鸡粪好氧堆肥氨氧化霉菌的筛选及生物学特性研究

摘要

异养氨氧化作用是异养型的细菌或霉菌等将铵态氮或其他负三价氮氧化为羟胺、亚硝态氮或硝态氮的过程。作为氮素循环的重要环节，异养氨氧化作用对高有机物、高氮环境中的氮素转化具有重要意义。鸡粪等固体废弃物的好氧堆肥是高有机物、高氮的好氧体系，因其中的氨挥发致使氮素严重损失，影响堆肥肥效。在该体系中强化异养氨氧化，即将铵态氮转化为亚硝态氮和硝态氮，具有遏制其中氮素挥发、保持肥效的意义。
　　 本研究以鸡粪好氧堆肥中分离的10株霉菌为对象，测定受试菌株的氮转化能力，筛选高效氨氧化菌株；测定高效氨氧化菌株不同生长时期的氮转化能力，明确菌体生长与氮转化作用的关系；改变培养条件，明确各环境因素对高效氨氧化菌株氮转化作用的影响；将高效菌株回归至鸡粪好氧堆肥，验证其实际效果。该研究旨在明确鸡粪好氧堆肥体系中氨氧化霉菌的存在情况、作用特性及实际效果，为降低该体系的氮素损失提供依据。
　　 主要研究结果：
　　 （1）受试的10株霉菌均能将铵态氮氧化为亚硝态氮和硝态氮，即均为氨氧化霉菌，提示该类霉菌在鸡粪好氧堆肥中普遍存在。确定的两株高效氨氧化霉菌菌株M25-22（Penicilliumsp.）与M40-4-（Aspergillussp.）在氨氧化霉菌培养基中培养5d后，均能使铵态氮降低0.3mg·mL-1以上，生成亚硝态氮和硝态氮总量分别约在1.1×10-3mg·mL-1、1.5x10-3mg·mL-1。
　　 （2）M25-22菌体生长量及铵态氮利用率在1～5d迅速增加；硝态氮浓度3～5d上升迅速，以后维持在1.1～1.μg·mL-1；亚硝态氮在2d后开始有微量生成，4d后呈降低趋势。M40-4菌体生长量及铵态氮利用率在1～3d迅速增加；硝态氮3～5d迅速增加；亚硝态氮在2d后开始增加，4d后趋于稳定。提示两株菌的氨氧化作用均属于次级代谢。
　　 （3）M25-22与M40-4均能在以葡萄糖、蔗糖、淀粉或纤维素为唯一碳源的培养基中进行氨氧化作用，能氧化硫酸铵、蛋白胨、乙酰胺、尿素或L-天冬氨酸中的负三价氮，其中可溶性淀粉、纤维素、蛋白胨等缓效碳、氮源对该作用更有利。在以蔗糖为唯一碳源、铵盐为唯一氮源的培养基中，M25-22氨氧化的最适条件为：蔗糖浓度12g·L-1、铵态氮浓度2.438mg·mL-1、pH7.5和培养温度30℃；M40-4氨氧化的最适条件为：蔗糖浓度10g·L-1、铵态氮浓度2.014mg·mL-1、pH7.0和培养温度45℃。
　　 （4）M25-22与M40-4分别回归堆肥后，均能明显降低堆肥氮素损失，促进堆肥腐熟，在鸡粪等固体废弃物的好氧堆肥中具有应用价值。

目录

文摘

英文文摘

CONTENTS

1 引言

1.1 畜禽粪便好氧堆肥概述

1.1.1 好氧堆肥的原理

1.1.2 畜禽粪便好氧堆肥的影响因素

1.2 畜禽粪便好氧堆肥氮素损失及其控制的研究进展

1.2.1 畜禽粪便好氧堆肥过程中的氮素转化机理

1.2.2 畜禽粪便好氧堆肥过程中氮素损失的研究进展

1.2.3 畜禽粪便好氧堆肥氮素损失控制的研究现状

1.3 异养氨氧化作用的研究进展

1.3.1 异养氨氧化微生物的种类

1.3.2 异养氨氧化作用机理的研究进展

1.3.3 异养氨氧化微生物应用的研究进展

1.4 氨氧化霉菌的研究进展

1.4.1 氨氧化霉菌的发现

1.4.2 氨氧化霉菌的氨氧化特性研究进展

1.5 本研究的目的与意义

1.5.1 研究目的

1.5.2 研究意义

1.6 本研究的特色与创新

1.7 本研究的主要内容

1.8 本研究的技术路线

2 材料与方法

2.1 氨氧化霉菌的筛选

2.1.1 试验材料

2.1.2 试验方法

2.2 高效氨氧化霉菌氮转化特性的研究

2.2.1 试验材料

2.2.2 试验方法

2.3 高效氨氧化霉菌回归堆肥试验

2.3.1 试验材料

2.3.2 试验方法

3 结果与分析

3.1 氨氧化霉菌的筛选

3.1.1 受试菌株氮转化能力的测定

3.1.2 高效氨氧化霉菌的确定

3.2 高效氨氧化霉菌氮转化特性的研究

3.2.1 高效氨氧化霉菌不同生长时期氨氧化能力及生长量的测定

3.2.2 不同碳源对氨氧化霉菌氨氧化能力的影响

3.2.3 不同氮源对高效氨氧化霉菌氨氧化能力的影响

3.2.4 蔗糖浓度对高效氨氧化霉菌氨氧化能力的影响

3.2.5 铵态氮浓度对高效氨氧化霉菌氨氧化能力的影响

3.2.6 pH对高效氨氧化霉菌氨氧化能力的影响

3.2.7 培养温度对高效氨氧化霉菌氨氧化能力的影响

3.3 高效氨氧化霉菌回归堆肥试验

3.3.1 堆肥全程温度的变化

3.3.2 堆肥全程含水量的变化

3.3.3 堆肥全程pH的变化

3.3.4 堆肥全程有机质含量的变化

3.3.5 堆肥全程总氮量的变化

3.3.6 堆肥全程C/N的变化

3.3.7 堆肥全程铵态氮含量的变化

3.3.8 堆肥全程硝态氮含量的变化

3.3.9 堆肥全程种子发芽指数（GI）的变化

4 讨论

4.1 氨氧化霉菌的筛选

4.2 高效氨氧化霉菌氮转化特性的研究

4.3 高效氨氧化霉菌回归堆肥试验

5 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文