影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

第37卷第1期2006年2月

土　壤　通　报

Chinese Journal of Soil Science

Vol.37,No.1

Feb.,2006

影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

胡亚林1,2,汪思龙13,颜绍馗1

(1.中国科学院沈阳应用生态研究所会同森林生态实验站,辽宁沈阳110016; 2.中国科学院研究生院,北京100039)

摘　要:土壤微生物在陆地生态系统中具有重要作用,是整个陆地生态系统物质循环、能量流动的推动者,与陆地生态系统地稳定性密切相关。本文就影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展作了综述,主要内容有:土壤理化性状对土壤微生物群落结构的影响;土壤微生物之间的相互作用,土壤动物多样性,植物多样性对土壤微生物群落结构的影响;不同的经营管理措施对土壤微生物群落结构的影响。并对今后的发展趋势作了探讨,提出深入研究土壤微生物群落结构与其在陆地生态系统中的功能关系,合理调控土壤微生物群落结构,维护整个陆地生态系统稳定的研究方向。

关　键　词:土壤微生物;微生物活性;群落结构;影响因素

中图分类号:Q938 文献标识码:A 文章编号:056423945(2006)0120170207

土壤微生物主要指土壤中那些个体微小的生物体,主要包括细菌、放线菌、真菌,还有一些原生动物和藻类等[1]。土壤微生物是影响土壤生态过程的一个重要因素,土壤微生物在土壤形成、生态系统的生物地球化学循环、污染物质的降解和维持地下水质量等方面都具有重要作用[2,3,4]。由于土壤中微生物个体微小,数量多,土壤微生物分离和鉴定困难,土壤环境条件复杂等原因,目前为止大约仅1～10%的土壤微生物被分离和鉴定,这些限制了对土壤微生物在陆地生态系统中重要作用的认识[5,6]。虽然,对土壤微生物的认识有限,但这并没有影响它们在维护整个陆地生态系统稳定中的重要作用。近年来,随着研究的日益深入,对土壤微生物群落结构及其影响因素、土壤微生物结构与生态功能的关系,土壤微生物在维持土壤质量等方面的研究越来越受到土壤学家、生态学家和微生物学家的关注。

土壤微生物活性与群落结构影响因素作为土壤微生物生态学研究的基础内容,对其深入研究不仅能够丰富土壤微生物生态学的理论,促进相关学科的发展,而且能够为生态系统的合理调控提供理论依据。由于土壤环境条件复杂,土壤中微生物比其它任何微生物栖息地都多得多,土壤中蕴含着丰富的微生物资源。研究土壤微生物生态分布、土壤微生物群落结构及其影响因素能够促进土壤微生物多样性保护,合理开发利用土壤中微生物资源。近年来,将土壤微生物群落结构组成作为土壤质量健康与否的敏感指标,利用土壤微生物群落结构作为指标评价生态系统管理,利用土壤微生物进行退化陆地生态系统的恢复等研究成为热点[7,8,9]。然而这些研究都需要对土壤微生物活性与群落结构的影响因素有深入的了解。根据生态位理论,对土壤微生物进行调控让有益微生物占据生态位,从而抑制有害微生物的生长和繁殖,达到维护整个陆地生态系统稳定的目的[7,9,10]。因此,土壤微生物活性与群落结构的影响因素,土壤微生物群落结构与生态功能关系一直以来被作为一项重要的基础研究。

土壤微生物活性与群落结构受各种因素影响,本文就影响土壤微生物活性与群落结构的土壤理化性状因素、土壤生态系统中其它生物因素、人类对土地经营管理措施等因素做了综述。希望能为今后研究土壤微生物在陆地生态系统中的重要功能提供一定的基础。1　土壤理化性状对土壤微生物活性与群落结构的影响

1.1　土壤物理性状

1.1.1　土壤颗粒大小　土壤是由不同大小颗粒组成的一个复杂的空隙系统,土壤微生物主要生存在颗粒表面及空隙内。有人研究发现细菌不能进入比它自身直径3倍还小的空隙中,细菌生物量与0.2～1.2μm 直径的孔隙又很强的正相关性,细菌主要存在于0.5～5μm大小的孔隙中,而真菌和放线菌生存在相对较大的空隙内[11,12]。不同的颗粒等级的土壤其中的土壤微生物差异很大,粘粒部分土壤微生物多样性较高,细菌数量多,主要通过减少土壤微生物被土壤动物捕食的机会,增加微生物获得营养的机会,增加土壤环境

收稿日期:2004209217;修订日期:2005-02-24

基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KZCX3-S W-418)、国家自然科学基金资助项目(30270268)作者简介:胡亚林(1979-)男,辽宁省营口人,硕士研究生,主要从事环境微生物生态学研究。

3通讯作者

的多样性如降低氧气浓度为厌氧菌提供生长条件等,相反在较大颗粒的土壤中真菌数量相对增加。土壤微生物群落结构由于土壤颗粒大小的不同而差异很大[13]。

1.1.2　土壤水分　土壤孔隙中的含水能力用水势(Ψ)表示,水势越低孔隙保持水能力越强。-0.1bar (-1bar=-100kPa)是土壤孔隙克服重力对水分影响的上限,当土壤孔隙>30μm时其中的水分可以自由移动。水分保持能力又极大影响了孔隙中的氧气条件,进而影响了相关土壤中微生物的活性[14]。Cook 等(1970)就注意到土壤中细菌在高的水势(water potential)情况下活性高,而真菌,放线菌在相对低的水势情况下活性较高[15]。在森林立地条件中土壤湿度是土壤微生物和土壤动物的一个重要控制因素[16]。Joshua(1999)等研究了桦树凋落物分解过程中湿度对微生物活性和群落结构的影响,发现长时间干燥导致微生物呼吸和生物量降低,微生物群落结构变化,特别是潮湿和干燥的时间长度对土壤微生物影响很大[17]。

1.1.3　土壤温度　通常每种微生物都有自己的最适生长温度。微生物生长速率随温度升高而加快,当达到最适生长温度后再升高温度,反而使微生物生长变慢,而且不同的微生物种类生长的最适温度不同,所以,由于土壤温度的差别,土壤微生物活性与群落结构组成也不同,并且随温度变化而改变。土壤温度变化导致土壤中微生物群落结构及其活性发生改变,原因可能是某些微生物群落成员在较高的温度时有能力代谢那些在较低温度时不能被利用的基质[18]。近年来有关全球气温升高、CO

2

浓度增加等全球变化对土壤生物影响的研究受到重视[18]。

1.1.4　土壤类型　在不同的气候条件下,由不同母岩发育而来的土壤其类型不同,决定了土壤颗粒组成、湿度、温度、pH值等理化性状的不同。因此,不同土壤类型的中的微生物区系多样性及组成的差别很大。一般来说,不同土壤类型中细菌和放线菌数量的差异比真菌的要大,前者相差几倍到几十倍,甚至更大。同时不同土壤类型具有不同的优势微生物,土壤微生物类群有伴随气候带变化的特性[19]。Martina S.Girvan等(2003)用B I O LOG方法,r DNA-DGGE和16S r RNA 多种方法对不同管理条件下土壤微生物群落结构及变化规律进行研究,发现所用研究的样地明显分为两组,其土壤微生物群落结构的显著差异是由于土壤类型决定的,而不同有机物管理对土壤微生物群落结构影响不大。这是因为不同类型的土壤其物理、化学性状差异较大,而对于同一类型土壤来说由于土壤具有一定的缓冲能力所以土地不同经营措施对土壤微生物群落结构的短期影响较小。但是长期作用下,管理措施对土壤微生物影响可能更大,这些有待进一步研究[20]。

1.2　土壤化学性状

土壤中的微生物除了受土壤物理性状的影响外,更主要的是受到土壤中微生物可利用营养物质的影响。土壤中营养物质主要来源于地上植被的凋落物,植物根系分泌物,根的残体,此外还有土壤动物死后残体等,它们可以为微生物提供基本的碳源、氮源等物质[21]。

1.2.1　土壤C、N元素　土壤微生物群落结构受土壤C元素影响比较大,随着土壤中可利用C含量的减少土壤微生物数量降低,微生物群落结构改变[4]。Griffiths等(1999)研究发现向土壤中施加含C量高的物质能提高土壤微生物群落中真菌和戈兰氏阴性细菌的比例,降低放线菌和戈兰氏阳性菌的比例[22]。Noath F.等(2003)研究土壤微生物在土壤不同层面的分布得到同样的结论,虽土壤层面加深土壤中微生物数量减少,其中真菌和戈兰氏阴性细菌的比例减少,而放线菌和戈兰氏阳性菌的比例增加[4]。

土壤的N元素是土壤微生物生长的又一个限制因素,土壤中的N元素被微生物吸收利用后,在体内用于合成具有重要生理作用的蛋白质、核苷酸等生物大分子.因此,土壤中N元素不足将严重限制土壤微生物的正常生长和活性。土壤微生物对土壤N源利用能力也有差别,通常N源易利用大小顺序为,铵态氮>硝态氮>有机氮。此外,不同土壤微生物利用N 源能力也不同,这就使得土壤中N源的多少和种类将影响到土壤微生物的群落结构。

土壤中可被土壤微生物利用营养的碳氮(C/N)比是表征土壤微生物生长是受C限制或是N限制的重要指标,影响到土壤微生物的群落结构。当C/N比等于或大于30:1时土壤微生物生长受到N源限制,当C/N比等于或小于20:1时土壤微生物的生长受到C 源限制。一般,C/N比在25:1时对土壤微生物生长最有利,也有利于维持土壤微生物在自然生态系统中的正常功能。

1.2.2　土壤pH值因素　土壤pH值对于土壤中的微生物群落结构影响是相当复杂的,因为pH对于营养的利用、微生物吸附、胞外酶的产生和分泌都会产生不同的影响。不同微生物适合生长pH值也有差别,细菌、放线菌适宜生长在微碱性的条件下,而真菌适合生长在酸性条件,在大多数酸性土壤中(pH值低于5),真菌数量相对较多,因此在这些土壤中,真菌所起

171

1期 胡亚林等:影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

的作用也比较大。

除了土壤碳氮元素和pH因素外,土壤中的其它营养元素,如磷、硫等也影响土壤微生物生长和群落结构。另外,土壤中一些Ca、Mg、Mn、Fe等微量金属元素,也影响土壤微生物生长。

2　土壤生态系统内生物因素对土壤微生物活性与群落结构的影响

2.1　土壤微生物间相互作用

土壤微生物之间存在复杂的关系,包括共生,互生,捕食等.土壤微生物之间相互作用维持着整个土壤生态系统内土壤微生物群落结构的稳定。在森林生态系统中不同土壤微生物相互作用共同完成对凋落物的分解,推动整个系统的物质循环、能量流动。此外,在土壤中存在着大量的有益菌群,目前研究较多的是根际促生菌(PGPR),它们能维持土壤质量的健康,减少土壤中病源微生物的生长。

土壤微生物之间具有一定的拮抗作用。土壤中细菌产生的挥发性物质能影响其它土壤微生物的生长,直接影响了土壤微生物的群落结构。细菌的挥发性物质影响真菌的生长和酶的活性,这种作用受细菌种类、年龄、环境因素的影响,并且真菌对不同细菌的产物具有特异性[16]。土壤微生物之间更多的是半共生关系,即“一种生态依赖关系,一种生物体改变周围的环境,为其后来的另一种生物体的生长创造条件”[23]。在植物凋落物分解过程中不同土壤微生物相互协作共同完成对凋落物的分解,分解过程中微生物具有一个演变的过程.通常,真菌在凋落物分解过程初期占主要地位,分解凋落物中新鲜物质,而细菌在分解后期占主要地位完成凋落物的最终分解和矿化过程[24]。

2.2　土壤动物多样性对土壤微生物活性与群落结构影响

土壤动物对土壤微生物群落结构的影响主要包括以下3个方面:(1)土壤动物的粉碎、搅拌、混合作用。土壤动物通过这些作用使进入土壤的凋落物等物质充分的与土壤混合,增加了土壤微生物与这些物质的接触机会。土壤动物消化植物残体后通过粪便排出体外,改变了这些物质的化学成分,大小等理化性状,导致了土壤微环境的改变。改变了土壤中细菌,真菌等不同微生物类群的竞争能力,引起土壤微生物群落结构的改变[25]。(2)土壤动物的选择性捕食作用。土壤中的原生动物主要以细菌和酵母菌为食物,最适合的食物来源是一些假单胞菌(Pseudo m onadaceae)和肠细菌(En terobacteriaeae),酵母菌中的可勒克氏酵母

(Kloeckera)、红酵母(R hodotorula)而有些细菌,放线菌,真菌能产生对原生动物有毒害作用的细胞外物质[25]。(3)土壤动物的传播作用。土壤动物对土壤微生物体或孢子的散布有作用,特别是在地表下,在干燥条件下,这时风和水对孢子的散步作用相对小。土壤动物的传播作用主要通过体表,口腔,粪便等途径。2.3　植物多样性对土壤微生物活性与群落结构影响

陆地生态系统中植物多样性是影响土壤微生物群落结构的另一个重要因素[26]。植物多样性对土壤微生物群落结构的影响主要是两个方面:一方面是植物为土壤微生物提供营养物质,另一方面植物多样性影响整个生态系统的过程,进而间接的影响土壤微生物的群落结构[27,28]。森林植物物种组成影响土壤微生物数量、群落结构及活性[29]。Melany[30]等研究了美国北部泥炭地生态系统中植被类型对土壤微生物活性、功能群组成格局的影响,表明植被类型影响土壤微生物活性、功能类群。Bardgett等发现栽种不同草本植物的土壤具有明显不同的土壤微生物磷脂酸图谱(PF LA)[31]。Grayst on等利用B I O LOG系统研究发现长有不同草本植物的土壤具有不同的土壤微生物群落[32]。森林植被能影响林地微环境,通过根系分泌物、地上和地下凋落物以及树冠的拦截和淋洗作用改变土壤微生物生长所需能量物质的数量和质量[29,33]。陆地生态系统中植物通过凋落物(地上的叶凋落物和地下的死亡的根凋落物)和地下根系分泌物为土壤中微生物提供营养物质。不同的植物凋落物理化性状不同,凋落物分解过程中释放的有机,无机物也不同,从而对土壤中微生物生长具有选择性刺激作用。另外,不同植物的根系分泌物也有很大差异,很早的研究就发现活的根系能分泌种类繁多的可溶性有机物质,包括糖、氨基酸和有机酸等,这些分泌物质为土壤生物提供C源引起根际微生物的快速生长,一般由活根分泌的可溶性有机物质通常在1～10g/100g根干重[28]。随着研究手段的进步发现根际中的真菌微生物比以前认识要丰富的多[34]。

植物多样性对土壤微生物群落结构的影响具有几个特点:(i)植物对土壤微生物特别是根际土壤微生物群落组成有选择性影响(ii)这种选择影响的强度随植物不同而有差异(iii),这种选择性影响具有植物特异性[10]。植物的这种特异性在菌根菌和Frankia菌等与植物具有共生关系的微生物中表现的更加明显。

3　不同经营措施对微生物活性与群落结构的影响

271土　壤　通　报 37卷

3.1　外施农药、化肥等措施

农药等杀虫剂作为一种外施入土壤生态系统的物质,它和土壤中其它物质一样能被土壤中的微生物或其分泌的酶降解,从而刺激或抑制了土壤中微生物的活性,引起土壤微生物群落结构的改变。A.C.Das (2000)研究不同杀虫剂对土壤微生物影响,发现HCH 部分的有机磷杀虫剂等在田间合理的剂量下使土壤中细菌迅速增加,对放线菌、真菌刺激作用则不显著。通过对微生物具体种属的研究发现,对土壤中的优势种群影响不大,而次优种可能受到抑制导致其他种群大量生长,从而引起土壤微生物多样性其及结构的变化[35]。同时,有一些杀虫剂不能被一种微生物降解,但可以微生物之间进行的共代谢分解[36]。另外,还有一些杀虫剂对土壤中微生物产生毒害的影响[37]。Novka等曾报道除草剂与微生物量的负相关性,尤其在水热条件差的情况下,增加剂量和高频率使用,以及几种除草剂的混合使用,微生物生物量和呼吸强度降低,群落结构发生变化[38]。可见农药,除草剂等化学外源物质加入土壤对土壤微生物的影响比较复杂,受农药,除草剂类型、剂量、施用方式,以及土壤类型、温度和水分等条件的影响。

施肥对土壤微生物影响也很大,张　翔等(1998)通过15年定位研究发现施肥能明显增加微生物数量,长期施用化肥或配合施用有机肥和无机肥比不施肥,单施肥耕作层微生物数量增多[39]。W.Borken(2000)研究了长期堆肥处理对森林土壤微生物呼吸、土壤微生物生物量碳、氮,土壤有机碳,土壤总氮的影响,结果发现施用堆肥初期土壤中微生物活性,数量增加,但是2年后土壤有机层微生物活性,呼吸下降,而土壤矿物层微生物活性、呼吸却升高,原因可能是由于熟化堆肥长期处理改变了堆肥养分的释放和土壤有机层的可溶性有机质量的改变,另外熟化堆肥使用量的不同对土壤微生物影响效应也有差异[40]。施用肥料除了直接影响土壤化学成分变化,引起土壤微生物活性,土壤微生物群落结构改变外,肥料能改变土壤的物理性状,影响地上植被的生长,从而间接的影响土壤微生物群落结构。Katarina and Erland(2004)研究了不同氮肥对根际微生物的影响,氮肥的增加引起根系分泌物的改变,铵态氮肥使根际微生物吸入胸腺嘧啶的量减少,根际pH值下降,植物茎长度比对照短,而硝态氮肥没有明显影响[41]。

将石灰、木灰等施入土壤中进行土壤恢复在农林生态系统管理上是一种常用的措施,并随近年来化肥施用引起环境污染,使得这一措施更为重要。Zi m mer mann and Frey(2002)研究发现在酸性森林土壤中施入木灰(wood ash)以后土壤微生物活性短期急剧增加,而对土壤化学性状影响比较持久[42]。另外, B……th and A rnebrant(1994)研究发现WA应用对土壤微生物活性增加有长期效应[43]。WA应用于森林生态系统对森林土壤微生物影响,一方面增加了土壤中微生物可利用的营养元素,另一方面改变了土壤物理形状,从而引起土壤中微生物群落结构的改变。

3.2　连栽、轮栽等措施

在农业和林业经营上有连载、轮作和间作等不同的模式,并且由于栽种不同的植物,导致土壤中微生物差别很大。这是因为不同的植被其凋落物,根系分泌物等进入土壤可以被土壤微生物利用的食物资源不同,而且地上植被能影响到土壤温度、湿度等环境因素,从而对微生物结构产生不同的影响。陈　灏等通过对种植不同农作物的农田进行16Sr NA分析发现种植不同作物的农田中存在其特殊的微生物种群[44]。在森林生态系统中不同林型条件下土壤微生物群落结构差别更大,因为在森林系统中土壤微生物主要的营养来源是植被凋落物。在人工林系统研究中发现混交林土壤中微生物多样性比纯林多样性高,纯林土壤生物多样性下降可能是近年来人工纯林土壤衰退,森林生产力下降原因之一[45,46]。

在农业和林业生产上存在一个普遍的现象是连作障碍。所谓连作障碍就是指在同一块地上连续栽种同一种作物或树木后,其生产力下降。对于这种现象科学家对其进行了广泛的研究,很多研究发现连栽后土壤中微生物多样性降低了,土壤中出现了一些产生有害物质的微生物,从而导致连栽杉木人工林土壤质量下降[19];杜国坚等(1995)研究发现连栽杉木林地土壤微生物中的细菌、放线菌数量下降而真菌数量出现增加[47,48];也有研究发现杉木连栽后土壤中根际微生物数量增加,非根际微生物下降的现象,这可能是连栽导致根系分泌改变的缘故[49]。而进行轮作或栽种混交林后能使土壤微生物群落结构改善,陆地生态系统中物质、能量循环得以顺利进行,使林地生产力得以提高[45,46]。

3.3　转基因物种的引入等措施

近年来,随着分子生物技术的发展与应用,越来越多的转基因植物被用于农林生产中.转基因植物引入生态系统后,会对环境产生怎样的影响成为科学家关注的问题,转基因植物对土壤中微生物群落结构产生怎样影响也引起有关学者的重视。Donegan等(1995)研究了一种能产生内毒素的转基因棉花对土壤中细

371

1期 胡亚林等:影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

菌、真菌数量和结构的影响。他们发现产生内毒素的转基因棉花使土壤中微生物数量出现短暂的增多,用B I O LOG系统和DNA指纹技术等方法发现土壤微生物结构也发生变化。但是如果只加入纯净的毒素对微生物区系多样性影响则不显著。他们认为,不是由于外源底物引起微生物群落结构发生变化,可能是由于外源基因的引入使植物体内在的化学特性发生了改变,从而使植物分解加快,促使土壤微生物数量增加,土壤微生物群落结构变化[50]。但是,究竟怎样影响土壤中微生物的群落结构,影响程度多大还有待今后进一步的研究。另外,也有大量转基因的微生物被释放到环境中用来降解环境中的污染物质,这些转基因微生物释放到环境中的会对土壤中原有的土著微生物群落结构产生怎样影响,都应该成为我们今后研究的问题。

4　问题与展望

虽然近年来由于研究手段的深入,对于土壤微生物活性与群落结构的研究也越来越多,土壤微生物在维持土壤质量,维护陆地生态系统的稳定和健康上的重要作用日益引起研究人员的关注,但是与其它学科相比土壤微生物生态学的研究仍然比较滞后,其原因一方面是有关土壤微生物的研究方法比较落后,另一方面是关于土壤微生物群落结构与功能的关系研究不多。因此,今后土壤微生物生态学应该从以下几方面加强:(1)土壤微生物群落结构研究方法的改进。尽管近年来将分子生物学手段应用到土壤微生物生态学研究中来,为土壤微生物生态学带来了新的希望,但是各种方法都有一定的局限性,这就需要更多新的方法应用到土壤微生物生态学研究中来;(2)土壤微生物群落结构与功能的研究。目前,对土壤微生物研究还仅仅局限于对土壤中微生物群落结构及其影响因素,不同陆地生态系统土壤微生物群落结构特点,而研究土壤中微生物最终目的是研究土壤微生物在陆地生态系统中的功能。研究与农林生产力提高有重大作用的土壤微生物,如固氮菌、VA菌;研究土壤微生物群落结构与土壤质量的关系,建立用于评价土壤质量健康与否的土壤微生物指标[7];研究对整个陆地生态系统稳定起关键作用的土壤微生物群,建立土壤微生物群落结构与生态功能的关系。这些研究都应该成为今后土壤微生物生态学研究的重点;(3)土壤微生物群落结构在陆地生态系统中功能的调控。在对土壤微生物群落结构及其影响因素的研究基础上,进一步研究如何调控土壤中微生物正常功能发挥是今后土壤微生物生态学研究的另一个重点内容。合理调控土壤微生物群结构是解决目前在土壤病源微生物防治,污染土壤的微生物恢复等难题的最有效和最具前景的手段。如何调控陆地生态系统内外其他因素,使土壤中的有益菌群占据主要生态位,从而达到抑制土壤中病源微生物的生长和繁殖,维护整个陆地生态系统健康和稳定[7,9,10];在退化陆地生态系统的恢复,尤其是利用土壤微生物进行污染土壤的生物恢复[8,51],如何调控退化生态系统内外因素使得有利于退化系统恢复的土壤微生物发挥作用,最终达到退化陆地生态系统恢复目的,有关这方面的研究在今后的研究工作用也应加强。

参考文献:

[1]　Martin A.I ntr oducti on t o s oil m icr obi ol ogy[M]1Ne w York:John

W iley&Sons Publishing,1964,19-44.

[2]　Balser T,Kinzig A,Firest one M.The functi onal consequences of

bi odiversity.I n:Kinzig A,Pacala S and Til m an D eds.The

Functi onal Consequences of B i odiversity[M]1Princet on:Princet on

University Press,2002,265-29.

[3]　CavigelliM A,Roberts on G P.The functi onal significance of

denitrifier community compositi on in a terrestrial ecosyste m[J]

1Ecol ogy(W ashingt on DC),2000,81:1402-1414.

[4]　Noah F,Joshua P S,Patricia A H.Variati ons in m icr obial community

compositi on thr ough t w os oil dep th p r ofiles[J]1Soil B i ol.B i oche m.,

2003,35(1):167-176.

[5]　Borneman J,Skr och P W,O’Sullivan,et al.Molecular m icr obial

diversity of an agriculturals oil in W isconsin[J]1App l.Envir on.

M icrbi ol.,1996,62(6):1935-1943.

[6]　Grundmann L G,Gourbiere F.A m icr o-sa mp ling app r oach t o

i m p r ove the invent ory of bacterial diversity in s oil[J]1App lied Soil

Ecol ogy,1999,13:123-126.

[7]　Van B ruggenA H C,Se menov A M.I n search of bi ol ogical indicat ors

f or s oil health and disease supp ressi on[J]1App lied Soil Ecol ogy,

2000,15:13-24.

[8]　何良菊,魏德洲,张维庆.土壤微生物处理石油污染的研究[J]1

环境科学进展,1999,7(3):110-115.

[9]　张炳欣,张　平,陈晓斌.影响引入微生物根部定殖的因素[J]1

应用生态学报,2000,11(6):951-953.

[10]　Phili ppe L,Thérèse C,Louis G,et al.Efffect of t w o p lant s pecies,

Flax(L inum usitatissinumL.)and t omat o(Lycopersicon esculentum

M ill.),on the diversity of s oilborne populati ons of Fluorescent

Pseudomonads[J]1App li.Envir on.M icr obi o.,1995,61(3):

1004-1012.

[11]　Hassink J,Bouwman L A,Z wart K B,et al.Relati onshi p s bet w een

habitable pore s pace,s oil bi ota and m ineralizati on rates in grassland

s oils[J]1Soil B i ol.B i oche m.,1993,25(1):47-55.

[12]　Foster R C.M icr oenvir onments of s oil m icr oorganis m s[J]1B i ol.

Fertil.S oils,1988,6:189-203.

[13]　Angela S,A lexandra W,Martin H G,et al.M icr obial populati on

structures in s oil particle size fracti ons of a l ong-ter m fertilizer field

471土　壤　通　报 37卷

experi m ent[J]1App l.Envir on.M icr obi ol.,2001,67(9):4215-

4224.

[14]　Hedges J I,Oades J M.Review paper:Comparative organic

geochem istries of s oils and marine sedi m ents[J]1O rg.Geoche m.,

1997,27(7-8):319-361.

[15]　Cook R J,Papendick R I.Soil water potential as a fact or in the

ecol ogy of Fusarium r oseumF.s p.Ceelis’C ul m orum’[J]1Plant Soil,

1970,32:131-145.

[16]　Mackie A E,W heatley R E.Effects and incidence of volatile organic

compound interacti ons bet w een s oil bacterial and fungal is olates[J]

1S oil B i ol.B i oche m.,1999,31(3):375-385.

[17]　Joshua PS,JayM G,Joy S C C,et al.Moisture effects on m icr obial

activity and community structure in decomposing birch litter in the

A laskan taiga[J]1Soil

B i ol.B i oche m.,1999,31(6):831-838.

[18]　肖辉林,郑习健.土壤变暖对土壤微生物活性的影响[J]1土壤

与环境,2001,10(2):138-142.

[19]　张宪武.土壤微生物研究[M]1沈阳:沈阳出版社,1993.

[20]　Martina S G,Juliet B,Jules N P,et al.Soil type is the p ri m ary

deter m inant of the compositi onof the t otal and active bacterial

communities in arable s oils[J]1App l.Envir on.M icr obi ol.,2003,

69(3):1800-1809.

[21]　Heal O W,D ight on J.Res ource quality and tr ophic structure in the

s oil syste m[A]1Fitter A H,A tkins on D,Read D J and U sher MB

eds.Ecol ogical interacti ons in s oil—p lants,m icr obes and ani m als

[C]1Bost on:B lackwell Scientific Publicati ons.1985,339-354.

[22]　Griffiths B S,R itz K.Ebble white N and Dobs on G.Soil m icr obial

community structure:effect of substrate l oading rates[J]1Soil B i ol.

B i ochem.,1999,31(1):145-153.

[23]　W aid J S.Metabi otic interacti ons in p lant litter syste m s[A]1Cadisch

G and Giller K E.D riven by Nature:Plant L itter Quality and

Decompositi on[C]1CAB I Publishing,1997,145-153.

[24]　O liver D,Sigrun B,Petra R,et al.Shifts in physi ol ogical

capabilities of the m icr obi ota during the decompositi on of leaf litter in

a black alder(A lnus glutinosa(Gaertn.)L.)f orest[J]1Soil B i ol.

B i ochem.,2001,33(7-8):921-930.

[25]　V isser S.Role of the s oil invertebrates in deter m ining the compositi on

of s oil m icr obial communities[A]1Fitter A H,A tkins on D,Read D

J and U sher M B eds.I n:Ecol ogical interacti ons in s oil—p lants,

m icr obes and ani m als[C]1Bost on:B lackwell Scientific

Publicati ons.1985,297-317.

[26]　Xiao H-L,Zheng X-J.Effects of p lant diversity on s oil m icr obes

[J]1Soil Eevir on.Sci.,2001,10(30):238-241.

[27]　Ne wman E I.The rhiz os phere:carbon s ources and m icr obial

populati ons[A]1Fitter A H,A tkins on D,Read D J and U sherM B.

Ecol ogical interacti ons in s oil—p lants,m icr obes and ani m als[C]

1Bost on:B lackwell Scientific Publicati ons.1985,107-121. [28]　David T,Johannes K,David W,et al.The influence of functi onal

diversity and compositi on on ecosystem p r ocesses[J]1Science,

1997,227:1300-1302.

[29]　David A https://www.sodocs.net/doc/03343618.html,munities and Ecosyste m s:linking the abovegr ound

and bel owgr ound components[M]1Ne w Jersey:Princet on university

p ress.2002,56-104.[30]　Melany C F,Kristin F R,Joseph B Y.M icr obial activity and

functi onal compositi on a mong northern peatland ecosystem s[J]1Soil

B i ol.and B i oche m.,2003,35(4):591-602.

[31]　Bardgett R D.Plant s pecies and nitr ogen effects on s oil bi ol ogical

p r operties of te mperate up land grasslands[J]1Functi onal Ecol,

1999,(13):650-660.

[32]　Granst on S J,W ang S,Campbell C D,et al.Selective influence of

p lant s pecies on m icr obial diversity in the rhiz os phere[J]1Soil boil.

bi oche m.,1998,30(3):369-378.

[33]　Amalia V D S,Fl ora A R,B j rn B,et al.Fungal mycelium and

decompositi on of needle litter in three contrasting conifer ous f orests

[J]1Acta.Oecol ogica.,2002,23:247-2591

[34]　Phili ppe V,Sandra L B,Corinne L,et al..Extensive fungal

diversity in p lant r oots[J]1Science,2002,295:2051.

[35]　Das A C,Mukherje D.Soil app licati on of insecticides influences

m icr oorganis m s and p lant nutrients[J]1App lied Soil Ecol ogy,2000,

14(1):55-621

[36]　Bollay J M,L iu S Y.B i ol ogical transfor mati on p r ocesses of

pesticides.I n:Cheng HH eds.Pesticide in the envir onment[M]

1WUS A:Soil Science of American Madis on.1990,169-211. [37]　Martínez-Toledo M V,Sal m er on V,González-Lópea J.Effect of

an organophos phorus insecticides,p r ofenof os,on agricultural s oil m icr ofl ora[J]1Che mos phere,1992,24(1):71-80.

[38]　E L-Ghm rya m,Xu J-M,Huang C-Y.I nfluence of herbicides on

m icr obial bi omass and nitr ogen m ineralizati on in s oils[J]1浙江大学

学报(农业与生命科学版),1999,256:639-644.

[39]　张　翔,朱　洪,孙春河,等.长期施肥对土壤微生物和腐殖质

组分的影响[J]1华北农学报,1998,13(2):87-92.

[40]　Borken W,Muhs A,Beese F.Changes in m icr obial and s oil

p r operties f oll owing compost treat m ent of degraded temperate f orest

s oils[J]1Soil B i ol.B i oche m.,2002,34(3):403-412.

[41]　Katarina H S,Erland B.The influence of nitr ogen fertilizati on on

bacterial activity in the rhiz os phere of barley[J]1Soil B i o.

B i ochem.,2004,36:195-198.

[42]　Zi m mer mann S,Frey B.Soil res p irati on and m icr obial p r operties in

an acid f orest s oil:effects of wood ash[J]1Soil B i ol.B i oche m.,

2002,34(11):1727-1737.

[43]　B……th E,A rnebrant K.Gr owth rate and res ponse of bacterial

communities t o pH in li m ed and ash treated f orest s oils[J]1Soil

B i ol.B i ochem.,1994,26(8):995-1001.

[44]　陈　灏,等.不经培养的农田土壤微生物种群构成及系统分类

的初步研究[J]1微生物学报,2002,42(4):478-483.

[45]　杜国坚,黄天平,张庆荣.杉木混交林土壤微生物及生化特性和

肥力[J]1浙江林学院学报,1995,12(4):347-352.

[46]　张其水,俞新妥.杉木连栽林地营造混交林后土壤生化特性及

土壤肥力的研究[J]1福建林学院学报,1990,10(3):197-

205.

[47]　杜国坚,张庆荣,洪利兴,等.杉木连栽地土壤微生物区系及其

生化特性和理化性质的究[J]1浙江林业科技,1995,15(5):14

-20.

[48]　杨玉盛,邱仁辉,俞新妥.杉木连栽土壤微生物及生化特性的

研究[J]1生物多样性1999,7(1):1-7.

571

1期 胡亚林等:影响土壤微生物活性与群落结构因素研究进展

[49]　焦如真,杨承栋.杉木人工林不同发育阶段根际与非根际土壤

微生物变化趋势[J]1林业科学研究,1999,12(1):13-18. [50]　Donegan K K,Pal m C J,Fieland V J,et al.Changes in levels,

s pecies and DNA finger p rints of s oil m icr oorganis m s ass ociated with

cott on exp ressing the Bacillus thuringiensis var.kurstaki endot oxin

[J]1App lied Soil Ecol ogy,1995,2(2):111-124.

[51]　杨国栋.污染土壤微生物修复技术主要研究内容和方法[J]1农

业环境保护,2001,20(4):286-288.

Research Advances on the Factors I nfluenc i n g the Acti v ity and

Comm un ity Structure of So il M i croorgan is m

HU Ya-lin1,2,WANG Si-l ong1,Y AN Shao-kui1

(1.Hui Tong S tation of Forest Ecology,Institute of Applied Ecology,Chinese Acade m y of Science,Shengyang110016,China;

2.Graduate School of the Chinese A cade m y of Sciences,B eijing100039,China)

Abstract:Soil m icr oorganis m s p lay an i m portant r ole in the whole terrestrial ecosyste m.They drive the cycling of the matter and energy and have a cl ose relati onshi p with the stabilizati on of the whole terrestrial ecosyste m.I n this article, the fact ors influencing the structure of s oil m icr oorganis m community were revie wed.These fact ors mainly included: physical and che m ical p r operties of the s oil;mutual effect of the s oil m icr oorganis m,diversity of the s oil fauna and diversity of the fl ora and different anthr op ic measures of manage ment.Such researches as the relati on bet w een the structure of s oil m icr oorganis m community and their functi on in the terrestrial ecosyste m,contr olling rightly the structure of s oil m icr oorganis m community and maintaining the stabilizati on of the whole terrestrial ecosyste m were suggested t o be the future key contents in s oil science.

Key word:Soil m icr oorganis m;M icr obial activity;Community structure;I nfluencing fact ors

671土　壤　通　报 37卷

污染土壤微生物修复技术研究进展

污染土壤微生物修复技术研究进展课程论文 摘要针对2014年4月环境环保部公布的首次全国土壤污染状况调查结果，撰写我国最严重的耕地污染中主要污染物镉、砷、滴滴涕和多环芳烃的微生物修复研究进展。 关键词土壤污染；微生物修复；重金属污染；有机物污染 2005年4月至2013年12月我国开展的首次全国土壤污染状况调查结果显示全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。全国土壤总的超标率为16.1%，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2%、2.3%、1.5%和1.1%。人类赖以生存的耕地中土壤点位超标率高达19.4%，迫在眉睫的主要污染物为镉、砷、滴滴涕和多环芳烃[1]。 微生物修复是指利用天然存在的或所培养的功能微生物群，在适宜环境条件下，促进或强化微生物代谢功能，从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术，它已成为污染土壤生物修复技术的重要组成部分和生力军[2]。由于我国土壤调查结果显示在农田耕地中重金属污染物镉、镍、砷、有机污染物滴滴涕和多环芳烃超标最严重，对这些污染物的治理已经迫在眉睫。所以，本文重点阐述针对这5种污染物的微生物修复技术研究进展。 1、重金属污染土壤微生物修复研究进展 土壤微生物种类繁多、数量庞大，是土壤的活性有机胶体，比表面大、带电荷和代谢活动旺盛，在重金属污染物的土壤生物地球化学循环过程中起到了积极作用。微生物可以对土壤中重金属进行固定、移动或转化，改变它们在土壤中的环境化学行为，可促进有毒、有害物质解毒或降低毒性，从而达到生物修复的目的[3]。因此，重金属污染土壤的微生物修复原理主要包括生物富集 (如生物积累、吸附作用)、生物转化(如生物氧化还原、甲基化与去甲基化以及重金属的溶解和有机络合配位降解)、生物固定（如与S2-的共沉淀）、生物滤除（如细菌的淋滤作用）等作用方式。 1.1镉污染 将具有重金属吸附能力的天然蛋白或人工合成肽展示在微生物细胞表面,可以提高微生物对重金属的吸附能力。Kuro da等[4]改造了微生物表面蛋白使得当酵母金属硫蛋白( YMT )串联体在酵母表面展示表达后,4 聚体对重金属吸附能力提高5.9 倍, 8 聚

影响微生物降解因素

影响污染物降解生物因素 影响污染物降解的生物因素我认为可以大体从三方面分析下： 一、有机物结构与生物可降解性 生物降解有机物的难易程度与有机物的结构特征有很大的关系。 首先，有机物生物降解的机理是：1、水中溶解的有机物能否扩散穿过细胞壁，是由分子的大小和溶解度决定的。目前认为低于12个碳原子的分子一般可以进入细胞。至于有机物分子的溶解度则由亲水基和疏水基决定的，当亲水基比疏水基占优势时，其溶解度就大。2、不溶于水的有机质,其疏水基比亲水基占优势,代谢反应只限于生物能接触的水和烃的界面处。尾端的疏水基溶进细胞的脂肪部分并进行β－氧化。有机物以这种形式从水和烃的界面处被逐步拉入细胞中并被代谢。微生物和不溶的有机物之间的有限接触面，妨碍了不溶解化合物的代谢速度。3、有机物分子中碳支链对代谢作用有一定影响。一般情况下，碳支链能够阻碍微生物代谢的速度,如正碳化合物比仲碳化合物容易被微生物代谢,叔碳化合物则不易被微生物代谢。这是因为微生物自身的酶须适应链的结构，在其分子支链处裂解，其中最简单的分子先被代谢。叔碳化合物有一对支链，这就要把分子作多次的裂解。具体来说，结构简单的有机物一般先降解，结构复杂的一般后降解。 二、共代谢作用 共代谢的概念：有一类物质称为外生物质或异生物质，是指一些天然条件下并不存在的由人工合成的化学物质，例如杀虫剂，杀菌剂和除草剂等，其中许多有易被各种细菌或真菌降解，有些则需添加一些有机物作为初级能源后才能降解，这一现象称为共代谢。 共代谢过程不但提出了一种新的代谢现象 ,而且已被作为一种生化技术在芳香族化合物生物解研究中得到应用。G ihon等以共代谢为手段 ,分离和确定了卤代苯和对氯甲苯的假单胞菌的氧化产物 ,这有助于研究氧进入芳香环的机制。F ocht和Alexander等应用共代谢技术建立了 DDT的环断裂机制。Horvath 利用共代谢反应步骤少的优点 ,分别确定了 2 ,3 ,6 —三氯苯甲酸降解过程中所含的氧化、脱经和脱卤反应 ,从而发现了无色杆菌代谢 2 ,3 ,6 —三氯苯甲酸的途径。Hanne、 Jaakko、 Woods、 Mary 等利用厌氧反应器中存在共代谢

高通量测序：环境微生物群落多样性分析

(5)高通量测序：环境微生物群落多样性分析 微生物群落多样性的基本概念 环境中微生物的群落结构及多样性和微生物的功能及代谢机理是微生物生态学的研究 热点。长期以来，由于受到技术限制，对微生物群落结构和多样性的认识还不全面， 对微生物功能及代谢机理方面了解的也很少。但随着高通量测序、基因芯片等新技术 的不断更新，微生物分子生态学的研究方法和研究途径也在不断变化。第二代高通量 测序技术（尤其 是Roche 454高通量测序技术）的成熟和普及，使我们能够对环境微生物进行深度测序，灵 敏地探测出环境微生物群落结构随外界环境的改变而发生的极其微弱的变化，对于我 们研究微生物与环境的关系、环境治理和微生物资源的利用以及人类医疗健康有着重 要的理论和现实意义。 在国内，微生物多样性的研究涉及农业、土壤、林业、海洋、矿井、人体医学等诸多领域。以在医疗领域的应用为例，通 过比较正常和疾病状态下或疾病不同进程中人体微生物群落的结构和功能变化，可以 对正常人群与某些疾病患者体内的微生物群体多样性进行比较分析，研究获得人体微 生物群

落变化同疾病之间的关系；通过深度测序还可以快速地发现和检测常见病原及新发传 染病病原微生物。研究方法进展 环境微生物多样性的研究方法很多，从国内外目前采用的方法来看大致上包括以下四 类：传统的微生物平板纯培养方法、微平板分析方法、磷脂脂肪酸法以及分子生物学 方法等等。 近几年，随着分子生物学的发展，尤其是高通量测序技术的研发及应用，为微生物分 子生态学的研究策略注入了新的力量。 目前用于研究微生物多样性的分子生物学技术主要包 括:DGGE/TGGE/TTGE 、 T-RFLP 、SSCP、FISH 、印记杂交、定量 PCR、基因芯片等。 DGGE 等分子指纹图谱技术，在其实验结果中往往只含有数十条条带，只能反映出样品中少数 优势菌的信息；另一方面，由于分辨率的误差，部分电泳条带中可能包含不只一种 16S rDNA 序列，因此要获悉电泳图谱中具体的菌种信息，还需 对每一条带构建克隆文库，并筛选克隆进行测序，此实验操 作相对繁琐；此外，采用这种方法无法对样品中的微生物做 到绝对定量。生物芯片是通过固定在芯片上的探针来获得微

微生物多样性对植物群落影响的研究进展(1)(1)

安庆师范学院本科毕业（学位）论文 姓名：王婷婷 年级： 2 0 0 7级 专业：环境科学 论文题目：微生物多样性对植物 群落影响的研究进展 完成日期：2011年4月27日 指导老师：潘少兵 安庆师范学院资源环境学院 二O一一年四月二十七日

微生物多样性对植物群落影响的研究进展 作者：王婷婷指导老师：潘少兵 （安庆师范学院资源环境学院安徽安庆246011） 摘要：土壤是微生物的主要存在场所，它承载了大部分生命的基因多样性。微生物群落在各种生态进程中具有重要作用，但是对于微生物多样性与执行生态功能能力的联系却研究的很有限。这篇文章以微生物多样性在植物群落方面的作用为基础，探讨微生物群落在执行生态功能中的冗余现象。 关键词：微生物多样性；功能冗余；植物多样性 Advancement of Effect of Microbial Diversity on Plant Diversity Autor：Wang Tingting Instructor: Pan Shaobing （School of Resources and environmental science,Anqing Teachers’College,Anqing 246011,Anhui） Abstract: Microbes are abundant in soil and comprise a large portion of Life's genetic diversity. Soil microbes play key roles in a large number of important ecosystem process- es. But the relativity between soil microbial diversity and their ecological functions is still poorly understood. Here we approach the functional redundances during soil microb- es influencing the ecological functions based on the various roles that they play in plant diversity. Key words：microbial diversity, functional redundances, plant diversity 引言： 土壤是微生物的主要存在场所，微生物在土壤养分转化与腐殖质形成过程中有着非常重要的作用。土壤生态系统是保证动植物生存、农业健康、持续发展的基础[1],对全球的生态环境变化有着深远的影响。土壤微生物群落是土壤中的活性组分, 包括细菌、真菌、放线菌和原生动物、病毒和小型藻类[2],每克土壤中栖息着大约100 亿个微生物[3]。土壤微生物群落对全球生态系统功能如养分转化、有机物的分解、土壤基本结构的维持、

影响微生物生长的理化因素

影响微生物生长的理化因素 一、温度 1、干热法： 1）焚烧：适用于无经济价值的 2）干烤：利用热空气灭菌 用法：160℃,2小时适用于玻璃器皿及耐热的器皿 特点：由于空气传热穿透力差，菌体在脱水状态下不易杀死。 所以温度高、时间长。 2、湿热法：利用饱和热蒸汽灭菌 特点：温度低、时间短、灭菌效果好 原因：1) 菌体内含水量越高，则凝固温度越低； 2) 蒸汽冷凝会放出潜热； 3) 饱和水蒸汽穿透力强； 4) 湿热易破坏细胞内蛋白质大分子的稳定性，主要破坏氢键结构。 方法：煮沸法巴斯德消毒法间歇灭菌法高压蒸汽灭菌 1）煮沸消毒法 方法：水煮100℃—30min 适用：注射器、解剖用具等。可杀死所有营养体和部分芽孢。 2)巴斯德消毒法： 方法：65℃ or 71℃—15min 135 ℃ or 150 ℃—2sec 适用：牛奶、饮料等。不破坏营养物质，并杀死病原菌。 3）间歇蒸汽灭菌法：方法：37 ℃培养37 ℃培养 100℃-30min 100℃-30min 100℃-30min 用水蒸汽把培养基加热到100℃，分几次蒸煮以达到彻底灭菌又保护营养成分的目的。适用：营养含量高、不适于用高压蒸汽灭菌的特殊培养基、药品的灭菌。此法麻烦、周期长4）高压蒸汽灭菌法： 利用水的沸点随水蒸气压力的增加而上升，以达到高温灭菌目的的方法。 方法：一般121℃（1kg/cm2或15磅/英寸2）-20min。 适用：耐高温物品。 注意事项：排净冷空气；灭菌终了，缓慢降压；灭菌结束，趁热取出物品。 影响灭菌的因素： 不同菌种、不同菌龄对热的敏感性不同； 培养基成分； 灭菌时间的对数与灭菌绝对温度的倒数呈线性关系，即：灭菌温度越高，时间越短； 菌浓度对灭菌时间有影响。 高压蒸汽灭菌对培养基的影响: 会产生混浊或形成不溶性沉淀 改变某些营养成分： 1)低pH下，糖类、琼脂发生水解； 2）PO4-3存在，葡萄糖生成酮糖，菌不利用； 3）色深：还原糖羧基与蛋白质、氨基酸等在高温下发生maillard反应，使糖、蛋白质等失去营养。形成有害物质，抑制微生物生长； pH下降（通常下降0.2）； 改变培养基的体积与浓度。

土壤微生物群落多样性研究方法及进展_1

第27卷增刊V ol 127,Sup 1广西农业生物科学Journal o f Guangx i A g ric 1and Biol 1Science 2008年6月June,2008 收稿日期:20080122。 基金项目:广西大学博士启动基金项目(X05119)。 作者简介:姚晓华(广西大学副教授,博士;E -mail:x hy ao@g xu 1edu 1cn 。文章编号:10083464(2008)增008405 土壤微生物群落多样性研究方法及进展 姚晓华 (广西大学农学院,广西南宁530005) 摘要:微生物多样性是指群落中的微生物种群类型和数量、种的丰度和均度以及种的分布情况。研究 土壤微生物群落多样性的方法包括传统的以生化技术为基础的方法(直接平板计数、单碳源利用模式等) 和以现代分子生物技术为基础的方法(从土壤中提取DN A ,进行G+C%含量的分析,或杂交分析,或进 行PCR,产物再进行D GGE/T GG E 等分析)。现代生物技术与传统微生物研究方法的结合使用,为更全面 地理解土壤微生物群落的多样性和生态功能提供了良好的前景。 关键词:微生物多样性;生化技术;分子生物学技术;DN A 中图分类号:.Q 938115 文献标识码:A Advancement of methods in studying soil microbial diversity YAO Xiao -hua (Co llege of Ag ricultur e,G uangx i U niv ersit y,N anning 530005,China) Abstract:Species div ersity consist o f species richness,the total number of species,species ev enness,and the distribution of species 1Methods to measure microbial diversity in so il can be categ orized into tw o g roups:biochemica-l based techniques and m olecular -based techniques 1The fo rmer techniques include plate counts,sole carbon so urce utilizatio n patterns,fatty acid methy l ester analysis,and et al 1The latter techniques include G +C%,DNA reassociation,DNA -DNA hy br idization,DGGE/TGGC,and et al 1Ov er all,the best w ay to study soil microbial diversity w o uld be to use a variety of tests w ith differ ent endpoints and degr ees o f r esolutio n to o btain the bro adest picture possible and the most inform ation r eg ar ding the microbial co mmunity 1 Key words:microbial diversity;biochem ica-l based techniques,mo lecular -based techniques,DNA 微生物多样性研究是微生物生态学最重要的研究内容之一。微生物在土壤中普遍存在,对环境条件的变化反应敏捷,它能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,被认为是最有潜力的敏感性生物指标之一[1] 。但土壤微生物的种类庞大,使得有关微生物区系的分析工作十分耗时费力。因此,微生物群落结构的研究主要通过微生物生态学的方法来完成,即通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然或人为干扰对群落产生的影响,揭示土壤质量与微生物数量和活性之间的关系。利用分子生物学技术和研究策略,揭示自然界各种环境中(尤其是极端环境)微生物多样性的真实水平及其物种组成,是微生物生态学各项研究的基础和核心,是重新认识复杂的微生物世界的开端。

影响微生物生长与死亡的因素

生长是微生物与外界环境因素共同作用的结果。环境条件的改变，可引起微生物形态、生理、生长、繁殖等特征的改变；或者抵抗、适应环境条件的某些改变；当环境条件的变化超过一定极限，则导致微生物的死亡。 为了抑制和消除微生物的有害作用，人们常采用多种物理、化学或生物学方法，来抑制或杀死微生物。常用以下术语来表示对微生物的杀灭程度。 灭菌：用物理或化学方法杀灭物体上所有的微生物（包括病原微生物和非病原微生物及细菌芽胞、霉菌孢子等），称为灭菌。 消毒：用物理或化学方法仅能杀灭物体上的病原微生物，而对非病原微生物及芽胞和孢子不一定完全杀死，称为消毒。用来消毒的药物称为消毒剂。 防腐：防止或抑制微生物生长和繁殖的方法称为防腐或抑菌。用于防腐的化学药品称为防腐剂。某些化学药物在低浓度时为防腐剂，在高浓度时则成为消毒剂。 无菌：指没有活的微生物存在。采取防止或杜绝一切微生物进入动物机体或物体的方法，称为无菌法。以无菌法操作时称为无菌操作。在进行外科手术或微生物学实验时，要求严格的无菌操作，防止微生物的污染。 不同的微生物对各种理化因子的敏感性不同，同一因素不同剂量对微生物的效应也不同，或者起灭菌作用，或者可能只起消毒或防腐作用。在了解和应用任何一种理化因素对微生物的抑制或致死作用时，还应考虑多种因素的综合效应。例如在增高温度的同时加入另一种化学药剂，则可加速对微生物的破坏作用。大肠杆菌在有酚存在的情况下，温度从30℃增至42℃时明显加快死亡；微生物的生理状态也影响理化因子的作用。营养细胞一般较孢子抗逆性差，幼龄的、代谢活跃的细胞较之老龄的、休眠的细胞易被破坏；微生物生长的培养基以及它们所处的环境对微生物遭受破坏的效应也有明显的影响。如在酸或碱中，热对微生物的破坏作用加大，培养基的粘度也影响抗菌因子的穿透能力；有机质的存在也干扰抗微生物化学因子的效应，或者由于有机物与化学药剂结合而使之失效，或者有机质覆盖于细胞表面，阻碍了化学药剂的渗入。 常见的影响微生物生长与死亡的物理、化学因素主要有： 1.温度： 温度是影响有机体生长与存活的最重要的因素之一。它对生活机体的影响表现在两方面：一方面随着温度的上升，细胞中的生物化学反应速率和生长速率加快。在一般情况下，温度每升高10℃，生化反应速率增加一倍；另一方面，机体的重要组成如蛋白质、核酸等对温度都较敏感，随着温度的增高而可能遭受不可逆的破坏。因此，只有在一定范围内，机体的代谢活动与生长繁殖才随着温度的上升而增加，当温度上升到一定程度，开始对机体产生不利影响，如再继续升高，则细胞功能急剧下降以至死亡。

第七章微生物的生长及其控制

第七章微生物的生长及其控制 习题 一、填空题 1、一条典型的生长曲线至少可分为、、和4个生长时期。 2、测定微生物的生长量常用的方法有、、和。而测定微生物数量变化常用的方法有、、和；以生物量为指标来测定微生物生长的方法有、和。 3、获得细菌同步生长的方法主要有（1）和（2），其中（1）中常用的有、和。 4、控制连续培养的方法有和。 5、影响微生物生长的主要因素有、、、和等。 6、对玻璃器皿、金属用具等物品可用或进行灭菌；而对牛奶或其他液态食品一般采用灭菌，其温度为，时间为。 7、通常，细菌最适pH的范围为，酵母菌的最适pH范围为，霉菌的最适pH范围是。 8、杀灭或抑制微生物的物理因素有、、、、和 等。 9、抗生素的作用机制有、、和。 10、抗代谢药物中的磺胺类是由于与相似，从而竞争性地与二氢叶酸合成酶结合，使其不能合成。 二、选择题 1、以下哪个特征表示二分裂？（） （1）产生子细胞大小不规则（2）隔膜形成后染后体才复制（3）子细胞含有基本等量的细胞成分（4）新细胞的细胞壁都是新合成的。

2、代时为0.5h的细菌由103个增加到109个时需要多长时间？（） （1）40h （2）20h （3）10h （4）3h 3、如果将处于对数期的细菌移至相同组分的新鲜培养基中，该批培养物将处于哪个生长期？（） （1）死亡期（2）稳定期（3）延迟期（4）对数期 4、细菌细胞进入稳定期是由于：①细胞已为快速生长作好了准备；②代谢产生的毒性物质发生了积累；③能源已耗尽；④细胞已衰老且衰老细胞停止分裂；⑤在重新开始生长前需要合成新的蛋白质（）。 （1）1，4 （2）2，3 （3）2，4 （4）1，5 5、对生活的微生物进行计数的最准确的方法是（）。 （1）比浊法（2）显微镜直接计数 （3）干细胞重量测定（4）平板菌落记数 6、下列哪咱保存方法全降低食物的水活度？（） （1）腌肉（2）巴斯德消毒法（3）冷藏（4）酸泡菜 7、连续培养时培养物的生物量是由（）来决定的。 （1）培养基中限制性底物的浓度（2）培养罐中限制性底物的体积（3）温度（4）稀释率 8、常用的高压灭菌的温度是（）。 （1）121℃（2）200℃（3）63℃（4）100℃ 9、巴斯德消毒法可用于（）的消毒。 （1）啤酒（2）葡萄酒（3）牛奶（4）以上所有 10、（）能通过抑制叶酸合成而抑制细菌生长。 （1）青霉素（2）磺胺类药物（3）四环素（4）以上所有 三、是非题 1、在群体生长的细菌数量增加一部所需时间为代时。 2、最初细菌数为4个，增殖为128个需经过5代。 3、一般显微镜直接计数法比稀释平板涂布法测定的菌数多。 4、一切好氧微生物都含有超氧化物歧化酶。 5、分批培养时，细菌首先经历一个适应期，所以细胞数目并不增加，或增加很少。

污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性测定方法

第26卷第10期 2006年10月生 态 学 报ACT A EC O LOGIC A SI NIC A V ol.26,N o.10Oct.,2006 污染土壤微生物群落结构多样性及 功能多样性测定方法 陈承利,廖　敏3 ,曾路生 (污染环境修复与生态健康教育部重点实验室,浙江大学环境与资源学院,杭州　310029)基金项目:国家重点基础研究发展规划“973”资助项目(2002C B410804);国家自然科学基金资助项目(40201026) 收稿日期:2005206227;修订日期:2006205220 作者简介:陈承利(1982～),男,浙江平阳,硕士,主要从事土壤环境化学与环境生态毒理学研究.E 2mail :clchen1982@1631com 3通讯作者C orresponding author.E -mail :liaom in @https://www.sodocs.net/doc/03343618.html, or liaom inzju1@1631com Found ation item :The project was supported by National K ey Basic Research Support F oundation of China (N o.2002C B410804)and National Natural Science F oundation of China (N o.40201026) R eceived d ate :2005206227;Accepted d ate :2006205220 Biography :CHE N Cheng 2Li ,M aster ,mainly engaged in s oil environmental chem istry and ecotoxicology.E 2mail :clchen1982@1631com 摘要:土壤微生物在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用,土壤微生物群落结构和组成的多样性及其变化在一定程度上反映了土壤质量。为了更好地了解土壤健康状况,非常有必要发展有效的方法来研究污染土壤微生物的多样性、分布以及行为等。回顾了近年来国内外污染土壤微生物群落结构多样性及功能多样性的测定方法,包括生物化学技术和分子生物学技术,现将它们的原理、优缺点、实用性及其发展动态作一阐述,同时指出结合这两种技术可为微生物群落分析提供一个更全面的、精确的方法。 关键词:污染土壤;微生物多样性;分子生物学;BI O LOG;P LFA ;PCR ;DNA 文章编号:100020933(2006)1023404209　中图分类号:Q143,Q938,S154　文献标识码:A Methods to measure the microbial community structure and functional diversity in polluted soils CHE N Cheng 2Li ,LI AO Min 3,ZE NG Lu 2Sheng (MOE K ey Laboratory ,Environmental Remediation and Ecosystem H ealth ,College o f Environmental and Resources Sciences ,Zhejiang Univer sity ,Hangzhou ,310029,China ).Acta Ecologica Sinica ,2006,26(10):3404～3412. Abstract :S oil m icroorganisms ,such as bacteria and fungi ,play im portant roles in prom oting soil quality and im proving plant health and nutrition ,thus in fluencing terrestrial ecosystems.Increasing anthropogenic activities ,such as spraw ling urbanization ,agricultural development ,pesticides utilization ,and pollutions from all sources ,can potentially affect soil m icrobial community com position and diversity ,leading to deterioration of soil quality and fertility.H owever ,it is yet to be determ ined how these changes in m icrobial diversity can in fluence surface and ground ecosystems.T o that end ,there is an acute need for reliable and accurate methods to study the community structure and tax onomy of soil m icroorganisms.W ithout the development of effective methods for studying the m icrobial diversity ,distribution ,and behavior in polluted soil ,a thorough understanding of m icrobial diversity ,as well as its im pact on soil health ,cannot be achieved. The determ ination of species diversity depends on several factors including the intensity of each species ,the total number of species present ,species evenness ,and the spatial distribution of species.M ethods to measure m icrobial community structure and functional diversity in polluted soils can be classified into tw o groups ,i.e.,biochem ical 2based techniques and m olecular biological 2based techniques.T ypically ,diversity studies include the relative com parisons of communities across a gradient of stress and disturbance.W ith current techniques ,it is difficult to study true diversity due to lack of know ledge on com position and the techniques to determ ine the accuracy of the extraction or detection methods.T raditionally ,the analysis of soil m icrobial

中国土壤微生物生态学研究进展汇总

第1章绪论 由来土壤微生物因其数量庞大、种类繁多而被称为丰富的生物资源库。土壤微生物包括蓝细菌、细菌、放线菌等原核微生物，还有真菌、蓝藻除外的藻类真核生物，地衣以及原生动物等，是一种形体微小，结构较简单的生物。广泛活跃于土壤中，土壤微生物对生物地球化学循环贡献着不可估量的力量，在土壤形成、有机质代谢、污染物降解、植物养分循环转化等过程中具有不可替代的作用，同时也是评价该地土壤肥力的重要指标之一，因此，对土壤微生物的生态学研究，有着非常深远的意义［1 －3］。

第2章草地土壤微生物生态研究概况 草地土壤微生物是土壤有机复合体以及草地生态系统的重要组成部分［4］。通过对土壤中微生物的活动和分布进行详细研究，可以了解对微生物特性、分布、功能等的影响的因素有哪些，同时可以知晓微生物对植物生长发育、土壤肥力以及土壤中能量流动与物质循环的影响和作用。 气候变化与季节更替对草地土壤微生物的数量与分布具有一定影响。微生物总生物量在春夏季节较高，秋季较低，冬季最少。不同类群的微生物量有各自不同的特点，但是随季节变化的总体趋势与上述相似。杨成德等［5］对东祁连山高寒草本草地土壤微生物量及酶的季节动态研究中发现，土壤微生物量碳随季节变化呈先升高后降低再升高的趋势，其中7月达到最大值，9月下降到最小值，但土壤微生物量氮、磷的季节变化与土壤微生物量碳有所不同，土壤酶活性也呈现季节性变化。金风霞等［6］在对不同种植年限苜蓿地土壤环境效应的研究中指出，各种植年限苜蓿草地土壤微生物群落以细菌占优势，而真菌的变化规律不明显，随着种植年限的变化，细菌和放线菌的数量呈现逐年递增的趋势。高雪峰等［7］研究了草原土壤微生物受放牧影响后的季节变化规律，研究结果表明，土壤中的细菌数量最低，从3月份开始逐渐增加，8月份达到最高值，8月到10月降低; 真菌数量3月份最高，5月份最低，而5月8月呈增加趋势，8月到10呈降低趋势; 放线菌数量5月份最少，5月到10月逐渐增加，10月份最高，之后又逐渐降低; 三大微生物类群的季节变化趋势不一致。任佐华等［8］研究了青藏高原腹地中，三江源自然保护区中的高寒草原土壤，分析了土壤微生物受气候变化的影响，结果表明，该区域微生物数量细菌最多，放线菌的数量次之，真菌的数量较少; 并且发现主要功能微生物菌群数量从多到少依次为氨化细菌、好气性固氮菌、硝化细菌、亚硝化细菌; 所研究区域的微生物生物量碳、氮含量差异显著; 对三江源地区高寒草原的土壤微生物活性影响明显的因素是温度的升高。

群落的结构优秀教案

第四章种群和群落 第3节群落的结构 授课人：授课时间: 授课地点： 一、教材分析 本节属于高中生物必修3第四章种群与群落中第三节，是之后要学习的群落演替以及生态系统的基础，因此，是本章的重点内容之一。 群落的结构在课程标准中相关的具体内容标准为“描述群落的结构特征”。该条内容标准属于了解水平，要求同学们能够对群落的结构进行简单的描述，能从生命系统的角度说出群落是具有一定的组成和结构。 二、学生分析 在前面的学习中，学生就已经掌握了种群的相关知识，这为本节的学习奠定了基础。但学生毕竟有着基础和其它方面非智力因素的差异，因此要进行因材施教。从疑问的设置，到问题的回答要适合不同层次的学生；从基础知识的掌握，再到能力的培养，包括探索创新能力，学习兴趣等，教师要对不同层次学生进行相应点拨。 三、教学目标 1、知识与能力 1).学生能识别群落，说出群落水平上研究的问题。 2)学生能分析群落的物种组成，并说明不同群落有不同物种组成的原因。 3)学生能举例说出一个群落中不同生物种群间的种间关系。 4)学生能说出群落的空间结构，理解群落的空间结构形成是生物适应环境的结果。 2、过程与方法 通过分析讨论让学生学会合作学习，培养分析归纳问题的能力。凭借概念对具体的生物学现象作出判断和推理，训练学生应用知识、解决问题的能力。 3、情感态度与价值观 通过对群落动态规律的研究，懂得合理开发利用生物资源、保护生态平衡的重要意义，从而进一步树立环保意识。 四、教学重点和难点 1、教学重点 1)群落的结构特征； 2)丰富度的概念； 3)生物种群内各物种之间的关系； 4)种群的空间特征及应用。 2、教学难点 1)生物种群内各物种之间的关系； 2)种群的空间特征及应用。 五、教学思路 在引入课题中，通过设问，引导分析池塘中的各种种群，从而引出群落的概念。在此基础上，进一步引导学生探究的欲望，通过剖析某池塘中的生物群落，引出群落水平上所研究的问题和群落结构

第六章微生物的生长及其控制

第六章微生物的生长及其控制 微生物的生长：在适宜环境条件下，微生物吸收营养物质，进行新陈代谢，有机体的各细胞组分协调而平衡地增长，为生长。 微生物的繁殖：单细胞微生物当细胞增长到一定程度时，就以二分裂等方式形成子细胞，引起个体数目的增加，为繁殖。多细胞微生物唯有通过形成无性孢子和有性孢子等使个体数目增加的过程才能称为繁殖（细胞数目的增加若不伴随着个体数目的增加，只能叫生长，不能称繁殖）。 微生物的发育：从生长到繁殖是一个从量变到质变的过程，这个过程就是发育。 个体生长个体繁殖群体生长 群体生长=个体生长+个体繁殖 第一节测定生长繁殖的方法

一、测生长量 测定生长量（原生质含量的增加）的方法很多，适用于一切微生物。 （一）直接法 1、粗放的测体积法 2、精确的称干重法 （二）间接法 1、比浊法 用分光光度计对无色的微生物悬液进行测定，不同浓度的菌悬液光密度吸收值呈线性关系。常选450～650nm波段。光束通过菌悬液时引起光的散射或吸收，从而降低透光度。 菌悬液中细胞浓度与混浊度成正比，与透光度成反比。测定菌悬液的光密度或透光度即可反映细胞的浓度。将未知细胞数的悬液与已知细胞数的悬液相比，可知前者所含细胞数。

2、生理指标法 与微生物生长量相平行的生理指标很多： 含氮量（细菌含氮量为干重的12.5%、酵母见7.5%、霉菌为6.5%,含氮量×6.25为粗蛋白含量）； 含碳、磷、DNA、RNA、ATP、DAP、几丁质、N-NAM 及产酸、产气、耗氧、粘度、产热等。

二、计繁殖数 单细胞状态的细菌和酵母菌要一一计算各个体的数目，放线菌和霉菌等丝状生长的微生物只能计算其孢子数。 （一）直接法 用血球计数板在光学显微镜下直接观察细胞并进行计数的方法。得到的数目是死、活细胞的总菌数。特殊染料可将死、活细胞区分开，可用于活菌和总菌记数。 （二）间接法 活菌计数法。活菌在液体培养基中会使其变混或在固体培养基上（内）形成菌落。常用菌落计数法。 1、平板菌落计数法 可用浇注平板或涂布平版等方法进行，适用于各种好氧菌或厌氧菌。

土壤微生物研究进展

哈尔滨师范大学 学年论文 题目植物与微生物关系研究进展 学生李春葳 指导教师王全伟副教授 年级 2009级 专业生物科学 系别生物科学系 学院生命科学与技术学院 哈尔滨师范大学 2012年5月

论文提要 植物与其生长环境中的微生物关系密切，两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构，这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落结构及多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述，并就其将来的研究方向做了展望。

植物与微生物关系研究进展 李春葳 摘要:植物与其生长环境中的微生物关系密切,两者形成了植物—微生物共生体系统。植物影响着其周围及体内的微生物的群落结构,这些微生物又通过其生命活动影响植物的生长发育。了解与认识植物与微生物的相互作用对于农业生产具有重要意义。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 关键词:植物植物根际微生物内生菌叶围微生物 植物与微生物的相互作用主要包括植物与根际微生物的互作、植物与叶围微生物的互作、植物与内生菌的互作及植物对微生物多样性的影响等。植物与周围环境生物的相互作用在自然界中普遍存在,其中以植物与微生物的互作为重要形式之一。本文就植物类型及植物根系分泌物对微生物群落及其多样性的影响,植物根际微生物、叶围微生物和内生菌(包括内生真菌、内生细菌以及内生放线菌)对植物生长发育的影响等进行综述,并就其将来的研究方向做了展望。 １植物根际有益微生生物与植物的关系 植物根际有益微生物主要指对植物生长和健康具有促进作用的土壤微生物。这些微生物可以通过一些途径，促进植物定植、生长和发育[1、2]。根据根际有益微生物主要作用可以将其分为植物根际促生微生物PGPM（plant growth promoting micribiology）和生防微生物BCA（biological control agents）2大类。 1.1植物促生微生物 植物促生微生物主要包括根瘤菌（Rhizobium）、菌根菌等。固氮微生物（自生固氮菌、联合固氮菌和共生固氮菌）可以通过固定大气中的Ｎ 从而增加植物对氮素的吸收。ＷｕＦ ２ Ｂ发现，苗期海岛棉(Gossypium barbadense)接种自生固氮菌（Azotobacter sp.）、巴西固氮螺菌（Azospirillum brasilense）、多糖芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）和根瘤菌后，其功能叶中氮、磷、叶绿素含量以及生物学产量均明显提高[3]。尽管固氮微生物在非豆科植物以外的其他植物根际所占比例很小（1％），但对某些植物来说其根际固氮微生物所固定的氮素对其生长来说仍是重要氮源[1]。有些植物根际促生微生物（主要是菌根真菌）可以通过影响植物根系形态及生理特征，如增加植物根系吸收面积、改变植物根系通透性从而影响植物对N、P、K的吸收[4]。陈洁敏等[5]研究表明，分别接种3种AMF（泡囊丛枝菌根真菌）的玉米（Zeamays）对氮和磷的吸收比未接种的玉米增加了41.14％～78.29％。一些植物根际促生微生物可以通过产生有机酸或酶一类的代谢产物作用于土壤中以螯合形式存在的营养元素，从而使其活化，特别是许多AM真菌对P直接进行活化，从而增加了土壤中植物可利用的P。也有研究表明，菌根可以增加植物对水分的吸收，从而提高植物的抗旱能力。

生活污水处理厂微生物群落结构解析

生活污水处理厂微生物群落结构解析 发表时间：2018-11-27T16:00:33.133Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第21期作者：安海金[导读] 其中共有19种优势微生物的丰度在1%以上，共有355中菌属的所占比例高于0.01%。通过试验结果可以分析得到A城的城市污水处理厂的水质中有比较丰富的微生物资源，这些微生物资源也为污水处理提供微生物基础。 安海金 山西华瑞鑫环保科技有限公司山西省太原市 030024摘要：本文的研究对象是A城的城市生活污水处理厂，研究方法为高通量测序技术，最终获得解析功能单元中微生物群体结构结果。通过高通量测序得出ACE指数为20653.4，Chaol指数为12145.8，Shannon指数为6.6，Simpson指数为0.005。其中共有19种优势微生物的丰度在1%以上，共有355中菌属的所占比例高于0.01%。通过试验结果可以分析得到A城的城市污水处理厂的水质中有比较丰富的微生物资源，这些微生物资源也为污水处理提供微生物基础。 关键词：生活污水；微生物群体；结构解析引言：随着工业经济的不断发展，国家越来越重视对工业污染的处理要求，污水处理也是一项重要内容。如果污水处理不达标，排放出不符合要求的污水，会直接对湖水、河水产生负面影响，比较常见的就是水体富营养化。在城市污水处理的过程中，脱氮除磷是重要内容，污水处理厂中存在大量的微生物菌属，了解其群落结构特征可以为脱氮除磷在理论上提供帮助，便于脱氮除磷工作在实际工作中的推 进。目前，城市污水处理厂使用的主要方法是氧化沟工艺，从微生物群体结构出发来解析的还比较少。本文以A城的污水处理厂为例，使用污水处理厂中的活性污泥作为研究对象，采用高通量测序技术从各级分类水平上分析污水处理厂中的微生物多样性以及其群落结构特征，希望能为氧化沟污水处理提供补充性的理论支持。 1材料与方法 1.1污水处理厂概况 A城污水处理厂位于市区东南河边，每天处理污水量达10—15吨。该污水处理厂的进水水质中TP（总磷）为2.7mg/L，氨氮为18.7mg/L，YN（总氮）为24.5mg/L，化学需氧量为242.8mg/L，升华需氧量为109.5mg/L。处理污水主要使用氧化沟，水力停留时间为十小时。 1.2高通量测序 该方法是指将氧化沟厌氧池中的活性泥污放入冰盒后带回实验室立即试验，借助试剂盒的帮助提取微生物基因组DNA，为了检测抽取基因的完整性，需要使用到1%的琼脂糖凝胶电泳，之后用试剂盒来检验基因组DNA的浓度。每个样品需重复三道工序，首先进行3分钟的95℃预变；之后是保持30s的95℃、55℃、72℃的循环，包含25个循环；最后是在72℃下保持5分钟。对PCR产物进行琼脂糖电泳并回收，使用Qubit2.0DNA检测产物的定量，再通过IlluminaMiseq测试平台对PCR产物做高通量测序。 1.3微生物群落结构分析 通过对所得序列的质量控制除去不合格的引物序列、短片段和低质量序列，对剩下的序列进行相似性分析，使用uclust软件划分操作分类单元。同时对所选序列进行物种分类，分为门、纲、目、科、属这几个基本单位，根据各单位内的序列数量进行统计分析，绘制物种有关图表。 2结果与讨论 2.1污水处理效果 试验时的污水温度处于25—35℃的区间内，笔者对该污水处理厂的进水浓度进行了累计频率分析，结果为该污水处理厂的出水水质是符合一级B类排放标准的。在该污水处理厂升级改良后，出水水质满足一级A类排放标准。 2.2污泥中微生物多样性分析 最初共获得了28560条有效序列，通过质量控制后分为4435个分类操作单元，即OUT。对有效序列进行的是α指数多样性分析，结果为ACE指数为20653.4，Chaol指数为12145.8，Shannon指数为6.6，Simpson指数为0.005。后续可根据OUT数目、ACE指数、Chaol指数等绘制丰富度稀疏图或Shannon指数图等，从数值中可以分析出序列数量是接近饱和的，这也表明了污泥中有较多的微生物物种，并且其丰度与多样性都很高。 3微生物群落结构解析 3.1门水平群落结构分析 试验结果表明大部分的细菌为变形菌门和浮霉菌门这两类，这两类细菌也是比例超过了20%比例的细菌。变形菌门细菌都是革兰氏阴性菌，有学者指出变形菌门有利于污水中有机物的祛除。浮霉菌门对去除水体中的氨氮和亚硝酸盐氮也有很大的作用，它主要存在于淡水水体、海洋沉积物、污水处理系统、土壤等厌氧环境中。其他占比比较大的细菌还有酸杆菌门、衣原体门、放线菌门、厚壁菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门，这些细菌都可以处理污水中的有机物，具有相似的作用。 3.2纲水平群落结构分析 在纲水平下，浮霉菌纲是最主要的，比例达23%左右，其他比较重要的有γ-变形菌纲、α-变形菌纲、β-变形菌纲等，加起来的比例在25%左右。α-变形菌纲是一种自养微生物，可以在硝化过程中发挥作用；γ-变形菌纲与β-变形菌纲具有相同点，都为兼性异氧菌，参与COD 的降解过程，在污水处理中发挥重要作用。 3.3目水平群落结构分析 目水平下的细菌种类较多，比例最高的是浮霉菌目，比例在20%以上，明显高于其他目。变形菌门比例也不低，但种类很多，包括根瘤菌目、红螺菌目、假单胞菌目、黄色单胞菌目、军团菌目、交替单胞菌目、脱硫弧菌目、伯克氏菌目、交替单胞菌目等。衣原体目的比例也比较多，同样包括很多种类，比如鞘脂杆菌目和暖绳菌目等。 3.4科水平群落结构分析