鸡粪堆肥中的细菌群落组成及多样性分析

摘要

【目的】了解鸡粪堆肥过程中不同发酵阶段优势细菌群落的变化情况,为改善鸡粪堆肥工艺及提高堆肥效率提供参考依据。【方法】对不同发酵时间鸡粪堆肥样品进行细菌高通量测序,分析其Alpha多样性和相对丰度,并对获得的有效序列在门、纲、目、科、属、种水平进行聚类,使用LEfSe(LDA effect size)分析不同发酵时间样品间的物种相对丰度差异,从而进一步分析鸡粪堆肥过程中的优势菌群落特征和变化情况。【结果】鸡粪堆肥在各发酵阶段的细菌群落多样性一直处于动态变化中,其中,堆肥上层和中层的细菌群落多样性均呈先上升再下降最后又略微上升的变化趋势,下层的细菌群落多样性表现与上层和中层相反。在门水平,鸡粪堆肥的厚壁菌门(Firmicutes)在各发酵阶段均为主要类群,变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度在高温阶段降低,首次在鸡粪堆肥中发现厌氧的盐厌氧菌门(Halanaerobiaeota)且其相对丰度随着堆肥时间的延长逐渐上升。在属水平,鸡粪堆肥起始阶段的优势菌属为乳杆菌属(Lactobacillus)及一些潜在的致病菌属如肠球菌属(Enterococcus)、埃希氏-志贺菌属(Escherichia-Shigella)、韦荣氏球菌属(Veillonella)和库特氏菌属(Kurthia),其相对丰度均随着堆肥时间的延长逐渐下降,并被堆肥后期的优势菌群盐胞菌属(Halocella)和芽孢杆菌属(Bacillus)替代。LEfSe分析也表明,堆肥发酵能降低鸡粪中潜在的致病菌属相对丰度。【结论】鸡粪在堆肥过程中其细菌群落结构随着发酵时间的延长发生变化,厚壁菌门为鸡粪堆肥各阶段的主要类群,变形菌门和拟杆菌门主要存在温度较低的发酵阶段。首次发现盐厌氧菌门在堆肥过程中的相对丰度占比较高,并随着堆肥时间的延长逐渐升高。堆肥发酵能显著降低鸡粪潜在病原菌属的相对丰度。