黑土微生物丰度和多样性对邻苯二甲酸二丁酯污染的响应

邻苯二甲酸二丁酯(Di-n-butyl phthalate,DBP)是一种在环境中广泛存在的有机污染物,已被中国环境检测中心和美国环保署列为优先控制污染物。该研究探讨了黑土微生物丰度和多样性对不同浓度DBP(0、5、10、20和40 mg·kg~(-1))污染的响应。研究结果基本表明,黑土中的细菌、真菌和放线菌的生长(数量)对DBP污染均表现为被抑制效应,且在污染初期抑制效应与DBP浓度呈正相关,随着培养时间的增加有减缓的趋势,但在短期(25 d)内并未完全消除。为了确证这一结果,选择了4种有代表性的微生物,做了进一步的研究。结果同样表明自生固氮菌、亚硝酸氧化菌和磷细菌的生长均受到DBP污染的抑制,且抑制效应与DBP污染浓度呈显著性正相关(P=0.05);但是铁细菌的生长(数量)却受到了DBP污染的促进,且增幅与DBP污染浓度呈现正相关。采用RAPD方法研究表明,黑土微生物的丰富度和Shannon-Weanier多样性受到DBP污染的抑制,且10、20和40 mg·kg~(-1)的污染浓度处理的抑制效应在25 d内并未完全消除。因此,可以得出结论:DBP污染改变了黑土微生物区系结构和功能代谢菌群数量,降低了黑土微生物的多样性与丰度,从而有可能影响黑土的生态系统功能,威胁黑土的可持续利用。     

模拟酸雨下Cd、Cu、Zn复合污染对土壤微生物量碳和酶活性的影响

在实验室内，研究了模拟酸雨下Cd、Cu、Zn复合污染对供试土壤中微生物量碳和酶活性的影响．结果表明，污染土壤中微生物量碳和酶活性明显降低，脱氢酶活性几乎丧失，脲酶、酸性磷酸单脂酶、总磷酸酶和多酚氧化酶活性均明显降低到一较低水平．污染土壤中微生物量碳和酶活性随重金属量增加而进一步降低，有效性Cd、Cu、Zn含量与土壤微生物量碳和酶活性之间呈显著性负相关．     

沼液对甘蓝连作土壤生物学性质的影响

以施用化肥225 kg/hm2为对照,设置两种不同的沼液用量(以纯氮计):沼液I(168 kg/hm2)和沼液II(225 kg/hm2),通过连续3 a的甘蓝种植试验,研究沼液对甘蓝连作土壤微生物区系、土壤酶活性以及土壤养分与土壤酶活性之间的相关性.结果表明:1)施用沼液显著改善了连作土壤的微生物区系,溶磷细菌、解钾细菌、氨化细菌、固氮菌和放线菌的数量显著增加;同时抑制了真菌的富集.两种不同用量的沼液处理较化肥处理的土壤细菌/真菌(B/F)值分别提高了142.7%和202.3%.2)在225 kg/hm2等氮水平下,施用沼液显著提高了土壤的蔗糖酶、磷酸酶和蛋白酶活性,较之化肥处理分别提高了63.96%、137.61%和139.66%;同时显著降低了土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶活性.3)土壤养分与土壤酶活性相关性分析表明,有机质含量与土壤脲酶、磷酸酶、蔗糖酶和蛋白酶活性呈显著正相关,与过氧化氢酶活性呈显著负相关,而与多酚氧化酶活性无明显相关性;磷酸酶活性与土壤速效磷含量呈显著正相关;蛋白酶活性与土壤碱解氮、全氮含量呈显著正相关.表4参24     

低浓度Pb^2＋对Cd^2＋污染下冬小麦幼苗根微域土壤水解酶活性及与根微域土壤生化特征关系的影响

采用盆栽试验法探讨了Cd^2＋、低于国家“土壤环境质量标准”规定的II类土壤环境基准值300mg-kg^-1干土时的Pb^2＋与Cd^2＋复合处理对冬小麦幼苗根微域土壤磷酸酶、转化酶和脲酶活性及与根微域土壤微生物数量和生化特征关系的影响特征。结果表明：（1）Cd^2＋对冬小麦幼苗根微域土壤转化酶、脲酶和磷酸酶活性表现为显著抑制效应;而低浓度Pb^2＋主要表现为协同Cd抖污染抑制根微域土壤水解酶活性效应;（2）Cd^2＋处理下,磷酸酶活性与微域土壤有机质含量呈极显著正相关;转化酶活性与细菌、真菌和放线菌数量呈显著负相关,与有机质呈显著正相关;脲酶活性与细菌、真菌和放线菌数量及微生物量碳表现为极显著正相关;（3）Pb^2＋／cd^2＋处理下,碱性磷酸酶活性与微生物量碳表现为显著正相关;转化酶活性与全氮含量表现为显著负相关,与有机质含量呈极显著正相关;脲酶活性与全氮呈极显著正相关,与有机质为极显著负相关,总体来讲,Cd^2＋／Pb2＋与Cd^2＋处理之间酶活性与生化特征的关系存在明显差异;同时Pb^2＋／Cd^2＋处理下磷酸酶、转化酶和脲酶活性与土壤微生物数量之间的相关性特点与Cd^2＋处理下也明显不同。     

不同大气污染区林木根区土壤重金属和酶活性研究

黄埔区是广州市污染较严重的地区,其中林木也受到了大气等污染物的危害。林木根区的土壤重金属和酶活性是探讨污染对林木影响机制和反映污染程度的重要指标。作者分别在该区的石化厂、硫酸厂附近林地和非污染的华南农业大学校园(对照)共3个区选择了台湾相思、马尾松、尾叶桉和荔枝4个树种、11个采样点,共采集了33个供试土壤样品,分析了林木根区土壤重金属(Cu、Zn、Pb、Cd)全量、有效量和土壤酶(脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和蛋白酶)活性。结果表明,(1)石化厂重金属含量总体上与对照区差异不大,而硫酸厂区重金属含量则显著地高于对照区,污染严重。(2)不同调查区根区土壤酶活性存在显著差异,各调查区平均土壤酶活性大小顺序基本上表现为:对照区>石化厂区>硫酸厂区,尤其是硫酸厂区显著地低于对照区;而同一调查区不同树种之间的酶活性也存在差异,台湾相思根区土壤脲酶的活性均比其它树种高;从酶活性看,在硫酸厂严重污染胁迫下,台湾相思比尾叶桉更耐污染。(3)对土壤重金属含量和酶活性进行典型相关分析得出:根区土壤有效Zn含量对过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性有明显的刺激作用,但抑制了蛋白酶活性;有效Cd则抑制了过氧化氢酶和酸性磷酸酶活性,但刺激了蛋白酶活性。     

磺胺类兽药对土壤酶活性的影响

采用室内培养的方法,研究磺胺类兽药（磺胺二甲基嘧啶、磺胺甲唑）污染对土壤蔗糖酶、硝酸还原酶、过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶和多酚氧化酶活性的影响。结果表明,磺胺类兽药可显著抑制土壤蔗糖酶的活性,其抑制率可达50%以上。兽药对土壤硝酸还原酶活性的影响表现为先抑制后激活的趋势,最大抑制率和激活率可达98.6%、580%。兽药对土壤过氧化氢酶活性的影响主要以激活作用为主,对土壤磷酸酶活性的影响则呈现＂激活-抑制＂的循环趋势。兽药对土壤脲酶活性的影响表现为,培养前期低浓度时激活,高浓度时抑制;培养后期低、高浓度时均抑制。兽药对土壤多酚氧化酶活性的影响表现为,培养前期激活,培养后期抑制。     

不同有机物料对有机磷农药污染土壤酶活性及土壤微生物量的影响

农药污染严重影响了土壤的生态和食品的安全,为了解有机物料对农药污染土壤修复的影响,本文采用室内恒温恒湿培养的方法,研究了在有机磷农药污染的土壤中加入葡萄糖、堆肥、秸秆3种不同的有机物料对土壤微生物及土壤酶活性的影响,结果表明：有机磷农药对土壤微生物生物量碳和土壤的呼吸强度都有一定的影响,具体表现为前期（0～3 d）抑制,中期（3～40 d）为促进作用,后期（40 d以后）恢复稳定。加入有机物料后,显著提高了土壤的微生物生物量碳和土壤的呼吸强度,其中葡萄糖、堆肥、秸秆处理分别在第9、30、40天时的土壤的微生物生物量碳最高,在第9、30、50天时土壤的呼吸强度最高。有机磷农药对土壤过氧化氢酶和土壤脲酶影响表现为先抑制后激活,然后恢复的变化趋势。加入不同有机物料后,堆肥和秸秆对土壤过氧化氢酶和土壤脲酶都有促进作用,显著提高了其活性。堆肥处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性分别在0～20 d,20 d为最高,秸秆处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性都在40～50 d为最高。培养结束时（70 d）,秸秆、堆肥处理的土壤过氧化氢酶、脲酶活性要高于葡萄糖、空白处理。葡萄糖处理在前期（0～40 d）对过氧化氢酶、脲酶活性有一定的影响,到后期（40～70 d）同空白之间差异不大。研究结果表明有机物料的加入可以提高土壤微生物量和土壤的呼吸强度,提高土壤酶的活性,对于农药污染土壤的修复具有积极的作用。     

铅锌矿冶区土壤酶活性特征研究

分析测试了铅锌矿冶区Pb、Zn、Cu、Cd复合污染条件下的土壤酶活性，分析了土壤重金属污染状况与土壤酶活性的相关关系。结果表明，随着采样点偏离废气排放口主导风向程度增大，Pb、Zn、Cu、Cd综合污染指数PI逐渐降低，土壤蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶的活性逐渐增高且差异显著，变化程度中大到小的顺序为蛋白酶→脲酶→过氧化氢酶。剖面分布上，综合污染指数PI〉5的样地，基本呈现随土壤深度增加而土壤酶活性降低的趋势。蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶的活性间呈极显著正相关，3种土壤酶活性与全磷呈极显著正相关，与有机质相关性较低。蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶等土壤酶活性分布特征对矿冶区污染程度和土壤生态系统特性具有一定的指示作用。     

毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤酶活性的演变研究

研究了毛乌素沙地东南缘沙漠化过程中土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性的响应过程,并对其与土壤养分的相关关系进行分析。结果表明,随沙漠化程度的加剧,土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均降低,随土层深度的增加,土壤脲酶活性呈降低趋势,土壤过氧化氢酶和多酚氧化酶并未表现出规律性变化,沙漠化过程破坏了土壤酶的活性,三种酶活性能较为敏感地反映土壤环境的变化;相关性分析结果显示,土壤三种酶活性之间存在着极显著正相关性．且三种酶活性与土壤有机质和全氮含量之间同样存在极显著正相关性,表明三种酶在相互作用过程存在共生关系,且能够作为衡量土壤肥力的重要指标。土壤脲酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性变化可作为衡量沙漠化环境变化的重要指示性指标,并可为进一步揭示沙漠化的生物学规律提供依据。     

黑土微生物活力对不同养分的响应

土壤呼吸是土壤有机碳分解的主要生物化学过程,可反映土壤有机质的分解程度及有效养分供给水平,可用于评价土壤微生物活力状况.通过设置8个养分处理,对黑土进行41 d的室内好气培养,考查了黑土微生物活力对不同养分响应的规律.结果表明,单加N或P以及NP组合均不能提高黑土微生物活力;单加葡萄糖能够使土壤呼吸释放的CO2累积量达到对照的10倍以上,使黑土微生物活力显著提高.在可利用碳底物充足的条件下,N的加入能够显著提高黑土微生物活力,土壤呼吸释放出的CO2累积量达到对照的13倍以上,显著促进土壤有机质中无机养分的释放,CN交互作用显著;在C和N养分都充足的条件下,P的加入才能够对黑土微生物产生激发效应.不同养分状况下,黑土微生物活力达到峰值的时间不同,表现为,CNP(C N P)处理土壤呼吸强度在第3 d达到最高值,CN (C N)处理在第5天达到最高值,单加C和CP (C P)处理,在15 d左右达到最高值.     

上海市沿海防护林下土壤养分、微生物及酶的典型相关关系

以上海市沿海防护林为研究对象,选择6种不同树种的防护林带,采集0～10、10～20、20～40、40～60cm四层土样为研究材料,运用典型相关分析法,对防护林地土壤养分因子、微生物因子和酶活性因子中每两组变量间的相关性进行了分析。结果表明：三组变量土壤养分、微生物、酶活性中,每两者之间均有显著的典型相关变量存在,而且基本能够代表变量总体相关信息;土壤养分和土壤微生物间的相关主要由全氮、速效磷含量与微生物生物量氮、微生物生物量碳和微生物生物量磷引起;土壤养分与土壤酶活性间的相关性主要由全氮、有效磷、水解氮含量与脲酶、蛋白酶活性的相关性引起;土壤微生物与土壤酶活性间的相关性主要是由微生物生物量氮、微生物生物量磷与脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶活性的相关性引起;不同林地不同土壤层次的养分、微生物及酶活性在各对典型变量上的聚集趋势可为防护林建设过程中的树种选择与土壤健康诊提供一定的依据。     

Effects of two root-secreted phenolic compounds from a subalpine coniferous species on soil enzyme activity and microbial biomass

In order to evaluate the ecological consequences and potential mechanisms of specific C compounds on soil microbial processes under climate warming, we injected solutions of two modelled root exudates, 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) and 1,2-benzenedicarboxylic acid, dibutyl ester (DBP), respectively, into soil at two concentrations (20 and 1000?µg?g^?1 soil). For all treatments, soils amended with the two phenolic compounds were incubated at two temperatures (20°C and 30°C) for 30 days. The responses of soil enzyme activity and microbial property to modelled root exudates to some extent depended on temperature regime, exudation component, and addition concentration. For example, the addition of BHT tended to decrease the soil enzyme activities. However, DBP addition generally increased the two metabolic enzyme activities at 30°C, and tended to decrease the two enzyme activities at 20°C, but a significant reduction was observed only at a high concentration at 20°C. The microbial biomass and enzyme activity were generally lower at 30°C compared to those at 20°C, when averaged across all treatment combinations. Taken together, our results indicated that the amounts and quality of liable root-derived C can differentially affect microbial processes, and various environmental changes will greatly complicate root–microbe–soil interactions in forests.     

植物群落对铜尾矿废弃地土壤微生物量和酶活性的影响

以铜尾矿废弃地为对象,研究了铜尾矿废弃地上植物群落发展与表层尾矿微生物量C、N和脱氢酶、过氧化氢碱性磷酸酶和脲酶活性的变化,探讨了植物群落-微生物量C、N_土壤酶活性之间的相互关系.结果表明,随着植物群落的发展,铜尾矿废弃地表层尾矿微生物量和酶活性在不断增加;铜官山老尾矿废弃地白茅群落下表层尾矿(TBM)微生物量和酶活性与杨山冲尾矿废弃地及铜官山新尾矿废弃地表层尾矿微生物量和酶活性存在显著差异性(p<0.05).相关分析表明铜尾矿废弃地表层尾矿微生物量C、N与土壤有机质、总氮之间呈显著正相关(P<0.01);脱氧酶、碱性磷酸酶及脲酶与微生物量C、微生物量N、土壤有机质、总氮之问呈显著正相关(P<0.01),但过氧化氢酶与微生物量C、微生物量N、土壤有机质、总氮之间呈显著负相关(P<0.01).     

罗红霉素对不同生长期小麦土壤氮形态和脲酶活性的影响

抗生素类药物作为添加剂被用于养殖业中,大部分以原形或其代谢产物形式进入土壤环境,对土壤环境造成生态危害。通过盆栽实验,研究了不同浓度罗红霉素(ROX)对小麦各生长期根际土壤微生物生物量氮、脲酶和无机氮的影响。结果表明,添加ROX后土壤微生物生物量氮在小麦苗期、拔节期和抽穗期受到显著抑制,而在灌浆期和收获期,土壤微生物生物量氮却显著增长;与对照相比,低浓度(0.2和0.5 mg·kg~(-1))和中浓度(1.0和2.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫显著抑制小麦生长苗期、灌浆期和收获期的根际土壤脲酶活性,而在拔节期和抽穗期,却显著诱导脲酶活性;但高浓度(10.0 mg·kg~(-1))ROX胁迫却显著抑制小麦生长期内脲酶活性。低、中浓度ROX胁迫显著诱导小麦生长期中根际土壤中铵态氮浓度增长,而高浓度组ROX胁迫显著抑制土壤中铵态氮浓度。ROX胁迫抑制硝态氮,显示出ROX会影响土壤氮循环。     

多壁碳纳米管对土壤微生物的生态毒理效应

以多壁碳纳米管为研究对象,从生化作用、酶活性、微生物数量和群落结构4个方面系统评估其对土壤微生物的影响。设置两组实验,分别为碳纳米管组和对照组。对于碳纳米管组,按1mg碳纳米管·g-1土的浓度将多壁碳纳米管与土样均匀混合,对照组中不加入多壁碳纳米管。定期(每28d)取样测定两组土壤中的各项生态毒理指标。近5个月的实验结果显示,不同指标对多壁碳纳米管的响应不同。土壤呼吸作用初期受抑制但后期恢复,氨化作用初期被促进但后期被抑制,脱氢酶活性发生增强和抑制两次波动,荧光素二乙酸酯酶活性在整个实验期间一直被抑制,微生物量出现先减少后增加再减少的规律,群落结构在实验初期和后期均有较大变化。总体上,多壁碳纳米管对土壤微生物表现了一定的生态毒性,但除荧光素二乙酸酯酶活性外,各毒理效应在统计意义上并不显著(0.05水平)。     

川西亚高山、高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态特征

为深入了解川西亚高山/高山森林冬季生态学过程,于2008年11月─2009年10月,在土壤冻结初期、冻结期和融化期及植被生长季节,研究了不同海拔岷江冷杉林（Abies faxoniana）土壤微生物生物量和酶活性动态。各海拔森林土壤在冬季维持着较高的微生物生物量含量和酶活性,并随土壤冻融过程不断变化。土壤有机层和矿质土壤层冬季微生物生物量碳和氮含量及转化酶和尿酶活性均表现出受冻结初期土壤冻融循环影响显著降低,在冻结期变化不明显,在融化期急剧增加至融化后显著降低的趋势,且土壤有机层微生物生物量含量和酶活性在融化期具有一个明显的年高峰值。海拔变化显著影响了土壤酶活性,但对土壤微生物生物量不显著。土壤温度与土壤微生物生物量含量相关显著。这表明季节性冻融期是土壤生态过程的重要时期,土壤冻融格局显著影响川西亚高山/高山森林土壤微生物生物量和酶活性动态。     

单一及复合重金属污染对土壤酶活性的影响

采用外源添加重金属和室内培养的方法研究重金属Cd、Pb对滩涂盐渍土脲酶、过氧化氢酶活性的影响,为中国沿海地区土壤重金属污染的监测及重金属对潜在生态环境影响等方面的研究提供参考依据。重金属Cd添加至土壤的质量分数为0、0.5、1.0、2.0 mg.kg-1,重金属Pb添加至土壤的质量分数为0、100、200、400 mg.kg-1,采用完全随机区组设计,3次重复。结果表明：重金属质量分数较低时,单一重金属对土壤脲酶活性具有促进,对过氧化氢酶活性具有抑制作用;重金属质量分数较高时,对土壤脲酶活性具有抑制作用,对土壤过氧化氢酶具有促进作用。重金属Cd、Pb对土壤酶活性的影响存在交互作用,重金属Cd对土壤脲酶活的性影响起主导作用,重金属Pb对土壤过氧化氢酶活性的影响起主导作用。经逐步回归分析,有效态重金属的质量分数低水平时,土壤脲酶活性与重金属Cd呈现显著负相关;土壤过氧化氢酶活性与重金属Pb呈现显著正相关。     

大气CO2升高对土壤碳循环影响的研究进展

土壤有机碳是陆地碳库的重要组成部分,其积累和分解的变化直接影响全球的碳平衡。据估计,全球土壤（表层1m）有机碳积累总量相当于大气中碳总量的2～3倍。土壤是温室气体的源或汇,土壤碳库的变化将影响大气C02的浓度,因此,土壤碳库对人类活动的响应也是全球碳循环和全球变化研究的热点。在全球变化的大背景下,大气CO2升高导致植被生态系统碳平衡的改变进而对土壤碳循环产生影响。总结了陆地生态系统碳循环对大气C02浓度升高响应的主要生物学机制及过程,简述了大气C02浓度升高对影响土壤碳输入和输出的各因素的研究进展,并指出未来研究的主要方向。在大气C02浓度升高条件下,陆地生态系统碳循环的变化主要反映在以下几个方面：1）不同类型植物群落的净初级生产力（NPP）显著增加,但湿地植物的净初级生产力也有可能降低;2）光合产物向根系分配的数量增加,地上／地下生物量降低,根系形态发生变化,根系周转速率和根系分泌等过程的碳流量提高;3）植物含氮量降低,C／N提高,次生代谢产物增加,微生物生长受到抑制,植物残体分解速率降低;4）土壤呼吸速率显著增加,提高幅度受植物类型与土壤状况的影响;5）进入土壤的植物残体及分泌物的数量和性质影响土壤酶的活性,脱氢酶和转化酶活性增加,酚氧化酶和纤维素酶受植物类型与环境条件的影响;6）土壤中真菌的数量的增加幅度要高于细菌;7）CH4释放量增加,在植物的生长期表现更为明显。由于陆地生态系统碳循环的复杂性,研究结果仍有很大的不确定性。大气C02浓度升高与全球变化的其它表现间的交互作用将是今后研究的重点,同时由于土壤碳循环是一个由微生物介导的生物地球化学循环过程,因此,加强陆地生态系统碳循环的微生物机制研究也将为全面理解碳循环的过程提供更加准确的研究理论基础。     

Biodegradation of plasticizer di‐n‐butyl phthalate (DBP) by immobilized microbial cells

Microorganisms capable of degrading di‐n‐butyl phthalate (DBP) were isolated by acclimated and enrichment technique. The adaptation of microorganism to DBP was investigated. The microbial cells were immobilized on ceramic particles. The results showed that the biomass adsorbed on ceramic particles can reach 85 mg dry weight/g carrier. The immobilized microbial cells were used for the treatment of wastewater containing DBP. The results demonstrated that the DBP concentration of the outlet reached the stationary‐state level of less than 1.0 mg/1 within 2 days at inlet DBP concentration of 100mg/l and 12h of hydraulic retention time.