堆肥中氮素转化微生物群落与理化参数间关系的研究

发布时间：2017-11-17 04:00

  本文关键词：堆肥中氮素转化微生物群落与理化参数间关系的研究

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【摘要】：堆肥化技术是处理农业废弃物的主流技术,但堆肥过程中由于气态氮的产生导致氮素损失,同时造成环境污染。目前堆肥氮素转化研究多集中在氮素转化微生物的群落结构和演替规律,关于环境因子与氮素转化菌群之间内在关系的研究较少,不利于深刻理解堆肥气态氮素损失的生物学机制及堆肥控氮技术的研发。本研究以amo A和nos Z基因为标记,通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术监测牛粪秸秆堆肥化进程中氨氧化细菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)、氨氧化古菌(ammonia oxidizing archaea,AOA)和反硝化细菌的群落结构和多样性变化,应用Canoco4.5和SPSS19.0软件分析功能微生物的群落结构及多样性与理化参数间的相关性。本研究可为揭示堆肥过程中气态氮素损失机制并提出控氮技术提供理论依据。主要研究结果如下:(1)堆肥化进程中,主要检测到了3类AOB:亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)、亚硝化螺菌属(Nitrosospira)和未培养细菌,亚硝化单胞菌属为AOB的优势菌属;主要检测到了3类AOA:未培养泉古生菌(Uncultured crenarchaeote)、未培养古细菌(Uncultured archaeon)和Candidatus Nitrososphaera gargensis,其中未培养泉古生菌和未培养古细菌为AOA的优势菌属;主要检测到了6类反硝化细菌:副球菌属(Paracoccus)、无色杆菌属(Achromobacter)、产碱杆菌属(Alcaligenes)、假单胞菌属(Pseudomonas)、未培养细菌(Uncultured bacterium)和固氮螺菌属(Azospirillum),其中假单胞菌属和固氮螺菌属是堆肥化过程中反硝化细菌的优势菌属。(2)堆肥化过程中,AOB群落多样性指数在2.072~2.220之间变化,即在堆肥化初期(0~7d)AOB群落多样性指数减小,在堆肥化后期(13~29d)其多样性指数变大;AOA群落多样性指数在1.936~2.177之间变化,即在堆肥化初期(0~7d)AOA群落多样性指数减小,在堆肥化后期(13~29d)其多样性指数变大;反硝化细菌群落多样性指数在1.801~2.536之间变化,即在堆肥化初期(0~4d)反硝化细菌群落多样性指数变大,在堆肥化后期(7~29d)其多样性指数减小。(3)AOB群落结构与理化参数的冗余分析结果表明,在堆肥化起始(0~1d)和高温期(4~7d)时,AOB群落结构的演替相对较小,而在堆肥化后期(13~29d)群落演替较大;NH4+-N和T与AOB群落结构变化的相关性相对较大。(4)AOA群落结构变化与理化参数相关性的RDA分析表明,在堆肥后期(13~29d)时群落结构变化较小,而在堆肥初期(0~1d)和堆肥高温期(4~7d)时,AOA群落结构变化较大;T和NH4+-N与AOA群落结构变化的相关性相对较大。(5)反硝化细菌群落结构与理化参数RDA排序分析表明,在堆肥起始(0~1d)时群落结构变化较小,而在堆肥高温期(4~7d)和堆肥后期(13~29d)时,反硝化细菌群落结构变化较大;T和p H与反硝化细菌群落结构变化的相关性较大。(6)堆肥化进程中,AOB群落多样性(H-AOB)与p H值呈显著性负相关关系(P≤0.05,r=-0.938),与含水率呈显著性正相关关系(P≤0.05,r=0.765);AOA群落多样性(H-AOA)与NH4+-N含量呈极显著性负相关关系(P≤0.01,r=-0.901);反硝化细菌群落多样性(H-nos Z)与堆体温度(T)(P≤0.05,r=0.768)呈显著性正相关关系,与含水率呈极显著性正相关关系(P≤0.01,r=0.864)。
【学位授予单位】：东北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4;Q93

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