摘要
[目的]掌握猪粪堆肥过程中微生物群落的演替规律与理化指标的相互关系,对提高猪粪堆肥营养品质和加速堆肥进程具有重要的意义.[方法]以猪粪和玉米秸秆(质量比6:1)混合物为堆肥原料,耐高温菌剂主要含Acinetobacter pittii、Bacillus subtilis subsp.Stercoris和Bacillus altitudinis.堆体设接种菌剂(MI)和未接种(对照,CK)两个处理.常规监测堆肥温度和理化指标值,于堆肥开始后第4、12、24和32天采集样品,以16S rRNA高通量测序技术研究堆肥细菌群落的变化.用堆肥第4、12、24和32天采集的新鲜样品制备浸提液,进行紫花苜蓿种子发芽试验.堆肥结束时,测定全氮、全磷和全钾含量,并探讨微生物菌剂对堆肥理化指标和细菌群落演替的影响.[结果]接种微生物菌剂可使堆肥高温期提前2天出现,并且能延长高温期2天.堆肥浸提液的促生试验发现,在堆肥24天后紫花苜蓿种子发芽指数(GI)大于80％,且MI对幼苗主根的促生能力大于CK(P<0.05).随着发酵过程的进行,堆体体积不断缩小,CK和MI中全钾(TK)和全磷(TP)含量一直呈增加趋势,在堆肥第32天,CK和MI的全磷含量分别为2.28％ 和2.63％,处理间差异显著(P<0.05),而全钾含量分别为1.81％ 和1.86％,全氮含量分别为2.65％ 和2.63％,pH分别为8.72和8.78,处理间差异均不显著.在整个堆肥过程中,MI和CK的pH变化范围分别为8.40～8.95和8.61～8.93;CK和MI中总有机碳(TOC)的降解速率在堆肥的4～12和24～32天均表现为MI大于CK,CK和MI的碳氮比(C/N)分别为13.28和15.26,差异显著(P<0.05).堆肥过程中在门水平上占据主导地位的细菌群落主要包括Proteobacteria、Actinobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,在堆肥的高温期(堆肥24天),堆体CK和MI中Firmicutes的相对丰富度分别为17.4％ 和59.8％;在堆肥的升温期、高温期和腐熟期,优势门水平细菌群落Proteobacteria、Firmicutes和Actinobacteria依次演替,且MI堆体中细菌群落的相对丰度均大于CK.属水平优势细菌为Acinetobacter、Lysinibacillus、Solibacillus、Pseudomonas和Flavobacterium,添加微生物菌剂可使Acinetobacter的丰度在堆肥第4天增加21.41％,此外,添加复合微生物可使堆肥第12天的Shannon和Observed species指数增加.相关性分析表明,温度、全N(TN)、TP、TK、TOC及GI与堆体中细菌组成具有显著相关性,而pH和细菌的相关性不显著.[结论]在堆体内接种微生物菌剂可显著提高并维持堆肥过程中优势门、属细菌群落的丰度,进而促进堆体升温并延长高温时期,缩短堆肥腐熟周期,加快总有机碳的分解,最终提高堆肥产品中有效磷的含量.复合微生物菌剂在堆肥升温期起主要作用的为Acinetobacter pittii,高温期为Bacillus subtilis subsp.Stercoris和Bacillus altitudinis,我们建议筛选耐高温细菌时应集中在厚壁菌门的芽孢杆菌属.
基金项目
甘肃省畜禽粪便资源化利用(GARS-ZJ-6)()
甘肃省高等学校产业支撑计划项目基于畜禽废弃物的肥料化生产及示范(2020C-16)()
新型农用促生,防病菌剂关键技术及新产品开发(2019-1-76)()
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