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Research progress of microbial agents in ecological engineering

生态工程领域微生物菌剂研究进展



全 文 :
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 (SHENGTAI XUEBAO)
摇 摇 第 31 卷 第 20 期摇 摇 2011 年 10 月摇 (半月刊)
目摇 摇 次
洋山港潮间带大型底栖动物群落结构及多样性 王宝强,薛俊增,庄摇 骅,等 (5865)……………………………
天津近岸海域夏季大型底栖生物群落结构变化特征 冯剑丰,王秀明,孟伟庆,等 (5875)………………………
基于景观遗传学的滇金丝猴栖息地连接度分析 薛亚东,李摇 丽,李迪强,等 (5886)……………………………
三江平原湿地鸟类丰富度的空间格局及热点地区保护 刘吉平,吕宪国 (5894)…………………………………
江苏沿海地区耕地景观生态安全格局变化与驱动机制 王摇 千,金晓斌,周寅康 (5903)………………………
广州市主城区树冠覆盖景观格局梯度 朱耀军,王摇 成,贾宝全,等 (5910)………………………………………
景观结构动态变化及其土地利用生态安全———以建三江垦区为例 林摇 佳,宋摇 戈,宋思铭 (5918)…………
基于景观安全格局的香格里拉县生态用地规划 李摇 晖,易摇 娜,姚文璟,等 (5928)……………………………
苏南典型城镇耕地景观动态变化及其影响因素 周摇 锐,胡远满,苏海龙,等 (5937)……………………………
放牧干扰下若尔盖高原沼泽湿地植被种类组成及演替模式 韩大勇,杨永兴,杨摇 杨,等 (5946)………………
放牧胁迫下若尔盖高原沼泽退化特征及其影响因子 李摇 珂,杨永兴,杨摇 杨,等 (5956)………………………
近 20 年广西钦州湾有机污染状况变化特征及生态影响 蓝文陆 (5970)…………………………………………
万仙山油松径向生长与气候因子的关系 彭剑峰,杨爱荣,田沁花 (5977)………………………………………
50 年来山东塔山植被与物种多样性的变化 高摇 远,陈玉峰,董摇 恒,等 (5984)………………………………
热岛效应对植物生长的影响以及叶片形态构成的适应性 王亚婷,范连连 (5992)………………………………
遮荫对濒危植物崖柏光合作用和叶绿素荧光参数的影响 刘建锋,杨文娟,江泽平,等 (5999)…………………
遮荫对 3 年生东北铁线莲生长特性及品质的影响 韩忠明,赵淑杰,刘翠晶,等 (6005)…………………………
云雾山铁杆蒿茎叶浸提液对封育草地四种优势植物的化感效应 王摇 辉,谢永生,杨亚利,等 (6013)…………
杭州湾滨海滩涂盐基阳离子对植物分布及多样性的影响 吴统贵,吴摇 明, 虞木奎,等 (6022)………………
藏北高寒草原针茅属植物 AM真菌的物种多样性 蔡晓布,彭岳林,杨敏娜,等 (6029)…………………………
成熟马占相思林的蒸腾耗水及年际变化 赵摇 平,邹绿柳,饶兴权,等 (6038)……………………………………
荆条叶性状对野外不同光环境的表型可塑性 杜摇 宁,张秀茹,王摇 炜,等 (6049)………………………………
短期极端干旱事件干扰后退化沙质草地群落恢复力稳定性的测度与比较 张继义,赵哈林 (6060)……………
滨海盐碱地土壤质量指标对生态改良的响应 单奇华,张建锋,阮伟建,等 (6072)………………………………
退化草地阿尔泰针茅与狼毒种群的小尺度种间空间关联 赵成章,任摇 珩 (6080)………………………………
延河流域植物群落功能性状对环境梯度的响应 龚时慧,温仲明,施摇 宇 (6088)………………………………
臭氧胁迫使两优培九倒伏风险增加———FACE研究 王云霞,王晓莹,杨连新,等 (6098)………………………
甘蔗 / /大豆间作和减量施氮对甘蔗产量、植株及土壤氮素的影响 杨文亭,李志贤,舒摇 磊,等 (6108)………
湿润持续时间对生物土壤结皮固氮活性的影响 张摇 鹏,李新荣,胡宜刚,等 (6116)……………………………
锌对两个品种茄子果实品质的效应 王小晶,王慧敏,王摇 菲,等 (6125)…………………………………………
Cd2+胁迫对银芽柳 PS域叶绿素荧光光响应曲线的影响 钱永强,周晓星,韩摇 蕾,等 (6134)…………………
紫茉莉对铅胁迫生理响应的 FTIR研究 薛生国,朱摇 锋,叶摇 晟,等 (6143)……………………………………
结缕草对重金属镉的生理响应 刘俊祥 ,孙振元,巨关升,等 (6149)……………………………………………
两种大型真菌子实体对 Cd2+的生物吸附特性 李维焕,孟摇 凯,李俊飞,等 (6157)……………………………
富营养化山仔水库沉积物微囊藻复苏的受控因子 苏玉萍,林摇 慧,钟厚璋,等 (6167)…………………………
一种新型的昆虫诱捕器及其对长足大竹象的诱捕作用 杨瑶君,刘摇 超,汪淑芳,等 (6174)……………………
光周期对梨小食心虫滞育诱导的影响 何摇 超,孟泉科,花摇 蕾,等 (6180)………………………………………
农林复合生态系统防护林斑块边缘效应对节肢动物的影响 汪摇 洋,王摇 刚,杜瑛琪,等 (6186)………………
中国超大城市土地利用状况及其生态系统服务动态演变 程摇 琳,李摇 锋,邓华锋 (6194)……………………
城市综合生态风险评价———以淮北市城区为例 张小飞,王如松,李正国,等 (6204)……………………………
唐山市域 1993—2009 年热场变化 贾宝全,邱尔发,蔡春菊 (6215)………………………………………………
基于投影寻踪法的武汉市“两型社会冶评价模型与实证研究 王茜茜,周敬宣,李湘梅,等 (6224)……………
长株潭城市群生态屏障研究 夏本安,王福生,侯方舟 (6231)……………………………………………………
基于生态绿当量的城市土地利用结构优化———以宁国市为例 赵摇 丹,李摇 锋,王如松 (6242)………………
基于 ARIMA模型的生态足迹动态模拟和预测———以甘肃省为例 张摇 勃,刘秀丽 (6251)……………………
专论与综述
孤立湿地研究进展 田学智,刘吉平 (6261)…………………………………………………………………………
甲藻的异养营养型 孙摇 军,郭术津 (6270)…………………………………………………………………………
生态工程领域微生物菌剂研究进展 文摇 娅,赵国柱,周传斌,等 (6287)…………………………………………
我国生态文明建设及其评估体系研究进展 白摇 杨,黄宇驰,王摇 敏,等 (6295)…………………………………
期刊基本参数:CN 11鄄2031 / Q*1981*m*16*440*zh*P* ¥ 70郾 00*1510*49*
室室室室室室室室室室室室室室
2011鄄10
封面图说: 壶口瀑布是黄河中游流经秦晋大峡谷时形成的一个天然瀑布。 此地两岸夹山,河底石岩上冲刷成一巨沟,宽达 30
米,深约 50 米,最大瀑面 3 万平方米。 滚滚黄水奔流至此,倒悬倾注,若奔马直入河沟,波浪翻滚,惊涛怒吼,震声数
里可闻。 其形其声如巨壶沸腾,故名壶口。 300 余米宽的滚滚黄河水至此突然收入壶口,有“千里黄河一壶收冶之
说。
彩图提供: 陈建伟教授摇 国家林业局摇 E鄄mail: cites. chenjw@ 163. com
第 31 卷第 20 期
2011 年 10 月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol. 31,No. 20
Oct. ,2011
http: / / www. ecologica. cn
基金项目:中央高校基础研究经费项目资助(YX2011鄄25);国家自然科学基金资助项目(31093440,30700647);万通公益基金项目(VF09017)
收稿日期:2011鄄06鄄20; 摇 摇 修订日期:2011鄄07鄄19
*通讯作者 Corresponding author. E鄄mail: zhaoguozhu2003@ yahoo. com. cn
文娅, 赵国柱, 周传斌,曹爱新.生态工程领域微生物菌剂研究进展.生态学报,2011,31(20):6287鄄6294.
Wen Y,Zhao G Z,Zhou C B,Cao A X. Research progress of microbial agents in ecological engineering. Acta Ecologica Sinica,2011,31(20):6287鄄6294.
生态工程领域微生物菌剂研究进展
文摇 娅1, 赵国柱1,*, 周传斌2,曹爱新2
(1. 北京林业大学生物科学与技术学院, 北京摇 100083;
2. 中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室, 北京摇 100085)
摘要:阐述了微生物菌剂在生态工程领域的应用范围、效果和国内外的研究状况,总结了目前微生物菌剂研制中菌种的选育方
法和常用的几类菌,并通过系统举例介绍了乳酸菌、酵母菌、光合细菌、芽孢杆菌这些常用菌种在污染物处理方面的效果及在废
水处理生态工程方面的相关研究进展。 同时,阐明了微生物混合培养技术在复合菌剂研究中的重要性,对微生物菌剂的作用机
理进行了探讨,指出了目前关于微生物菌剂的研究大多只是集中于应用效果方面,而对作用机理研究得不够深入,以及复合菌
系中微生物相互作用和影响的复杂性,并对此提出了一些建议。 最后,对微生物菌剂的应用前景进行了展望。
关键词:微生物菌剂; 混合培养; 乳酸菌; 酵母菌; 光合细菌; 芽孢杆菌
Research progress of microbial agents in ecological engineering
WEN Ya1,ZHAO Guozhu1,*,ZHOU Chuanbin2,CAO Aixin2
1 College of Biological Science and Biotechnology, Beijing Forestry University, Beijing 100083, China
2 State Key Laboratory of Urban and Region Ecology,Research Center for Eco鄄Environmental Sciences,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100085,China
Abstract: Microbial agents especially those composed by a variety of microorganisms with different degradation functions
and symbiotic relationship in an appropriate ratio or prepared by mixed culture were an important researching area in applied
microbiology recently, which accomplish transforming scientific theories into practical productive forces. Microbial agents
have been gradually used in some aspects of ecological engineering to regulate the ecological balance and protect the
environment, such as planting, breeding and pollutant treatment, and have achieved good results, especially in
environmental protection. Their significant advantages have been widely recognized. Using microorganisms to solve
environmental pollution has a good prospect, that is why more and more people are committed to the research and
development of microbial agents. Since 1970, some products of complex microbial agents were developed in Europe,
America and Japan, and were started large scale productions. The microbial agents were firstly applied to treating sewage,
industrial wastewater, and other chemical pollutions. In this paper, the applying scope, effects and mechanism of microbial
agents in the field of ecological engineering were summarized, from international and domestic literatures. The strains
breeding methods and several types of bacteria commonly used in the development of microbial agents are summed up. And
the effects of wastewater treating projects of through applying lactic acid bacteria, yeast, photosynthetic bacteria, bacillus
were introduced through some examples. Meanwhile, mixed microbial culture and the interacting mechanisms in the study of
microbial agents were discussed. Many studies showed that the degradation or transform of organic matters needs cooperation
by varies types of microorganisms, and the complex biological and chemical interaction could not be completed by single
category microorganism. We pointed out that the current researches on microbial agents are mostly focused on the effect of
application, but few of the current researches was related to the molecules of mechanism, which was demonstrated the
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mutual interaction of different microbial strains. In future researches, the internal degradation and synergistic reaction
should be developed, and the detail affecting objectives in different habitat of microbial agents should be determined. When
the synergistic and anticatalystic mechanisms of complex microbial agents were clearly demonstrated in the aspects of
microbial physiology and metabolism, the technology of mixed cultivation could be promoted, and the selection of microbial
agents groups could optimized, and the degrading functions of microbial agents could be best developed. In the future,
people will pay more attention to the quality of environment, the safe and efficient microbial agents will increasingly be
welcomed. With the continuous development of science and technology, microbial mixed culture techniques and the
efficiency of microbial agents will keep improving, and the range of application will more and more extensive. Maybe it can
become a kind of daily necessities and replace some cleaning products we use now, which can largely reduce environmental
pollution.
Key Words: microbial agents;mixed culture;lactic acid bacteria;yeast;photosynthetic bacteria;bacillus
微生物菌剂尤其是由多种微生物组成的复合微生物菌剂的研究和应用是近年来发展起来的应用微生物
学的一个重要内容。 将几种具有不同降解功能和具有互生或共生关系的微生物以适当的比例进行组合或混
合培养所配制的复合微生物菌剂应用于种植、养殖、环保等方面,可以调节生态平衡,保护生态环境,目前已逐
步应用于各种生态工程领域,并取得了良好的效果,特别是在污染物处理方面,其显著优势已得到了广泛认
可,越来越多的人开始致力于微生物菌剂的研究和开发。 随着环境问题不断恶化以及近年来各种生物技术飞
速发展,在生态工程领域利用微生物解决环境污染问题具有巨大的发展潜力。 此外,微生物菌剂使用方便,经
济安全,其开发和利用的市场前景十分广阔。
1摇 微生物菌剂的研究进展及应用范围
自 20 世纪 70 年代以来,欧、美、日本等国家或地区都相继研制成功了一些复合菌剂,很多已经开始进行
大规模的生产,并形成了系列化的产品,主要用于处理生活污水,工农业废水以及其他一些化合物污染的治
理[1]。 其中由日本琉球大学比嘉照夫教授于 20 世纪 80 年代初期研制的 EM(有效微生物群)菌剂是最成功
的,已经在 90 多个国家广泛用于种植业、养殖业及环境净化方面,产生了显著的经济、生态和社会效益[2鄄3]。
由于微生物菌剂在一些发达国家研究和推广得较早,相关技术也较成熟,所以目前在发达国家的应用也更普
遍。 现在 EM技术在我国主要用于养殖业和种植业,在环保方面的应用还处于相对滞后阶段[4]。 近年来,国
外有关微生物菌剂的报道较少,也没有再出现像 EM那样在全世界都引起很大效应的菌剂。
我国是从 20 世纪 80 年代才开始微生物菌剂的相关研究,从理论到实践,从单一菌种的利用到多个菌种
的混合应用,相继取得了一些成果。 如:我国已研制出功效显著且具有完全自主知识产权的“神威冶微生态制
剂,经过全国多地的实际应用,取得了良好的经济、社会和生态效应,在畜牧、水产养殖及垃圾、污水、粪便处理
等方面都开始了广泛应用[5];由北京沃土天地生物科技有限公司和中国农业大学资源与环境技术中心联合
研制的 VT 系列复合微生物菌剂,能有效改善养殖水体水质条件,对养殖场、垃圾场、污水处理厂等的除臭均
有明显效果;中国科学院成都生物研究所针对重金属工业废水和高浓度有机工业废水处理的技术难题,从自
然界分离、纯化出多种功能性菌株,在深入研究其生理生化特点和生态功能的基础上,筛选、优化组配成具有
去除重金属离子和去除高浓度有机物的两种环保生物菌剂,此外还开发出了一种处理炼油废水的微生物菌
剂,并已申请了专利。
最近几年,国内有很多关于复合菌剂研制的报道,主要利用微生物净化环境,在除臭、水质净化等方面表
现良好。 罗永华等[6]利用从垃圾填埋场附近的土壤中筛选出来的菌株制成了微生物除臭剂,它对氨气、硫化
氢、总烃、臭气浓度的去除率分别可达到 83. 3% 、80. 7% 、62. 5% 、86. 8% ;施安辉等[7]利用从水产养殖的优良
水质中分离得到的优势菌种研制出水质净化剂,将其用于淡水鱼养殖池中,对降低水体中的 COD,NH3 鄄N,亚
硝酸盐等起到了理想的效果。 但这些大都还处于试验研究与初步应用水平,还没有广泛应用于实际。
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2摇 菌种的选育方法
根据需要直接选用具有相应降解功能的菌种,再按一定比例混合是配制微生物菌剂最常用的方法。 选育
菌种最简单的方法是从自然环境中筛选出有效的菌株,再配制复合菌剂,用于相应的污染场所的治理[8鄄10]。
随着生物学技术的发展,人们可以通过基因工程技术或原生质体融合等手段来构建或改造一些高效降解菌。
Chen等[11]的研究表明,利用原生质体融合得到的子代细胞降解脱氢双香草醛的能力比亲株提高了 2—4 倍。
Friello等[12] ]通过质粒转导技术将降解不同污染物的质粒转移到同一个菌株中,构建出能同时降解芳烃、萜
烃、多环芳烃和脂肪烃等石油组分的菌株。 Mondello 等[13]采用定点基因突变技术修改多氯联苯降解菌株的
联苯双加氧酶的序列,显著提高了降解菌株的底物范围和活性。
3摇 环保微生物菌剂中常用的有效菌
目前,国内外研制成功的微生物菌剂以及有关微生物菌剂的研究报道中使用最多的菌种主要是乳酸菌、
酵母菌、光合细菌、芽孢杆菌等。
3. 1摇 乳酸菌
从一些商品化的微生物菌剂成分和相关的文献报道中,可以了解到用于环保方面的复合微生物菌剂中大
部分都添加了乳酸菌,但是单独利用乳酸菌降解污染物的报道较少。 研究证明乳酸菌能有效降解环境中的亚
硝酸盐成分,Oh等[14]研究了从泡菜中分离出的 4 株乳酸菌在不同温度下对亚硝酸盐的降解,结果表明随着
温度升高降解的效果较好,在 30益和 36益时降解率超过 90. 0% 。 李卓佳等[15]的试验结果显示乳酸杆菌 LH
能使养殖废水和饲料中的 NO2 鄄N、PO4 鄄P、NO3 鄄N明显降低,对 COD影响不大,却使 NH3 鄄N浓度升高,提出乳酸
菌应该与其它降解菌联用才能对水质净化起到较好效果。
乳酸菌发酵产生的乳酸有很强的杀菌能力,能有效抑制一些有害微生物的繁殖,加剧有机物的腐烂分解,
还能促进木质素、纤维素等难分解的有机物的分解。 研究人员依据乳酸菌的这些特点将其作为青贮接种菌应
用到饲料青贮中,抑制不利于青贮发酵的微生物的生长,减少营养物质的损失,促进多糖与粗纤维的转化,从
而有效提高青贮饲料的质量和生产性能。 乳酸菌在青贮技术中的应用近几十年来一直都是国内外研究的
热点[16]。
3. 2摇 酵母菌
Yoshizawa[17鄄18]分别于 20 世纪 70 年代末和 80 年代初报道了利用酵母菌处理啤酒生产废水和食品加工废
水,均取得了良好效果; Chigusa等[19]将从工业废水中分离得到的酵母菌接种到豆油废水中,结果表明废水的
COD、BOD及油的去除率都达到 93%以上;郑少奎等[20鄄21]连续报道了利用酵母菌处理色拉油加工废水的研究
结果,表明高浓度含油废水可以直接用酵母菌进行处理,在进水 COD 6000—7000mg / L、油 1500—1700 mg / L
时,COD和油的去除率分别达到 94%和 98% ;而且酵母菌在处理废水时产生的剩余污泥富含蛋白质和多种
氨基酸,可以回收用作饲料蛋白[22]。 目前,日本已成功利用酵母菌处理多种工业废水。
近年来,我国也相继开展了酵母菌处理废水的相关技术和应用研究,取得了一定的进展。 Zheng 等[23]进
行混合酵母菌处理高浓度色拉油加工废水的研究,使废水中油脂的去除率达到了 98% ,COD 也下降了 90%
以上。 韩云等[24]的研究发现在酵母菌处理色拉油加工废水系统中,投加氮源能提高油脂的去除率,同时也发
现,色拉油加工废水中氮缺乏是引起污泥膨胀的主要原因。 吴兰等[25]用解脂酵母菌处理不同来源的含油废
水,发现它对油脂类废水的降解效率高,对石油类废水的降解效率低。
酵母菌对环境污染物的去除还表现在以下几个方面:优对染料具有吸附脱色作用:Meehan 等[26]发现耐
热酵母 Kluyveromyces marxianus IMB3 在 37益,pH 3. 0—5. 5 之间时,对 Remazol Black鄄B 的最高脱色效率可达
到 98% ;Angelis 等[27]报道了一株假丝酵母在染料浓度为 100mg / L 时,2h 对 Procyon Black、Procyon Blue、
Procyon Red、Procyon Orange的吸附率均超过 94% ;Kakuta等[28]还报道了能对偶氮染料进行降解脱色的酵母
菌 Candida curvata AN723。 悠对 Hg2+、Pb2+、Cr2+等多种重金属离子具有吸附作用,并且死菌和活菌都具有吸
附能力[29鄄30]。 忧能降解三硝基甲苯(TNT)、苯酚和甲胺磷等污染物,还能提高一些有机物的降解速率,如赵
9826摇 20 期 摇 摇 摇 文娅摇 等:生态工程领域微生物菌剂研究进展 摇
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振焕等[31]研究酵母菌对厨余垃圾厌氧发酵产乙酸的影响,发现接种酵母菌后,垃圾的水解速率明显提高。
3. 3摇 光合细菌
光合细菌分布广泛,代谢途径灵活,能利用不同的有机物作为供氢体和碳源来合成自身的物质,因此对多
种有机物具有分解转化的能力[32]。 国内外的研究发现光合细菌普遍具有降解卤代化合物和芳香化合物的能
力,对其中的一些降解途径的研究也取得了一些成果[33]。
大量研究表明光合细菌对高浓度的有机废水可以起到明显的净化作用,对降低水体中的 COD 具有显著
优势。 谢红刚等[34]用光合细菌处理啤酒废水,当光合细菌投加量在 30mL / L 时处理效果最佳,温度控制在
20—30益为宜,其 COD 的去除率高达 80% 。 郑耀通[35]研究表明:在中性 pH环境,25—30益,好氧光照条件下
光合细菌对黄泔水去除效率最高,经过 96h的处理,可使预先经过 24h曝气的 COD浓度为 25820mg / L的黄泔
水去除率达 98. 7% 。 Young等[36]从猪废物的污水池中分离得到一株紫色非硫菌株,通过光合作用能够使污
水池中不稳定的有机化合物减少 80%—93% ,并显著改善垃圾池的气味。 Nagadomi等[37]利用光合细菌在好
氧条件下使污水的 COD和硝酸盐含量大幅降低。 目前,光合细菌已广泛用于多种工业废水的处理并取得了
显著成效[32]。
3. 4摇 芽孢杆菌
一直以来,国内外很多文献都报道了芽孢杆菌具有降解有机污染物的作用,现在已经证实除了多环芳烃、
苯酚、硝基苯等有机污染物之外,芽孢杆菌对一些有机磷农药和石油污染物也能起到良好的降解效果。 最近
几年,大量的研究集中在芽孢杆菌对各种工业废水的净化方面,目前已取得了较好的试验效果。 Dawkar
等[38]的研究发现芽孢杆菌 VUS产生的各种酶对工业染料橙黄 T4LL 可以起到有效脱色作用,并提出芽孢杆
菌 VUS也能用于纺织废水的处理。 Oliveira等[39]将短小芽孢杆菌和类芽孢杆菌用于造纸厂污水的脱色,发现
在 PH=9 时,单独接种以上两种菌,48 h 后,脱色率分别达到 41. 87%和 42. 30% ,COD 分别下降 22. 00%和
22. 89% 。 Gopinath等[40]报道了从制革工业废水中分离驯化得到的芽孢杆菌菌株可以提高偶氮染料刚果红
的降解效率,并得出实验的最佳 pH和温度分别是 7. 0益和 37益。 Singh 等[41]将芽孢杆菌和粘质沙雷氏菌混
合培养用来处理造纸厂废水,168h 时废水中五氯酚的降解高达 94% ,可用于被五氯酚污染的环境修复。 此
外,枯草芽孢杆菌等还能降低养殖水体中亚硝酸盐、硫化物及氨氮的含量,明显改善水质,从而节约养殖成本
和提高水产品质量[42鄄43]。
除了以上特点,好氧的芽孢杆菌在混合培养时能迅速消耗环境中的氧气,促进乳酸菌等厌氧微生物的生
长,这也许是复合菌剂中广泛添加芽孢杆菌的另一个原因。 也许是相关技术还不成熟,虽然利用芽孢杆菌处
理各种废水的研究很多,效果也不错,但却还没有像光合细菌和酵母菌那样在工业生产中得到广泛应用。
4摇 微生物菌剂的混合培养
4. 1摇 混合培养的重要性
大量的研究证明很多有机物的降解或转化需要多种微生物的协同作用才能完成,降解过程中发生的一些
重要的生化反应仅用单一菌株是不能或只能微弱的进行的。 Chapalamadugu 等[44]研究发现,一种 N鄄甲基氨
基甲酸酯类杀虫剂需要两株假单胞菌 Pseudomonas spp. 50581 和 50552 的共同作用才能彻底降解,50581 只能
将其降解为萘酚,需要靠 50552 菌株才能将萘酚再转化为 CO2。 Murray[45]研究纤维素分解时将 Bacteroides
cellulosolvens和 Clostridium saccharolyticum混合培养,发现前者分解纤维素的中间代谢产物可以被后者利用作
为生长所需的碳源,同时后者又消除了前者分解纤维素过程中的反馈抑制,二者互相利用,促进代谢,从而提
高纤维素的分解利用效率。 Boonchan 等[46] 将真菌 ( Penicillium janthinellum VUO 10, 201 ) 和细菌
(Stenotrophomonas maltophilia VUN 10,010 和 bacterial consortium VUN 10,009)共同培养,接种到含多环芳烃
的水体和土壤中,明显提高了多环芳烃的降解。 张晓伦等[47]发现将分离得到的 3 株分别为纤维单孢菌属、木
霉属和青霉属的菌株分别两两组合,组成的混合菌对纤维素的分解能力均明显高于其中任何单一菌种,并且
混合菌株达到最高纤维素酶活的时间也比单一菌种提前了。
0926 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
http: / / www. ecologica. cn
因此,微生物混合培养技术非常重要,它是复合菌剂研制的理论基础和关键步骤。 随着工农业生产的迅
速发展和产业结构的变化,将会出现越来越多结构复杂的化合物,大多对环境有毒害作用,其生物降解过程更
是需要多种微生物的参与。 所以,利用微生物混合培养制成的复合菌剂比单一菌株制剂在实际生产生活中更
具有重要意义。
4. 2摇 混合培养的应用
1991 年在台湾获得专利的 HSB技术,就是微生物之间互相依赖形成特殊的分解链,具有高效净化水质的
功能,已广泛应用于焦化废水、印染废水、生活污水的处理[48]。 现在很多商品化的复合菌剂也是利用微生物
混合培养生产的,例如 EM菌剂,各种厌氧和好氧的微生物通过共生增殖,形成复杂稳定的生物菌群,共同抑
制有害微生物的生长繁殖,促进有机物的分解代谢[5]。 另外,还有多种维生素、氨基酸、有机酸等都可以利用
微生物混合培养生产[49]。
5摇 微生物菌剂应用于生态工程领域的作用机理
目前,对于某些单个微生物降解某种有机物的代谢途径研究得比较深入,但关于微生物菌剂应用于生态
领域如污水净化、除臭等方面的研究主要集中在作用效果方面,其具体作用机理却很少有相关报道。
环境微生物菌剂应用于生态工程领域的基本原理是利用微生物本身及其代谢产物将环境中的污染物分
解,这是一种由一系列物理、化学和生物反应所组成的极其复杂的过程。 从相关研究来看[50鄄52],微生物菌剂
在环境保护方面的作用机理可能是以下 3 个方面:(1)微生物通过代谢反应将污染物氧化分解为 CO2和 H2O
等终产物或转化为微生物的营养物质,促进自身的生长繁殖,就像光合细菌和芽孢杆菌等能将 H2S 转化成自
身生长所需要的硫元素。 (2)微生物的比表面积大并含有多糖类黏性物质,可以吸附环境中的一些污染物。
(3)当环境中投加微生物菌剂后,这些微生物成为了环境中的优势菌,它们能有效抑制一些病原菌和腐败菌
的生长,如乳酸菌等成为优势菌后就能抑制体系中大肠杆菌等的生长,从而减少氨气及臭味的产生[53]。
6摇 微生物菌剂研究存在的问题及技术难点
迄今为止,国内外的相关报道对微生物菌剂的研究都存在一个相同的问题,就是应用效果研究的多,作用
机理研究得少。 对应用效果的解释还只是停留在概念性阐述的水平上,没有涉及到分子机理方面的研究,对
复合菌剂中各种菌之间的相互关系和影响的研究也远不够深入。 复合菌剂的组成复杂多样,其中的微生物更
容易受到群体结构和环境因素的影响,导致微生物菌剂的稳定性下降,从而使菌剂的保质期和作用效果受到
影响[54鄄55]。 由于在混合菌系中各种微生物之间的相互作用和影响,它们的代谢途径或代谢底物可能会发生
改变,使得微生物的生长繁殖过程变得十分复杂,并且混合培养条件下的各项参数的最佳值与每种微生物单
独培养时也不相同,这些都会给研究过程带来许多困扰。
在未来的研究中,应该加强微生物菌剂作用机理的探索,明确它们在不同环境中的具体作用对象,从微生
物的生理、生化及代谢等方面研究混合菌系中微生物之间的协同或抑制机制,只有这样才能不断改进微生物
混合培养技术,筛选最佳的菌种组合,发挥微生物群体的最大功效。
7摇 展望
未来,人们对环境质量的要求会越来越高,经济高效的环保产品也将愈加受到重视。 随着各种科学技术
的不断发展,人们会逐渐探索出微生物在不同环境条件下的相互影响,混合培养技术和微生物菌剂的功效也
将不断得到提高,应用的领域也会更加广泛。 将来,也许它会成为日常用品走进普通百姓的家庭替代人们现
在使用的一些化学类清洁产品,这也能在很大程度上减少对环境的污染。
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4926 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 31 卷摇
ACTA ECOLOGICA SINICA Vol. 31,No. 20 October,2011(Semimonthly)
CONTENTS
Community structure and diversity of macrobenthos in the intertidal zones of Yangshan Port
WANG Baoqiang, XUE Junzeng, ZHUANG Hua, et al (5865)
……………………………………………
……………………………………………………………………
Variation characteristics of macrobenthic communities structure in tianjin coastal region in summer
FENG Jianfeng, WANG Xiuming, MENG Weiqing, et al (5875)
……………………………………
…………………………………………………………………
Analysis of habitat connectivity of the Yunnan snub鄄nosed monkeys (Rhinopithecus bieti) using landscape genetics
XUE Yadong, LI Li, LI Diqiang, WU Gongsheng, et al (5886)
…………………
…………………………………………………………………
Study on the spatial pattern of wetland bird richness and hotspots in Sanjiang Plain LIU Jiping, L譈 Xianguo (5894)…………………
Dynamic analysis of coastal region cultivated land landscape ecological security and its driving factors in Jiangsu
WANG Qian,JIN Xiaobin, ZHOU Yinkang (5903)
……………………
…………………………………………………………………………………
Landscape pattern gradient on tree canopy in the central city of Guangzhou, China
ZHU Yaojun, WANG Cheng,JIA Baoquan, et al (5910)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
Research on dynamic changes of landscape structure and land use eco鄄security:a case study of Jiansanjiang land reclamation area
LIN Jia, SONG Ge, SONG Siming (5918)

…………………………………………………………………………………………
Shangri鄄La county ecological land use planning based on landscape security pattern
LI Hui, YI Na, YAO Wenjing, WANG Siqi, et al (5928)
……………………………………………………
…………………………………………………………………………
Changes of paddy field landscape and its influence factors in a typical town of south Jiangsu Province
ZHOU Rui, HU Yuanman, SU Hailong, et al (5937)
………………………………
………………………………………………………………………………
Species composition and succession of swamp vegetation along grazing gradients in the Zoige Plateau, China
HAN Dayong, YANG Yongxing, YANG Yang, et al (5946)
…………………………
………………………………………………………………………
Characteristics and influence factors of the swamp degradation under the stress of grazing in the Zoige Plateau
LI Ke, YANG Yongxing, YANG Yang, et al (5956)
………………………
………………………………………………………………………………
Variation of organic pollution in the last twenty years in the Qinzhou bay and its potential ecological impacts LAN Wenlu (5970)……
Response of radial growth Chinese pine (Pinus tabulaeformis) to climate factors in Wanxian Mountain of He忆nan Province
PENG Jianfeng, YANG Airong,TIAN Qinhua (5977)
…………
………………………………………………………………………………
Vegetation and species diversity change analysis in 50 years in Tashan Mountain, Shandong Province, China
GAO Yuan, CHEN Yufeng, DONG Heng,et al (5984)
………………………
……………………………………………………………………………
Effect of urban heat island on plant growth and adaptability of leaf morphology constitute WANG Yating, FAN Lianlian (5992)……
Effects of shading on photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence parameters in leaves of the endangered plant
Thuja sutchuenensis LIU Jianfeng, YANG Wenjuan, JIANG Zeping, et al (5999)………………………………………………
Effects of shading on growth and quality of triennial Clematis manshurica Rupr.
HAN Zhongming, ZHAO Shujie, LIU Cuijing, et al (6005)
………………………………………………………
………………………………………………………………………
Allelopathic effect of extracts from Artemisia sacrorum leaf and stem on four dominant plants of enclosed grassland on Yunwu
Mountain WANG Hui, XIE Yongsheng, YANG Yali, et al (6013)………………………………………………………………
Effects of soil base cation composition on plant distribution and diversity in coastal wetlands of Hangzhou Bay, East China
WU Tonggui, WU Ming, YU Mukui, et al (6022)
…………
…………………………………………………………………………………
Species diversity of arbuscular mycorrhizal fungi of Stipa L. in alpine grassland in northern Tibet in China
CAI Xiaobu,PENG Yuelin,YANG Minna,et al (6029)
…………………………
……………………………………………………………………………
Water consumption and annual variation of transpiration in mature Acacia mangium Plantation
ZHAO Ping, ZOU Lvliu, RAO Xingquan, et al (6038)
………………………………………
……………………………………………………………………………
Foliar phenotypic plasticity of a warm鄄temperate shrub, Vitex negundo var. heterophylla, to different light environments in the
field DU Ning, ZHANG Xiuru, WANG Wei, et al (6049)………………………………………………………………………
An case study on vegetation stability in sandy desertification land: determination and comparison of the resilience among communities
after a short period of extremely aridity disturbanc ZHANG Jiyi, ZHAO Halin (6060)……………………………………………
Response of soil quality indicators to comprehensive amelioration measures in coastal salt鄄affected land
SHAN Qihua, ZHANG Jianfeng, RUAN Weijian, et al (6072)
………………………………
……………………………………………………………………
Fine鄄scale spatial associations of Stipa krylovii and Stellera chamaejasme population in alpine degraded grassland
ZHAO Chengzhang, REN Heng (6080)
……………………
……………………………………………………………………………………………
The response of community鄄weighted mean plant functional traits to environmental gradients in Yanhe river catchment
GONG Shihui, WEN Zhongming, SHI Yu (6088)
………………
…………………………………………………………………………………
Ozone stress increases lodging risk of rice cultivar Liangyoupeijiu: a FACE study
WANG Yunxia, WANG Xiaoying, YANG Lianxin, et al (6098)
……………………………………………………
…………………………………………………………………
Effect of sugarcane / / soybean intercropping and reduced nitrogen rates on sugarcane yield, plant and soil nitrogen
YANG Wenting, LI Zhixian, SHU Lei, et al (6108)
…………………
………………………………………………………………………………
Effect of wetting duration on nitrogen fixation of biological soil crusts in Shapotou, Northern China
ZHANG Peng, LI Xinrong, HU Yigang, et al (6116)
……………………………………
………………………………………………………………………………
Effects of zinc on the fruits忆 quality of two eggplant varieties WANG Xiaojing, WANG Huimin, WANG Fei, et al (6125)…………
Rapid light鄄response curves of PS域chlorophyll fluorescence parameters in leaves of Salix leucopithecia subjected to cadmium鄄ion
stress QIAN Yongqiang, ZHOU Xiaoxing, HAN Lei, et al (6134)………………………………………………………………
Physiological Response of Mirabilis jalapa Linn. to Lead Stress by FTIR Spectroscopy
XUE Shengguo, ZHU Feng, YE Sheng, et al (6143)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Physiological response of Zoysia japonica to Cd2+ LIU Junxiang, SUN Zhenyuan, JU Guansheng, et al (6149)………………………
Biosorption of Cd2+using the fruiting bodies of two macrofungi LI Weihuan, MENG Kai, LI Junfei, et al (6157)……………………
Factors regulating recruitment of Microcystis from the sediments of the eutrophic Shanzai Reservoir
SU Yuping,LIN Hui, ZHONG Houzhang,et al (6167)
……………………………………
……………………………………………………………………………
A new type of insect trap and its trapping effect on Cyrtotrachelus buqueti
YANG Yaojun, LIU Chao, WANG Shufang, et al (6174)
………………………………………………………………
…………………………………………………………………………
Photoperiod influences diapause induction of Oriental Fruit Moth(Lepidoptera: Tortricidae)
HE Chao,MENG Quanke,HUA Lei,et al (6180)
……………………………………………
……………………………………………………………………………………
Influence of edge effects on arthropods communities in agroforestry ecological systems
WANG Yang, WANG Gang, DU Yingqi,et al (6186)
…………………………………………………
………………………………………………………………………………
Dynamics of land use and its ecosystem services in China忆s megacities CHENG Lin, LI Feng, DENG Huafeng (6194)………………
Comprehensive assessment of urban ecological risks: the case of Huaibei City
CHANG Hsiaofei,WANG Rusong, LI Zhengguo, et al (6204)
…………………………………………………………
……………………………………………………………………
The dynamics of surface heat status of Tangshan City in 1993—2009 JIA Baoquan, QIU Erfa,CAI Chunju (6215)…………………
A projection鄄pursuit based model for evaluating the resource鄄saving and environment鄄friendly society and its application to a case
in Wuhan WANG Qianqian, ZHOU Jingxuan, LI Xiangmei, et al (6224)………………………………………………………
Research on ecological barrier to Chang鄄Zhu鄄Tan metropolitan area XIA Benan, WANG Fusheng, HOU Fangzhou (6231)…………
Optimization of urban land structure based on ecological green equivalent: a case study in Ningguo City, China
ZHAO Dan, LI Feng, WANG Rusong (6242)
……………………
………………………………………………………………………………………
Dynamic ecological footprint simulation and prediction based on ARIMA Model: a case study of Gansu Province, China
ZHANG Bo,LIU Xiuli (6251)
……………
………………………………………………………………………………………………………
Review and Monograph
A prospect for study on isolated wetland TIAN Xuezhi, LIU Jiping (6261)……………………………………………………………
Dinoflagellate heterotrophy SUN Jun, GUO Shujin (6270)………………………………………………………………………………
Research progress of microbial agents in ecological engineering WEN Ya,ZHAO Guozhu,ZHOU Chuanbin,et al (6287)……………
The progress of ecological civilization construction and its indicator system in China
BAI Yang, HUANG Yuchi, WANG Min, et al (6295)
……………………………………………………
……………………………………………………………………………
2009 年度生物学科总被引频次和影响因子前 10 名期刊绎
(源于 2010 年版 CSTPCD数据库)
排序
Order
期刊
Journal
总被引频次
Total citation
排序
Order
期刊
Journal
影响因子
Impact factor
1 生态学报 11764
2 应用生态学报 9430
3 植物生态学报 4384
4 西北植物学报 4177
5 生态学杂志 4048
6 植物生理学通讯 3362
7
JOURNAL OF INTEGRATIVE
PLANT BIOLOGY
3327
8 MOLECULAR PLANT 1788
9 水生生物学报 1773
10 遗传学报 1667
1 生态学报 1. 812
2 植物生态学报 1. 771
3 应用生态学报 1. 733
4 生物多样性 1. 553
5 生态学杂志 1. 396
6 西北植物学报 0. 986
7 兽类学报 0. 894
8 CELL RESEARCH 0. 873
9 植物学报 0. 841
10 植物研究 0. 809
摇 绎《生态学报》 2009 年在核心版的 1964 种科技期刊排序中总被引频次 11764 次,全国排名第 1; 影响因
子 1郾 812,全国排名第 14;第 1—9 届连续 9 年入围中国百种杰出学术期刊; 中国精品科技期刊
摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
生摇 态摇 学摇 报
(SHENGTAI摇 XUEBAO)
(半月刊摇 1981 年 3 月创刊)
第 31 卷摇 第 20 期摇 (2011 年 10 月)
ACTA ECOLOGICA SINICA

(Semimonthly,Started in 1981)

Vol郾 31摇 No郾 20摇 2011
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