一种快腐菌剂对堆肥制作效果及微生物群落的影响

摘要

为研究接种快腐菌剂对堆肥制作效果以及堆肥微生物群落变化的影响，本研究通过向猪粪堆肥中接种快腐菌剂，研究快腐菌剂对堆肥制作效果的影响，并采用PCR-DGGE技术研究堆肥微生物的群落变化，研究结果如下：
　　 1.接种快腐菌剂对堆肥制作的影响
　　 和未接种对照相比，接种快腐菌剂加快堆肥前期升温速度，堆体达到65℃时间从第5d提前到第3d，堆体最高温度从67.3℃提高到72.7℃。60℃以上温度维持时间从17d延长到21d。接种快腐菌剂一方面，在堆肥制作前期(前5d)促进易分解物质可溶性糖和淀粉的分解，可溶性糖的分解从对照的36.7％提高到54.2％、淀粉从39.4％提高到80.2％，另一方面，在高温阶段促进难分解物质粗纤维的分解速率，从而在整个堆肥制作过程中加快总有机质分解，总有机质稳定时期从对照的第30d提前到第25d，最终加快堆肥腐熟进程。
　　 2.PCR-DGGE技术研究接种快腐菌剂对堆肥微生物群落变化的影响
　　 (1)通过提取不同时期堆肥细菌总DNA，PCR扩增细菌16S rDNA V3区和DGGE电泳，进行DGGE条带多样性的分析，结果表明：堆肥过程中两组堆肥DGGE条带数量呈现出高-低-高的动态变化。表现为堆肥初期，DGGE条带数较多，为20。进入高温前期，堆肥温度迅速上升，大量中温微生物死亡，而新的嗜热微生物尚未大量繁殖，导致DGGE条带数下降，接种与对照DGGE条带数分别为16，14。随着高温的继续，嗜热微生物不断出现，使得高温后期DGGE条带数再次增多，接种与对照条带数分别上升到22，23。至堆肥腐熟期与后熟期，堆温保持稳定，接种处理DGGE条带数略有所下降，但两处理组DGGE条带数在堆肥腐熟期基本维持在一个较高水平。
　　 (2)通过堆肥样品的PCR-DGGE指纹图谱可以看出，整个堆肥过程中，两组堆肥样品DGGE优势条带均发生明显的变化。表现为部分优势条带存在于堆肥的整个过程；部分优势条带在高温前期出现，随着堆肥进程逐渐消失；还有部分优势条带只存在于堆肥腐熟期与后熟期。说明随着堆肥的进程，微生物群落结构发生了相应变化。
　　 (3)采用Quantity one软件对两种处理不同阶段堆肥8个样品的PCR-DGGE图谱进行聚类分析，结果发现：随着堆肥进程，堆肥微生物群落结构明显分为三个区域。第一个区域只分布一个样品，为对照高温前期，第二个区域分别为对照高温后期、接种高温前期与后期的三个样品，第三个区域分别为对照与接种处理的腐熟期与后熟期的四个样品。比较不同阶段堆肥样品微生物群落，发现高温前期对照与接种堆肥微生物群落相似性最低，高温后期两处理组之间相似性明显提高，到腐熟期至后熟期微生物群落没有明显差异。说明堆肥微生物群落结构受到快腐菌剂的影响，尤其堆肥制作前期的微生物群落结构的影响最为明显。
　　 以上结果表明，接种快腐菌剂通过改变堆肥微生物的群落结构，主要是改变了堆肥高温前期的微生物群落结构，一方面在堆肥制作前期促进易分解物质可溶性糖和淀粉的分解，另一方面在高温阶段促进难分解物质粗纤维的分解速率，最终加快堆肥腐熟进程。

目录

文摘

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声明

引言

文献综述

1 我国畜禽粪便污染状况

1.1畜禽粪便排放量及对环境的污染

1.2畜禽粪便污染物特点

2堆肥技术

2.1堆肥的原理

2.2堆肥的重要影响因素

2.3堆肥腐熟度指标

2.4堆肥中的微生物及其群落变化过程

3堆肥中接种菌剂的研究进展及应用

3.1接种菌剂的研究进展

3.2高效复合微生物菌群的接种应用

4.传统微生物培养技术的局限

5基于PCR的微生物群落结构分析技术

5.1聚合酶链式反应(PCR)扩增技术

5.2基于PCR产物的DGGE指纹图谱分析

5.3 DGGE技术在堆肥微生物群落研究中的应用

参考文献

第一章 接种快腐菌剂对堆肥制作效果的影响

1材料与方法

1.1堆肥材料与菌剂

1.2堆肥制作与堆肥温度、淀粉及可溶性糖、粗纤维、总有机质、C／N的测定

2结果与分析

2.1接种菌剂对堆肥温度的影响

2.2对淀粉及可溶性糖分解的影响

2.3对粗纤维分解的影响

2.4对总有机质分解的影响

2.5对堆肥腐熟的影响

3讨论与小结

第二章 PCR-DGGE技术研究接种快腐菌剂对堆肥微生物群落结构的变化的影响

1材料与方法

1.1材料

1.2实验方法

2结果与分析

2.1堆肥样品细菌总DNA的提取

2.2堆肥样品细菌总DNA 16S rDNA V3区扩增

2.3堆肥总DNA 16S rDNA V3区扩增DGGE指纹图谱与聚类分析

3结论与展望

参考文献

致谢