煤气化渣对农业废弃物堆肥过程中抗生素抗性基因的影响
发布时间：2020-07-15 07:37
【摘要】：畜禽养殖中抗生素的滥用使得畜禽粪便中高浓度抗生素残留,诱导环境中抗生素抗性基因(Antibiotic resistance genes,ARGs)的产生。ARGs可以通过移动基因元件(Mobile genetic elements,MGEs)在环境中扩散富集,使抗生素疗效降低,威胁人类生命健康。好氧堆肥是畜禽粪便无害化处理和资源化利用的主要手段。然而,堆肥产品的农业利用已成为ARGs进入土壤的重要途径。煤气化渣(Coal gasification slag,CGS)是煤气化过程中不可避免的副产物,具有多孔结构、较大比表面积和较好的吸附性能。因此,本文以不同比例的CGS(0%、5%和10%)作为添加剂,研究了CGS对猪粪好氧堆肥过程中堆料的化学性质、ARGs和MGEs基因丰度及微生物群落的影响,明确了ARGs与MGEs、微生物群落及环境因子间的相关性,揭示了CGS对堆肥中ARGs的影响机理。取得的主要结果和结论如下:(1)CK、L和H三个处理在高温期持续了4d、5d和6d。堆肥结束后,所有处理C/N低于20,GI指数大于80%,达到完全腐熟;添加CGS可以加速堆肥体系的启动,延长堆肥的高温期,增强其腐熟程度。CGS的添加降低了堆肥产物中bio-Cu和bio-Zn的含量,特别是10%CGS。(2)好氧堆肥使猪粪中dfrA7、tetW、ermX、qnrS、aac(6?)-ib-crs、intI2、ISCR1和Tn916/1545的丰度降低,降幅为0.24 1.49 logs。在一定范围内,随着CGS添加比例的增加,堆肥中ARGs和MGEs的去除效果增强。与CK相比,10%CGS有效地阻止了堆肥产品中部分ARGs和intI1的富集。(3)Firmicutes、Proteobacteria和Actinobacteria是堆肥过程中的主要门类。堆肥时间主导了微生物群落结构的变化。RDA分析表明细菌群落和MGEs是引起堆肥中ARGs丰度变化的主要原因。Network分析发现了14种ARGs的潜在宿主菌。CGS可以通过削减MGEs丰度减少水平基因转移的发生,以及减少ARGs的潜在宿主细菌,提高ARGs去除效果,降低堆肥产品中ARGs存在风险。综上所述,CGS可以加快堆肥进程,促进堆肥腐熟,降低堆肥产物中生物有效态Cu和Zn的含量。10%CGS对堆肥中ARGs和MGEs的削减效果最好。细菌群落和MGEs是引起堆肥中ARGs丰度变化的主要原因。研究结论为CGS在堆肥中的应用提供了理论依据。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X71
【图文】：
技术路线图
图 2-1 不同倍率下煤气化渣扫描电镜图Figure 2-1 Scanning electron micrograph of coal gasification slag at different magnifications表 2-1 堆肥原材料的基本性质（干重）Table 2-1 Physicochemical properties of the raw materials used for composting (oven-dried ba试验材料 含水率(%) 总碳 (g/kg) 总氮 (g/kg) C/N猪粪（风干样） 28.5% 361.33 24.25 14.90小麦秸秆（风干样） 4.3% 452.82 6.29 71.99表 2-2 煤气化渣的基本性质Table 2-2 Basic characteristics of the coal gasification slag试验材料 比表面积 pH 值 含水率(%) 总孔隙度(cm3/g.)CGS 263.96 7.47 48.10 0.212 试验设置
第二章 煤气化渣对堆料化学性质的影响达到 53℃。这可能是由于堆肥体系中有机物丰富，微生物活跃，大热量。从第 2 天开始，CK、L 和 H 三个处理进入高温期（50℃以上4d、5d 和 6d，其中 55℃上持续了 3d、4d 和 4d，达到无害化标准（55，Rich 和 Bharti（2015）指出堆肥的最佳温度为 40-65℃，这个温度数微生物的嗜热活性。在试验中添加 CGS 的 L 和 H 处理在 40-65℃ CK 处理的 5 天，其中 H 处理的温度较 L 处理更高。综上结果表明高堆肥体系的启动速度，延长高温期，加速堆肥进程，特别是 10%于 CGS 独特的多孔结构提供了适合微生物繁殖的栖息地，且 CGS质的空隙度，提高了微生物的活性（Sánchez-García et al. 2015）。者也发现在堆肥中添加不同种类的生物炭可以很好的延长堆肥的高程。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X71
【图文】：
技术路线图
图 2-1 不同倍率下煤气化渣扫描电镜图Figure 2-1 Scanning electron micrograph of coal gasification slag at different magnifications表 2-1 堆肥原材料的基本性质（干重）Table 2-1 Physicochemical properties of the raw materials used for composting (oven-dried ba试验材料 含水率(%) 总碳 (g/kg) 总氮 (g/kg) C/N猪粪（风干样） 28.5% 361.33 24.25 14.90小麦秸秆（风干样） 4.3% 452.82 6.29 71.99表 2-2 煤气化渣的基本性质Table 2-2 Basic characteristics of the coal gasification slag试验材料 比表面积 pH 值 含水率(%) 总孔隙度(cm3/g.)CGS 263.96 7.47 48.10 0.212 试验设置
第二章 煤气化渣对堆料化学性质的影响达到 53℃。这可能是由于堆肥体系中有机物丰富，微生物活跃，大热量。从第 2 天开始，CK、L 和 H 三个处理进入高温期（50℃以上4d、5d 和 6d，其中 55℃上持续了 3d、4d 和 4d，达到无害化标准（55，Rich 和 Bharti（2015）指出堆肥的最佳温度为 40-65℃，这个温度数微生物的嗜热活性。在试验中添加 CGS 的 L 和 H 处理在 40-65℃ CK 处理的 5 天，其中 H 处理的温度较 L 处理更高。综上结果表明高堆肥体系的启动速度，延长高温期，加速堆肥进程，特别是 10%于 CGS 独特的多孔结构提供了适合微生物繁殖的栖息地，且 CGS质的空隙度，提高了微生物的活性（Sánchez-García et al. 2015）。者也发现在堆肥中添加不同种类的生物炭可以很好的延长堆肥的高程。
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4 李sズ
本文编号：2756188
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