革兰氏阴性菌对黄土饱和渗透性影响的实验研究

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1、分类号:X5310710-2015129032硕士学位论文革兰氏阴性菌对黄土饱和渗透性影响的实验研究杨咪导师姓名职称钱会教授申请学位类别工学硕士学科专业名称水文学及水资源论文提交日期2018年4月20日论文答辩日期2018年5月30日学位授予单位长安大学StudyontheinfluenceofGram-negativebacteriaonsaturatedpermeabilityofLoessAThesisSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：YangMiSupervisor：Prof.QianHuiChan

2、g’anUniversity,Xi’an,China本文得到以下科研项目的资助与支持：国家自然基金项目“重塑黄土渗透性变化规律及其机制研究（4157020749）”摘要土壤既是微生物的家园，也是其生长繁殖的天然媒介。水溶液的理化性质可显著影响溶液中微生物的生长，当水源中的营养物质进入土壤，土壤重复性的湿润、干燥变化，使土壤含水量变得不稳定，并出现诸如土壤板结等问题。而土壤理化性质的改变作用到土壤中微生物群中，可引起微生物种类的变化，对土壤以及土壤微生物环境造成影响；同时水源营养物中的C、N、P、K等元素，对土壤中微生物的生长有着重要的影响，也使土壤的

3、理化性质发生变化。因此，土壤微生物的生长繁育、代谢规律，尤其是水源营养物中碳氮的改变都影响着土壤的渗透性。通过这些影响规律的研究，对促进土壤的良性循环利用具有重要的意义。本文采用室内试验与理论分析相结合的方法，以陕西泾阳的马兰黄土为例，取马兰黄土中的革兰氏阴性菌作为试验菌种，控制水源营养液中不同C/N比以及黄土中初始不同菌数，系统地研究了革兰氏阴性菌对重塑马兰黄土饱和渗透系数的影响规律。通过对土样中微生物种类、数量、生长速率、EPS以及表面自由能进行分析，研究黄土渗透性变化规律的内在机制。论文研究得到以下认识和结论：（1）马兰黄土中分布有广义细菌、真

4、菌、革兰氏阳性菌及革兰氏阴性菌，其中以革兰氏阴性菌的数量居多。通过对兰氏阴性菌的培养实验发现，当基础培养基中的C/N比从5:1升至40:1时，革兰氏阴性菌的生长速率也依次增大。（2）通过土样的渗透试验发现，随着渗透距离的增加，土样中革兰氏阴性菌的堵塞程度逐渐减小。从时间上来看，起初，土样的渗透性变化并不显著；随着渗透时间的增加，土样的渗透性快速下降，土样中革兰氏阴性菌的堵塞快速发生；渗透最后阶段，革兰氏阴性菌已经彻底堵塞土样，土样的渗透性又逐渐重新趋于稳定。（3）不同C/N比营养物质供给条件下，随着C/N比越大，土样的渗透系数减小的速率越快；不同初始

5、革兰氏阴性菌数量条件下，初始菌的数量越大，渗透系数减小的速率越快；而未添加菌种且供水源为去离子水的土样渗透性前期基本保持不变，后期仅出现略微下降。（4）渗透试验结束后，有营养物质供给条件下的所有渗透土样表面均观测到了革兰氏阴性菌的生物膜，而去离子水条件下的渗透土样未观测到生物膜；试验测定了营养液供给条件下土样中革兰氏阴性菌的表面自由能，不同C/N比营养液的革兰氏阴性菌的表面自由能由大到小顺序为：5:1>20:1>10:1>30:1>40:1。I（5）土样渗透系数的下降是多种因素共同造成的，一是由于营养液C/N比、初始菌数的不同，革兰氏阴性菌的生长特性

6、情况不同；二是由于革兰氏阴性菌生长代谢作用在土样表面形成的生物膜，它影响了革兰氏阴性菌与土样之间的粘附性且占据了黄土孔隙；此外，革兰氏阴性菌代谢所释放的气体也可能产生对渗透的堵塞。关键词：马兰黄土，革兰氏阴性菌，饱和渗透系数，生物膜，表面自由能IIABSTRACTSoilisnotonlythehomeofmicroorganism,butalsothenaturalmediumforitsgrowthandreproduction.Thephysicalandchemicalpropertiesoftheaqueoussolutioncansign

7、ificantlyaffectthegrowthofmicrobesinthesolution.Whenthenutrientsinthewatersourceenterthesoil,thesoilmoistureischangedandthesoilmoisturebecomesinstability.Suchproblemsassoilcompactionandsoillossoccur.Thechangeofsoilphysicalandchemicalpropertiesaffectsmicroorganismsinthesoil,caus

8、ingthechangeofmicrobialspecies,causingdamagetosoilands