葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落与碳氮含量的影响

以猪粪与秸秆(鲜质量10.5∶1)为基础,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行堆肥化试验,研究添加8％葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落演替和碳氮转化的影响.在堆肥化的30 d里,分7次采集不同时期的堆肥样品,测定堆肥中微生物区系、微生物生理群的数量及堆肥碳氮含量.结果表明:添加葡萄籽使堆肥中细菌数量略高、放线菌数量显著增加、真菌数量明显降低,细菌/放线菌下降;氨化细菌和反硝化细菌数量降低;而硝化细菌、固氮菌和纤维素分解菌数量增多;铵态氮和有机碳含量下降,而硝态氮含量明显提高.堆肥中硝态氮含量与放线菌数量呈极显著正相关关系.添加葡萄籽使堆体升温快且高温期稳定,堆肥含水率波动较小,从而使堆肥高温期放线菌和亚硝化细菌的波动较小,数量较高,有利于堆肥中硝态氮含量的增加.     

不同微生物菌剂处理对猪粪堆肥中氨挥发的影响

研究不同微生物复合菌剂及添加比例对猪粪与木屑混合(鲜重比为鲜猪粪∶木屑9∶1)堆肥过程中NH₃挥发的影响.结果表明,在堆肥过程中,NH₃挥发主要产生在堆肥前期15 d的升温和高温期,添加3‰的微生物复合菌剂1、2和3对猪粪堆肥中NH₃挥发都有一定的抑制作用,减轻氮素损失与堆肥恶臭,添加5‰复合菌剂1有显著抑制作用（P＜0.05）.     

高通量测序技术分析猪粪堆肥过程中微生物群落结构变化

为了解猪粪堆肥过程中微生物群落结构组成及多样性的变化,采集猪粪堆肥过程的三个代表性样品—新鲜猪粪、高温堆肥、腐熟堆肥,利用Illumina Miseq高通量测序技术对16S rRNA V4～V5可变区序列进行测序,分别获得37 009、42 470、36 713条有效序列及328、280、160个操作分类单元(OTU)。Alpha多样性分析表明,在堆肥过程中微生物群落丰富度呈现降低趋势,而多样性呈现先上升后下降趋势。随着堆肥的进行,在门水平上,厚壁菌门、拟杆菌门和软壁菌门相对丰度降低,而变形菌门和放线菌门相对丰度升高;在属水平上,Turicibacter、Terrisporobacter、Parabacteroides、Clostridium sensu stricto、Corynebacterium等来自动物肠道的微生物相对丰度明显下降,Thermopolyspora、Thermomonospora、Thermobifida、Halocella等耐热耐盐微生物成为最主要优势菌。堆肥过程不同菌群优势度的变化是微生物与堆肥中各理化因子相互作用的结果。     

微生物菌剂对猪粪堆肥中细菌群落结构的影响

以猪粪和小麦秸秆做堆肥试验,处理组添加外源微生物菌剂,利用常规方法对堆肥样品进行理化性状测定,采用高通量测序技术分析堆肥过程中细菌群落特征。理化性状测定结果表明: 添加外源菌剂可延长堆肥高温时间,降低堆肥发酵末期的pH,增加全氮含量,加快C/N的下降。主成分分析表明: 外源菌剂影响堆肥样品细菌群落的稳定性。门分类水平上,厚壁菌门、变形菌门和绿弯菌门的相对丰度在处理组中较高;纲分类水平上,梭状芽孢杆菌纲、α-变形菌纲和γ-变形菌纲在处理组的升温期和高温期相对丰度增加;科分类水平上,小单孢菌科和梭状芽孢杆菌纲的消化链球菌科、梭菌科以及盐厌氧菌科的相对丰度在处理组的升温期和高温期均呈上升趋势。Pearson相关性分析表明,盐胞菌属与外源菌剂呈显著正相关,而氨苄芽孢杆菌属与外源菌剂呈显著负相关。研究表明,猪粪堆肥中添加外源菌剂可使堆肥的理化性质和细菌群落结构均发生显著变化。     

接种微生物菌剂对猪粪堆肥过程中细菌群落多样性的影响

利用PCR-DGGE方法研究了接种外源微生物菌剂对鲜猪粪高温好氧堆肥过程中细菌群落多样性的影响.结果表明：接种外源微生物菌剂可以促进堆肥的顺利进行,比不接种处理的高温期提前2 d.DGGE图谱分析表明,堆肥中优势细菌群落组成发生了明显的更迭现象,不同堆肥时期细菌群落的Shannon-Wiener指数呈显著差异.目的条带克隆测序结果表明,整个堆肥过程Clostridium stercorarium subsp. thermolacticum sp.一直是优势菌属,不经培养细菌、Bacillus coagulans sp.、Clostridium thermocellum sp.在接种外源微生物菌剂处理的第10、16天成为优势菌属,不经培养的Firmicutes sp.和不经培养的 delta proteobacterium分别在未接种外源微生物菌剂处理堆肥发酵的第5天和第16天成为优势菌属.非优势菌属Ureibacillus thermosphaericus、不经培养的Silvimonas sp.出现在堆肥腐熟后期,不经培养的土壤细菌主要出现在堆肥初期和高温初期.UPGMC聚类分析表明,接种外源微生物菌剂明显影响了堆肥不同时期的细菌群落结构组成.堆肥化过程中细菌DGGE图谱主成分分析表明,细菌群落变化主要受外源接种微生物菌剂的影响.     

生物炭对猪粪堆肥过程中细菌群落结构的影响

【背景】细菌群落多样性影响堆肥过程,生物炭影响细菌的生长,但生物炭对猪粪堆肥细菌群落结构的影响尚未见报道。【目的】根据细菌群落结构和堆肥温度的变化规律,添加适量的生物炭到猪粪堆肥,以提高堆肥主要细菌的占比和堆肥效率,为推广生物炭和猪粪堆肥的联合应用提供参考。【方法】设计0%、3%、6%和9%的生物炭添加量,在堆肥的高温期和温度稳定期分别取样,总共8个样品。根据IlluminaMiSeq对细菌16SrRNA基因的高通量测序结果,分析生物炭添加量和堆肥温度对猪粪堆肥细菌群落结构的影响。【结果】在细菌门水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Firmicutes、Acidobacteria和Deinococcus-Thermus;在细菌属水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Chryseolinea、Subgroup_6_norank、Steroidobacter、Anaerolineaceae、Nonomuraea、Longispora、Bacillus、Sporacetigenium、Luteimonas、Phyllobacteriaceae、Truepera、Rhodothermacea和Aquamicrobium。生物炭添加量对猪粪堆肥主要细菌的生长既有促进作用,也有抑制作用。随着生物炭添加量的增加,Bacillus、Streptomyces、Rhodothermaceae和Firmicutes的丰度随之增加,而Chryseolinea、Longispora和Steroidobacter的丰度却随之减少。Firmicutes、Bacillus和Streptomyces的丰度在堆肥高温期要大于堆肥温度稳定期,而Chloroflexi、Anaerolineaceae和Longispora则相反。猪粪堆肥高温期的细菌多样性要明显大于堆肥温度稳定期。堆肥高温期的细菌群落达到70个,远多于堆肥温度稳定期的15个;其中对猪粪堆肥起主要作用的细菌,堆肥高温期时达到7个(Rhizobiales、Incertae_Sedis、Proteobacteria、Alphaproteobacteria、Xanthomonadales、Gammaproteobacteria和Steroidobacter),而堆肥温度稳定期只有3个(Micromonosporales、Longispora和Micromonosporaceae)。猪粪堆肥添加生物碳后,环境因子(电导率、含水量、温度和pH)对堆肥主要的细菌不能产生显著的影响。β-Proteobacteria、Rhodothermaceae、Phyllobacteriaceae和Bacterium是含水量、温度和pH影响最大的细菌。【结论】生物碳添加量和堆肥温度能改变猪粪堆肥的细菌群落结构,在猪粪堆肥高温期能显著增加细菌的数量和多样性。猪粪堆肥的电导率、含水率、温度和pH能影响堆肥细菌的生长,但对堆肥主要细菌的影响不显著。     

土霉素对堆肥过程中酶活性和微生物群落代谢的影响

摘 要;以猪粪和秸秆为试验材料,研究了土霉素对堆肥温度、种子发芽指数、C/N、纤维素酶、脲酶、过氧化氢酶以及微生物群落代谢的影响。结果表明, 0 mg/kg (对照处理)的堆肥在第 2 天上升到 50 ℃以上, 维持了 5 d,达到了无害化处理的要求。35 mg/kg 土霉素处理(A1 处理）第 4 天升到 51.0 ℃,其高温期维持了 1 d。70 mg/kg 土霉素处理(A2 处理)第 3 天升到 50 ℃以上,高温期维持了 2 d。105 mg/kg 土霉素处理(A3 处理)和 140 mg/kg 土霉素处理(A4 处理)的温度在整个堆肥期间均未达到 50 ℃。在堆肥结束时各个处理的种子发芽指数均达到 80 % 以上。CK（Control check, 对照处理）、A1、A2、A3 和 A4 处理的 C/N 由 34.50 分别降为 16.64、16.07、19.48、18.45 和 19.83。堆肥的第 1 天,A1、A2、A3 和 A4 处理对纤维素酶活性的抑制率分别为 60.30%、21.30%、48.81% 和 76.05%,第 3 天,土霉素对纤维素酶活性起促进作用,在 4—30 d,A3、A4 处理对纤维素酶活性有抑制作用。在堆肥的前期（1—3 d）,土霉素刺激脲酶活性,随着堆肥时间的延长,土霉素对脲酶活性由刺激变为抑制作用,在第 18—30 天 A3、A4 处理与 CK 相比有着显著的抑制作用。在堆肥第 1 天到第 18 天,土霉素基本上促进过氧化氢酶的活性,堆肥 18 d 之后土霉素对过氧化氢酶起着是抑制作用。用 Biolog (ECO Microplate)方法研究了土霉素对堆肥过程中微生物群落代谢的影响,结果表明,在升温期 CK 处理的 AWCD (Average Well Color Development, 平均颜色变化率)在培养 60 h 之后大于其他处理,高温期 A2 处理的 AWCD 值最高,在降温期 CK 的 AWCD 值一直是最高的。对 Shannon 指数进行分析显示,堆肥的初始阶段土霉素降低微生物群落的功能多样性,随着时间的延长,土霉素增加微生物群落的功能多样性。对微生物利用六大类碳源分析表明, 140 mg/kg 的土霉素浓度能够改变微生物利用碳源的种类。     

环境条件对猪粪好氧堆肥过程的影响

禽畜粪便的大量排放给环境造成了巨大污染,其中猪场粪便和污水是最主要的污染源。为了实现猪粪的无害化、减量化和资源化,好氧堆肥是目前普遍应用和效果良好的实用技术。为了探明堆肥过程的生物学和化学过程,论本文主要从几个影响因素如温度、调理剂、含水率、通风方式、微生物菌剂等对猪粪好氧堆肥技术方面进行了综述。     

添加竹炭对猪粪堆肥过程中升温脱水及氮素损失的影响

堆肥是实现畜禽粪便处理及资源化利用的有效途径,但传统堆肥过程存在升温脱水效果不佳及氮素损失的问题.本文利用猪粪进行堆肥试验,探讨了堆肥过程中添加不同比例竹炭对堆肥升温脱水及氮素损失的影响.结果表明: 与不添加竹炭的对照相比,添加竹炭处理可以使堆体升温时间缩短24～48 h,脱水率提高13.6%～21.4%,堆肥高温期持续时间延长216～264 h;添加竹炭处理可以增加堆肥铵态氮、硝态氮及总氮含量,使氮素固定率提高28.3%～65.4%.
     

彩绒革盖菌在猪粪堆肥中应用的初步研究

在以猪粪为原料的静态条垛堆肥的堆体试验中添加了彩绒革盖菌,研究其对堆肥发酵的影响。研究表明彩绒革盖菌在堆肥二次发酵时期有利于堆体温度的提升和保温,说明了在进入堆肥后期彩绒革盖菌对其中剩余的木质素等成分有很好的分解能力,有利于堆肥的腐熟和养分的释放,初步表明彩绒革盖菌是一株理想的堆肥发酵菌株。     

畜禽粪便堆肥过程中各种氮化合物的动态变化及腐熟度评价指标

对不同畜禽粪便在堆肥过程中各种含氮化合物的动态变化进行了研究,结合综合性腐熟度评价指标——种子发芽指数（GI）,探讨了畜禽粪便堆肥过程中与氮有关的腐熟度评价指标.结果表明：随着堆肥的进行,除奶牛粪外,其它畜禽粪便的全氮（TN）含量均呈先下降而后平稳变化趋势,奶牛粪则呈先增加而后平稳变化趋势;各种畜禽粪便中,碱解性氮（HN）含量先增后降;NH₄⁺-N含量先下降而后保持平稳;NO₃^- -N含量则持续增加;NH₄⁺ -N/NO₃^- -N迅速降低.堆肥腐熟度指标中,除综合性评价指标GI值外,HN/TN和NH₄⁺ -N/TN也可作为评价畜禽粪便腐熟程度的优选指标,而NO₃^- -N/TN只能作为一般性评价指标.根据综合性评价指标GI值达到腐熟要求的标准（GI>0.50）,除仔猪粪外,其它畜禽粪便在HN/TN<20.77％、NH₄⁺ -N/TN<10.06％及NO₃^- -N/TN>0.38％时基本达到腐熟要求.     

氮添加土壤微生物群落结构影响微生物碳利用效率

尽管近年来中国氮(N)沉降水平逐渐趋于稳定,但中国东南地区N沉降相比于其他地区仍处于较高水平。N沉降对陆地生态系统碳循环过程的影响不容忽视。微生物碳利用效率(CUE)是指微生物将吸收的碳转化为生物量碳的效率,高微生物CUE意味着高土壤有机碳存储潜力。因此,探究N沉降背景下微生物CUE的变化将有助于进一步认识陆地生态系统土壤碳存储的变化。然而,目前关于N沉降下微生物群落结构的变化如何影响微生物CUE鲜有报道。在福建省泉州市戴云山国家级自然保护区的罗浮栲林通过N添加模拟N沉降。实验共包括三个N添加处理：对照(CT,+0 kg hm^-2 a^-1)、低氮(LN,+40 kg hm^-2 a^-1)和高氮(HN,+80 kg hm^-2 a^-1)。测定不同处理土壤基本理化性质、微生物生物量、酶活性和CUE,并使用高通量测序对微生物群落结构和多样性进行测定。结果表明,N添加显著影响微生物CUE,随着N添加水平的增加,CUE逐渐增加;相反,土壤pH、可提取有机碳(EOC)和微...     

蚯蚓和秸秆对铜污染土壤微生物类群和活性的影响

试验设置4个Cu浓度水平：0、100、200和400 mg·kg^-1 Cu²⁺,每个Cu浓度水平设置4个处理：对照(CK)、表施秸秆(M)、接种蚯蚓(E)、同时加入蚯蚓和秸秆(ME),研究了在Cu污染土壤中加入蚯蚓和秸秆对土壤微生物数量及活性的影响.结果表明：Cu污染、秸秆和蚯蚓均明显影响土壤微生物类群; Cu污染对细菌、放线菌具有抑制作用,而对真菌没有影响;秸秆显著提高了真菌数量;蚯蚓使土壤细菌、放线菌数量显著增加,而对真菌数量影响不大.Cu污染浓度＞200 mg·kg^-1处理对微生物量碳具有抑制作用;加入秸秆或蚯蚓,可显著提高土壤微生物量碳,而且同时加蚯蚓和秸秆处理土壤微生物量碳增加最显著.加入蚯蚓和秸秆后,土壤呼吸值显著增高.Cu<200 mg·kg^-1时,蚯蚓处理土壤呼吸值最大,平均比对照高3.06～5.58倍;Cu≥200mg·kg^-1时,蚯蚓、秸秆同时加入处理土壤呼吸值最高.4个处理土壤代谢商大小顺序为：ME>E>M>CK.蚯蚓和秸秆处理对土壤NH₄⁺-N没有影响,而对土壤NO₃^--N影响各异.接种蚯蚓,可显著提高土壤NO₃^--N含量;加入秸秆,可显著降低土壤NO₃^--N含量;同时加入蚯蚓和秸秆处理NO₃^--N含量最低.相关分析表明,土壤有效态Cu(DTPA-Cu)与土壤放线菌、细菌呈显著负相关,而与土壤呼吸、土壤NO₃^--N、NH₄⁺-N含量呈显著正相关.引入秸秆和蚯蚓,可在一定程度上减缓Cu污染对微生物数量和活性的影响.     

超高温堆肥促进氮素减损的微生物机制研究进展

堆肥中氮的循环在很大程度上依赖微生物驱动的氮素转化。传统高温堆肥最高堆温普遍在55-60℃,温度的提高有利于缩短堆肥周期和提高堆肥品质。超高温堆肥作为近年来快速发展的新兴技术,不但能突破传统堆肥工艺堆温低的局限,并且持续的超高温调控了堆肥微生物组、堆肥环境与氮素的互作,减少了氮素的损失。本文综述了堆体的氮循环过程及超高温堆肥技术在保氮方面的显著优势,以及超高温堆肥过程中具有氮代谢功能的优势微生物种群及其影响因素,重点介绍有关超高温堆肥控制氮素损失的作用机制研究进展,同时对超高温堆肥现有研究中存在的问题进行分析并探讨解决途径。     

氮添加对黄土丘陵区油松人工林根际土壤微生物群落结构的影响

中国南方及中部为高氮沉降区(～35 kg·hm^-2·a^-1),氮沉降量向西北依次递减(～7.55 kg·hm^-2·a^-1).黄土高原区历经几十年的退耕还林还草而面貌一新,但该区域人工林土壤微生物群落结构对氮素添加响应的研究还鲜有报道.本研究以黄土丘陵区不同林龄油松人工林为研究对象,应用Illumina HiSeq测序技术对细菌16S rDNA和真菌ITS进行序列测定与分析,探讨根际土壤细菌和真菌群落结构组成对土壤氮添加(施用量为200 kg N·hm^-2·a^-1纯氮)的响应,旨在探究我国西北黄土丘陵区油松人工林根际土壤微生物多样性及群落结构对定量氮添加的响应.结果表明: 氮添加显著增加了25年龄林地细菌和真菌Shannon多样性,显著增加了40年龄林地细菌丰度指数.氮添加显著增加了40年龄林地拟杆菌门的相对丰度和25年龄林地酸杆菌门及接合菌门的相对丰度,但显著降低了40年龄林地奇古菌门的相对丰度.非度量多维尺度分析结果显示,氮添加对土壤细菌群落结构组成的影响程度大于真菌,对25年龄林地微生物群落结构组成的影响程度大于40年龄林地.表明不同林龄油松人工林根际土壤微生物的多样性及群落结构对土壤氮添加响应具有差异性.相对于真菌群落结构组成,细菌群落结构组成对氮添加更敏感;相对于40年龄林地,25年龄林地根际土壤微生物的群落结构组成对氮添加更敏感.因此,黄土高原区人工林地生态系统演替到一定阶段(40年左右),比幼龄林地生态系统更能承受外界较大的氮添加扰动.     

有机物料种类及腐熟水平对土壤微生物群落的影响

应用Biolog方法研究了温室盆栽番茄条件下,施用不同种类及不同腐熟水平的有机物料对土壤微生物群落的影响,施用有机物料60d后取土分析土壤微生物群落多样性及土壤微生物对Biolog微平板中胺、氨基酸、糖、羧酸、聚合物和其它类碳源的利用情况,结果表明,施用有机物料可提高土壤微生物群落多样性,施用新鲜酒糟的多样性指数略高于施用腐熟10d酒糟,牛粪不同腐熟水平对多样性影响显著,且对多样性具有正向或负向的影响;对照和施用酒糟的土壤微生物对聚合物的利用率高于施用牛粪处理,施用新鲜物料处理的土壤微生物对聚合物的利用率高于施用腐熟物料处理。