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自然生态恢复过程中铜尾矿废弃地微生物学性质及细菌群落结构研究

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自然生态恢复过程中铜尾矿废弃地微生物学性质及细菌群落结构研究

作者：詹婧安徽大学

学位级别：硕士

铜尾矿废弃地是一种人工原生裸地,铜尾矿废弃地上生态系统的形成和发育表现为典型的原生演替。铜陵铜尾矿废弃地大部分都是在通过自然方式恢复,弃置后的尾矿裸地表面首先形成以藻类、苔藓为优势的隐花植物结皮,而后草本植物定居并逐渐... 详细信息

铜尾矿废弃地是一种人工原生裸地,铜尾矿废弃地上生态系统的形成和发育表现为典型的原生演替。铜陵铜尾矿废弃地大部分都是在通过自然方式恢复,弃置后的尾矿裸地表面首先形成以藻类、苔藓为优势的隐花植物结皮,而后草本植物定居并逐渐形成自然植物群落。本研究以弃置时间分别为19 a和30 a的铜陵杨山冲尾矿废弃地和铜官山尾矿废弃地为对象,探讨自然生态恢复过程中,随着植物群落的演替和基质理化性质的变化,铜尾矿废弃地中微生物量、微生物活性及土壤酶活性等微生物学性质的演变,并利用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对尾矿废弃地细菌(包括自由固氮微生物)的群落结构进行研究。随着铜尾矿废弃地生态系统原生演替的进行,废弃地中有机质、含水量、总氮及速效磷含量增加,pH降低;尾矿废弃地表层微生物量碳、氮及脲酶和碱性磷酸酶活性随生态系统的发展而提高,而微生物代谢熵有所降低;铜官山老尾矿废弃地较杨山冲废弃地表现出高的养分含量和微生物量,表明尾矿废弃地的理化性质、微生物量和土壤酶活性受到生态系统发育时间的重要影响。铜尾矿库废弃地不同恢复阶段细菌16S rDNA V3可变区的DGGE图谱分析表明,不同植物群落演替阶段尾矿中细菌多样性无明显的变化趋势;但同一植物群落下的尾矿废弃地,A-层较C-层表现出高的细菌多样性,这与尾矿中有机质、氮和磷等养分含量的变化相一致。细菌16S rDNA V3-V5可变区的DGGE分析及基因测序发现,铜尾矿废弃地中细菌的主要类群为变形菌门(Proteobacteria)(包括α-变形菌纲(alpha-proteobacteria),β-变形菌纲(beta-proteobacteria)和γ-变形菌纲(gamma-proteobacteria)),其次为厚壁菌门(Firmicutes) (包括芽孢杆菌纲(Bacilli)和梭菌纲(Clostridia)),此外还包括硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、放线菌门(Actinobacteria)、异常球菌嗜热菌门(Deinococcus-Thermus)和拟杆菌门(Bacteroidetes)等。数据分析表明,铜尾矿废弃地中细菌的多样性同时受到养分的积累状况和植被类型影响。自由固氮微生物为铜尾矿废弃地的自然生态恢复提供了重要的氮源，nifH基因(编码固氮铁蛋白)的DGGE指纹图谱分析表明,随着植物群落从裸地到维管植物群落的演替,杨山冲尾矿废弃地固氮微生物多样性未表现出明显的变化趋势;相对于弃置时间较短的杨山冲尾矿废弃地,铜官山老尾矿废弃地表现出高的固氮微生物多样性。测序结果表明,尾矿废弃地中自由固氮微生物主要类群包括变形菌门和蓝藻门。基于条带分布和铜尾矿废弃地理化性质的典范对应分析显示,铜尾矿废弃地中有机质含量、含水量、pH对自由固氮微生物多样性影响显著(p微生物多样性和群落结构。铜尾矿废弃地上生长的优势植物白茅(Imperata cylindrica var. major)、狗牙根(Cynodon dactylon)、中华结缕草(Zoysia sinica)、芒(Miscanthus sinensis)、五节芒(Miscanthus floridulus)和木贼(Hippochaete ramosissimum)的根际和非根际nifH基因多样性分析表明：在杨山冲铜尾矿废弃地,优势植物根际尾矿固氮微生物多样性低于非根际尾矿;相对于杨山冲尾矿废弃地,铜官山老尾矿废弃地白茅根际尾矿具有高的固氮微生物多样性;随植物定居时间的增加,杨山冲尾矿废弃地白茅和木贼根际尾矿中固氮微生物多样性提高,而中华结缕草表现出相反的趋势。系统发育分析显示,铜尾矿废弃地根际自由际固氮微生物主要类群包括α-变形菌,β-变形菌和蓝藻。大多数nifH基因序列与已知可培养的微生物及蓝藻表现出较低的相似性,说明铜尾矿废弃地的固氮微生物可能代表着新的固氮微生物类群。尾矿废弃地优势植物类型、植物群落定居时间、植物生活型及尾矿的理化性质皆影响优势植物根际自由固氮微生物多样性。

关键词：铜尾矿微生物学性质细菌群落结构自由固氮微生物 PCR-DGGE

秸秆配施氮肥冬季还田对水稻土微生物学性质和碳库组成的影响

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秸秆配施氮肥冬季还田对水稻土微生物学性质和碳库组成的影响

作者：王倩倩中国农业科学院

学位级别：硕士

秸秆还田作为秸秆利用的一种重要方式,既可以避免资源浪费和环境污染,而且可以提高土壤的养分水平,改善土壤结构和理化性状,优化农田生态环境,维持作物高产。若能充分利用南方稻田冬、春自然资源,在冬闲期合理利用水稻秸秆还田,不仅可... 详细信息

秸秆还田作为秸秆利用的一种重要方式,既可以避免资源浪费和环境污染,而且可以提高土壤的养分水平,改善土壤结构和理化性状,优化农田生态环境,维持作物高产。若能充分利用南方稻田冬、春自然资源,在冬闲期合理利用水稻秸秆还田,不仅可以减少稻草焚烧的环境危害,而且可能替代绿肥,在低温和非淹水条件下实现“固碳保N”。水稻秸秆配施氮肥还田后,不同分解阶段形成了不同的土壤有机碳库。秸秆C/N较高,还田时应配施一定量的无机氮肥。本文主要研究长期秸秆配施氮肥冬季还田下,秸秆还田时间及氮肥前施比例对水稻土微生物学性质和碳库组成的影响,实现冬季“固碳”,以期为水稻土肥力培育和稳定稻田生态系统功能提供理论依据,调控秸秆全量还田的综合生态效益。主要研究结果如下:1、六种与土壤碳周转相关酶(β-葡萄糖苷酶、β-纤维二糖苷酶、β-木糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和蔗糖转化酶)活性的研究结果表明:冬季秸秆还田,有效利用冬闲积温,增加秸秆的腐解时间,能够增强土壤中与碳周转相关的酶活性,而秸秆还田时氮肥前施比例对生育期的土壤酶活性并未造成显著的影响。除多酚氧化酶外,其他5种酶均与有机碳投入量呈显著正相关关系。这说明秸秆配施氮肥的处理在一定程度上缓解秸秆腐解耗氮过程与苗期作物需氮的竞争,但秸秆还田时氮肥前施比例的差异由于后期追肥的补给并未对酶活性造成显著影响。土壤微生物生物量的研究结果表明:冬季还田和还田时配施氮肥能增加冬闲期微生物生物量含量,秸秆还田下配施氮肥措施增加冬闲期微生物生物量C和生育期微生物生物量C、N的活性,但配施氮肥比例间微生物量含量无显著差异。土壤微生物生物量与酶之间的相关性表明,冬季秸秆还田以及还田时配施氮肥的农田管理措施促进土壤微生物繁殖,调控土壤碳周转相关的酶活性。2、对长期秸秆配施氮肥处理下土壤碳库组成变化的分析结果表明:长期秸秆配施氮肥还田能显著增加土壤总有机碳、碳库物理组分(除颗粒有机碳)、碳库化学组分(除水溶性有机碳)的含量。冬季还田下总有机碳、轻组有机碳、颗粒有机碳、酸溶性有机碳和难降解有机碳的含量高于春季还田,表明与传统春季还田相比,冬季还田的“固碳”效应较明显。与秸秆还田,不施氮肥处理相比,秸秆还田时配施氮肥处理更有利于稻田有机碳各组分的积累。秸秆冬季还田后,在低温和非淹水条件下,增加了土壤有机质的输入,土壤微生物活动加强,与碳周转相关酶活性和微生物生物量含量增加,促进土壤有机碳积累,而矿质N的施用促进了水稻秸秆在土壤中的固定。因此,从土壤“固碳”的角度看,与目前普遍采用的晚稻秸秆春季翻耕还田相比,在冬闲期将晚稻秸秆配施54 kg/ha氮肥翻耕还田是更优的秸秆管理方式。

关键词：水稻土秸秆还田时间秸秆还田配施氮肥量微生物学性质碳库组成

缓解铅毒性植物乳杆菌CCFM8661的微生物学性质及其应用的研究

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食品安全质量检测学报 2014年第4期5卷 1010-1015页

作者：田丰伟翟齐啸孙媛媛王刚张秋香张灏陈卫江南大学食品学院无锡214122 江南大学食品科学与技术国家重点实验室无锡214122

目的研究植物乳杆菌CCFM8661的微生物学性质和应用性质。方法分析不同环境因素如温度、pH、食盐等对其的影响,并探究植物乳杆菌CCFM8661用于发酵乳和发酵豆奶中的应用。结果植物乳杆菌CCFM8661是一株嗜温性细菌,最适生长温度在32℃,最... 详细信息

目的研究植物乳杆菌CCFM8661的微生物学性质和应用性质。方法分析不同环境因素如温度、pH、食盐等对其的影响,并探究植物乳杆菌CCFM8661用于发酵乳和发酵豆奶中的应用。结果植物乳杆菌CCFM8661是一株嗜温性细菌,最适生长温度在32℃,最适起始生长pH在6.5。在液体MRS培养基中在32℃条件下,最大活菌浓度为4.8×109 cfu/mL。CCFM8661能耐受的最高食盐浓度为8.5%(w/w)。CCFM8661可以作为补充发酵剂用于酸乳制作,对酸乳菌种的生长无抑制作用,同时对酸乳产品的理化指标、感官与质构指标无有害影响。结论植物乳杆菌CCFM8661在豆乳中生长和产酸良好,可作为发酵剂用于酸豆乳的制作。

关键词：植物乳杆菌CCFM8661 微生物学性质发酵乳发酵豆奶

混合菌种干法发酵生产中式香肠及产品品质研究(英文)

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食品科学 2005年第6期26卷 163-169页

作者： Krishna Prasad Rai1 夏文水张春晖江南大学食品学院江苏无锡214036 河南双汇集团技术中心河南漯河462000

本文采用不同的混合菌种木糖葡萄球菌-12和戊糖片球菌-ATCC33316(CHS-SP)、木糖葡萄球菌-12和干酪乳杆菌干酪亚种-1.001(CHS-SL)作为发酵剂,并以无引发剂组(CHS-CONT)作对照研制了3批不同的中式干发酵香肠产品,并对各产品的理化性质、... 详细信息

本文采用不同的混合菌种木糖葡萄球菌-12和戊糖片球菌-ATCC33316(CHS-SP)、木糖葡萄球菌-12和干酪乳杆菌干酪亚种-1.001(CHS-SL)作为发酵剂,并以无引发剂组(CHS-CONT)作对照研制了3批不同的中式干发酵香肠产品,并对各产品的理化性质、微生物学性质及感官品质进行了研究。结果显示:产品水分活度0.8～0.82,pH4.85～4.98,残留NaNO23.84～7.11mg/kg,挥发性总氮(TVBN)17.77～19.05mg/100g;17种游离氨基酸中,谷氨酸和精氨酸含量较大,半胱氨酸含量甚微;与对照组相比,混合菌种发酵显著提高了香肠中总游离氨基酸含量,对产品的色泽和质构有明显的改善,并能有效地抑制产品中致病肠道杆菌、酵母菌以及霉菌的生长,但对总平板数没有影响;感官评价表明CHS-SL组发酵香肠品质最佳,对照组CHS-CONT最差。

关键词：中式干发酵香肠混合引发菌种理化性质微生物学性质感官评价

第四纪红黏土区退化马尾松皆伐迹地短期恢复效果研究

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水土保持学报 2011年第2期25卷 83-86页

作者：赵汝东樊剑波何园球宋春丽屠人凤谭炳昌中国科学院南京土壤研究所南京210008 中国科学院研究生院北京100049

以退化马尾松皆伐迹地表层(0-20 cm)土壤为对象,通过临近设置样地的方法,分别从理化性质、酶活性和微生物学性质对3种乡土植被(灌木丛、芒萁和白茅)的短期恢复效果进行研究。结果表明,白茅可明显提高皆伐迹地土壤理化性质,特别是土壤中... 详细信息

以退化马尾松皆伐迹地表层(0-20 cm)土壤为对象,通过临近设置样地的方法,分别从理化性质、酶活性和微生物学性质对3种乡土植被(灌木丛、芒萁和白茅)的短期恢复效果进行研究。结果表明,白茅可明显提高皆伐迹地土壤理化性质,特别是土壤中磷、钾含量,但3种植被对土壤酸化改良效果均不明显。各恢复措施均不同程度提高了土壤生化强度,其中灌木丛和芒萁效果较明显,但白茅可提供较高质量的有机质而有利于有机碳积累,从而可能改善微生物区系。因此,白茅可作为研究区退化马尾松皆伐迹地土壤改良的选择性植被,而芒萁不宜长期种植。

关键词：第四纪红黏土马尾松植被恢复酶活性微生物学性质

不同微生物发酵剂对鲢鱼肉发酵香肠品质的影响

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安徽农业科学 2007年第6期35卷 1790-1791页

作者：胡永金夏文水刘晓永江南大学食品科学与安全教育部重点实验室

鲢鱼鱼糜中分别加入植物乳杆菌-15,干酪乳杆菌-1.001,木糖葡萄球菌-12及其混合菌种和辅料后,于30℃、湿度为85%的恒温恒湿条件下培养48 h。试验表明,发酵剂迅速降低了鲢鱼肉香肠的pH值,促进了蛋白质的分解,抑制了香肠中TVB-N值的增加及... 详细信息

鲢鱼鱼糜中分别加入植物乳杆菌-15,干酪乳杆菌-1.001,木糖葡萄球菌-12及其混合菌种和辅料后,于30℃、湿度为85%的恒温恒湿条件下培养48 h。试验表明,发酵剂迅速降低了鲢鱼肉香肠的pH值,促进了蛋白质的分解,抑制了香肠中TVB-N值的增加及原料鱼糜中腐败微生物的生长繁殖;发酵终产品具有独特的风味。

关键词：鲢鱼发酵香肠发酵剂理化性质微生物学性质

红壤地区免耕和有机替代措施对土壤健康的影响

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红壤地区免耕和有机替代措施对土壤健康的影响

作者：靳苗苗南京农业大学

学位级别：硕士

土壤健康是农业可持续发展的基础。我国南方红壤旱地农田生态系统结构较为脆弱,土壤功能退化严重。本研究以亚热带旱地红壤为对象,研究土壤退化地区的土壤健康状况及影响因素,探寻适合该地区的促进土壤功能的优化农业管理措施。基于3因... 详细信息

土壤健康是农业可持续发展的基础。我国南方红壤旱地农田生态系统结构较为脆弱,土壤功能退化严重。本研究以亚热带旱地红壤为对象,研究土壤退化地区的土壤健康状况及影响因素,探寻适合该地区的促进土壤功能的优化农业管理措施。基于3因素2水平完全交互因子设计（秸秆施用与否2水平、猪粪施用与否2水平、常耕和免耕2水平,共8个处理）,通过连续两年对双季玉米收获期的四次采样,系统分析了不同农业管理措施下不同土层土壤理化性质、微生物学性质、土壤线虫群落、土壤生态功能,借助Biofunctool（?）指数法框架思路,采用土壤健康综合评价方法阐明了耕作措施和有机物料施用及其交互作用对土壤健康的影响。研究结果如下:（1）免耕措施增加土壤容重;有机物料（秸秆和猪粪）的施用提高了土壤有机碳和土壤养分全量和速效养分含量,降低了土壤中铵根离子和硝酸根离子的积累;猪粪的施用显著提高土壤pH,秸秆的施用无明显效果。（2）耕作、猪粪和秸秆及其交互作用显著影响土壤微生物学性质。不论何种耕作措施,有机物料（秸秆和猪粪）的施用均提高了土壤基础呼吸、微生物生物量碳氮和土壤总磷脂脂肪酸,但有降低真菌/细菌比的趋势;在施用有机物料的条件下,相较于常耕,免耕的土壤基础呼吸和微生物生物量碳氮有降低的趋势,而土壤总磷脂脂肪酸、真菌和细菌生物量有增高的趋势。非参数多变量（nMDS）分析表明不同采样时间和不同农业管理措施下的土壤微生物群落的明显差异。有机物料的施用比耕作措施的影响更明显。（3）耕作、秸秆和猪粪及其交互作用显著影响了土壤线虫群落。在两种耕作措施下,相比单施化肥,有机物料（秸秆和猪粪）显著增加了土壤线虫的数量,且两种有机物料共同施用效果更明显。不同土壤线虫营养类群对有机物料种类和耕作的响应也不同。秸秆的施用增加了土壤食真菌线虫的数量,显著降低了植食线虫的数量;免耕条件下,秸秆和猪粪共同施用后土壤线虫的成熟度指数、多样性指数和富集指数均有增加的趋势;施用秸秆有降低土壤线虫通道比值的趋势。非参数多变量分析（nMDS）表明不同采样时间和不同农业管理措施下的土壤线虫群落的明显差异。有机物料的施用比耕作措施的影响更明显。（4）在土壤生态功能方面,耕作和猪粪及其交互作用对参与碳、氮、磷循环的酶活性有显著影响。不论免耕与否,猪粪显著增加土壤酶活性;在常耕条件下,秸秆的施用显著增加土壤酶活性。相比单施化肥,秸秆和猪粪的施用能够显著增加作物产量和生物量,且两种有机物料共同施用时效果最明显。（5）借助Biofunctool（?）指数法框架思路,通过主成分分析筛选出构建土壤健康评价指标的最小数据集,对参与土壤健康综合评价的各评价指标数据进行标准化处理,并计算出各评价因子的权重和隶属度,最终得出土壤健康综合指数。不论何种耕作措施,有机物料施用显著提高了土壤健康,且常耕的土壤健康优于免耕。（6）采样时间对土壤理化性质、土壤生态功能和土壤健康有影响;耕作和有机物料的施用对表层0-10 cm的影响大于对10-20 cm 土层的影响。总之,减少化肥辅以不同质量的秸秆和猪粪作为有机物料施用,结合不同的耕作措施,通过改变土壤生境可以达到优化土壤食物网结构,促进土壤功能的可持续发挥,从而达到提高土壤健康的目标。

关键词：有机物料免耕微生物学性质线虫群落土壤生态功能土壤健康

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Nisin的性能及在肉制品中的应用

肉类工业 2005年第7期 38-39页

作者：赵剑飞郑州市东明路219号10号楼6号450008

通过对Nisin的性能及其在肉制品生产中的应用实例的论述,表明Nisin能有效地抑制细菌的生长繁殖,延长肉制品保质期。

关键词：肉制品 Nisin 保质期产品性状理化性质微生物学性质