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土壤微生物电化学系统降解四环素的机理 被引量：4
1
作者 赵晓东 李晓晶 +4 位作者 赵鹏宇 宋敏丽 燕平梅 任天志 李永涛 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期778-786,共9页
以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统(SMES),避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率... 以四环素为研究对象,构建土壤微生物电化学系统(SMES),避光恒温培养58d后进行采样分析,研究了四环素降解、土壤理化性质、酶活性和三域微生物之间的内在联系,以揭示四环素在SMES中的生物降解机理.结果表明,采用SMES处理后,四环素降解率从52%显著提升至70%.与对照处理相比,脱氢酶活性在SMES中显著提升了144%,且与四环素降解率显著正相关.相比之下,在SMES中多酚氧化酶、过氧化氢酶和漆酶对四环素的降解效果微弱.pH值是影响土壤微生物群落的重要理化因子,且与四环素降解呈负相关关系.Network关联分析显示,真菌在四环素降解中起到关键作用,Geoalkalibacter、Microascus、Wardomyces和Scopulariopsis是四环素的潜在降解菌,其中Microascus和Scopulariopsis是脱氢酶的潜在分泌菌. 展开更多
关键词 土壤微生物电化学系统 四环素 降解微生物 脱氢酶
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水铁矿富集功能微生物强化土壤微生物电化学降解石油烃
2
作者 于鑫 杨思德 +4 位作者 陈永刚 杨玥玮 孙嘉璐 张云 李晓晶 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第4期990-1002,共13页
为探究土壤微生物电化学系统(Microbial Electrochemical System,MES)中土著微生物在增强石油烃降解过程中对外源水铁矿的响应,设置无电极、开路、闭路3种土壤MES反应装置,即在无生物电场、局部生物电场和有效生物电场下,于第0、202、36... 为探究土壤微生物电化学系统(Microbial Electrochemical System,MES)中土著微生物在增强石油烃降解过程中对外源水铁矿的响应,设置无电极、开路、闭路3种土壤MES反应装置,即在无生物电场、局部生物电场和有效生物电场下,于第0、202、368天考察石油烃降解和土壤微生物群落的变化。结果表明:水铁矿在无电极、开路和闭路处理中的转化依次增加,从而伴随着更高的石油烃降解(较对照提升22%)。水铁矿添加后,土壤微生物群落多样性增强,受确定性过程影响增大。此外,群落共生网络关系得到加强,进而强化了种间的协助互作。虽然长时间的运行使得系统优势门(Desulfobacterota、Firmicutes、Proteobacteria)丰度降低50%,优势属(SBR1031、SEEP-SRB1、KCM-B-112)丰度降低16%,但水铁矿能够选择富集功能微生物,包括铁还原菌(Geoalkalibacter、Limnobacter)、石油烃降解菌(Desulfosarcinaceae、Salinimicrobium、Immundisolibacter)、产电菌(Geoalkalibacter、Mycobacterium),其丰度最高提升至对照的4.7倍,以支撑土壤MES的强化石油烃降解和产电功能,这在功能预测中也得以证实。总之,水铁矿能够通过刺激土壤中的功能微生物的定殖并加强其联系来加强微生物电化学系统降解石油烃等有机污染物的功能。 展开更多
关键词 石油烃污染 土壤微生物电化学系统 水铁矿 功能微生物
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表面活性剂强化石油烃微生物电化学降解
3
作者 陈永刚 李德生 +1 位作者 于鑫 李晓晶 《农业环境科学学报》 北大核心 2025年第2期364-375,共12页
老化且高浓度的石油污染土壤阻碍了生物修复的应用,为了提升石油污染土壤的修复效率,本研究采用非离子表面活性剂吐温-80(TW-80)、两性表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)、生物表面活性剂鼠李糖脂(RHA)、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺... 老化且高浓度的石油污染土壤阻碍了生物修复的应用,为了提升石油污染土壤的修复效率,本研究采用非离子表面活性剂吐温-80(TW-80)、两性表面活性剂椰油酰胺丙基甜菜碱(CAB)、生物表面活性剂鼠李糖脂(RHA)、阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和阳离子表面活性剂十八烷基三甲基氯化铵(ODAC)5种类型的表面活性剂将石油烃从土壤固相浸提到液相中,并利用微生物电化学系统来提高石油污染土壤的修复效率。结果表明:土壤中石油烃的提取效果依次为SDBS(81%)>CAB(76%)>ODAC(74%)>TW-80(71%)>RHA(50%),其差异由表面活性剂性质决定。综合系统电能输出结果选择表面活性剂类型后,石油烃的微生物电化学降解效果表现为CAB(88%)>TW-80(74%)>RHA(53%),其主要受浸提液中微生物群落影响。后续可通过优化表面活性剂浓度、反应时间和复配等方法来提升石油污染土壤的修复效率。 展开更多
关键词 土壤修复 石油烃污染 表面活性剂 微生物电化学 微生物
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垄沟覆膜和施磷对紫花苜蓿地土壤-植物-微生物系统生态化学计量的影响
4
作者 徐秋韵 周伟迪 +2 位作者 韩成龙 谷艳杰 李凤民 《干旱地区农业研究》 北大核心 2025年第5期148-158,共11页
2011—2016年,在甘肃省榆中县中连川村,以紫花苜蓿人工草地为研究对象,采用裂区随机区组设计,设置平作不覆膜和垄沟覆膜2种覆膜方式及4个施磷处理(P0:不施磷,P1:施磷9.73 kg·hm^(-2),P2:施磷19.3 kg·hm^(-2)和P3:施磷28.9 kg&... 2011—2016年,在甘肃省榆中县中连川村,以紫花苜蓿人工草地为研究对象,采用裂区随机区组设计,设置平作不覆膜和垄沟覆膜2种覆膜方式及4个施磷处理(P0:不施磷,P1:施磷9.73 kg·hm^(-2),P2:施磷19.3 kg·hm^(-2)和P3:施磷28.9 kg·hm^(-2)),期间每年采集土壤和地上部植物样品以分析土壤-植物-微生物系统碳、氮、磷含量及其生态化学计量变化特征。研究结果表明:(1)除高磷处理(P3)外,垄沟覆膜土壤碳、氮含量,C∶N、C∶P和N∶P以及微生物量碳(MBC)、C∶N和C∶P分别比平作不覆膜平均提高了39.3%、27.1%、13.5%、55.3%、49.8%、57.6%、39.6%和43.3%;垄沟覆膜土壤有效磷含量比平作不覆膜处理平均降低13.9%。(2)平作不覆膜条件下,土壤碳含量和C∶N、植株氮含量、MBC、C∶N和C∶P随施磷量增加而增加,垄沟覆膜条件下随施磷量的增加呈先增加后降低趋势。(3)平作不覆膜条件下,P1、P2和P3处理植株C∶N和微生物量氮(MBN)分别比P0处理降低了2.94%、7.02%、11.5%和8.62%、11.5%、19.1%;垄沟覆膜条件下,P1处理植株C∶N和MBN分别比P0处理降低了10.0%和24.3%,而P3处理植株C∶N和MBN分别比P1和P2处理提高了8.20%、5.93%和27.4%、9.92%。(4)与P0处理相比,施磷后土壤、植物和微生物量磷(MBP)含量分别提高了67.2%~164.0%、14.0%~34.3%、19.2%~87.0%,土壤C∶P和N∶P、植物C∶P和N∶P以及微生物量N∶P分别降低了29.5%~51.5%、30.1%~54.3%、13.2%~28.3%、6.71~19.8%、29.1%~52.7%。(5)随种植年限延长,至2016年,土壤碳、氮含量和C∶N、植株N∶P以及微生物量C∶P较2011年分别累计增加49.3%、33.9%、11.3%、77.6%和126.0%,而植株磷含量累计降低51.3%。分析表明,垄沟覆膜条件下施磷量过高导致苜蓿和土壤微生物生长受氮缺乏限制,并加快土壤有机质分解,不利于维持黄土高原半干旱区紫花苜蓿生长和土壤肥力。因此,当垄沟覆膜条件下施磷量高于22.7 kg·hm^(-2)时应供应适量氮肥。 展开更多
关键词 垄沟覆膜 施磷 紫花苜蓿 土壤-植物-微生物系统 生态化学计量
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土壤微生物调控生态系统碳汇功能研究进展
5
作者 黄云鑫 杨阳 +7 位作者 张鹏 王益 李自民 张萍萍 宋怡 王云强 王宝荣 安韶山 《生态学报》 北大核心 2025年第17期8297-8310,共14页
全球气候变化日益剧烈,土壤微生物作为陆地生态系统功能与过程的主要驱动者,是碳循环的关键驱动力,在碳循环中发挥着重要作用。通过微生物对CO_(2)的固定作用提升土壤的固碳潜力,可助力实现“双碳”的重大战略目标。总结了土壤微生物的... 全球气候变化日益剧烈,土壤微生物作为陆地生态系统功能与过程的主要驱动者,是碳循环的关键驱动力,在碳循环中发挥着重要作用。通过微生物对CO_(2)的固定作用提升土壤的固碳潜力,可助力实现“双碳”的重大战略目标。总结了土壤微生物的主要生态功能,围绕微生物在土壤有机碳输入、固存、分解和矿化等主要过程,系统梳理了微生物在生态系统碳循环中的重要功能,以及气候条件、土壤理化性质和人为活动对微生物介导的碳循环的影响。在此基础上,提出了当前土壤微生物研究的机遇和挑战,未来需加强微生物介导的宏基因/宏代谢、蛋白质组与酶学的调控作用机制,结合全球微生物计划,开发微生物参与的碳循环模型,以提高土壤作为碳库的固存的预测能力,进而从微生物固碳角度为陆地生态系统碳库动态以及土壤碳汇的不确定性提供解释,也为完善未来全球气候变化下陆地碳循环模型提供理论依据。 展开更多
关键词 土壤微生物 生态系统 碳汇功能 碳循环
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猪粪投入量对土壤有机磷组分及微生物系统稳定性的影响 被引量：1
6
作者 黄源鸿 张春龙 +3 位作者 黄容 唐晓燕 王昌全 李冰 《植物营养与肥料学报》 北大核心 2025年第1期100-111,共12页
【目的】研究不同猪粪施用量引起的土壤有机磷形态及相关微生物群落多样性及功能特性的变化,为猪粪的合理施用提供理论依据。【方法】不同猪粪施用量定位试验于2012年在四川都江堰市进行,种植制度为稻-麦轮作。试验共设4个处理:氮磷钾... 【目的】研究不同猪粪施用量引起的土壤有机磷形态及相关微生物群落多样性及功能特性的变化,为猪粪的合理施用提供理论依据。【方法】不同猪粪施用量定位试验于2012年在四川都江堰市进行,种植制度为稻-麦轮作。试验共设4个处理:氮磷钾化肥对照(T1),以及年施用猪粪10300 kg/hm^(2) (适量)、20600 kg/hm^(2) (高量)、30900 kg/hm^(2) (过量),分别记为T2、T3、T4。于2020年(第8年)水稻收获后,采集表层土壤样品,土壤有机磷根据不同提取液分为活性有机磷(LPo)、中活性有机磷(MLPo)、中稳性有机磷(MRPo)和高稳性有机磷(HRPo),测定土壤微生物群落多样性、解磷细菌功能基因phoD拷贝数、微生物生物量磷(MBP)含量及碱性磷酸酶(ALPase)活性。【结果】与化肥对照T1处理相比,3个猪粪处理均显著提高了土壤有机磷各组分的含量,T4处理的4个有机磷组分含量均显著高于其他处理,T3处理的LPo和HRPo含量显著高于T2处理,但其MLPo和MRPo含量与T2处理无显著差异。T2处理中LPo较T1处理的增幅高达159%,而T3较T2、T4较T3处理的增幅趋缓。施用猪粪显著提高了土壤细菌的Chao和Shannon指数,降低了优势菌群的丰富度指数(Simpson指数),T2处理土壤细菌Chao指数显著高于T3和T4处理,3个猪粪用量处理的其他两个指数无显著差异,表明T2处理的细菌系统最稳定。不同猪粪用量提升土壤真菌Chao指数和Shannon指数的差异显著,且Chao和Shannon指数最大值均出现在T3处理。T2、T3处理的真菌Simpson指数值显著低于T1处理,而T4处理显著高于T1处理,表明过量施用猪粪提高了优势真菌的丰富度,降低了真菌系统的稳定性。随着猪粪用量的增加,土壤中的phoD基因拷贝数和MBP含量显著提高,土壤MBP含量随猪粪用量的增加而增加,但梯度间的增幅变小,与T1相比,T2、T3、T4处理土壤MBP含量分别显著增加了154%、196%和222%,表明适宜的猪粪施用量可以保留相对较高的MBP。随猪粪用量的增加,土壤中phoD基因拷贝数呈现显著增加的趋势,而ALPase活性则是先增加后降低,在T2处理达到最高,T3、T4处理较T2处理虽然显著降低但依然高于T1处理。冗余分析显示,土壤细菌Simpson指数与有机磷组分的变异解释度达到67.10%。【结论】长期施用猪粪显著增加了土壤有机磷各组分(LPo、MLPo、MRPo、HRPo)含量,且增加量随猪粪施用量的增加而显著增加。适量(10300 kg/hm^(2))猪粪处理提高土壤ALPase活性和土壤细菌群落多样性的效果明显优于高量和过量猪粪处理。尽管高量以及过量施用猪粪更有效地提升土壤phoD基因拷贝数和MBP含量,但削弱了适量猪粪对ALPase活性的增强作用,增加了真菌群落多样性和优势真菌的丰富度,降低系统的稳定性。因此,合理控制猪粪施用量最有利于增加土壤微生物多样性,维持微生物多样性之间的平衡,调控土壤有机磷的循环与有效性。 展开更多
关键词 土壤有机磷组分 微生物磷 微生物多样性 微生物系统稳定性
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森林生态系统根系分泌物介导植物-土壤-微生物互作关系研究进展
7
作者 刘雅静 邢华 +1 位作者 吴宪 刘宇 《生态科学》 北大核心 2025年第2期260-270,共11页
根系分泌物(root exudates,REs)是从植物根部主动或被动释放的一组化合物,持续给根际土壤提供养分和能量,进而改变了土壤营养环境并吸引特定微生物在根际富集。这些化合物不仅能辅助根系定植,而且也是植物、土壤和微生物之间相互作用的... 根系分泌物(root exudates,REs)是从植物根部主动或被动释放的一组化合物,持续给根际土壤提供养分和能量,进而改变了土壤营养环境并吸引特定微生物在根际富集。这些化合物不仅能辅助根系定植,而且也是植物、土壤和微生物之间相互作用的基础。在植物根系与土壤微生物相互作用的过程中形成的互利共生或竞争的关系,体现了两者在漫长进化过程中形成的资源获取策略。REs启动和调节植物根系—土壤—微生物之间的对话,在土壤生态系统中发挥着关键作用。通过回顾影响REs的潜在因素,对REs组成种类和调节功能进行归纳总结,并剖析了REs介导的植物与根际微生物的相互作用以及阐释了REs在森林生态系统中的重要性。此外,进一步以REs介导的植物—土壤—微生物互作关系为主题展开论述,以期为全面理解REs对植物和土壤群落间动态反馈作用的相关研究提供参考,进而有助于深入认识森林生态系统地下过程以及全面揭示土壤微生物对森林树种多样性的维持作用。 展开更多
关键词 根系分泌物 根际微生物 植物—土壤反馈 森林生态系统 植物多样性
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草坪生态系统植物根系生物量与土壤微生物量及其相关性
8
作者 李茂莹 陈昕 +3 位作者 丁健 刘宪斌 马思媛 和银建 《贵州农业科学》 2025年第7期57-67,共11页
【目的】调查草坪生态系统植物根系生物量与土壤微生物量,分析二者相关性及影响其变化的关键环境因子,为草坪的科学建植和高效管理提供理论依据和技术指导。【方法】以狗牙根、匍匐剪股颖、多年生黑麦草、野牛草、高羊茅和白花三叶草为... 【目的】调查草坪生态系统植物根系生物量与土壤微生物量,分析二者相关性及影响其变化的关键环境因子,为草坪的科学建植和高效管理提供理论依据和技术指导。【方法】以狗牙根、匍匐剪股颖、多年生黑麦草、野牛草、高羊茅和白花三叶草为研究对象,设置保持自然状态和人工去杂2个处理,分别于草坪生态系统发展演替初期、中期和后期调查植物根系生物量和土壤微生物量,分析二者间的相关关系,揭示影响其变化趋势的关键环境因子。【结果】植物根系生物量和土壤微生物量在野牛草、多年生黑麦草和白花三叶草草坪生态系统中的值明显高于其余3种草坪生态系统;二者在保持自然状态处理的值明显高于人工去杂处理;且二者间在草坪生态系统发展演替初期明显呈线性正相关关系,在中期和后期明显呈单峰曲线相关关系。草坪种类、发展演替阶段、不同处理以及三者间的两两交互作用和全交互作用均对植物根系生物量和土壤微生物量产生显著影响。【结论】植物根系生物量和土壤微生物量在不同类型草坪生态系统不同发展演替阶段之间差异较大,二者间的相关关系类型差异明显,体现了二者间时空动态变化趋势的复杂性和可预测性,可作为不同类型草坪科学建植和高效管理过程中的理论依据。 展开更多
关键词 草坪草 草坪生态系统 植物根系生物量 土壤微生物量 养分竞争 建植
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土壤微生物群落结构对海拔梯度的响应及影响因素
9
作者 贺莉莎 何霞红 +5 位作者 冯永钰 陆其伟 畅翔 谭豪 朱雪虎 脱云飞 《水土保持研究》 北大核心 2025年第5期152-162,共11页
[目的]探究四川栗子坪自然保护区海拔梯度与微生物群落多样性的关系,为亚高山森林区小跨度海拔土壤微生物群落多样性研究提供数据支持和科学依据。[方法]在四川栗子坪自然保护区设置4个不同海拔的样地(2 100 m、2 300 m、2 500 m、2 700... [目的]探究四川栗子坪自然保护区海拔梯度与微生物群落多样性的关系,为亚高山森林区小跨度海拔土壤微生物群落多样性研究提供数据支持和科学依据。[方法]在四川栗子坪自然保护区设置4个不同海拔的样地(2 100 m、2 300 m、2 500 m、2 700 m),采集表层土,测定其理化性质,采用Illumina测序法分析土壤微生物群落,结合相关性和冗余分析等探讨其多样性及影响因素。[结果]土壤理化性质受到海拔梯度影响,海拔与土壤全氮(TN)、全磷(TP)、有机碳(TOC)及其比值均显著相关。土壤细菌和真菌的α多样性随海拔的上升呈现单峰变化趋势,在海拔2 300 m处到达最大值,细菌和真菌丰富度在该海拔最高。土壤微生物群落中,酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)和变形菌门(Proteobacteria)是细菌群落的3大优势菌门,随着海拔的增高,变形菌门呈现单峰变化趋势,放线菌门呈现倒“N”字趋势,乳酸菌门呈现“N”字趋势;norank_f_norank_Elsterale,norank_f_norank_o_subgroup_(2)及Norank_f_Xanthobacteraceae是细菌群落3大优势菌属,随着海拔的升高均呈现“N”字趋势;被孢霉门(Mortierellomycota)、子囊菌门(Ascomycota)及担子菌门(Basidiomycota)是真菌的3大优势菌门,随着海拔升高,担子菌门呈单峰变化趋势,子囊菌门呈单调下降趋势,被孢霉门丰度呈先减少后增加的趋势,而Solicoccozyma属、丝盖伞属(Inocybe)及被孢霉属(Mortierella)是真菌3大优势菌属,随着海拔升高,被孢霉属丰度呈先减后增的趋势,丝盖伞属丰度呈现增加趋势,Solicoccozyma属丰度呈现先增加再减少趋势。海拔高度对细菌和真菌群落差异的解释度分别为19.16%和67.94%,是保护区内土壤微生物群落多样性变化的主要驱动因素之一,其中真菌受到影响最为显著,细菌还受到其他因素的影响。[结论]四川栗子坪自然保护区内海拔梯度的变化对森林土壤理化性质和土壤微生物群落多样性都造成了显著影响。 展开更多
关键词 自然保护区 土壤微生物群落结构 海拔梯度 森林生态系统 土壤理化性质
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微生物电化学系统处理含氮废水研究进展 被引量：3
10
作者 严群 刘浩 《食品与生物技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期449-454,共6页
作为全球性的水体污染物,近年来氮素的去除受到越来越多的重视。传统的脱氮工艺通常有不同程度的脱氮费用较高、容易产生二次污染、需要后续处理工艺等缺点。近年来,基于微生物电化学系统(BES)的脱氮过程因具有能耗低,剩余污泥产生量少... 作为全球性的水体污染物,近年来氮素的去除受到越来越多的重视。传统的脱氮工艺通常有不同程度的脱氮费用较高、容易产生二次污染、需要后续处理工艺等缺点。近年来,基于微生物电化学系统(BES)的脱氮过程因具有能耗低,剩余污泥产生量少,以及可同时脱氮脱盐等多种优势,正越来越被各界关注。作者从BES反应器结构、电极材料选型以及不同操作条件(pH、DO、碳源类型和C/N)等三个方面进行阐述,并提出这一领域未来可能的研究方向。 展开更多
关键词 微生物电化学系统 废水 脱氮 影响因素
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水炭耦合对芦笋根际土壤微生物群落结构的影响 被引量：2
11
作者 梁嘉平 姚磊磊 陈刚 《农业工程学报》 北大核心 2025年第1期135-143,共9页
根际土壤微生物是维持土壤健康与活力的关键因素,然而土壤水分和生物炭耦合作用对根际土壤微生态环境存在一定的影响。为了探索水炭耦合对芦笋根际土壤微生物群落结构的影响以及调控芦笋根际生态系统的机制,该研究以芦笋为研究对象,设置... 根际土壤微生物是维持土壤健康与活力的关键因素,然而土壤水分和生物炭耦合作用对根际土壤微生态环境存在一定的影响。为了探索水炭耦合对芦笋根际土壤微生物群落结构的影响以及调控芦笋根际生态系统的机制,该研究以芦笋为研究对象,设置了4个灌溉水平(W_(0):重度亏缺灌溉,I=320 mm;W_(1):中度亏缺灌溉,I=375 mm;W_(2):轻度亏缺灌溉,I=430 mm;W_(3):充分灌溉,I=480 mm,I为总灌溉量)和4个生物炭施用水平(0(B_(0))、10 t/hm^(2)(B_(10))、20 t/hm^(2)(B_(20))和30 t/hm^(2)(B_(30)))进行田间定位试验,采用Illumina新一代测序(next-generation sequencing,NGS)技术,研究不同水炭耦合处理对芦笋根际土壤微生物群落结构和丰度的影响。研究结果表明,中度亏缺灌溉促进了芦笋根际土壤细菌丰度和多样性的形成,随着土壤水分的增加芦笋根际土壤真菌相对丰度增加了4.48%~22.05%;与未施加生物炭相比,施用生物炭增加了根际土壤微生物的丰度和多样性。与B_(0)和B_(10)处理相比,B_(20)(20 t/hm^(2))处理增加了根际细菌群落数量,降低了真菌群落数量;而施用30 t/hm^(2)生物炭对两者均存在明显抑制作用。此外,不同水炭耦合条件下对细菌和真菌群落的结构没有显著影响,但是与未施用生物炭处理相比,施加生物炭可以减少根腐病致病菌镰刀菌(Fusarium)的生长与繁殖,改善芦笋根际土壤微环境。在W_(1)B_(20)处理下不仅促进了细菌群落的生长,而且抑制了有害真菌群落的丰度,更有利于调控芦笋根际生态系统。该研究可为多年生芦笋连作根际土壤微生态调控和西南季节性干旱区农业可持续发展提供理论依据。 展开更多
关键词 芦笋 生物炭 水炭耦合 连作土壤系统 根际微生物
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腐殖酸强化微生物燃料电池对钒污染土壤的修复
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作者 周月 张雪松 +1 位作者 王丽丽 司友斌 《农业工程学报》 北大核心 2025年第14期265-272,共8页
为探究土壤微生物燃料电池(soil microbial fuel cell,SMFC)中产电性能及其对污染土壤中钒迁移转化效果,设置开路(open circuit,OC)、闭路(closed circuit,CC)、添加胡敏酸(humic acid,HA)或富里酸(fulvic acid,FA)4种处理组,并测定其... 为探究土壤微生物燃料电池(soil microbial fuel cell,SMFC)中产电性能及其对污染土壤中钒迁移转化效果,设置开路(open circuit,OC)、闭路(closed circuit,CC)、添加胡敏酸(humic acid,HA)或富里酸(fulvic acid,FA)4种处理组,并测定其电化学性能、土壤理化性质以及有机质组分的变化,重点研究了重金属钒在土壤中的迁移转化规律。结果表明:与SMFC-OC相比,SMFC-CC、SMFC-HA和SMFC-FA的电化学性能、钒的阴极富集率增加,其中SMFC-FA组的运行效果最佳,其输出电压稳定在669.32 mV左右,最大功率密度为40.08 mW/m^(2)。SMFC中钒主要在电迁移作用下实现了向阴极迁移,经SMFC修复后,土壤中钒的弱酸提取态逐渐转化为更加稳定的残渣态,其中添加富里酸使残渣态的钒从38%增加到54%。土壤中V5+在微生物和电场的作用下被还原为V4+,迁移至阴极后并富集,富里酸组富集率达到28.17%。此外,富里酸的存在导致电活性细菌数量、有机质和胞外聚合物的浓度增加,更有利于钒的迁移转化。综上,该研究揭示了腐殖酸强化微生物燃料电池的作用机制,为生物电化学技术在钒污染土壤修复中的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 微生物燃料电池 腐殖酸 钒 土壤修复 电化学性能
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连续搅拌微生物电化学系统处理高浓度模拟废水的效能 被引量：1
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作者 王海曼 曲有鹏 +1 位作者 何伟华 冯玉杰 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期42-48,共7页
微生物电化学系统在面向实际废水处理时,表现出产电性能下降、出水水质差等缺点.为了提高其处理中高浓度、含发酵类底物废水的性能,将连续搅拌釜式反应器与之耦合,构建一体式连续搅拌微生物电化学系统(CSMER).确定系统的最佳运行条件:... 微生物电化学系统在面向实际废水处理时,表现出产电性能下降、出水水质差等缺点.为了提高其处理中高浓度、含发酵类底物废水的性能,将连续搅拌釜式反应器与之耦合,构建一体式连续搅拌微生物电化学系统(CSMER).确定系统的最佳运行条件:以连续流方式运行,在水力停留时间为12 h,进水COD浓度为6 000 mg·L^(-1)时,系统内4个电池的最大功率密度分别达(583±9),(562±7),(533±10)和(572±6)mW·m^(-2),COD去除率为(87.1±1.1)%,甲烷产率为(1.48±0.15)L·L^(-1)·d^(-1).与对照的连续搅拌釜式反应器相比,其COD去除率及甲烷产率分别提高了61.6%及244.2%.焦磷酸测序结果表明,CSMER底端的全混流搅拌区(CMZ)以Clostridium(10.0%)、Acidaminococcus(11.7%)及Lactococcus(10.8%)等水解发酵菌群为优势细菌菌属;顶端的微生物电化学区(MEZ)以产电菌Geobacter(14.5%)占优势.CSMER中相对复杂的细菌群落结构使其同时含有丰度较高的嗜乙酸产甲烷菌科(52.2%)和嗜氢产甲烷菌科(47.1%),而底端CMZ的厌氧消化过程与顶端MEZ的产电过程之间的协同作用是实现该系统性能优于对照反应器的主要原因. 展开更多
关键词 连续搅拌微生物电化学系统 连续搅拌釜式反应器 电能输出 COD去除率 焦磷酸测序
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土壤微生物对4种森林类型植物多样性形成的影响
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作者 张曼华 谢元贵 +3 位作者 田秀 张蓝月 廖小锋 王军才 《中南林业科技大学学报》 北大核心 2025年第1期26-38,共13页
【目的】为揭示梵净山国家级自然保护区牛尾河流域4种典型森林土壤微生物对林下植物多样性形成的影响及其驱动机制。【方法】以梵净山牛尾河流域杉木林(SML)、鹿角杜鹃林(DJL)、水青冈林(QGL)和硬壳柯林(YKL)4种典型森林为研究对象,调... 【目的】为揭示梵净山国家级自然保护区牛尾河流域4种典型森林土壤微生物对林下植物多样性形成的影响及其驱动机制。【方法】以梵净山牛尾河流域杉木林(SML)、鹿角杜鹃林(DJL)、水青冈林(QGL)和硬壳柯林(YKL)4种典型森林为研究对象,调查林下植物组成,分析草本及灌木层的多样性特征。此外,采用高通量测序技术,分析土壤细菌与真菌的物种组成,运用主坐标分析(PCoA)、线性判别分析(LEfSe)明确土壤微生物群落组成差异,通过RDA冗余分析及Pearson相关性分析阐明土壤微生物与植物多样性的相关关系。【结果】1)不同林型的林下植物物种组成明显不同,土壤中微生物群落特征差异显著。酸杆菌门Acidobacteria和变形菌门Proteobacteria为研究区内的优势细菌菌门,红游动菌属Rhodoplanes、Solibacter(未鉴定种)和Koribacter(未鉴定种)为研究区内的优势细菌属;担子菌门Basidiomycota和子囊菌门Ascomycota为研究区内的优势真菌菌门,被孢霉属Mortierella、红菇属Russula和棒虫属Clavulina为研究区内的优势真菌属。2)4种典型森林类型土壤微生物与林下植物多样性显著相关。细菌群落能解释灌木物种多样性26.13%、草本植物多样性33.75%的变异率;真菌群落能解释灌木物种多样性24.64%、草本植物多样性28.57%的变异率。【结论】梵净山牛尾河流域4种典型森林类型土壤微生物是林下植物多样性形成不可忽视的驱动因素。 展开更多
关键词 森林生态系统 梵净山 驱动机制 土壤微生物 植物多样性
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木棉稻田农林复合系统中丰富类和稀有类微生物的分布特征及影响因素
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作者 丁一鸣 董晓杰 +3 位作者 马志泽 黄光耀 任明迅 王文娟 《热带生物学报》 2025年第2期270-280,共11页
土壤微生物在农田生态系统功能方面发挥重要作用。然而,土壤微生物,特别是丰富类和稀有类微生物在农林复合系统中的分布规律还知之甚少。木棉稻田农林复合系统是长期保留在热带地区的一种传统农耕系统。本研究以海南省昌江县木棉稻田农... 土壤微生物在农田生态系统功能方面发挥重要作用。然而,土壤微生物,特别是丰富类和稀有类微生物在农林复合系统中的分布规律还知之甚少。木棉稻田农林复合系统是长期保留在热带地区的一种传统农耕系统。本研究以海南省昌江县木棉稻田农林复合系统(Kapok-rice agroforestry system)为研究体系,分析与木棉树不同距离梯度上的稻田土壤中丰富类、稀有类细菌和真菌群落的分布特征及其与土壤因子的关系。结果表明:1)稀有类细菌的丰富度在靠近木棉的地方显著较高,而丰富类细菌和真菌的Shannon指数在靠近木棉的地方显著较低(P<0.05);2)稀有类和丰富类细菌和真菌的群落组成在与木棉树的不同距离梯度上均存在显著差异(ANOSIM:P=0.0001);3)丰富类细菌α多样性与速效钾呈显著负相关,而稀有类细菌α多样性与总磷和有机质呈显著正相关;丰富类真菌α多样性与土壤因子无显著相关性,但稀有类真菌α多样性与土壤速效氮、速效磷和有机质呈显著正相关;土壤速效养分是丰富类细菌和真菌群落结构变异的关键驱动因子,而稀有类细菌和真菌群落结构变异的关键驱动因子不仅包括土壤速效养分,还包括有机质;总体而言,速效钾是影响丰富类和稀有类微生物空间分布的最重要因素。本研究揭示了木棉对稻田各土壤微生物类群分布特征及其主要驱动因子的影响,为木棉稻田农林复合系统在农业可持续发展中的应用提供理论支撑。 展开更多
关键词 丰富和稀有类微生物 空间分布 农林复合系统 土壤理化
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准噶尔荒漠梭梭和柽柳根际土壤微生物功能基因丰度变化特征
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作者 马红钰 周小国 +6 位作者 王宝 宋渝川 艾克热木·阿不拉提江 蒋邵丽 闵九洲 赵红梅 程军回 《草业学报》 北大核心 2025年第8期109-122,共14页
大量研究表明,陆地生态系统中养分循环显著受到土壤微生物功能基因丰度(soil microbial functional gene abundance, SMFGA)变化的影响。目前,有关荒漠生态系统灌木根际土壤中SMFGA的变化特征仍所知甚少。基于此,本研究以准噶尔荒漠两... 大量研究表明,陆地生态系统中养分循环显著受到土壤微生物功能基因丰度(soil microbial functional gene abundance, SMFGA)变化的影响。目前,有关荒漠生态系统灌木根际土壤中SMFGA的变化特征仍所知甚少。基于此,本研究以准噶尔荒漠两种共存的优势灌木梭梭和柽柳为目标植物,在采集二者根际和株间空地表层土壤(0~10 cm)的基础上,通过宏基因组测序分析了与土壤碳、氮、磷循环相关的67个SMFGA,旨在揭示根际土壤中SMFGA变化特征及其与土壤理化性质(土壤容重、pH、有机质、全氮、全磷、全钾、铵态氮、硝态氮、速效磷和速效钾)和土壤微生物多样性之间的内在联系。研究结果显示:1)与株间空地相比,梭梭和柽柳根际土壤具有较高的速效态养分(铵态氮、硝态氮和速效磷)含量。2)梭梭和柽柳根际土壤中,细菌Shannon-Wiener指数均高于株间空地。真菌Shannon-Wiener指数仅在梭梭根际和株间空地土壤中存在显著差异。3)参与碳、氮、磷循环的15、17和35个功能基因中,分别有6(pulA、nplT、chitinase、nagA、bglB和bglX)、2(nrfH和napB)和8个(gcd、phnG、phnH、phnI、phnL、phnA、phnJ和phnM)功能基因,其相对丰度在梭梭和柽柳根际土壤中显著高于株间空地。4)根际土壤中参与氮、磷循环的SMFGA,与速效钾和pH呈显著正相关关系,而参与碳循环的SMFGA与理化性质和微生物多样性均无显著关系。综合而言,荒漠生态系统中灌木根际效应改变了SMFGA变化特征及其与土壤理化性质和微生物多样性之间的关系。 展开更多
关键词 土壤微生物功能基因丰度 根际土壤 灌木 荒漠生态系统
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耦合发酵产氢尾液处理的微生物电化学系统研究 被引量：3
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作者 卢建宏 李卓 +5 位作者 孙驰贺 付乾 李俊 张亮 廖强 朱恂 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期4157-4163,共7页
区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池(MEC)电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统(MES)降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大... 区别于传统的稀释或加缓冲剂调节pH值的方法,本文提出采用微生物电解池(MEC)电调控暗发酵尾液pH值,并进一步采用微生物电合成系统(MES)降解废液产甲烷.结果表明,在MEC处理产氢暗发酵尾液过程中,伴随着阴极侧氢气的产生,暗发酵尾液中大量H+被消耗,溶液pH值从4.5升高到8.7;随后在MES中,产氢发酵尾液中有机物被进一步降解产生甲烷,其平均产甲烷速率达到4.5mmol/(L·d),且在21d内化学需氧量(COD)去除率达到89%,远优于没有经过pH调控的产氢发酵尾液MES中的产甲烷性能. 展开更多
关键词 微生物电化学系统 暗发酵尾液 pH调控 有机物降解 甲烷
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高寒草甸生态系统退化与恢复微生物群落的响应与调控机制
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作者 黄华国 华阳明 《农业与技术》 2025年第19期7-11,共5页
高寒草甸生态系统在青藏高原天然草地中占据重要地位,面积占比达42%,其生态功能包括碳汇维持、水源涵养及生物多样性保育等。然而,农业农村部2022年草地资源清查显示,由于家畜数量激增,近90%的高寒草地出现不同程度退化,约72%的草甸植... 高寒草甸生态系统在青藏高原天然草地中占据重要地位,面积占比达42%,其生态功能包括碳汇维持、水源涵养及生物多样性保育等。然而,农业农村部2022年草地资源清查显示,由于家畜数量激增,近90%的高寒草地出现不同程度退化,约72%的草甸植被盖度降低、优势植物更替和土壤养分流失,且“黑土滩”型退化面积年均扩张1.2×10^(4)km^(2)。土壤微生物对放牧干扰的响应早于地上植被,可作为退化早期诊断与修复效果评估的敏感指标。然而,目前对祁连山东缘退化高寒草甸优势植物根际微生物的研究尚不系统,限制了对其退化机制与生物修复潜力的深入理解。研究发现,放牧的啃食效应导致优势植物地下净初级生产力显著下降,根际沉积碳减少,革兰氏阴性菌和丛枝菌根真菌(AMF)活性被抑制;践踏效应通过改变土壤物理性质和氧化还原条件影响植物生长和氮转化过程;养分锁闭现象中,磷限制抑制功能基因表达。土壤微生物量与熵指数、功能基因与酶活性可作为退化诊断与修复的指标。基于微生物的生物修复策略,未来研究需关注放牧压力的时空格局及其对草地生态系统的影响,合理调控放牧强度,优化植被组合,提升土壤微生物活性和土壤有机碳含量,以实现高寒草甸生态系统的可持续利用和保护。 展开更多
关键词 高寒草甸 生态系统退化 土壤微生物 放牧干扰 生物修复 祁连山
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微生物电化学技术在石油烃污染土壤修复中的应用研究进展 被引量：8
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作者 李瑞祥 李田 +1 位作者 张晓林 周启星 《中国环境科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第6期3042-3054,共13页
石油开采和运输过程中会产生大面积的石油污染场地.碳中和背景下,微生物电化学技术为土壤中石油有机污染物去除提供了新型碳减排修复策略.简要介绍了微生物电化学系统的运行原理和分类,并针对该技术低成本、绿色低碳、能量转化效率高以... 石油开采和运输过程中会产生大面积的石油污染场地.碳中和背景下,微生物电化学技术为土壤中石油有机污染物去除提供了新型碳减排修复策略.简要介绍了微生物电化学系统的运行原理和分类,并针对该技术低成本、绿色低碳、能量转化效率高以及可控性强等优势具体分析了其在石油烃污染土壤修复领域应用的可行性.详细概述了微生物电化学系统修复性能的影响因素及增加系统电子受体、提高传质能力以及提高电子传递能力等强化途径,并对现阶段微生物电化学修复技术存在的问题和发展中的局限性进行总结,指出未来的发展方向,以期指导该技术在污染土壤中的实际应用. 展开更多
关键词 碳中和 石油烃污染土壤 微生物电化学系统 土壤修复
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微生物电化学系统在水处理中的研究进展 被引量：7
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作者 李博文 赵霞 +2 位作者 谢华 张娇娇 王昊 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1278-1283,共6页
系统阐述了微生物电化学系统的原理和分类,综述了微生物电化学系统在水处理中的应用现状。分别介绍了微生物燃料电池与微生物电解电池的概念、结构类型及研究进展,并提出未来微生物电化学系统大致研究方向。
关键词 微生物电化学系统 微生物燃料电池 微生物电解电池 水处理
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