Biolog方法在区分城市土壤与农村土壤微生物特性上的应用

通过利用环境微生物研究中比较可靠有效的Biolog方法研究了英国阿伯丁市城市土壤与邻近农村土壤的微生物群落结构和功能多样性，结果表明在重金属元素胁迫下，城市土壤的微生物群落结构与农村土壤相比已经发生了显著的改变，从而导致城市土壤微生物在利用能源碳方面包括消耗量、消耗速度、能源碳的利用种类等发生了一系列改变，使城市土壤显著区别于农村土壤。

内蒙古多伦草原土壤微生物多样性对全球变化的响应

气候变暖和氮沉降是全球变化现象中最为重要和广为关注的两个方面，它们给陆地生态系统带来了深刻的影响。目前，已有众多研究就二者对地上植被的影响展开了大量工作;而作为陆地生态系统的另一重要生命组分，土壤微生物群落对二者的响应与适应机制还不明了，还需要相关工作的不断补充和完善。本文正是在温带典型草原通过设置增温、施氮等模拟控制实验，探讨增温、施氮及其交互效应对草原生态系统土壤微生物群落多样性和功能多样性的影响，使我们对该地区土壤微生物群落的响应与适应有了一个初步的了解，有助于全面分析和评估气候变化对温带典型草原生态系统的影响。 目前，全球变暖表现出时间上的不均衡性，即夜间增温的幅度要大于白天增温的幅度，而且这种现象在欧亚大陆尤为普遍。这种气候变暖的不均衡性是否会给草原生态系统土壤微生物群落带来显著的影响是我们所关注的问题之一。在第二章中，于多伦典型草原设置了对照、白天增温、夜间增温和全天增温处理，处理时间起始于2006 年5 月，并通过磷脂脂肪酸和BIOLOG 分析方法分别对土壤微生物的群落多样性和碳源利用能力（即功能多样性）进行分析。结果表明，不同增温处理对土壤微生物群落组成的影响均不显著，而夜间增温对土壤细菌群落的碳源利用能力具有显著的促进作用。这说明土壤微生物群落结构对短期增温处理的响应要滞后于功能的响应，而功能上的响应又首先出现在细菌群落，并且这种响应表现为白天增温和夜间增温的非加和效应。 气候变暖往往与降雨的变化相伴而生，而水分又是半干旱典型草原重要限制因子，因此探讨降雨的变化对土壤微生物的影响有助于更深入的了解土壤微生物对气候变暖的响应。在第三章中，分别设置了对照、增温、夏季增雨及增温×夏季增雨处理，处理时间起始于2005 年4 月，并同样分析了土壤微生物的群落组成和功能多样性。结果表明，增温和夏季增雨对土壤微生物群落结构和功能的影响具有明显的一致性，二者均降低了革兰氏阴性菌的相对含量，并且促进了细菌群落的碳源利用能力。增温和增雨在影响细菌群落结构（即，革兰氏阴性菌与阳性菌之比）上具有一定程度的交互效应。 陆地生态系统生产力普遍受到土壤氮素的限制，由于人类活动的干扰，尤其是农业生产和化石燃料燃烧，使土壤氮素含量增加，改变土壤理化环境和地上植物群落，这将直接或间接地影响土壤微生物群落结构和功能。就已有的研究结果来看施氮究竟如何影响土壤微生物群落尚无定论。第四章主要是针对相关研究结果上的分歧，在2003 年设置的0-64 g N m-2 yr-1 的指数施氮梯度实验上进行土壤理化因子、微生物量、净氮矿化和微生物碳源利用能力的分析。结果表明，土壤微生物群落对施氮的响应存在一个介于16 和32 g N m-2y-1 最优施氮量，即低于最优施氮量施氮处理表现为对土壤微生物的促进作用，而过高的施氮量则表现为抑制作用。这一结果说明施氮量是影响土壤微生物对施氮处理做出响应的重要方面之一，有助于解释目前相关研究中出现的结果分歧。 第五章的研究则是考虑了地形和火烧这两个草原生态系统普遍存在的干扰因素，比较分析二者与施氮处理对土壤微生物群落结构的影响。实验设置在多伦典型草原一个坡度为15﹪的南向阳坡，坡上坡下分别设置对照、施氮和火烧处理，处理的起始时间为2005 年4 月。结果表明，土壤微生物群落结构存在地形上的显著差异，表现为坡下以细菌类群占优势，而坡上真菌类群的相对优势较大;火烧对土壤微生物群落结构的影响显著，并表现出明显的地形上的差异，即坡下微生物对火烧的响应敏感性要高于坡上;而短期的施氮处理对土壤微生物群落结构的影响不显著。第六章的研究主要是针对增温、施氮和增温×施氮处理对土壤微生物群落结构和功能的影响，处理时间起始于2006 年5 月。结果表明，土壤微生物群落结构和功能年际变化显著;增温和施氮对土壤微生物的影响均不显著，但增温复合施氮处理中的土壤微生物群落结构表现出一定的响应趋势。

一株异养硝化细菌的分离鉴定及其亚硝化作用研究

从复合垂直流人工湿地表层基质中分离出一株硝化活性较强的异养硝化细菌H-1,进行biolog菌种鉴定,鉴定系统中没有与该菌株特性相似的数据记录。16SrDNA的序列分析结果显示,菌株H-1与产碱杆菌属(Alcaligenes)粪产碱杆菌(A.faecalis)有98%相似性,认为分离菌株H-1可能为Alcaligenes A.faecalis。通过4因素3水平的正交试验,结果显示,当温度为30℃,pH为7.5,接种量为107CFU,溶氧2.25mg·L-1时,该菌株亚硝化反应效果最佳;影响亚硝化反应效果的因

Fermentative hydrogen production by the new marine Pantoea agglomerans isolated from the mangrove sludge

A new fermentative hydrogen-producing bacterium was isolated from mangrove sludge and identified as Pantoea agglomerans using light microscopic examination, Biolog test and 16S rRNA gene sequence analysis. The isolated bacterium, designated as P. agglomerans BH-18, is a new strain that has never been optimized as a potential hydrogen-producing bacterium. In this study, the culture conditions and the hydrogen-producing ability of P. agglomerans BH-18 were examined. The strain was a salt-tolerant facultative anaerobe with the initial optimum pH value at 8.0-9.0 and temperature at 30 degrees C on cell growth. During fermentation, hydrogen started to evolve when cell growth entered late-exponential phase and was mainly produced in the stationary phase. The strain was able to produce hydrogen over a wide range of initial pH from 5 to 10, with an optimum initial pH of 6. The level of hydrogen production was affected by the initial glucose concentration, and the optimum value was found to be 10 g glucose/l. The maximum hydrogen-producing yield (2246 ml/l) and overall hydrogen production rate (160 ml/l/h) were obtained at an initial glucose concentration of 10 g/l and an initial pH value of 7.2 in marine culture conditions. In particular, the level of hydrogen production was also affected by the salt concentration. Hydrogen production reached a higher level in fresh culture conditions than in marine ones. In marine conditions, hydrogen productivity was 108 ml/l/h at an initial glucose concentration of 20 g/l and pH value of 7.2, whereas, it increased by 27% in fresh conditions. In addition, this strain could produce hydrogen using glucose and many other carbon sources such as fructose, sucrose, sorbitol and so on. As a result, it is possible that P. agglomerans BH-18 is used for biohydrogen production and biological treatment of mariculture wastewater and marine organic waste. (C) 2008 International Association for Hydrogen Energy. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

贵州赫章土法炼锌导致的土壤重金属污染特征及微生物生态效应

贵州省赫章县妈姑镇新关寨附近的土法炼锌不仅导致植被的破坏，而且使附近土壤中重金属有不同程度的积累，Zn达到162.23-877.88mg/kg,Pb为37.24-305.56mg/kg,Cd为0.50-16.43mg/kg，大大超过了当地的土壤背景值；而且重金属含量（特别是Pb和Zn含量）与土壤中的Fe2O3和Al2O3有极显著的正相关关系，显示土壤中铁氧化物和粘土矿物对重金属的固定作用。化学形态研究表明，Pb和Zn在土壤中主要表现为铁锰氧化物结合态与残渣态，而Cd的情况与Pb和Zn完全相反，其形态以可交换态为主。本区土壤微生物生物量（用含碳量表示）较低，仅为57.00-388.00μg/g，而且与土壤重金属间有显著的负相关关系，特别是与Zn的相关系数高达-0.7801，反映出重金属对微生物的毒害作用。Biolog测试结果表明，土壤微生物群落结构间没有明显的差别；土壤微生物DNA经PCR（聚合酶链式反应）和DGGE（变性梯度胶电泳）反应后的基因片段非常一致，反映出不同程度的重金属污染并没有导致土壤微生物群落结构的改变和基因损伤，另一方面也表明，土壤本身有强烈的固定重金属能力，抵御了重金属对土壤生物的进一步毒害。

城市土壤中重金属元素的积累及其微生物效应

与农村土壤相比，阿伯丁市城市土壤（路边土、公园土）的微生物特征发生了显著的改变，微生物基底呼吸作用明显增强，但微生物生物量却显著降低，微生物生理生态参数Cmic/Corg、qco2值明显升高，Biolog数据显示城市土壤对能源碳的消耗量和速度显著升高。对重金属元素研究表明，与农村土相比城市土壤中重金属Pb、Zn、Cu、Ni已经有明显积累，化学形态研究表明Pb主要与氧化铁有关，Ni、Zn以残渣态为主，Cd以有效态为主，而Cu除有效态外，其它结合形态基本具有同等重要的意义。主成分分析表明，有效态Pb是控制城市土壤与农村土壤微生物特征差异的主要因素，其次为Zn，Cu和Ni的有效态和有机态亦有一定的作用效应。

用微生物对单—碳源利用方法探讨重金属在城市土壤中积累的环境效应

Biolog研究表明，英国阿伯丁市城市土壤的微生物群落结构显著有别于农村土壤，并使微生物对碳源的消耗量增加，消耗速度加快。城市土壤中不仅重金属Cu,Pb,Zn,Ni的含量明显高于农村土壤，而且其化学形态的主成分分析表明，有效态Pb,Zn,Cu及有机态Ni和Cu是导致城市土壤区分于农村土壤的主要因子。相关性分析表明，Biolog的这种变化规律与重金属的上述化学形态密切相关；典型变量分析表明，重金属对城市土壤微生物群落结果的这种损伤具有长期性效应及不可恢复性。

重金属Cu的土壤微生物毒性研究

Cu进入土壤后的早阶段，低浓度对土壤微生物生物量有刺激作用，而高浓度则起抑制作用；表现在微生物呼吸强度升高，微生物生理生态参数代谢商qCO2增大，微生物生物量碳与有机碳的比值（Cmic/Corg）降低；但土壤对Cu高强的结合容量导致该效应随时间而变得不显著；Biolog数据表明，在Cu的胁迫下，不仅微生物的群落结构有所改变，而且对碳源的优先利用种类发生了转移，碳源消耗量增加，消耗速度变快，同时这样的损伤效应具有长期性。