园林废弃物制造栽培基质过程中微生物的动态变化

摘要

本文采用传统分离结合荧光定量PCR的方法以及DGGE结合多元统计分析的方法，研究了规模生产过程中不同园林废弃物种类堆腐过程微生物的动态变化，及其与堆腐过程物料理化性质之间的关系。综合考察了不同园林废弃物形成基础物质的微生物生物量、多样性指数及其理化性质。同时，筛选植物病原菌拮抗微生物，以获得具有病原微生物抗性的功能基质，为园林废弃物制造健康栽培基质提供科学和应用基础。 主要研究结果如下: 1、堆腐过程研究及其理化性质分析表明，木质素含量较低的草坪草腐熟速度快，木质素含量较高的枯枝落叶堆腐速度相对较慢;草坪草堆体升温速度快，高温维持时间较枯枝落叶长。两种园林废弃物堆腐升温阶段C/N比均下降迅速而后期较缓;堆体的pH值和EC值均逐渐升高，但草坪草EC值的上升速度显著高于枯枝落叶。同时，两种堆腐材料，腐殖化作用均主要发生在堆体降温和腐熟阶段。堆腐过程中有效磷和有效钾含量变化幅度小，容重呈逐渐下降趋势。 此外，两种园林废弃物堆腐初始C/N比均较一般农业常用固体废弃物如秸秆等为高。 2、可培养法分离微生物计数结果表明，升温快速且堆腐最高温度更高的草坪草堆体中，细菌的生物量并不比枯枝落叶堆体中的生物量低，而堆腐前期更高。两种堆体中可培养微生物生物量整体变化趋势均呈现先升后降，而腐熟阶段略有升高。可培养细菌的生物量高于可培养真菌。高温堆腐对可培养细菌生物量影响小于真菌。荧光定量试验结果表明，堆体中细菌16S rDNA基因的拷贝数远高于真菌18S rDNA基因拷贝数。可培养计数和荧光定量分析均表明，当草坪草堆体温度达到最高温度时，微生物生物量出现明显下降，而枯枝落叶堆体符合一般材料堆腐规律。 3、DGGE研究表明，草坪草和枯枝落叶堆腐过程中真菌的多样性均小于细菌的多样性。草坪草细菌多样性低于枯枝落叶细菌多样性，而两种材料真菌多样性相差不大。草坪草堆腐过程中细菌种群变化较真茵大，枯枝落叶变化趋势亦然但程度较低。对于细菌和真菌两大类群来说，枯枝落叶堆腐过程种群变化均较草坪草缓和。基于冗余分析方法解析微生物群落组成，样点和微生物种群的二维排序图结果表明，草坪草堆腐过程对细菌种群影响较大的理化因子为pH值以及总N含量;对真菌种群影响较大的为容重和有效P。枯枝落叶堆腐过程对细菌种群影响较大为容重和腐植酸，对真菌种群影响较大的为温度和总N含量。 4、三种园林废弃物（草坪草、枯枝落叶和菇渣）堆腐高温期(＞50℃)均超过7d，一般可杀死或抑制堆体中常见病原菌。草坪草和枯枝落叶形成基础物质pH值及EC值较高，而菇渣较低。三种园林废弃物堆腐完成后均含有较高的初始养分。草坪草堆腐后的生物稳定性较其它两种基质高。 同时，初步筛选获得重要园林植物兰花和竹子主要病害兰花黑腐病拮抗菌4株，竹根腐病拮抗菌5株，其中对两种病原菌均具有拮抗作用的菌株2株，16S rDNA测序结果表明，大部分拮抗菌株归属于芽孢杆菌属。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 栽培基质与园林废弃物

1．1．1 栽培基质概述

1．1．2 园林废弃物

1．2 微生物在园林废弃物堆腐过程中的作用

1．2．1 细菌

1．2．2 真菌

1．2．3 放线菌

1．2．4 古细菌

1．2．5 木质纤维素降解菌

1．3 堆腐过程中影响微生物的因素及其机理

1．3．1 温度

1．3．2 pH值

1．3．3 含水率

1．3．4 通风供氧

1．3．5 碳氮比

1．4 堆腐过程中微生物的研究方法

1．4．1 培养方法

1．4．2 实时定量RT-PCR技术

1．4．3 DEEG

1．4．4 多元统计分析

1．5 栽培基质在抑制植物病原菌方面的作用

1．5．1 生防菌

1．6 本论文研究概况

1．6．1 研究背景

1．6．2 研究的目的意义及研究内容

1．6．4 技术路线

第二章 不同园林废弃物堆腐过程中理化性质变化

2．1 试验材料及方法

2．1．1 试验材料及采样方法

2．1．2 仪器设备

2．1．3 分析测定方法

2．2 结果与分析

2．2．1 温度(T)变化

2．2．2 容重(ρ)变化

2．2．3 pH、EC值变化

2．2．4 碳氮(C／N)比值变化

2．2．5 无机营养元素N、P、K含量变化

2．2．6 腐殖酸(HA)变化

2．3 讨论

2．4 小结

第三章 堆腐过程中微生物生物量的动态变化

3．1 材料及方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 仪器设备

3．1．3 试验试剂

3．1．4 可培养微生物的分离和计数

3．1．5 堆腐总DNA的提取及纯化

3．1．6 目的片段的扩增、克隆及克隆序列鉴定

3．1．7 荧光定量标准曲线制备

3．1．8 荧光定量检测

3．2 结果与分析

3．2．1 可培养微生物生物量统计

3．2．2 堆腐微生物总DNA提取结果

3．2．3 目的片段扩增、克隆及序列鉴定结果

3．2．4 荧光定量标准曲线测定结果

3．2．5 堆腐微生物群落定量分析结果

3．3 讨论

3．4 小结

第四章 园林废弃物堆腐过程中微生物群落组成与理化因子的相关性分析

4．1 材料及方法

4．1．1 试验材料及采样方法

4．1．2 主要仪器设备

4．1．3 试验试剂

4．1．4 目的片段PCR扩增

4．1．5 变性梯度凝胶电泳(DGGE)

4．1．6 数据处理

4．2 结果与分析

4．2．1 目的片段PCR扩增结果

4．2．2 草坪草堆腐微生物DGGE指纹图谱分析

4．2．3 草坪草堆腐微生物群落遗传多样性分析

4．2．4 草坪草微生物群落结构相似性分析

4．2．5 草坪草堆腐微生物DGGE指纹图谱冗余分析

4．2．6 枯枝落叶堆腐微生物DGGE指纹图谱分析

4．2．7 枯枝落叶堆腐微生物群落遗传多样性分析

4．2．8 枯枝落叶堆腐微生物群落结构相似性分析

4．2．9 枯枝落叶堆腐微生物DGGE指纹图谱冗余分析

4．3 讨论

4．4 小结

第五章 堆腐基础基质评价及拮抗菌株筛选

5．1 试验材料及方法

5．1．1 试验材料及采样方法

5．1．2 堆腐基质评价研究方法

5．1．3 拮抗菌株筛选方法

5．2 结果与分析

5．2．1 不同园林废弃物腐熟后理化性质差异

5．2．2 不同园林废弃物腐熟后微生物生物量差异

5．2．3 不同园林废弃物腐熟后微生物多样性差异

5．2．4 拮抗菌株初筛结果

5．2．5 拮抗菌株复筛结果

5．2．6 拮抗菌株初步鉴定结果

5．3 讨论

5．4 小结

第六章 结论

参考文献

在读期间的学术研究

致谢