生物炭-牛粪堆肥中产β-葡聚糖苷酶微生物群落应答碳代谢抑制效应

【背景】在高浓度葡萄糖引起的碳代谢抑制效应下,产β-葡聚糖苷酶(β-glucosidase)功能微生物群落为适应碳代谢压力的变化,会差异化表达糖耐受和非糖耐受的功能基因。在堆肥中添加生物炭可以改变微生物生存的环境,进而影响微生物群落的组成与功能。【目的】分析在不同碳代谢压力下添加生物炭对产β-葡聚糖苷酶功能微生物群落的结构组成与功能的影响。【方法】在生物炭牛粪-稻草堆肥中添加葡萄糖、纤维二糖及β-葡聚糖苷酶抑制剂,构建不同的碳代谢压力。以细菌来源GH1家族的β-葡聚糖苷酶基因为分子标记基因构建基因克隆文库。同时测定羧甲基纤维素酶酶活和β-葡聚糖苷酶酶活。【结果】放线菌、变形菌和拟杆菌是功能微生物群落中的优势菌群。其中,CL处理组变形菌数量有所下降,在添加了抑制剂的处理组中,拟杆菌的数量明显上升。高浓度葡萄糖显著抑制了羧甲基纤维素酶酶活,但对β-葡聚糖苷酶酶活影响不大,其中低浓度纤维二糖的处理可以显著诱导β-葡聚糖苷酶活性。GHCH处理组中β-葡聚糖苷酶表现出高浓度葡萄糖激活特性。【结论】添加生物炭未明显影响参与纤维素降解的功能微生物群落对碳代谢抑制效应的应答。与自然堆肥相比,在添加了生...     

病死猪堆肥高温降解菌的筛选、鉴定及堆肥效果

摘要:【目的】为分离得到高温高效降解菌,加快病死猪的降解。【方法】本研究通过稀释平板法和选择培养基初筛及酶活性复筛的方法,从锯末和病死猪(粉碎)好氧堆肥样品中筛选获得两株能分别高效降解蛋白质和脂肪的高温菌株N-3和Y-3。通过16S rDNA对两菌株进行鉴定,并采用L9(34)正交设计对菌株培养条件进行优化。再利用10 L全自动发酵罐按优化后的培养条件对两菌进行发酵生产(菌数达到108CFU /mL)并等体积混合制备成液体菌剂,分别按发酵物料湿重的0%、0.3%、0.6%、0.9%接种至锯末+病死猪(粉碎)堆肥中进行堆肥效果验证。【结果】共分离得到两株高效降解菌,N-3为芽孢杆菌(Bacillus aestuarii),可高效降解蛋白质,其最适生长温度55 ℃,pH为7.2,转速200 r/min,通气量4 L/min;Y-3为嗜热脱氮芽孢杆菌(Geobacillus thermodenitrificans),能高效降解脂肪,其最适生长温度60 ℃,pH为7.2,转速300 r/min,通气量3 L/min。堆肥过程中对照组和接菌各组(0.3%、0.6%、0.9%)最高温度分别为58.3、69.0、68.9、66.3 ℃,各接菌组间无显著差异(P＞0.05),但均极显著高于对照组(P＜0.01),且各接菌组堆肥温度达到60 ℃以上天数分别为8、10、9 d,极显著高于对照组的0 d(P＜0.01)。至堆肥结束时,对照组和接菌各组的病死猪降解率分别为71.2%、75.7%、96.7%、97.1%。接菌各组(0.3% 接菌组除外)病死猪降解率均极显著高于对照组(P＜0.01),0.3%接菌组与对照组间无显著差异(P＞ 0.05)。【结论】筛选获得的高温腐熟菌N-3和Y-3为能高效降解蛋白质和脂肪的高温菌株,可以用于病死猪腐熟堆肥,且两菌等体积混合后按0.6% 添加量接种至病死猪堆肥中,能提高堆肥温度,维持高温时间,加快病死猪的降解,从而有效杀灭病原微生物,达到无害化要求。     

微生物菌剂在农业废弃物堆肥腐熟过程中的应用及其田间试验效果

以农村生活垃圾中的可堆肥腐熟成分和蘑菇渣为堆肥原料,通过添加微生物菌剂进行堆肥试验,研究其在农业废弃物堆肥腐熟过程中的作用,并通过田间试验研究堆肥腐熟后肥料样品对黄瓜和青椒的增产效果,以验证其肥效。结果表明添加微生物菌剂有助于堆肥腐熟后样品的氮、磷、钾的保全和有机质的增加,促进养分均衡。添加微生物菌剂的堆肥腐熟肥料样品在田间试验中对黄瓜和青椒的增产效果最为显著,分别为22.21%和19.87%。     

C/N驱动优势细菌菌群变化影响堆肥碳氮损失和腐殖质合成

为了探明C/N如何驱动堆肥过程中优势细菌菌群的变化而影响碳氮损失和腐殖质合成,设置3个C/N处理(20∶1、25∶1和30∶1),以羊粪和玉米秸秆为原料进行堆肥试验。结果表明: 与20∶1处理相比,30∶1和25∶1处理堆肥的碳、氮损失分别降低了33.5%、18.9%和23.6%、10.8%。优势细菌菌群、碳氮损失及有机碳组分的冗余分析表明,高C/N提高了堆肥中固氮细菌的种类和丰度,降低了反硝化细菌的种类和丰度,减少了堆肥过程中的碳氮损失;高C/N促进了木质纤维素类降解菌的生长繁殖,促进了富里酸和胡敏素降解而合成更多胡敏酸,提高了堆肥腐殖化程度。可见,C/N可通过影响堆肥中关键优势细菌菌群而影响堆肥过程和堆肥质量,调节堆肥原料C/N可以调控堆肥中碳氮损失和腐殖质的合成,从而提高堆肥质量并减少堆肥的二次环境污染。     

模拟酸雨对污泥堆肥中重金属形态转化及其环境行为的影响

通过模拟酸雨淋溶土柱的方法,研究了酸雨（pH=5．0和2．9）作用下污泥堆肥中Zn、Cu和Ni的溶出和迁移性。分析了酸雨对重金属形态分布规律的影响。结果表明,在相同酸雨强度下,淋出液中重金属含量与其在土柱中迁移距离大小次序为Zn〉Cu〉Ni;重金属在相同深度的土层中含量大小次序为Zn〉Ni〉Cu。淋溶液pH的降低和污泥堆肥施加比例的提高均会增加重金属在淋出液和土柱中的含量,但不影响重金属在土柱中的迁移距离。土壤酸化会促使土壤中重金属形态向活性形态转化,而且迁移距离增加。     

兼性厌氧纤维素降解菌的筛选和产酶研究

从我国天津地区堆肥中分离筛选出一株兼性厌氧的纤维素分解细菌D1,初步鉴定为纤维单孢菌(Cellulomonas sp.)。产酶最适碳源为葡萄糖,氮源为复合蛋白胨,酶的最适作用温度和pH值是50℃和6．4,在70℃以下和pH在5．2～8．4里稳定。     

秸秆还田方式对东北水稻土理化性质及微生物群落的影响

【目的】研究秸秆还田方式对东北黑土理化性质及微生物群落的影响。【方法】试验周期为2019年12月至2021年10月,秸秆还田采用2种方式： 秸秆直接还田+微生物菌剂WJ(strawdirect return+microbial agent WJ;MD),秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ(straw compost return +microbial agent WJ;MC)。分析土壤肥力、酶活和微生物群落。【结果】分析两种方式土壤有机质(SOM)、腐殖酸(HS)和富里酸有机碳(FA-C)含量,发现秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ分别增加2.28g/kg、7.82g/kg和5.26g/kg。土壤铵态氮(NH4⁺-N)、速效磷(AP)略高于秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ,均在6月份达到峰值。胡敏酸有机碳(HA-C)含量下降。此外,土壤脲酶、转化酶、纤维素酶活性和碱性磷酸酶活性对比发现,秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ分别高8.55%、15.46%、4.35%和6.19%。高通量测序结果显示,秸秆直接还田+微生物菌剂WJ中细菌和真菌的多样性均比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ丰富。其中Anaerolinea、Bacteroidetes、Pseudomonas为优势细菌,Tausonia、Mrakia、Mrakiella为优势真菌。【结论】秸秆直接还田+微生物菌剂WJ比秸秆堆肥还田+微生物菌剂WJ更有利于土壤有机质、腐殖酸、土壤酶活性和微生物多样性的增加,这说明秸秆添加WJ菌剂直接还田可以减少有机养分的流失,保持田间土壤肥力。     

鼓风对城市污泥好氧堆肥温度变化的影响

采用强制通风静态垛和温度反馈自动测控堆肥工艺,研究了鼓风过程对城市污泥好氧堆肥温度的影响。当城市污泥和调理剂比例为1：1时（体积比）,处于鼓风口远端（风向远点）各个层次的堆体温度基本上不会随鼓风过程而变化,处于鼓风方向中部（风向中点）、鼓风口近端（风向近点）的堆体,其中层、上层的温度将会下降,平均下降速度分别为0.05℃/min、0.04℃/min,但是温度下降的速率在整个鼓风过程中并不均匀,温度下降速度在0－10min较快,在10－40min较慢;当混合堆料中调理剂含量较低时（3：2）,堆体上层温度在鼓风过程中将会上升,上升速率约为0.022-0.05℃/min,中层温度下降,在鼓风开始阶段（0－10min）,下降速率较快,约为0.12℃/min,随后变化速率较小,约为0.01℃/min。对于不同调理剂比例的堆体,处于风向远点、中点的下层温度基本不受鼓风作用的影响;处于风向近点的堆体,其下层温度会随着鼓风过程而下降,平均下降速率约为0.025-0.03℃/min。     

施用EM堆肥对土壤螨群落结构的影响

对不同施肥条件下农田中的土壤螨进行调查,结果表明：（1）EM堆肥区土壤有机层加深,土壤螨垂直分布下限下移;（2）施用EM堆肥土壤螨数量多,物种丰富,分布均匀,长期施用EM堆肥可以形成多层次的食物网络,传统堆肥区土壤螨数量和种类较化肥区多,单纯施用化肥的农田,土壤螨数量和种类呈减少趋势,群落结构稳定性差,土壤生物间的联系向单一化方向发展。     

城市垃圾堆肥对Cr污染土壤的修复效应

通过模拟土培试验和盆栽试验 ,研究垃圾堆肥对Cr污染土壤的修复效应 .结果表明 ,垃圾堆肥对于土壤中有效Cr含量的影响是通过有机质含量、Eh、pH、<0 0 1mm粘粒含量等理化因子的变化来实现的 ;有机质含量变化和Eh变化分别是旱地土壤和淹水土壤中的主要影响因素 ,对有效Cr的效应分别占贡献的 73 4 %、5 5 5 %;垃圾堆肥施入土壤后 ,土壤渗透性得到改善 ,土壤中的Cr因被还原、吸附而固定 ,迁移量减少 ;垃圾堆肥施入可以减少植株对Cr的吸收 ,旱地土壤中 ,施加垃圾肥可使生物产量增加 35 9%,植株体内Cr含量下降 48 9%,在淹水土壤中 ,这种效应更加显著 ,生物产量比旱地土壤高 86 3%,Cr含量低 2 3 8%;垃圾堆肥施入后 ,植株体内的其他重金属含量未超标 ,垃圾肥可以安全用于Cr污染土壤的修复 .