微生物异位发酵床技术在生猪养殖废弃物处理中的应用研究

针对传统微生物发酵床技术在实际应用中存在的一些问题,本研究采用微生物异位发酵床技术应用于生猪养殖废弃物的处理,探究了试验过程中填料的基本参数变化及养殖废水的吸纳量,为更好地应用和推广微生物异位发酵床技术提供理论依据。结果表明：发酵床填料最高发酵温度为66℃,在40℃以上维持了48 d。试验全过程pH值平均在8左右,处于弱碱性环境下,适宜微生物的好氧发酵。填料含水量保持在50%~65%,适宜微生物的好氧发酵。本研究中每千克填料对生猪养殖废水的吸纳系数为2.53,优于对奶牛养殖废水的吸纳系数。发酵体系微生物以细菌活动为主,填料中的微生物有效地降解、消除废弃物有机物。研究结束时,填料的总养分含量和有机质的质量分数分别为6.19%和56.11%,均达到国家有机肥料关于总养分含量及有机质的质量分数的标准。     

基于宏基因组方法分析养猪发酵床微生物组季节性变化

为揭示夏季和冬季微生物发酵床的细菌群落结构,明确季节性温度下发酵床垫料细菌群落的变化,探究发酵床有机物降解菌的多样性,基于宏基因组方法分析发酵床微生物组季节性变化。提取垫料宏基因组DNA,扩增原核生物16S r DNA基因V3-V4区,采用Illumina进行高通量测序;构建热图,分析两个季节微生物的演替;RDA(冗余分析)法研究垫料菌群与季节性温度之间关系;通过PICRUSt比较了两个季节细菌的代谢水平。测序共获得762 923条序列,包括34门、70纲、260科、1843类OTUs。夏季和冬季的细菌群落结构不同,前者有更为丰富的细菌类群。两个季节的微生物发酵床优势菌为拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门。在门水平,夏季样本中的放线菌门和异常球菌-栖热菌门的含量高于冬季样本;后者的拟杆菌门和变形菌门含量高于前者。夏季有机物降解菌主要为特吕珀菌属和漠河菌属,冬季主要为假单胞菌属和硫假单胞菌,分别适应高温和低温环境。PICRUSt分析显示夏季发酵床中细菌代谢碳水化合物、脂类和氨基酸代谢基因数目高于冬季。研究表明,温度是影响微生物发酵床细菌群落的重要因素,夏季微生物发酵床细菌群落具有更高的丰富度和多样性,代谢水平也高于冬季垫料。     

微生物发酵床不同深度垫料的细菌群落多样性

为了解微生物发酵床不同深度垫料细菌的多样性,明确不同深度的细菌群落组成,采用五点采样法,收集了发酵床表层10 cm、中层30 cm、深层50 cm的垫料,分别进行垫料宏基因组DNA的提取,原核生物16S rDNA基因V3～V4区的扩增及Illumina高通量测序。试验共获得1 045 225条序列,共包含32门、303科、609属和1834类OTUs。表层垫料细菌数量最多,中层垫料细菌种类最多。微生物发酵床不同深度垫料的细菌群落有所差异,在表层垫料中,变形菌门(25.9%)和放线菌门(10.2%)相对含量高;中层垫料中拟杆菌门(27.8%)、变形菌门(25.1%)和厚壁菌门(17.0%)相对含量高。发酵床垫料表层和中层细菌多为有机物降解菌,主要为异常球菌——栖热菌门的特吕珀菌科、变形菌门的黄单胞菌科和拟杆菌门的黄杆菌科细菌。随着垫料深度增加,拟杆菌门(33.3%)和螺旋体门(9.2%)含量升高,厌氧菌如螺旋体门的螺旋体科、拟杆菌门的腐螺旋菌科在深层垫料中达到峰值。研究表明,表层垫料中微生物含量最高,代谢最为活跃,是主要的有机质降解层;深层垫料厌氧菌含量高。     

金针菇菌糠发酵床对生态养猪效果的影响

[目的]解决发酵床垫料来源问题,降低发酵床制作成本。[方法]以金针菇菌糠代替部分锯末制作发酵床,研究发酵床垫料配比对其温度和生猪育肥性能的影响,并分析金针菇菌糠在发酵床养殖过程中的应用前景。[结果]金针菇菌糠发酵床不会影响发酵床的发酵效果及生猪的育肥性能,有效降低了发酵床的制作成本。菌糠发酵床的最佳配方为:锯末20%、菌糠60%、稻壳20%。[结论]菌糠发酵床不仅有效解决了食用菌菌糠的环境污染问题,还可以极大降低发酵床的制作成本,可应用于该地区的发酵床养猪生产中。     

规模养牛垫床发酵模式和发酵效果研究

研究牛粪垫床发酵腐熟再利用,解决养牛环境污染和产业发展矛盾。在湖北省黄冈市300头规模奶牛场、荆门市1 200头规模肉牛场部分栋舍进行发酵试验,考察垫床发酵的模式和发酵效果。结果表明,奶牛养殖垫床发酵宜采用异位发酵,肉牛养殖垫床发酵宜采取原位发酵与异位发酵相结合模式,或者采用异位发酵模式;菌种以地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、酵母、乳酸菌、嗜热侧孢霉按一定比例组合为佳;垫料经发酵肥效升高,大部分重金属得到一定降解,细菌总数有所上升,但大肠杆菌大幅下降。规模养牛垫床发酵腐熟可再次利用。     

水雍菜浮床养殖模式下黄颡鱼肠道菌群结构分析

通过大规模养殖试验,研究人工浮床水培水雍菜对鱼塘养殖废水中氮磷的去除能力,并采用高通量测序方法研究养殖前后和不同处理组黄颡鱼肠道的微生物菌群结构,并分析了它们之间的相关性。结果表明:人工浮床水培水雍菜对鱼塘养殖废水中氨氮、总氮和总磷有良好的去除作用。养殖前后黄颡鱼肠道细菌多样性有明显差异;不同处理组之间的黄颡鱼肠道细菌种类多样性存在一定的差异,但优势菌群的组成并没有明显的结构差异,优势菌种的构成相似。在养殖前期黄颡鱼肠道中变形菌门(88.56%)占主要优势,末期对照组(无浮床)以厚壁菌门(48.4%)、梭杆菌门(32.52%)和变形菌门(14.56%)为主,试验组(有浮床)以变形菌门(36.72%)、厚壁菌门(21.89%)、梭杆菌门(17.48%)和拟杆菌门(11.48%)为主。     

夏季高温阶段微生物发酵床表层温度分布研究

发酵床养猪是对环境友好的新型养猪技术,其中发酵床垫料表层温度的控制是猪养殖过程中一个关键因素。为了探讨夏季高温期间微生物发酵床表层温度的状态,本研究对微生物发酵床猪舍内部各个区域及其外部环境的表层温度进行测量分析,结果表明:猪舍内发酵床垫料区域(30.13±0.86)℃和非垫料区域如采食槽(30.58±1.09)℃、饮水槽(30.93±0.86)℃和猪舍走道(29.90±0.69)℃的表层温度不存在显著差异、而猪舍内部表层温度与外部温度[阴影区(35.25±2.70)℃、非阴影区(41.44±2.12)℃]则存在显著差异;不同猪养殖密度的发酵床垫料表层温度不存在显著性差异;在一定养殖密度范围内,猪舍排泄区和非排泄区的垫料表层温度不存在显著性差异。     

微生物复合菌剂在生猪发酵床中的效果研究(英文)

[目的]研究微生物复合菌剂在生猪发酵床中的效果。[方法]采用室内模拟发酵的方法,通过分析微生物发酵与自然发酵过程中温度、pH、硝化氮、铵化氮、脲酶酶活、蛋白酶酶活的变化,探讨复合微生物菌剂的填入对生猪发酵床的影响。[结果]与自然发酵的对照组相比,接种菌剂能促进发酵升温,并延长高温持续的时间,其温度升至60℃高温并维持了10d;接种菌剂能降低垫料环境pH,其最终pH值为7.05低于对照组的7.81;接种菌剂能促进铵态氮向硝态氮的转化,减少氮的损失;接种菌剂后,垫料中脲酶和蛋白酶的活性得到提高,加速了生猪排泄物的降解。[结论]该研究为生猪发酵床菌种开发、筛选及效果评价提供了技术参考。     

秸秆垫料的猪粪异位发酵床微生物群落分析

为了解秸秆垫料对生猪异位发酵床发酵过程的影响,明确不同垫料的微生物群落演替,分别以油菜秸秆+木屑+砻糠为Y组、水稻秸秆+木屑+砻糠为S组及木屑+砻糠为CK组,以对不同垫料组合进行异位发酵床试验,收集不同发酵阶段的垫料样品,进行理化指标的测定和Illumina高通量测序。结果显示,CK组的微生物多样性要明显低于S组和Y组。发酵进程中不同垫料的微生物演替趋势相似,变形菌门的相对丰度都呈下降趋势,但CK组降低了75%,S组和Y组则分别降低了38.0%和23.2%。不同处理发酵床嗜温期主要微生物有芽孢杆菌属、乳杆菌属、鞘铵醇杆菌属、假单胞菌属等,但微生物的丰度存在差异。同时,功能基因预测显示脂类、氨基酸和碳水化合物代谢相关基因拷贝数Y组最高。不同处理在发酵进程中的理化指标变化相似,但Y组垫料的升温速率更快且整体温度更高,同时可溶性氮的含量更高。研究表明,秸秆垫料组的微生物丰富度和多样性都要高于对照组,同时油菜秸秆组的微生物有机质相关代谢更加活跃,更有利于发酵床的高温运行和有机肥形成。     

发酵床生猪养殖中菌种与垫料的研究进展

发酵床菌种与垫料的选择与配伍是发酵床生猪养殖技术的首要研究问题。总结了适于发酵床体制作的菌种和垫料类别、不同菌种的发酵特性、垫料的参数要求以及发酵床功能菌群在床体垫料中的发酵过程,以期为发酵床养殖模式在全国范围内的推广提供理论依据和实践指导。     

三组耐低温厌氧菌群的种群结构分析

为解决低温环境下厌氧沼气发酵效率低的问题,构建选育耐低温厌氧发酵产沼气菌群。采集农家的干牛粪,经低温继代富集培养,获得1组耐低温厌氧发酵产沼气菌群5#,并将其用养猪场污水处理工程的厌氧污水驯化,获得可在15℃产沼气的菌群Y5S,采用高通量测序技术,分析比较菌群5#、Y5S以及厌氧污水中原始菌群YJ的原核微生物群落结构。结果显示3个菌群均含有厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes、互养菌门Synergistetes、变形菌门Proteobacteria、螺旋体门Spirochaetes和疣微菌门Verrucomicrobia。其中覆盖100%样品的微生物组核心种群Core microbiome有85个,属厚壁菌门Firmicutes的梭菌纲clostridia。在属分类水平上3菌群共有的原核微生物为:醋酸杆菌属Acetobacterium、柠檬酸杆菌属Citrobacter、梭菌属Clostridium、脱硫叶菌属Desulfobulbus、脱硫微菌Desulfomicrobium、噬氢菌属Hydrogenophaga、颤螺旋菌属Oscillospira、Parabacteroides、瘤胃球菌属Ruminococcus、Sedimentibacter、鞘脂单胞菌属Sphingomonas、硫磺单胞菌属Sulfurospirillum、互营单胞菌属Syntrophomonas、明串珠菌属Trichococcus和Devosia等。互养菌门Synergistetes在菌群Y5S中丰度占比较高,可能对沼气产生有较大作用。     

巨大芽孢杆菌对商洛烤烟生长及土壤微生物的影响

以''云烟99''为试验材料,应用高通量测序技术,主要研究巨大芽孢杆菌及不同施用量对商洛烟田土壤微生物群落特征、烤烟生长及产质量的影响。结果表明,施用巨大芽孢杆菌可有效促进烤烟生长,提高烤烟产量、产值、均价及上等中等烟比例,显著增加烤烟经济效益,其中6 kg/667m处理效果最佳。土壤微生物测序结果表明,该区域土壤微生物主要优势菌群为变形菌门和放线菌门,该优势贯穿烤烟整个生育期,另有酸杆菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、拟杆菌门等在特定时期表现出一定的优势,本试验所用的巨大芽孢杆菌属于厚壁菌门,该菌在施用后30 d表现为优势菌群,随着生育期的推进优势逐渐减弱。此外,各菌剂处理微生物多样性指数均显著高于对照,且各处理间微生物群落结构差异显著（P<0.05）。综上所述,巨大芽孢杆菌的应用有效地促进烟草生长,提高了烟草品质,并对土壤微生物群落结构产生显著的影响,研究结果可为该地区微生物菌剂的应用与研究提供理论基础。     

集约化养鸡场舍内细菌气溶胶群落结构研究

为了给评价禽舍内生物气溶胶的危害提供基础数据,对笼养和网上养殖两种方式下,集约化养殖鸡舍内细菌气溶胶的浓度进行检测,并利用变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)对空气中全部细菌的群落结构进行对比分析.结果显示:笼养舍内细菌气溶胶浓度和生物多样性均高于网上养殖,相同养殖方式下,生物多样性随着鸡龄的增加而呈现减小趋势;鸡舍空气环境中优势细菌主要为拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes),其中笼养和网上养殖舍内细菌气溶胶的优势菌属分别为Enterobacter和Escherichia.     

浅盘与传统普洱茶发酵的微生物群落和化学成分比较研究

传统普洱茶渥堆发酵一般包含数吨茶叶基质,发酵中存在热传递不均匀的问题.为此建立了浅盘普洱茶发酵系统,并比较了浅盘与传统普洱茶发酵的微生物群落结构和化学成分差异.测定发现2种发酵过程化学成分变化规律类似,浅盘发酵出堆样的水浸出物、可溶性糖、茶红素和黄酮质量分数显著高于传统发酵出堆样(p0.05),茶褐素质量分数显著低于传统发酵出堆样(p0.05). 2种发酵过程微生物群落结构不同,传统发酵出堆样品优势细菌为葡萄球菌属(Staphylococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)和考克菌(Kocuria),优势真菌为曲霉属(Aspergillus)、芽生葡萄孢酵母属(Blastobotrys)和根毛霉(Rhizomucor);浅盘发酵出堆样品优势细菌为芽孢杆菌属(Bacillus)和欧文氏菌属(Erwinia),优势真菌为Brunneoclavispora和曲霉属(Aspergillus).审评结果表明, 2种发酵出堆茶样都具有较好的感官品质.今后还应研究优化浅盘发酵的条件,以提高普洱茶品质.     

复合菌群FWD1的木质纤维素降解特性及其微生物多样性研究

通过限制性培养条件和连续继代培养,筛选获得了一组高效稳定分解小麦秸秆的复合菌群FWD1。该菌群在10 d内对小麦秸秆的分解率达到76.92%,发酵液中主要成分为乙酸、丙酸、丁酸和乙醇。利用第二代高通量测序技术对复合菌群和菌种来源土壤样品的细菌组成进行分析,结果表明FWD1中主要含有变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门,在种分类水平上,Clostridium sp. BNL1100,uncultured Alcaligenes sp.,uncultured Alcaligenaceae bacterium和Brevundimonas diminuta为优势菌株。通过连续继代培养富集了变形菌门和厚壁菌门,更细化分类水平上富集了以Clostridium sp. BNL1100为主的纤维素降解菌。菌群通过菌种之间的协同作用,共同维持了体系的稳定。研究结果为明确菌群降解机理和提高木质纤维素降解效率提供了基础。     

玉米浆对大球盖菇培养料发酵的影响

通过解析工业废弃物玉米浆代替尿素作为补充氮源对大球盖菇培养料发酵过程中理化性质和细菌微生物的影响,以期揭示玉米浆影响培养料发酵过程的生物学机制。试验以玉米秸秆为发酵原材料,以添加玉米浆作为补充氮源为试验组（CS）、以添加尿素为对照（CK）,共设两个处理,建堆发酵制作大球盖菇培养料;在发酵过程0 d、3 d、6 d、9 d测定发酵过程中培养料的理化性质,在发酵的3 d（高温期）进行16S rRNA高通量测定发酵堆体的细菌群落结构,并进行理化因子与微生物相关性分析。结果表明添加玉米浆影响堆体发酵的理化性质,使发酵堆体更快地达到高温期,并延长高温持续时间,提高堆体发酵时的温度、pH、电导率以及全氮含量,加快玉米秸秆的分解速度,促进培养料的发酵进程。由高温期的细菌群落丰度变化可知,添加玉米浆能够促进变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteriota）和厚壁菌门（Firmicutes）生长,同时抑制拟杆菌门（Bacteroidota）生长;鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）、寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）、假单胞菌属（Pseudomonas）和不动杆菌属（Acinetobacter）相对丰度显著降低;芽孢杆菌属（Bacillus）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）、链霉菌属（Streptomyces）、藤黄色单胞菌属（Luteimonas）和螯台球菌属（Chelatococcus）等成为优势菌属。芽孢杆菌属（Bacillus）、类芽孢杆菌属（Paenibacillus）与pH、电导率、体积质量显著正相关;海藤黄色单胞菌属（Luteimonas）和螯台球菌属（Chelatococcus）与全氮显著正相关。在秸秆发酵制备大球盖菇培养料的过程中,工业废弃物玉米浆可代替尿素作为大球盖菇培养料的补充氮源,添加玉米浆也使培养料的理化性质及其内部微生物群落的丰度组成发生改变,在一定程度上促进氮循环,更有利于秸秆建堆发酵。     

添加枯草芽孢杆菌对蛹虫草菌糠堆积发酵及其菌群的影响

以蛹虫草菌糠为原料,添加枯草芽孢杆菌活菌剂研究其堆积发酵过程中相关物化指标及其细菌群落组成变化。以蛹虫草菌糠在堆积发酵过程中温度的6个变化时期为依据,选定第0、6、16、20和30天5个时期的发酵样品作为研究对象。结果表明,在蛹虫草菌糠的整个发酵过程中,发酵温度和p H先升高后降低,含水量和C/N逐渐下降,可溶性总糖逐渐增加。发酵20 d时,发酵温度在峰值开始缓慢下降,水分、p H、C/N和可溶性总糖基本稳定。各样品的细菌群落分析表明,5个样品中分别得到了3万~4万多条的有效序列,共同拥有532个相同的OTUs,其OTUs和多样性指数均表现出先升高后降低的趋势。厚壁菌门、芽孢杆菌属(Bacillus)为各样品的主要门类和核心属,在各样品中占比最大、丰度最高。随着发酵时间的延长,各样品中细菌群落组成的种类及丰度逐渐降低,至20 d时趋于稳定。属水平上的PCA主成分分析表明,0 d、6 d样品和20 d、30 d的样品聚为一类、16 d样品再聚为另一类。总之,发酵过程中相关物化指标及细菌群落组成变化表明蛹虫草菌糠发酵第20天为发酵成熟期,此时发酵样品趋于成熟、稳定。