摘要
随着中国畜禽养殖规模的大幅增加，集中式管理模式产生了大量无发酵处理的畜禽粪便，这些畜禽粪便的施用与排放对环境造成的污染也越来越严重。畜禽的有机粪肥污染问题时有报道，大量无发酵处理的畜禽粪便的施用与排放加剧了土壤环境污染速度，大量污染土壤无法得到有效处理。因此，如何探索出一种快速处理畜禽粪便污染土壤的方法成为目前亟需解决的技术难题。黑水虻（Hermetia illucens）是双翅目水虻科扁角水虻属昆虫，原产于美洲，后传入中国。黑水虻幼虫体型丰满，个头大，体长可达27毫米，食量大，能够大量取食畜禽粪便等有机物质，能够轻松处理畜禽粪便、动植物残体、餐厨垃圾和食品工业废料，是自然界碎屑食物链中的重要一环。黑水虻作为高效转化剂，可充分利用其自身的功能性处理有机废弃物，实现资源的有效转换的同时实现生态环境污染的整治。本研究通过喂食黑水虻猪粪污染土壤，探究了处理过程中N、S、P、H有机质含量变化，金属元素含量变化，通过高通量分析处理前后潜在有害微生物菌群改变，并提取抗菌肽对粪便致病菌抗菌性检验。 (1)黑水虻取食土壤中的有机质(SOM)、N、S、H、P含量均有下降，至10天结束减量率分别为17.6％，39％、31.8％、28.9％、15.8％，对照组C、N、P、S、H含量变化比处理组低。 (2)猪粪土生物处理效果表明:10天处理过程中污染土Pb、Cd、As的浓度随时间延长逐渐降低，在第10天浓度较起始分别降低了46.3％、57.1％、27.4％。因Cd、Pb其生物利用转化有效性较高，易被黑水虻获取蓄积，推测利于其在黑水虻体内进行迁移转化。黑水虻对重属Zn和Cu积累转化作用最低，减量效果不显著。 (3)侵染土接种黑水虻幼虫使其中的微生物多样性有显著下降，土壤微生物群落结构明显变化，与对照组相比有67.9％细菌降低或消灭，黑水虻肠道组相较于其它两组菌群差异存在明显分离，黑水虻组厚壁菌门Firmicutes丰度最高，拟杆菌门Bacteroitedes主要存在于处理组土壤，包括很多病原菌的变形菌门Proteobacteria和拟杆菌门Bacteroitedes在处理组丰度显著低于对照组，放线菌门Actinomycetes在处理组分布比对照组低65％，处理组土中减少的菌主要是Flavobacterium，Chryseobacterium，Cytophaga,Cellvibio等。黑水虻组菌群代谢功能基因通路有多种突出活跃的代谢功能如氨基酸代谢，碳水化合物代谢，辅助因子和维生素，萜类化合物和聚酮化合物。氨基酸合成，辅因子、电子传递体、维生素合成，脂肪酸和脂质合成。核酸降解，二级代谢物降解，碳水化合物降解，发酵，糖酵解，三羧酸循环，呼吸过程等。黑水虻处理土壤结果表明:黑水虻幼虫抗氧化系统中SOD、POD、MDA均升高，CAT，可溶性蛋白降低，死亡率平均32.5％，污染土引起虫体氧化应激，影响黑水虻存活程度。提取黑水虻抗菌肽提取物，测定粪便致病菌抑菌活性，大肠埃希氏菌、铜绿假单胞菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、沙门氏菌、阴沟肠杆菌、乙型伤寒沙门氏菌、粪肠球菌抑菌情况较好。
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