生物修复具有较好的意义和应用价值。     

蚯蚓对秸秆还田土壤细菌生理菌群数量和酶活性的影响

在连续7a稻麦轮作系统中,通过测定作物收获后表层土壤(0-20cm)中4种细菌生理菌群数量和4种酶活性的变化,研究接种蚯蚓(Metaphire guillelmi)对秸秆(表施或混施)还田土壤的细菌生理菌群数量和酶活性的影响。试验设5个处理:对照、秸秆表施、秸秆混施、秸秆表施且接种蚯蚓、秸秆混施且接种蚯蚓。结果表明,单独秸秆还田促进了土壤氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌和无机磷分解菌数量增加,且土壤酶活性显著地增强;在秸秆表施方式下,接种蚯蚓使得上述4种细菌生理菌群微生物的数量增加;秸秆混施方式下,接种蚯蚓增加氨化细菌和无机磷分解菌数量,且土壤蛋白酶和蔗糖酶活性显著地增强(P0.05)。另外,蚓粪中4种细菌生理菌群微生物数量和水解酶活性都远远高于其周围土壤。在秸秆还田的作物轮作系统中,蚯蚓活动进一步增加土壤微生物数量和酶活性,对改善农田土壤肥力有着重要意义。     

不同植被恢复方式下红壤线虫数量特征

退化红壤不同植被恢复方式下土壤线虫数量的顺序为：保护荒地＞干扰荒地＞马尾松＞小叶栋＞木荷＞混交林（木荷—马尾松）。土壤线虫数量的季节波动明显：春季和冬季较多,秋季居中,而夏季极显著少于其它季节（尸＜ｏ．０１）。就线虫数量季节变异系数所体现的群落稳定性而言,马尾松林地的变异系数最高（Ｐ＜０．０５）,指示其群落最不稳定。线虫数量在土壤剖面中呈明显的垂直梯度分布。在表层土壤,线虫数量与代表碳氮和生物活性水平的土壤质量指标,如有机碳、全氮、速效氮磷、微生物量、潜在可矿化碳氮、基础呼吸、酶活性等,一般呈极显著正相关（Ｐ＜０．０１）;而与代表土壤物理性质及交换性能的指标,如含水量、容重、颗粒组成、速效钾等一般没有相关性。鉴别分析（ＣＤＡ）将不同植被下的祥地分为３组,自荒１和自荒２为１组,小叶栋、木荷和混交林为１组,而马尾松单独为１组。总之,不同植被恢复下线虫数量的分异韧步体现了线虫指示红壤质量的潜力。     

侵蚀退化红壤自然恢复下土壤生物学质量演变特征

为了探讨严重侵蚀退化红壤区自然植被恢复过程中土壤生物学质量演变特征,对南方严重侵蚀退化红壤自然植被恢复的4个演替阶段（裸地,地衣地,苔藓地和草地）,以及该地区人工马尾松林地的土壤微生物量、酶活性和线虫数量进行了比较研究。结果表明：在侵蚀红壤自然恢复过程中土壤生物学性质演变特征明显。在恢复初期,地衣和苔藓对土壤生物学性质的改善主要体现在土壤表层。在0～2cm土层地衣地土壤微生物量碳、氮、蔗糖酶和脲酶活性高于裸地,但差异不显著;苔藓地表层微生物量氮、脲酶和酸性磷酸酶活与人工马尾松林地已无显著差异,表明苔藓地是严重侵蚀退化红壤自然恢复过程中土壤质量改善的重要阶段。裸地、地衣地和苔藓地土壤线虫恢复程度低于微生物量和酶活性。草地土壤微生物量碳、氮和3种酶活性以及线虫数量则显著高于自然恢复初期各阶段。与人工恢复林相比较,自然恢复草地表层土壤生物学质量优于人工马尾松林地,但对深层土壤的改善效果不如林地。相关分析表明自然恢复过程中土壤微生物与酶活性的改善程度比较一致,而土壤线虫对自然植被恢复响应与微生物和酶活性不尽相同。     

历史因素对土壤微生物群落与外来细菌入侵间关系的影响

群落的组成和结构如何影响其可入侵性一直是入侵生态学的研究热点。然而关于群落可入侵性和群落特征间关系的认知却很不统一。采用交叉互换的试验方法,首先将野外采集的两种长期不同施肥土壤(有机肥和化肥)进行灭菌并回接已方和对方的土壤悬液,研究土壤环境(历史非生物因素)和土壤微生物群落(历史生物因素)对重建土壤微生物群落特征的相对贡献。随后将用红色荧光蛋白标记的青枯菌作为外来种接入重建的土壤中,探究不同土壤微生物群落特征对外来细菌存活数量(前期入侵潜力)和存活时间(后期入侵潜力)的影响。结果表明,历史生物因素对重建土壤的原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比等群落特征和外来细菌的存活数量有影响;历史非生物因素对土壤微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性等群落特征以及外来细菌入侵土壤后总的存活时间有影响;外来细菌入侵前期状况仅与原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比相关,而入侵后期的状况则仅与微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性相关。总之,外来细菌在土壤中各时期的入侵潜力和土著微生物群落特征的相关性主要取决于二者是否由同种历史影响因素控制。本研究对于阐明生物群落结构与群落可入侵性之间关系,及指导土壤外来病原菌的防控均具有重要意义。     

退化红壤植被恢复对土壤螨类群落结构的影响

对退化红壤地区的旱生性草坡、稀疏针叶林、针叶林、针阔混交林等4种植被恢复类型及裸地、顶级常绿阔叶林等2个对照样地的土壤螨类群落进行四季调查,共捕获4亚目53科,其中隐气门亚目27科（Cryptostigmata）,前气门亚目（Prostigmata）17科,中气门亚目（Mesostigmata）8科,无气门亚目（Astigmata）1科,优势类群为矮汉甲螨科（Nanhermanniidae）和单翼甲螨科（Haplozetidae）,常见类群包括若甲螨科（Oribatulidae）、盖头甲螨科（Tectocepheidae）等16科。应用个体密度、类群数、香农多样性、密度．类群DG指数、丰富度和均匀度、甲螨群落的MGP分析和捕食性螨类MI指数,研究其中螨类的群落结构特征。研究结果表明：不同植被类型土壤螨类群落差异显著,各项指标均以常绿阔叶林为最高,其次为稀疏针叶林,显著高于其它样地（P〈0．05）,针叶林和裸地处于最低水平。甲螨群落类群结构中,各植被类型中的甲螨群落均属于M型;甲螨个体密度结构类型中,裸地属于MP型,旱生性草坡属P型,常绿阔叶林属于O型,其它均属于M型。中气门螨类的MI指数在各植被类型没有明显的变化。DCA分析将6类型分为3类：裸地、常绿阔叶林各为一类,其余各类型归为一类,这显示了土壤螨类群落对植被恢复不同类型的响应。     

退化红壤不同人工林恢复下土壤节肢动物群落特征

对退化红壤上恢复 1 0 a的 4种人工林 ,即小叶栎 ( Quercuschenii)、木荷 ( Schima superba)、马尾松 ( Pinusmassonina)与木荷 -马尾松的混交林土壤节肢动物群落进行了季节动态调查。结果表明 ,不同林地节肢动物群落的组成和数量发生了明显分异。节肢动物类群数在各季节一般都是小叶栎最高 ,混交林、木荷居中 ,马尾松最低。节肢动物的个体数总体上仍以小叶栎最高 ,但在夏季 ,马尾松林地由于弹尾目数量爆发而使总个体数最高。节肢动物群落存在明显的季节波动 ,一般春季节肢动物类群数和个体数量最高 ,夏季最低 ,夏季高温干旱对节肢动物有强烈的抑制作用 ,而冬季低温对节肢动物的影响不及夏季干热的影响严重。各季节林地节肢动物群落组成皆以螨类为主体 ,占总个体数的 6 0 .2 %～ 91 .7%。弹尾目占总个体数的比例季节变化较大 ,但均以马尾松林地为最高。捕食者数量 (蜈蚣和蜘蛛 )在各季节都是小叶栎显著高于其它林地 ( P<0 .0 5 ) ,混交林与木荷比较接近 ,而马尾松最低。在群落多样性指数中 ,丰富度指数 d和密度 -类群指数DG表达的群落差异明显 ,其在不同林地的大小顺序与类群数趋势基本一致 ,而香农指数 H、均匀度指数 J群落之间基本无差异。聚类分析和鉴别分析将不同林地的节肢动物群落分成 4组 ,小叶     

施用玉米秸秆和接种蚯蚓后几种土壤活性有机碳的动态变化

通过室内培养试验,研究在施用玉米秸秆和接种蚯蚓后,土壤微生物生物量碳(SMBC),水提取碳(WEOC),碳水化合物(CHOC)和酚类物质(PEOC)等活性有机碳组分的动态变化。研究结果表明,在不施秸秆或表施秸秆的情况下,接种蚯蚓对四种活性有机碳组分含量都有一定的促进作用,且在表施秸秆的情况下达到显著水平,其SMBC、WEOC、CHOC和PEOC的含量与不接种蚯蚓相比,分别增加了33.50%、43.13%、68.21%和30.28%。接种蚯蚓在混施秸秆的处理中只有WEOC的含量增加,而SMBC和CHOC含量分别降低了11.04%和16.63%,PEOC的变化不明显。不论接种蚯蚓与否,秸秆的施用对4种组分都有显著的促进作用,其中秸秆混施处理的作用最显著。接种蚯蚓和秸秆施用都能提高土壤WEOC的质量(CHOC/PEOC的比值)。方差分析表明,蚯蚓、秸秆和时间对活性碳组分含量都有显著影响,并且因子间存在强烈的交互作用。土壤活性有机碳各组分除SMBC以外,WEOC、CHOC和PEOC的含量变化受秸秆因子的影响最大,方差解释比例v分别达到82.35%、62.53%和75.82%。试验结果也表现出较一致的随时间的波动性。相关性分析表明,所测定项目SMBC、WEOC、CHOC和PEOC之间有显著的相关性。     

土壤食细菌线虫的原位富集培养方法

采用两种孔径的尼龙网袋（1mm和5μm）,将盆钵供试土壤分成内外两层,内层土壤混合猪粪或稻草,并以不添加猪粪和稻草的供试土壤作为空白;外层直接接入供试土壤,进行培养,以获取土著食细菌线虫大量富集的试验土壤。结果表明：添加基质（猪粪和稻草）显著地促进了土壤线虫的繁殖,大量繁殖的线虫通过1mm网袋迁移至外层未加基质的土壤,而采用5μm网袋则限制了线虫向外层土壤的迁移。添加猪粪的1mm网袋处理经过28d培养后,外层土壤线虫数是空白处理的9．1倍;添加稻草的1mm网袋处理经过35d培养后,外层土壤线虫数是空白处理的5．9倍。添加两种基质的5μm网袋处理,外层土壤线虫数和空白处理差异不大。添加基质主要是促进了食细菌线虫的繁殖,在培养结束时,添加猪粪的1mm网袋处理的食细菌线虫比例达到98．2％,添加稻草的1mm网袋处理的食细菌线虫比例达到90．5％,两个处理食细菌线虫的总数分别是空白处理的14．8倍和8．9倍,并且主要是Protorhabditis sp．线虫的增加。     

不同稻作年限下土壤微生物学性质和线虫群落特征的变化

红壤地区旱地改水田后随稻作年限的增加土壤性质会发生改变,但缺乏对百年尺度内土壤动物群落特征变化的了解.本研究选取了旱改水后1 yr、10 yr、20 yr、50 yr和100 yr五个时序的田块,研究了稻作土壤微生物学性质及线虫群落特征的变化.结果表明,随着稻作年限的延长,土壤微生物生物量碳氮、基础呼吸、矿质氮、速效磷、线虫数量及线虫属数均随稻作时间增长而逐渐上升,在50 yr均达到显著水平(P＜0.05),在50-100 yr变化渐缓或有所下降.线虫群落中植食者的比例显著上升(P＜0.05),捕食/杂食者的比例有所下降但差异不显著.线虫通道指数也随稻作年限的增加而逐渐增长(P＜0.05),表明土壤食物网结构趋向于细菌通道.稻作年限对线虫群落成熟度指数和结构指数的影响并不一致.总之,土壤微生物学性质和线虫群落在旱改水50 yr时土壤各项性质均达到较高水平,随稻作年限的继续延长呈现稳定趋势.