摘要: 好氧堆肥是污泥资源化利用的重要途径.为探寻污泥堆肥过程中微生物群落结构和氮素代谢规律,以污泥为主料进行35 d的超高温好氧堆肥中试试验,对不同时期堆肥样品进行理化指标测定、高通量测序和非靶向代谢组学检测.结果显示:堆肥温度大于50℃共14 d,电导率（EC）值小于4.0 mS/cm,总氮（TN）含量下降0.14%,铵态氮（NH₄⁺-N）含量下降44.45%,硝态氮（NO₃^--N）含量上升58.54%,在中试规模下的堆肥保氮效果较好.堆肥后微生物丰富度降低,多样性增加.门水平上,由变形菌门（Proteobacteria）演替为厚壁菌门（Firmicutes）;属水平上,由嗜冷杆菌属（Psychrobacter）和不动杆菌属（Acinetobacter）演替为芽孢杆菌属（Bacillus）和直丝菌属（Planifilum）.相关性分析表明芽孢杆菌属与堆肥温度和亚硝态氮（NO₂^--N）含量显著正相关（P <0.05）,与TN含量显著负相关（P <0.05）,嗜冷杆菌属与NO₃^--N和有机氮（ON）含量分别呈显著负相关（P <0.05）和极显著负相关（P <0.01）,直丝菌属则与NO₃^--N和ON含量分别呈极显著正相关（P <0.01）和显著正相关（P <0.05）.好氧堆肥通过调控氨基酸类代谢物的表达,促进氮素代谢途径中谷氨酸、精氨酸、氰基氨基酸等的生物合成,最终通过氨基酸代谢,TCA循环等代谢途径促进相关酶和辅因子的合成,调控微生物的氮素代谢.本研究表明中试规模超高温好氧堆肥可以达到较好的堆肥效果,并对堆肥微生物群落和氮代谢途径产生影响;结果可为后续超高温好氧堆肥研究和工程应用提供参考.（图7表2参33）

摘要: 啤酒中的功能因子对于维持人体健康发挥着重要的作用.为选育高产功能因子的工业啤酒酵母，优化不同功能因子的高通量检测方法，并以工业啤酒酵母为出发菌株，通过常压室温等离子体（ARTP）诱变技术和高通量筛选方法强化工业啤酒酵母对功能因子（γ-氨基丁酸、谷胱甘肽和异麦芽糖）的合成能力，并采用实验室模拟啤酒发酵的方法，比较突变菌株和出发菌株在功能因子合成水平、啤酒酿造基本指标及主体风味物质影响等方面的差异.结果表明，突变菌株G3中的谷胱甘肽含量（14.16±0.08 mg/L）比原始菌株提高了337.74%，突变菌株63的γ-氨基丁酸含量（37.47±5.16 mg/L）提高了122.16%，突变菌株α4中的异麦芽糖含量（73.85±5.12 mg/L）提高了320.08%，同时突变株发酵的啤酒中各功能因子含量有所提高，主体风味物质、酒精度、发酵速度和原麦汁浓度等基本指标与出发菌株无明显差异.本研究通过ARTP诱变方法获得了不同功能（γ-氨基丁酸、谷胱甘肽和异麦芽糖）的酵母，并满足啤酒酿造的基本指标，为选育具有优良生产性状的工业化啤酒酵母菌株提供了技术支持，也为不同种类功能性啤酒的开发提供了新的研究方向和实践参考.（图10表6参29）

摘要: 青藏高原是我国重要的生态安全屏障，也是我国重大工程建设密集区，重大工程建设（如隧道建设）形成的裸露工程创面改变了土壤结构，可能进一步影响土壤碳素循环，但目前隧道工程创面如何影响土壤有机碳（SOC）尚不清楚.以青藏高原藏东南某隧道工程创面影响区为研究对象，以原生生态系统为对照，从土壤理化性质、SOC组分、团聚体稳定性及土壤酶活性等层面，基于相关性分析和结构方程模型探究隧道工程创面对SOC的影响机制.结果表明，与原生土壤相比，工程创面土壤的SOC、易氧化有机碳、可溶性有机碳、微生物生物量碳及团聚体有机碳分别下降了52.08、25.50、0.05、3.56、10.47 g/kg(P <0.05).工程创面土壤的含水率、营养元素含量、pH值、土壤酶活性以及团聚体稳定性也均呈现下降趋势.结构方程模型分析表明隧道建设通过直接降低土壤团聚体稳定性、土壤酶活性并改变土壤理化性质（有效氮、有效磷、含水率）而降低SOC含量，其中土壤理化性质不仅能直接影响SOC含量，还能通过影响土壤酶活性和团聚体稳定性间接影响SOC含量.综上所述，隧道建设产生的工程创面降低了SOC含量，研究结果为青藏高原隧道建设对SOC影响及制定合理生态保护措施提供了重要理论依据.（图6表5参63）

摘要: 厌氧发酵技术将果蔬垃圾转化为富含挥发性脂肪酸（VFAs）的发酵液（以下称酸化液），用作污水处理反硝化过程碳源脱氮具有“以废治废”的优点，还可能解决污水处理过程传统碳源添加引起的高成本难题.为探究酸化液作为碳源添加时的污水反硝化脱氮性能及微生物学机制，分别以酸化液和乙酸钠为碳源，对比研究两种碳源对污水反硝化脱氮性能、微生物群落结构及功能的影响.结果表明，两种碳源添加时污水反硝化脱氮效率均达到99.5%以上.酸化液碳源阶段反硝化速率（氮/挥发性悬浮固体，N/VSS）达到24.31 mg g^-1 h^-1)，是乙酸钠碳源阶段的1.97倍，反硝化速率、反硝化潜力和异养增殖产率等指标也均优于乙酸钠.微生物群落分析结果表明，酸化液作为碳源添加高度富集了Dechloromonas、Thauera和Stenotrophomonas等关键反硝化微生物菌属（占比75.41%），远高于乙酸钠碳源阶段（58.84%），进而促进了污水反硝化脱氮进程.本研究表明果蔬垃圾厌氧酸化液作为污水反硝化过程的碳源具有较大潜力.（图5表3参27）

摘要: 底栖硅藻是河流生态系统中重要的初级生产者，也是河流水生健康评价的重要指标之一.潍河是莱州湾典型入海河流，其底栖硅藻群落组成还未见报道.于2021年4月（枯水期）、2021年8月（丰水期）和2021年10月（平水期）对潍河进行采样调查，分析比较不同水期底栖硅藻群落特征及差异，解析环境因子对硅藻群落结构的影响，并利用综合硅藻指数（CDI）评价水生态健康状况.共鉴定底栖硅藻74种，最小舟形藻（Navicula minima）、变异直链藻（Melosira varians）等营养盐敏感种和喜富营养化种类是潍河的主要优势种和指示种.水期更替对底栖硅藻Shannon-Wiener多样性指数、Simpson多样性指数和Pielou均匀度指数差异均不显著.典型相关分析（CCA）和热图结果显示，影响底栖硅藻群落结构的主要环境因子为水温和高锰酸钾指数(COD_Mn). CDI评价结果显示，潍河水生态健康状况总体处于中等水平，除旱季WH9样点外，CDI值与综合营养状态指数（CTSI）呈现出相同的变化趋势，表明CDI指数可以较好地反映水环境质量状况.本研究系统揭示了潍河不同水期底栖硅藻群落的组成特征、优势种及环境驱动机制，并验证了CDI在莱州湾北方入海型河流水生态健康评价中的有效性，作为该区域首次基于底栖硅藻的水生态健康评价尝试，为潍河及同类河流水环境管理提供了科学支撑.（图8表2参62）

摘要: 镉(Cd)和铬(Cr)是环境中常见的重金属元素，对生态系统可能产生负面影响.凋落物不仅是重金属的重要来源，还能通过吸附作用富集大气或土壤中的重金属，且这一过程受到森林类型的显著影响.为理解不同森林凋落物分解过程中Cd、Cr元素的循环机制并提供重金属污染防治依据，选取中亚热带天然林、次生林、米槠(Castanopsis carlesii)人工林和杉木(Cunninghamia lanceolata)人工林为研究对象，通过为期两年(2021年3月至2023年3月)的原位凋落叶分解实验，探讨两种重金属元素在凋落物分解过程中的动态变化.结果表明：不同森林类型凋落叶中的Cd和Cr含量及其分解动态存在显著差异.在整个分解阶段，杉木凋落叶的Cd含量普遍低于米槠凋落叶，但其Cr累积/释放率均高于米槠凋落叶.特别地，在3种常绿阔叶林中，Cd含量表现为天然林>次生林、米槠人工林，而Cr的累积/释放趋势则相反，为米槠人工林>次生林>天然林. 4种林分中凋落叶Cr含量随穿透雨量的增加而上升.此外，在天然林中，凋落叶Cd含量与土壤pH呈显著负相关关系，而凋落叶Cr变化率则随着土壤pH的增加而增大.本研究揭示了4种林分凋落叶分解过程中重金属元素表现为累积-释放动态平衡，且这一平衡受到叶片类型及冠层结构的影响.其中，较小比叶面积与较低质量的杉木凋落叶相较于米槠凋落叶、人工林凋落叶相较于天然林凋落叶，均表现出较强的重金属累积/释放率.(图6表1参45)

摘要: 土霉素（oxytetracycline,OTC）污染对生态系统和人体健康构成严重威胁.探究根系分泌物在植物修复中的作用，解决植物修复效率低的问题对于土霉素污染土壤的治理具有重要的生态意义和研究价值.采用室内模拟试验，以景观植物紫鸭跖草（Tradescantia pallida）为供试植物，以模拟外源根系分泌物为研究对象，研究添加不同比例根系分泌物对植物吸收土霉素效率及抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）丰度、植物抗氧化系统、土壤酶活性与土壤细菌群落结构的影响，探究紫鸭跖草对土霉素污染土壤的修复效果及机理.结果表明：试验30 d时，种植紫鸭跖草显著降低（P <0.05）污染土壤中土霉素浓度（83.43%）及ARGs丰度（29.96%），加入根系分泌物（1%）后土壤土霉素去除率达99.25%,ARGs丰度降低53.94%.紫鸭跖草与根系分泌物对土壤酶活性具有刺激作用.假单胞菌门、放线菌门、酸杆菌门和浮霉状菌门主要参与大部分土霉素的去除.种植紫鸭跖草和添加根系分泌物主要通过影响微生物群落结构对土壤土霉素含量和ARGs丰度影响较大.本研究表明根系分泌物（1%）对土霉素生物降解、植物转运土霉素能力和降解菌丰度都有显著的调节作用，有助于提高紫鸭跖草修复土霉素污染土壤的潜力；结果为调控植物根际环境以提高修复效率提供了理论支持.（图11表3参69）

摘要: 利用微生物体内合成的聚羟基脂肪酸酯（polyhydroxyalkanoates,PHA）微球进行原位固定化酶，不仅可避免体外固定化步骤对酶活造成的影响，还可降低固定化酶的生产成本.然而，PHA微球同时固定化多酶的应用尚未开发.以来源于罗氏真养菌（Cupriavidus necator）的PHA前体合成相关酶β-酮基硫解酶（PhaA）、NADPH/NADH依赖型乙酰乙酰辅酶A还原酶（PhaB），来源于蜡样芽孢杆菌（Bacillus cereus）HBL-AI的PHA合成酶（PhaC,PhaR）和颗粒表面结合蛋白（PhaP）构建的PHA微球体系为基础，构建原位固定化双功能蛋白的PHA微球.采用分子生物学技术将绿色和红色荧光蛋白（EGFP和mCherry）分别与PhaC和PhaP进行融合表达，在重组大肠杆菌体内构建同时表达两个外源功能蛋白的PHA微球自组装体系；通过SDS-PAGE电泳、苏丹黑染色、扫描电镜、透射电镜以及倒置荧光显微镜验证微球固定化双酶的系统.结果显示，电泳分析检测到PHA微球表面含有PhaC-EGFP和PhaP-mCherry两种融合蛋白，说明成功构建了可在大肠杆菌体内原位固定化双酶的PHA微球.电镜结果显示菌体内PHA微球饱满，微球直径约为100-200 nm，呈规则球形，表面略为粗糙.纯化的微球在荧光显微镜下用单色光激发均可观察到红色或绿色荧光，且红绿荧光叠加后完全重合变为黄色，进一步说明红绿荧光蛋白均被成功固定化在PHA微球表面.本研究构建的微生物体内组装双功能酶的PHA微球体系为多酶的自组装研究提供了参考.（图6表1参20）

摘要: 通过在田间连续3年的轮作试验，探究水稻–油菜（RR）、水稻–紫云英（RM）轮作体系下不施用生物有机肥（NBF）、低量生物有机肥12 t/hm²（LBF）和高量生物有机肥15 t/hm²（HBF）对土壤丛枝菌根（arbuscular mycorrhizal,AM）真菌群落的影响，为耕地保育和提升土壤基础肥力提供理论依据.结果表明，与RR轮作处理相比，在RM轮作中，LBF和HBF处理土壤速效钾含量分别提高了40.5%和17.0%,HBF处理土壤碳氮比提高了20.9%；施用生物有机肥在RR轮作中显著提高了全氮、有机碳、速效钾、有效磷含量以及土壤碳氮比，分别为22.2%、64.6%、53.6%、54.1%和33.3%.在RM轮作中AM真菌Shannon和Simpson指数显著高于RR轮作；RM轮作处理显著提高球囊霉属（Glomus）相对丰度，而施用生物有机肥显著降低类球囊霉属（Paraglomus）相对丰度.轮作制度对AM群落组成无显著影响，而生物有机肥施用量则显著影响了土壤AM真菌群落组成，全氮（R²=0.67）、碱解氮（R²=0.75）和速效钾（R²=0.53）是影响土壤AM真菌群落的主要因子（P <0.05）.结构方程模型（SEM）结果表明，施肥和轮作通过改变土壤化学性质间接影响AM真菌群落组成，其中土壤有效磷（标准化总效应为0.505和0.131）和有机碳含量（标准化总效应为-0.501和0.611）是AM真菌群落组成和多样性的首要影响因素.综上所述，RM轮作和低量生物有机肥施用有利于土壤AM真菌多样性保护.（图5表3参42）

摘要: 赋存于页岩层中的甲烷（页岩气）的成功开发是当前和未来全球天然气增产的主要来源，对能源供给、结构调整和绿色过渡至关重要.然而，伴随页岩气开采产生的采出水中有机物来源及潜在健康风险不明确.其中，具有致癌、致畸、致突变危害的多环芳烃（PAHs）是广受关注的一类高风险污染物，但目前对其在页岩气采出水中的赋存和环境风险等缺乏整体认识，亦未成为采出水处理的目标.通过总结国内外文献报道发现，国内外采出水中的PAHs在种类上无明显差异，但国内采出水中低分子量PAHs浓度要高于国外，其种类和浓度受到地质储存条件、开采工艺等多种因素的影响.目前对于生物降解PAHs的研究主要通过中间产物来识别降解路径，且主要集中在好氧生物降解，对于不同体系中厌氧生物降解机理的研究有待进一步深化与完善.结合国内外已有针对PAHs的生物处理技术研究可以发现，生物处理技术对于处理页岩气采出水中的PAHs有着较大的潜力.建议未来关于页岩气采出水中PAHs的研究聚焦于高分辨识别采出水中的PAHs种类及浓度并进行溯源、深化和完善PAHs厌氧生物降解的机理以及开发针对PAHs降解的页岩气采出水处理技术等方面.（图6表1参98）