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湖泊微生物反硝化过程及速率研究进展

微生物学报 2020年第6期60卷 1162-1176页

作者：孙小溪蒋宏忱中国地质大学(武汉) 生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

湖泊中微生物介导的反硝化过程对于区域乃至全球的气候环境变化有着深远的影响。因此,研究湖泊微生物反硝化过程及速率有助于我们深刻理解湖泊氮元素生物地球化学循环规律,全面认识湖泊生境对全球氮循环的贡献。本文综述了湖泊生境中反... 详细信息

湖泊中微生物介导的反硝化过程对于区域乃至全球的气候环境变化有着深远的影响。因此,研究湖泊微生物反硝化过程及速率有助于我们深刻理解湖泊氮元素生物地球化学循环规律,全面认识湖泊生境对全球氮循环的贡献。本文综述了湖泊生境中反硝化过程(包括典型的反硝化过程及与其他物质循环耦合的反硝化过程,如与有机氮耦合的共反硝化作用、与碳循环耦合的硝酸盐/亚硝酸盐依赖型厌氧甲烷氧化、与铁循环耦合的硝酸盐依赖型铁氧化、与硫循环耦合的硝酸盐还原硫氧化)的速率、驱动微生物及其影响因素。最后对湖泊反硝化过程研究现状和未来发展方向提出总结与展望。

关键词：湖泊微生物反硝化速率影响因素

青藏高原冻土土壤呼吸温度敏感性和不同活性有机碳组分研究

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地学前缘 2011年第6期18卷 85-93页

作者：廖艳杨忠芳夏学齐蒋宏忱中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083 中国农业大学资源与环境学院北京100193 中国地质大学(北京)生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083

对采自青藏高原的4个高海拔冻土样品在5、15、25和35℃4个温度下进行了为期90d的实验室培养。结果发现,随着温度升高,土壤呼吸强度和有机碳累积分解量呈现出不断增大的趋势;在时间变化上,培养初期土壤呼吸强度达到最高值随后不断下降,15... 详细信息

对采自青藏高原的4个高海拔冻土样品在5、15、25和35℃4个温度下进行了为期90d的实验室培养。结果发现,随着温度升高,土壤呼吸强度和有机碳累积分解量呈现出不断增大的趋势;在时间变化上,培养初期土壤呼吸强度达到最高值随后不断下降,15d左右以后达到稳定。同样的温度下,土壤呼吸强度呈现如下顺序:沱沱河(草甸沼泽土)>乌丽(高山草甸土)>五道梁(高山草原土)>格尔木(灰棕漠土),但后3个土样之间差别并不显著。通过密度分选、酸水解和氯仿熏蒸方法,分别从物理、化学和生物学的角度对土壤有机碳组分进行划分,同时运用动力学方程分两库和三库对有机碳分解动态进行模拟。结果表明,应用不同实验方法划分的土壤碳组分差异明显,活性有机碳占总有机碳的比例从低到高依次是:微生物量碳占1.26%～10.31%,轻组有机碳占9.13%～20.22%,易氧化有机碳占28.35%～49.35%;分两库和三库拟合土壤不同碳库,二者的活性有机碳占总有机碳比例分别为0.50%～3.65%和0.51%～3.26%,MRT分别为8～56d和8～50d,结果比较接近;此外,应用模型方法所测活性碳比例显著低于实验方法的结果。采用线性、指数和高斯3种模型分析土壤呼吸速率随温度的变化规律,发现均能较好地描述二者关系且以高斯模型为最优,所计算出的Q10值也以高斯模型和培养实验较为契合;Q10值随温度的升高而减小,说明高寒气候条件下的青藏高原冻土对气候变暖的响应将比较敏感。

关键词：青藏高原冻土土壤呼吸温度敏感性系数Q10 有机碳组分划分

青藏高原北部库赛湖沉积柱中长链烯酮的分布特征及古环境意义

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地球与环境 2013年第4期41卷 411-420页

作者：吴霞杨渐董海良杨欢蒋宏忱中国地质大学(北京) 生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083 中国地质大学(武汉) 生物地质与环境地质国家重点实验室武汉430074

长链烯酮不饱和度指标U37K或U37K′已被广泛应用于古海洋表层水温的重建,但用于恢复湖泊古温度的研究则相对很少。本文以青藏高原北部咸水湖泊库赛湖作为研究对象,对湖心一个5m沉积柱中的长链烯酮进行了测定分析,并通过分子生物学手段... 详细信息

长链烯酮不饱和度指标U37K或U37K′已被广泛应用于古海洋表层水温的重建,但用于恢复湖泊古温度的研究则相对很少。本文以青藏高原北部咸水湖泊库赛湖作为研究对象,对湖心一个5m沉积柱中的长链烯酮进行了测定分析,并通过分子生物学手段确定了其母源。结果表明该沉积柱的大部分层位存在长链烯酮,其C37/C38<1;DNA测序结果表明库赛湖中的定鞭藻为Isochrysis属,为长链烯酮的母源。根据已发表文献中的湖泊环境中长链烯酮不饱和度指标U37K与温度的经验公式估算出的古湖水温度接近于实测的现代夏季水温,且与甘油二烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGT)重建的库赛湖古湖水温度范围基本一致。但是,用长链烯酮恢复的古湖水温度总体上稍高于由GDGT计算出的温度且波动更为强烈,这可能与这两种脂类的母源生物在湖中的栖息层位不同有关。

关键词：长链烯酮库赛湖青藏高原 GDGT 古气候

江汉平原浅层含水层中土著硫酸盐还原菌对砷迁移释放的影响

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地球科学 2021年第2期46卷 652-660页

作者：徐雨潇郑天亮高杰邓娅敏蒋宏忱中国地质大学环境学院湖北武汉430078 中国地质大学地质调查研究院湖北武汉430074 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430078

硫酸盐还原菌是厌氧环境中参与砷形态转化的重要微生物种群,其介导的生物地球化学循环过程对铁氧化物表面吸附态砷迁移转化的影响亟待深入研究.选取江汉平原典型高砷含水层原位沉积物分离纯化出一株严格厌氧硫酸盐还原菌Desulfovibrio J... 详细信息

硫酸盐还原菌是厌氧环境中参与砷形态转化的重要微生物种群,其介导的生物地球化学循环过程对铁氧化物表面吸附态砷迁移转化的影响亟待深入研究.选取江汉平原典型高砷含水层原位沉积物分离纯化出一株严格厌氧硫酸盐还原菌Desulfovibrio JH-S1,对其进行砷和铁还原能力鉴定,并通过模拟培养实验探究硫酸盐还原菌参与下的铁矿物相转化对吸附态砷迁移的影响.Desulfovibrio JH-S1具有Fe(Ⅲ)还原能力,无硫和有硫体系中Fe(Ⅲ)均能被还原,但在硫酸盐充足条件下铁还原量显著增加;该菌株不具备As(Ⅴ)还原能力,但添加硫酸盐的培养体系中As(Ⅴ)去除率可达96%以上.Desulfovibrio JH-S1能够还原硫酸盐从而促进载砷的水铁矿还原转化为纤铁矿,并导致吸附的砷释放.江汉平原高砷含水层土著硫酸盐还原菌兼具硫酸盐/铁还原功能,参与了高砷含水层系统中砷-铁-硫耦合循环,对高砷地下水的形成具有重要作用.

关键词：硫酸盐还原菌铁还原砷地下水江汉平原水文地质

通辽科尔沁地区土壤微生物群落结构和功能及其影响因素

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地球科学 2020年第3期45卷 1071-1081页

作者：肖玉娜钟信林王北辰杨渐蒋宏忱中国地质大学环境学院湖北武汉430074 中国地质大学生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

农业作为通辽科尔沁地区的传统产业,是当地重要经济产业之一.了解土壤微生物群落结构和功能及其影响因素对农作物种植、污染土地修复等具有重要意义.采用Illumina Miseq高通量测序技术、FAPROTAX.1.1功能预测平台等方法,在该区采集71个... 详细信息

农业作为通辽科尔沁地区的传统产业,是当地重要经济产业之一.了解土壤微生物群落结构和功能及其影响因素对农作物种植、污染土地修复等具有重要意义.采用Illumina Miseq高通量测序技术、FAPROTAX.1.1功能预测平台等方法,在该区采集71个土壤样品,分析其地球化学特征和微生物群落特征并对微生物群落进行功能预测,同时探讨不同环境因子和空间因子对微生物群落的影响.结果显示:微生物群落由变形菌门(Proteobacteria)(19.77%)、奇古菌门(Thaumarchaeota)(17.85%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(17.14%)和放线菌门(Actinobacteria)(15.58%)等构成;功能预测表明该区存在大量活跃的参与氮循环过程的微生物功能群,其中有氧氨氧化功能群为该区的优势微生物功能群.方差分解分析显示,在对微生物群落结构差异的可解释范围内环境因子比空间因子的解释量更大.Mantel检验结果显示,整体微生物群落与土壤pH、EC、TN、C/N及Mg、Na、Sr元素含量显著相关(p<0.05).综合分析表明,pH、EC和Sr元素含量是影响通辽科尔沁地区土壤微生物群落结构和功能及多样性的主要环境因素.

关键词：土壤微生物群落构成功能环境响应生态学

长江三峡大坝两侧水体中氨氧化微生物种群结构分析

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微生物学报 2011年第1期51卷 83-90页

作者：黄柳琴蒋宏忱王尚张传伦董海良中国地质大学地质过程与矿产资源国家重点实验室地质微生物实验室北京100083 同济大学海洋地质国家重点实验室上海200092 Department of Marine Sciences University of GeorgiaAthensGA 30602 中国地质大学生物地质与环境地质教育部重点实验室武汉430074

【目的】研究自然界中的氨氧化微生物对于理解全球氮元素循环至关重要,而人们对于人工坝体对氨氧化微生物种群生态的影响还知之甚少。本工作旨在分析三峡大坝两侧水体中浮游和附着在颗粒表面的氨氧化微生物种群构成的多样性,并试图分析... 详细信息

【目的】研究自然界中的氨氧化微生物对于理解全球氮元素循环至关重要,而人们对于人工坝体对氨氧化微生物种群生态的影响还知之甚少。本工作旨在分析三峡大坝两侧水体中浮游和附着在颗粒表面的氨氧化微生物种群构成的多样性,并试图分析其潜在的控制因素。【方法】在靠近三峡坝体的上游水体及下游水体中各选取1个取样点,在取样点现场测量水体理化参数并收集生物量,采用氨氧化功能基因的mRNA逆转录产物构建克隆文库等技术分析样品中氨氧化微生物种群的多样性。【结果】坝下水体中浊度、溶氧量和氧化还原电位略高于坝上水体。坝体两侧的氨氧化菌以氨氧化古菌(AOA)为主,没有检测到氨氧化细菌(AOB)。坝体两侧水体不同存在方式的AOA组群存在差异:坝上水体中附着在颗粒表面的AOA多样性较高,而坝下水体中浮游的AOA多样性更高;坝上水体中附着在颗粒表面与浮游的AOA种群间的差异明显大于坝下水体。【结论】三峡大坝对坝体两侧水体中AOA种群主体构成的影响不是很明显,但三峡大坝产生的水动力条件改变影响了坝体两侧水体中浮游和附着在颗粒表面的AOA组群分布。

关键词：三峡大坝氨氧化氨氧化古菌种群

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地质微生物学:一门新兴的交叉学科

微生物学报 2018年第4期58卷 521-524页

作者：李文均蒋宏忱中山大学生命科学学院有害生物控制与资源利用国家重点实验室中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室

地质微生物学(Geomicrobiology)涉及地质学和微生物学,是一门研究地质环境与微生物相互作用的交叉学科。没有地质微生物就没有我们现在所看到的地球,更没有地球上的动植物和人类。地质微生物在地球上无处不在、种类繁多、功能丰富,且在... 详细信息

地质微生物学(Geomicrobiology)涉及地质学和微生物学,是一门研究地质环境与微生物相互作用的交叉学科。没有地质微生物就没有我们现在所看到的地球,更没有地球上的动植物和人类。地质微生物在地球上无处不在、种类繁多、功能丰富,且在漫长的地质演化历史中发挥着举足轻重的作用。地质微生物决定了地球生态系统的演化方向。微生物大约占据生命进化树的2/3,具有30多亿年的地球演化历史。地球早期产氧光合作用

关键词：地质微生物学深部生物圈海洋微生物元素循环地球生态系统微生物组交叉学科

中国东部农耕区土壤微生物碳的分布及影响因素

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地学前缘 2011年第6期18卷 134-142页

作者：王尚蒋宏忱黄柳琴余涛杨忠芳中国地质大学(北京)生物地质与环境地质国家重点实验室北京100083 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100083

对中国东部不同纬度带的6个地区的土壤微生物碳进行了研究。结果表明土壤微生物碳的分布受地理位置的影响较为明显:由北向南,东北地区的土壤微生物碳要高于其他地区。作为土壤有机质变化的灵敏度指标———微生物熵(微生物碳/总有机碳)... 详细信息

对中国东部不同纬度带的6个地区的土壤微生物碳进行了研究。结果表明土壤微生物碳的分布受地理位置的影响较为明显:由北向南,东北地区的土壤微生物碳要高于其他地区。作为土壤有机质变化的灵敏度指标———微生物熵(微生物碳/总有机碳),在同一耕作方式下,其在不同地区的变化受土壤利用方式的影响较为明显:在连作系统下,菜地>粮地;而在轮作系统下,粮食-蔬菜轮作>蔬菜-蔬菜轮作。利用相关性分析寻求影响微生物碳分布的环境因素,结果表明,微生物碳(Micro-C)与土壤有机碳(TOC)、全氮(TN)、土壤含水率呈极显著正相关,而有机碳和全氮的分布主要受地理位置的影响。对不同土壤类型的微生物碳和微生物熵进行相关性分析,结果显示pH、年均温、含水率、TOC和TN是主要影响因素,关键影响因素因土壤类型不同而各异。

关键词：中国东部土壤微生物碳土壤微生物熵

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热泉微生物驱动的氮循环研究进展及展望

微生物学报 2018年第4期58卷 649-659页

作者：张艳敏吴耿蒋宏忱中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室湖北武汉430074

热泉微生物是驱动热泉氮(N)循环的主导力量,开展热泉生态系统中驱动氮循环微生物种群构成及其与环境响应的研究,对于探索热泉中氮的生物地球化学循环、生命进化、生物修复等方面都具有重要的理论和应用价值。本文综合阐述了热泉生态系... 详细信息

热泉微生物是驱动热泉氮(N)循环的主导力量,开展热泉生态系统中驱动氮循环微生物种群构成及其与环境响应的研究,对于探索热泉中氮的生物地球化学循环、生命进化、生物修复等方面都具有重要的理论和应用价值。本文综合阐述了热泉生态系统驱动氮循环的功能微生物(如固氮菌、氨氧化菌、厌氧氨氧化菌、反硝化菌、异化硝酸盐还原菌)在系统发育学上的分布、功能基因的相对丰度、活性及其与环境因子(如温度、pH)的相关性等方面的研究现状和亟待解决的问题。并展望了热泉生境中驱动氮循环微生物未来的研究方向。

关键词：热泉微生物氮(N)循环功能基因环境因子