牛粪堆肥中氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌群落的动态研究

发布时间：2018-04-30 19:46

  本文选题：堆肥 + 氨氧化细菌　； 参考：《东北农业大学》2017年硕士论文

【摘要】：堆肥化是处理农业废弃物最经济有效的方法之一。堆肥过程中氮素转化是在微生物驱动下完成的生化过程,该过程影响着堆肥的进程和堆肥产品质量,因此,研究堆肥过程中氮素转化及相关微生物群落动态至关重要。氨氧化反应是氮素循环的关键环节,但是目前对牛粪堆肥中氨氧化细菌(AOB)群落动态及其与环境因子相关性的研究不足,对于牛粪堆肥中厌氧氨氧化细菌(ANAMMOX)群落动态及其与环境因子相关性的研究更是鲜见报道。本研究采用牛粪和水稻秸秆作为原材料,使用自制发酵罐模拟自然堆肥系统,来研究堆肥过程中的氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌群落动态变化及其与环境因子的相关性。通过聚合酶链式反应-梯度变性凝胶电泳(PCR-DGGE)、构建克隆文库和荧光定量PCR等分子生物学技术来检测堆肥中氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌群落结构的动态变化,采用冗余分析来分析堆肥微生物的群落结构与环境因子的相关性。本研究为进一步分析堆肥过程中氮素损失机制及指导堆肥生产提供理论依据。主要研究结果如下:(1)堆肥化共进行36 d,第4 d进入堆肥高温期,在第7 d达到最高温65℃,高温期持续8 d(4 d~11 d)。在整个堆肥过程中,p H值始终维持在弱碱性状态下;含水率一直呈下降趋势,在堆肥第36 d降到48.8%;NH4+-N和NO3--N的含量变化呈相反的趋势,NH4+-N呈现先升后降的趋势,并在堆肥高温期达到最大值(1308.4 mg/kg),随后开始逐渐下降;NO3--N在堆肥初期缓慢上升,在高温期后快速上升,腐熟期达到最大值(475.2 mg/kg)。随着堆肥的进行,种子发芽率指数也在逐渐上升,直到堆肥结束,发芽率已经达85%以上,由此可以证实堆肥已基本腐熟。(2)采用PCR-DGGE和构建克隆文库等分子生物学技术分别来检测堆肥中AOB和厌氧氨氧化菌,在堆肥化过程中,主要检测到了2类AOB:亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和亚硝化螺菌属(Nitrosospira),而亚硝化螺菌属为AOB的优势菌属;主要检测到了3类厌氧氨氧化细菌:Candidatus Brocadia、Candidatus Scalindua和Candidatus Kuenenia属,其中,Candidatus Scalindua菌属是厌氧氨氧化细菌的优势菌属。(3)堆肥化过程中,AOB群落多样性指数变化范围在1.9192~2.6718之间,多样性指数随着温度的变化而变化,在堆肥的第7 d达到最大值;厌氧氨氧化细菌群落多样性指数变化范围在0.677~2.019之间,在堆肥化初期(0~3d),厌氧氨氧化细菌群落多样性指数在减小,随后其多样性指数开始增大,在第7 d达到了最大值。(4)冗余分析结果显示,在堆肥化的环境因子影响着AOB和厌氧氨氧化细菌群落结构的变化。环境因子与AOB群落结构的相关性大小为TNH4+-N含水率p HNO3--N,其中,温度和铵态氮(p0.05)显著影响着对氨氧化细菌群落结构的变化;环境因子与厌氧氨氧化细菌群落结构的相关性大小为TNH4+-N含水率NO3--Np H,其中,温度和铵态氮(p0.05)显著影响着对厌氧氨氧化细菌群落结构的变化。(5)AOB和厌氧氨氧化菌16S rRNA基因的荧光定量PCR结果显示,在牛粪堆肥过程中,各个堆肥样品的AOB 16S rRNA基因拷贝数变化范围在2.96×106~1.10×107 copies·g-1之间,在堆肥第14天AOB数量最多;厌氧氨氧化细菌16S rRNA基因拷贝数变化范围在2.10×106~7.15×108 copies·g-1之间,在堆肥第19天数量最多。
[Abstract]:In this paper , the dynamic changes of ammonia oxidizing bacteria and anaerobic ammonia oxidizing bacteria communities in composting were studied by using cow dung and rice straw as raw materials . The results were as follows : ( 1 ) There were 36 days of composting and 4 d of composting . The results were as follows : ( 1 ) The composting process was carried out 36 days , the fourth d reached the highest temperature 65 鈩，

本文编号：1825936