多环芳烃胁迫下根系分泌物对根际微生物降解效能的影响

借助盆栽模拟试验,研究了多环芳烃胁迫下黑麦草根系分泌物质对根际微生物降解效能的影响.结果显示:在试验浓度为0~343.61 mg·kg-1范围内,根系分泌物—土壤微生物系统(TR2)对多环芳烃代表物菲的去除效果具有明显的促进作用.3个处理中,TR2对菲的去除率最高(77.57%),比对照组(CK)高33.49%,比添加Na N3系统(TR1)高58.16%.借助细菌计数法对根际微生物数量的检测结果则显示,相同污染水平下,TR2系统里微生物数量最多,CK次之,TR1最少.试验表明,黑麦草根系分泌物对根际微生物降解效应的促进作用可能与根际微生物种群数量的变化有关,即根系分泌物的存在促进了根际微生物种群数量的提高,进而强化了根际微生物的降解效能.     

广西河池沉水植物多样性及分布初步调查

对广西河池地区沉水植物进行了调查,利用布朗-布朗喀(Braun-Blanquet)的多度等级划分标准、Simpson物种多样性指数和Shan-non-Wiener物种多样性指数进行数据处理.共采集到沉水植物12种,隶属5科、7属.其优势种为苦草、黑藻、菹草、尖叶眼子菜.根据优势种及组成特征,将沉水植物群丛分为19个类型.群丛物种多样性指数最高的是黑藻 苦草群落,其次是苦草 黑藻 狐尾藻 菹草 微赤眼子菜群落和菹草群落,以篦赤眼子菜指数最小.     

石油污染土壤植物根际微生态环境与降解效应

利用大庆油田石油开采区的污染土壤作为供试土壤,选择紫花苜蓿和披碱草为供试植物,通过监测根系微生物活性、石油烃降解效率等指标,建立植物根际微生态环境生物和非生物因子之间的量化关系,揭示污染土壤石油烃降解效应和影响要素.研究结果表明,植物根系可改善污染土壤持水能力和微生物活性,与无根系土壤相比,提高含水率达10%. 植物根际微生物的数量高出1～2个数量级, FDA(荧光素双醋酸酯)活性高出0.29～0.36. 经过150 d的降解,植物根际油污土中石油烃的降解率比无根系土壤高 9.1%～15.5%. 污染土壤植物根际微生态环境对微生物活性具有诱导作用,有利于石油烃的降解和污染土层的生物修复.     

根系分泌物在有机氯农药残留降解过程中的作用

为了探讨根系分泌物在植物修复持久性有机污染物过程中的作用,借助盆栽模拟实验,研究了苏丹草(Sorghum sudanense)的根系分泌物对土壤中有机氯农药(organochlorine pesticides,OCPs)残留的降解效应以及对根际微生物群落结构的影响.结果显示,供试质量比(0~336.48 mg·kg~(-1))范围内,根系分泌物促进了"根际"土壤(TR_2)中OCPs的去除.添加30 mL总有机碳质量浓度为246 mg·L~(-1)根系分泌物浓缩液修复平衡20 d后,"根际"土壤(TR_2)中OCPs去除率高达79.21%(69.23%~86.49%),比对照组(CK)高出36.43%,比微生物活性被抑制的TR_1组高出52.28%;相同污染水平下,"根际"土壤(TR_2)中土壤微生物碳也明显高于CK、TR_1组.实验期间,细菌的磷脂脂肪酸在OCPs污染土壤中占主导地位,其次为真菌,它们的群落动态与OCPs降解速率的变化趋势相一致.说明OCPs降解过程中,根系分泌物通过改变根际土壤中细菌、真菌的种群数量及其群落结构所营造的根际微生态环境,是促进OCPs降解的关键因素.     

铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水的研究

采用铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水技术,开展模拟实验,考察了铁碳组、苦草组及铁碳耦合苦草组对黑臭水体的净化效果,讨论了水质净化机理.结果表明,处理20 d,耦合组对COD、NH₄+-N、TN和TP的去除率分别为94.2%、85.7%、82.9%和96.1%,水质指标分别稳定在13.68±1.81、1.41±0.75、5.02±0.86、0.21±0.05 mg/L; 溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)快速提升,分别由0.68 mg/L、-126.37 mV升高并稳定至(6.35±0.22) mg/L和(235.42±3.41) mV.耦合组对黑臭水的净化效果显著优于单一的苦草、铁碳填料组.耦合组的微生物多样性和丰度也有了明显改善,与降解有机物、脱氮除磷等过程相关的微生物群落相对丰度呈增加趋势,优势菌门有Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes,优势菌属为Sediminibacterium、Candidatus Nitrotoga、Pseudomonas.耦合组处理过程以铁碳微电解氧化还原降解COD、产生质子[H]和Fe2+ 为自养反硝化提供电子、Fe2+氧化后的Fe3+生成FePO₄沉淀等作用以及根际微生物和陶粒生物膜降解有机物和硝化反硝化作用为主,辅以苦草吸收氮磷,苦草光合产氧、根际泌氧作用及分泌物促进微生物硝化反硝化,通过协同作用净化水质.该研究为采用铁碳微电解耦合沉水植物快速净化河道黑臭水体提供了依据.     

高羊茅对土壤中菲、芘污染的修复机制研究

采用盆栽试验法,研究高羊茅对土壤中芘、菲的去除效果与修复机制.结果显示:试验浓度范围(0~322 mg.kg-1)内,高羊茅能在芘、菲污染土壤中正常生长,且对污染物有较好的去除效果.种植高羊茅70 d后,菲、芘去除率分别为52.82%~83.28%、47.27%~75.39%;平均去除率分别比对照1(加0.1%NaN3)高63.04%、57.48%,比对照2(无NaN3)高45.59%、41.8%.修复植物也具有一定的积累作用,根部、茎叶部积累量随土壤中菲、芘含量增加而增大;生物浓缩系数则随菲、芘含量增加而减小,且根部大于茎叶部、芘大于菲.修复过程中,非生物因子、植物积累、植物代谢、微生物降解对菲去除的贡献率分别为5.1%、0.29%、3.42%、17.47%,对芘去除的贡献率分别为2.56%、1.87%、3.4%、15.68%;植物—微生物间的交互作用对菲、芘去除的贡献率则高达41.88%和36.54%.说明植物—微生物交互作用是土壤中菲、芘去除的主要原因.     

内陆河流域浮床植物根际微生物群落特征与比较

为研究内陆河流域不同浮床植物的根际微生物群落结构、多样性、潜在生态功能及其差异,采集了位于沱江二级支流赤水河生态浮床上的风车草（Cyperus involucratus）、黄菖蒲（Iris pseudacorus）、再力花（Thalia dealbata）、鸢尾（Iris tectorum）、美人蕉（Canna indica）、梭鱼草（Pontederia cordata）6种植物生长旺盛时期的根系样本,通过细菌16sRNA片段高通量测序和生物信息学手段,分析了微生物群落结构组成、生物多样性以及潜在的生态功能。结果表明,变形菌门（Proteobacteria）在6种浮床植物根际细菌中占绝对优势,丰度达47.5% - 72.2%,在植物生长环境较为相似且空间距离较近的情况下,不同浮床植物根际微生物属水平优势种群丰度差异仍较大。微生物群落多样性由大到小依次为鸢尾、美人蕉、黄菖蒲、风车草、再力花、梭鱼草,同科同属的黄菖蒲和鸢尾根际细菌组成相对较为相似。风车草根际硝化/反硝化功能菌群丰度更高,梭鱼草根际芳香族化合物降解功能菌群丰度显著高于另外5种植物。根长、株高和生物量更大的植物根际微生物中芽殖杆菌属丰度显著更高,植物生长指标与部分根际细菌氮转化存在正相关关系。研究结果可为浮床植物根际微生物群落研究和生态浮床的建设优化提供参考。     

菲降解菌的降解特性及菲对其细胞表面形态的影响

从长期受PAHs污染的土壤中分离得到一株菲降解菌B4—氧化节杆菌(Arthrobacter oxydans).对其菲耐受能力及降解性能进行了考察,结果表明,该菌在有氧环境中能够耐受2 000 mg/L的菲,并对菲具有显著降解作用.当无机盐培养液中菲初始质量浓度为50 mg/L,B4投菌量为20 g/L(湿重,含水率:94.55%),菌龄为48 h,pH为7.0~8.0时,5 d内菲降解率为60%左右.通过原子力显微镜对菲降解前后菌体表面形态进行观察,结果显示,菲对该菌株存在一定毒性,随着作用时间的增加,细胞形态明显发生改变,其表面超微结构也趋于复杂.     

香根草根系在公路边坡土体中的分布特征

模拟实际公路边坡坡度和土质条件,制作模型试验箱,并种植了根系发达的生态护坡植物——香根草.通过全断面开挖法,研究了在模型箱中生长了两年的香根草根系在边坡土体中的分布特征.结果表明:在贫瘠土壤条件下,两年生香根草的根系垂直向下生长,最大根长达1m多,其根系生物量沿土层剖面深度呈二项式函数关系减少;根系直径约为0.8~1.4mm,且根径1mm的根系居多,最粗者可达2.2mm;香根草根系的分布范围随土层深度呈先增大后减小的趋势,其分布规律可以用Gauss曲线来描述;沿土层剖面自上而下,根系密度分布规律服从Logistic曲线关系;香根草的大部分根系偏向坡脚方向生长,坡脚方向生长的根系粗长且密集,而坡顶方向生长的根系则细短且稀疏.以上对根系形态分布规律的研究可为进一步分析植物根系与土体间的相互作用机理、防治边坡水土流失、浅层滑坡等地质灾害提供理论基础.     

微齿眼子菜对菲的去除及其对菲暴露的生理效应

以沉水植物微齿眼子菜为试验材料,通过模拟实验研究了微齿眼子菜对多环芳烃类化合物菲的去除作用并探讨了菲的暴露对微齿眼子菜丙二醛,可溶性糖和可溶性蛋白质含量等生理生化指标随时间的影响.通过对微齿眼子菜体内、水溶液中以及底泥中菲含量的分析可知,微齿眼子菜体内菲的含量先增大后减小,在9 d和12 d左右达到较大值,在31 d以后微齿眼子菜中菲的含量接近零.暴露实验后,水溶液的菲浓度趋于零,水中的菲基本得到去除,但在底泥中得到一定的富集.扣除对照实验中菲的衰减量,两种浓度菲溶液中微齿眼子菜对菲的去除率分别为48%和19%.菲暴露没有引起微齿眼子菜的脂质过氧化.可溶性糖含量在暴露实验的40 d内都比较稳定,变化幅度总体很小.可溶性蛋白质含量先增大后降低,暴露结束后与初始值比较接近.微齿眼子菜在菲胁迫下有持续忍受菲的能力,具有较好的抗逆性,可考虑将其用于水体有机污染的植物修复.     

一株高环多环芳烃降解嗜盐菌Thalassospira sp.的分离及降解特性

为获得盐环境中高环多环芳烃(HMW-PAHs)污染修复的高效降解菌株,该文以芘为唯一碳源和能源,利用5%盐度矿物培养基(MSM)从石油污染土壤中富集分离出一株能降解菲、荧蒽、芘、苯并蒽的嗜盐菌,经形态学观察和16SrRNA序列鉴定为海旋菌(Thalassospira),命名为Thalassospira sp.strain TSL5-2。在5%盐度下,25d内,TSL5-2对菲、芘、荧蒽(初始质量浓度均为20mg/L)、苯并蒽(初始质量浓度为8 mg/L)的降解率分别为100%、53.3%、60%、18.1%,但不能降解苯并芘。TSL5-2耐盐范围为0.5%~19.5%,最适盐度为5%。外加酵母粉和蛋白胨(5mg/L)对菲的降解都有一定的促进作用,后者效果更为明显,5d内菲的降解率分别为60.9%和82.1%,高于MSM对照组(46.1%)。酵母粉对TSL5-2降解芘和苯并芘的影响效果都不显著。蛋白胨对芘降解有抑制作用,但对苯并芘(5mg/L)降解有促进效果,25d的芘和苯并芘的降解率分别为17.5%和38.2%。     

基于光谱特征的沉水植物种类识别研究

沉水植物种类的光谱特征识别可为大尺度遥感监测沉水植被提供种类识别的有效参数.本研究利用高光谱地物光谱仪获取上海市郊最大的天然淡水湖泊淀山湖6种典型沉水植物狐尾藻、竹叶眼子菜、金鱼藻、大茨藻、黑藻和苦草群落冠层的反射光谱,分析不同种类沉水植物的原始光谱和一阶导数光谱特征,通过主成分分析(Principal Components Analysis,PCA)筛选对沉水植物光谱种间差异敏感的植被指数和光谱指数,探寻能够有效识别不同种类水生植物的光谱识别方法.研究结果表明:①不同种类沉水植物的光谱曲线形状在可见光和近红外波段近似,但光谱反射率值差异较大;②光谱指数NAV、REP和NGP是识别6种沉水植物最敏感的特征指数,这些指数综合体现和放大了不同种类沉水植物在形态结构、叶绿素含量、光合和保护色素等方面的特征及所栖居的水体环境特征的种间差异.研究结果可为高光谱遥感影像准确解译与提取沉水植物群落组成、分布和生物多样性的动态变化信息提供理论依据和技术支持.     

芦苇修复新疆石油污染土壤效果

考察芦苇对新疆污染土壤石油烃的处理效能、石油烃对芦苇生长的影响及不同石油污染度条件下芦苇根际微生物数量的变化。研究结果表明:经过123 d的芦苇修复,石油烃去除率可到41.21%～62.14%,明显高于空白样(19.75%～37.92%),其中饱和烃去除效果最好,可达60.52%～73.11%;芦苇对原油污染具有较好的耐受性,在土壤石油污染率低于1.25%情况下能够有效促进土壤中石油烃的去除;芦苇根际土壤中微生物数量与原油降解率呈正相关关系,芦苇根际效应促进原油降解菌数量的增加和活性的增强;芦苇的修复以根际效应为主,芦苇根际恰当的微生物类群为土壤原油降解提供有利保障。     

河岸带植物根际苄嘧磺隆降解与微生物学特征

对芦苇、茭白、菖蒲3种河岸带植物根际苄嘧磺隆降解过程及微生物生态学特征进行研究.结果表明,不同河岸带植物对苄嘧磺隆的根际降解的增强效应存在显著差异,其降解速率大小依次为:菖蒲>芦苇>茭白.培养结束时,菖蒲根际土壤苄嘧磺隆的残留量较芦苇和茭白分别降低了23.1%和32.2%.在苄嘧磺隆作用下,供试3种河岸带植物根际脱氢酶活性表现出先激活后抑制,再恢复的变化趋势,而对脲酶和磷酸酶的影响均表现出抑制效应.苄嘧磺隆施加明显降低了河岸带植物根际土壤微生物的数量,特别是对细菌和真菌的数量的影响更为明显.与芦苇和茭白相比,菖蒲根际土壤具有更高的酶活性和微生物数量,说明该植物根际土壤中微生物对苄嘧磺隆污染具有较好的缓冲作用,从而大大增强了苄嘧磺隆生物降解效应.     

不同水体沉水植物叶面微生物群落特征

以沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)、苦草(Vallisneria natans)、伊乐藻(Elodea nuttallii)和菹草(Potamogeton crispus L)为研究对象,利用扫描电镜、荧光显微镜和16S rRNA基因高通量测序技术,探究不同生境中沉水植物叶面附着微生物群落结构及影响因素。结果表明：沉水植物叶面附着藻类组成与环境水体的藻类组成具有明显差异;不同沉水植物叶面附着微生物密度不同,且河流样品中高于湖泊样品;α-变形菌、β-变形菌和γ-变形菌纲是沉水植物叶面附着生物膜上的主要细菌纲,这些纲具有降解污染物质、净化水体的功能;水体营养盐浓度对沉水植物叶面附着微生物群落结构有很大影响。     

不同碳源对苯并[a]芘降解菌生长和降解性能影响的研究

采用从受户外烧烤影响的土壤中分离出的苯并[a]芘降解菌Bacillus pumilus strain Bap9, 利用摇床实验研究了不同外加碳源对其生长和苯并[a]芘降解性能的影响。结果表明, 苯并[a]芘初始浓度为40 mg/L时, 蔗糖、葡萄糖、麦芽糖的存在会抑制菌株对苯并[a]芘的降解, 可溶性淀粉的影响不明显。以醋酸钠为外加碳源可明显促进菌株的降解作用, 添加40 mg/L的醋酸钠, 20天后可将菌株Bap9的降解率提高了8.8%, 但过量的碳源会抑制菌株对苯并[a]芘的降解。添加适量的低分子量菲(PAH)作为共代谢底物, 菲的促进作用大于同浓度的醋酸钠, 添加40 mg/L的菲, 20天后菌株对苯并[a]芘的降解率提高了26.4%。     

富营养水体中3种沉水植物的生长竞争及其净化效果

研究苦草、黑藻和马来眼子菜3种沉水植物在太湖富营养化水体中的生长竞争状况及其对水体的净化效果．结果表明：3种沉水植物短期内可以在混合种群中共存,但竞争优势差别明显．黑藻具有在水中形成上位冠层、根系发达的特性,与苦草、马来眼子菜相比在占领水体上层空间、获取光照和吸收营养方面优势明显,表现出较强的竞争优势;马来眼子菜与苦草之间的竞争不明显,其占据水面面积大,获取光照多,苦草则主要占据水体下层空间,地下部分发达,混种时两者生物量相当．它们对水体中总氮、总磷和藻类叶绿素a的降低作用明显,单种时以黑藻对总氮、总磷的去除率最高,苦草对藻类叶绿素a的降低效果最好;混种时以苦草＋黑藻组对总氮去除率最高,以苦草十黑藻＋马来眼子菜组对总磷去除率最高．     

固定化微生物对土壤中多环芳烃的降解

采用化学方法对微生物进行固定化包埋,通过对3株菌的单独固定及混合固定后来降解有机污染土壤中的芘及苯并(α)芘.实验结果显示,微生物经过固定后对污染物的降解效果明显好于游离菌,同时混合固定菌的降解效率普遍高于单菌固定的降解效率,在96h时芽孢杆菌(Bacillussp.)2号和动胶杆菌(Zoogloeasp.)9号混合固定菌降解效果相对较高,对芘和苯并(α)芘的降解率为61.8%和34.9%.通过不同的采样时间还可以看出,芘的降解速率要快于苯并(α)芘,这是因为芘的苯环数量少.以上的实验结果为固定化微生物应用于有机污染的生物修复提供了一定的理论基础     

短花针茅荒漠草原土壤可培养真菌种群结构及其对放牧强度的响应

为了解荒漠草原生态系统中放牧活动对土壤中真菌种群结构的影响,进而优化放牧方式,在内蒙古短花针茅荒漠草原上人工模拟不同的放牧强度,经过连续8a放牧后,对1个建群种(短花针茅)和2个优势种(冷蒿、无芒隐子草)植物的根际和非根际真菌进行种群结构的研究.应用传统的稀释平板法与菌种分子鉴定技术相结合,对真菌进行计数和物种鉴定.结果表明:随着放牧强度的增加,非根际土壤中可培养真菌的总量呈下降趋势,尤其是表层土壤中的真菌数量急剧下降,深层土壤(20~30cm)中的游离真菌数量则在轻度放牧组中达到最大值.短花针茅根际土壤真菌的数量随着放牧强度的增大而下降,冷蒿和无芒隐子草的根际土壤真菌则分别在轻度和中度放牧强度下数量最多.从非根际土壤中共分离出12种真菌,其中隶属于木霉属和被孢霉属的真菌数量最多,为优势真菌.从短花针茅、冷蒿和无芒隐子草根际土壤中共分离出7种真菌,其中隶属于青霉属、木霉属和链格孢属的真菌数量最多.总的来看,一方面放牧活动降低了根际和非根际土壤中的真菌总量;另一方面适度放牧(轻度或中度)能够促进冷蒿和无芒隐子草根际真菌数量的增加,也有利于某些真菌,如短花针茅、冷蒿、无芒隐子草共有的根际优势真菌—青霉属的生长.     

梯级生态浮床净化城市黑臭河水中氮污染物的试验研究

以上海市某黑臭河道为研究对象,模拟水生植物在天然水体中的生态位,采用香菇草、睡莲和轮叶狐尾藻3种水生植物,并采用逐级下沉的运行方式,构建立体生态系统--梯级生态浮床.试验结果表明:梯级生态浮床系统对氨氮的去除率平均可达71.9%,挺水(香菇草)、浮叶(睡莲)和沉水植物(轮叶狐尾藻)各单元对氨氮的去除率分别为36.1%,...