利用PCR-DGGE方法研究添加复合菌剂对堆肥微生物群落的影响

为研究接种复合菌剂对堆肥微生物群落变化的影响,以奶牛粪便和稻草为原料进行堆肥试验,设添加复合菌剂BLD（由3株木质纤维素降解细菌组成,经测序鉴定分别为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、假单胞菌属中未鉴定种）和不加菌剂两个处理,利用传统平板培养与聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）方法相结合研究两种堆肥处理对微生物群落演替的影响。结果表明,基于传统培养方式,微生物数量呈升高-降低-升高-降低的趋势,且细菌数量明显大于真菌数量;DGGE图谱显示,两种堆肥处理的条带数呈现与传统培养相似的变化趋势。接种菌株在堆肥初期成功定殖,高温期成为优势菌株,降温期优势逐渐减弱。接种菌剂增加了堆肥中细菌数量,提高了堆肥微生物群落多样性,从而促进堆肥微生物群落演替,缩短堆肥腐熟时间。     

解磷、钾功能性微生物耐盐效应研究

围绕设施菜田土壤盐渍化问题,以解磷、钾功能微生物胶质芽孢杆菌和巨大芽孢杆菌为研究对象,探究了盐分胁迫对功能菌活性、解磷钾能力的影响,并阐明了含2种功能菌微生物菌剂在轻度盐渍化设施菜田的作用效应。结果表明,混合功能菌最大耐受盐浓度为10.5%NaCl,最适宜生长盐分浓度为0.5%NaCl,且解磷、钾能力最强,有效磷、钾增幅分别为52.06%,75.41%;此外,轻度盐渍化设施菜田的小区试验结果显示含2种功能菌的菌剂可提高番茄、甜瓜、西瓜果实VC和可溶性糖含量,分别增产104.81%,23.72%,28.96%;土壤中有效磷和速效钾含量分别提高95.12%,22.83%,134.52%和92.71%,6.66%,117.46%,显著增加了土壤菌群数量(P0.05)。综上所述,解磷、钾功能微生物具有耐盐性,可在轻度盐渍化土壤中定殖,并能活化土壤磷、钾,提高蔬菜产量和改善品质。     

堆肥用微生物及其效果研究进展

通过查阅国内外有关堆肥常用微生物及其效果的文献资料,初步总结了不同原料堆肥常用的微生物菌剂以及作用效果,发现目前秸秆堆肥中常用的添加菌剂有纤维素分解菌、白腐菌以及链霉菌等;粪便堆肥中主要添加芽孢杆菌、假单胞菌、霉菌等;动物尸体堆肥中主要添加芽孢杆菌;城市生活垃圾以及其他原料的堆肥中由于原料种类复杂,所用的菌剂也比较复杂,如纤维素分解菌、芽孢杆菌、霉菌、固氮菌等;也有大量的研究采用商业复合菌剂运用于堆肥中,如群林发酵剂(主要由功能菌、丝状真菌、营养体复合而成)、RW酵素剂(主要由真菌、细菌、丝状菌、酵母菌等多种菌株及相关酶复配而成)、VT菌剂系列(富含纤维素分解菌、固氮菌等)等。添加微生物菌剂对提升堆肥质量的效果明显:能有效促进有机物的降解进而促进堆体升温,延长堆肥高温时间,减少堆肥所用时间,促进腐殖质形成;能减少堆肥植物毒性,提高堆肥种子发芽率;能改善堆体的微生物结构及多样性;施肥后,对土壤质量改良效果明显等。     

生活垃圾微生物强化堆肥对放线菌群落的影响

为了探讨微生物强化堆肥对生活垃圾好氧堆肥过程及堆肥过程中放线菌群落的影响,在堆肥过程中接种高效细菌复合菌剂和真菌复合菌剂,并以不接种的堆体为对照,对堆肥过程的温度变化和木质纤维素的降解效率进行了测定,并借助于PCR-DGGE方法对堆肥过程中放线菌群落的动态变化和种群多样性进行研究。结果表明：微生物强化堆肥能缩短堆体起爆时间,并能有效提高堆体降温期和二次发酵期的温度;和自然堆肥相比微生物强化堆肥使半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别提高8.95%、12.72%和10.13%。DGGE图谱显示：2种堆肥方式的放线菌多样性指数表现出极显著差异,微生物强化堆肥能增加堆体中优势菌群的种类和数量,能有效提高腐熟期的放线菌群落多样性,有利于堆肥腐熟。优势条带测序结果表明：在接种堆肥过程中检测到了放线菌门的棒杆菌属、分支杆菌属、链霉菌属、热孢菌属、迪茨菌属、糖丝菌属和放线菌属。     

藻、菌配合施用对水稻土磷有效性及微生物群落的影响

解磷菌和微藻广泛用作生物肥料,影响土壤养分循环及微生物群落的组成和活性。本研究以巨大芽孢杆菌 (Bacillus megaterium)、小球藻 (Chlorella vulgaris)、句容水稻土为试验材料,通过室内培养实验,设置只施用小球藻 (A)、只施用巨大芽孢杆菌 (B)、小球藻和巨大芽孢杆菌配合施用 (A+B)、对照 (CK) 4个处理,探索巨大芽孢杆菌和小球藻配合施用对水稻土磷有效性和微生物群落的影响。结果表明,培养第30天,巨大芽孢杆菌和小球藻配施的处理土壤有效磷含量 (15.92 mg·kg-1) 显著高于对照和单独施用小球藻的处理 (A: 14.46 mg·kg-1, CK: 14.61 mg·kg-1),比对照土壤 (14.61 mg·kg-1) 提高9.0%。巨大芽孢杆菌和小球藻配施还可以显著提高水稻土的pH、全氮以及总有机碳含量。巨大芽孢杆菌和小球藻配施的处理,土壤中芽孢杆菌属的相对丰度 (1.70%) 比单独施用巨大芽孢杆菌的处理 (1.33%) 提高27.9%,小球藻在绿藻门中的相对丰度 (3.14%) 比单独施用小球藻的处理 (3.04%) 提高3.18%。巨大芽孢杆菌和小球藻配施也显著提高了土壤微生物的代谢活性和增殖速率。综上,本研究表明巨大芽孢杆菌和小球藻配合施用可以显著提高水稻土磷有效性,提高土壤微生物的活性,为藻、菌复合生物肥的开发和利用提供了理论基础,为提高水稻土磷有效性、缓解磷积累及其环境风险提供了新的视角。     

嗜热复合菌对堆肥品质及微生物群落演替的影响

  【目的】  研究嗜热复合菌对畜禽粪污堆肥理化特性和腐熟度的影响,探讨嗜热菌影响堆肥过程的微生物机制。  【方法】  堆料由75%羊粪和25%养鸡发酵床垫料构成,初始原料C/N为28,堆料量1.2 t,高度70～90 cm,开放条垛式堆沤。处理组为堆肥添加0.1%嗜热菌B. fordii FJAT-51578和U. thermosphaericus FJAT-51579等比混合的发酵液,对照组为添加1%市售枯草芽孢杆菌堆肥菌剂(Bacillus subtilis)。堆肥时间为2021年9月18日—10月14日,每两天检测1次温度。堆肥前15天,每两天进行一次翻抛,后期每5天进行一次翻抛,保持堆肥含水量50%～60%,直至高温期结束。在堆肥开始后第1、9和26天取堆肥样品,分析氮磷含量、硝化指数和种子发芽指数。结合扩增子测序,分析堆肥细菌群落结构变化,并揭示其主要环境影响因子。采用PICRUSt分析堆肥有效氮和有效磷代谢的微生物机制。  【结果】  嗜热复合菌添加促进堆肥硝化指数的降低和种子发芽指数的升高,促进堆肥腐熟;堆肥产物碱解氮和有效磷的含量分别比市售菌剂组高11.8%和7.7%。同时,嗜热复合菌的添加改变了细菌群落的分布,降低了堆肥细菌的多样性和丰富度,提高了糖单胞菌、链霉菌和嗜热葡萄孢菌等降解菌的丰度。RDA分析表明,pH和C/N是影响堆肥微生物群落多样性的主要因素,碱解氮与芽孢杆菌和糖单胞菌属丰度正相关,有效磷与嗜热裂孢菌、直丝菌属和马杜拉放线菌属丰度正相关。氮、磷代谢相关京都基因和基因组百科全书同源基因(KO)的PICRUSt分析显示,微生物氮磷循环相关KO的丰度随着堆肥进程均有所增加。添加嗜热菌剂提高了氨化、铵同化、硝酸盐同化、同化/异化硝酸盐还原等氮循环相关KO,及无机磷溶解、酸性磷酸酶和碱性磷酸酶等磷循环相关KO。  【结论】  在畜禽粪污堆肥中添加嗜热复合菌剂加快并延长了高温期,降低了C/N,提高了堆肥中碱解氮和有效磷含量,其中C/N、硝化指数和GI指数等指标在堆肥中期达腐熟程度标准,促进堆肥腐熟。堆肥中添加嗜热复合菌剂增加了细菌氮磷代谢相关KO的表达,提高了腐熟中期堆肥中嗜热菌的丰度和种类,碱解氮与芽孢杆菌和糖单胞菌属丰度呈正相关,有效磷与嗜热裂孢菌、直丝菌属和马杜拉放线菌属丰度正相关。因此,添加嗜热复合菌促进了堆肥有效氮磷的含量。     

复合菌剂提高果树枝条堆肥过程中酶活性

为了探讨接种复合菌剂对果树枝条堆肥过程的影响,以猪粪和果树枝条为试验材料,研究了复合菌剂对高温好氧堆肥过程的温度、酶活性及微生物群落功能多样性的影响。结果表明,接种复合菌剂在堆肥前期提高堆肥温度,比对照处理高温期(高于55℃)持续时间多3d,促进堆料的腐熟。接种菌剂还能有效地提高果树枝条堆肥过程中酶活性,纤维素酶、漆酶、锰过氧化物酶和木质素过氧化物酶活性在堆肥过程中分别比CK处理提高15.0%~19.8%、1.0%~11.0%、4.1%~26.8%、4.0%~22.2%。Biolog微平板法测定结果表明,接种复合菌剂显著提高了堆肥中微生物的平均每孔颜色变化率(average well color development),并改变了高温期和降温期微生物对6大类碳源的利用;主成分分析表明,复合菌剂主要在高温期发挥作用,对堆料中微生物起分异作用的碳源主要为糖类和氨基酸类。     

植物促生菌暹罗芽孢杆菌 37402-1 的 功能特性及对大蒜的促生效果

大蒜（Allium sativum L.）是我国的重要经济作物,主产地连作障碍严重,其种植生产的持续性受到制约。植物根际促生菌（PGPR）能够促进植物生长、防治病害且对环境友好。研制高效防控大蒜土传病害的微生物肥料对我国大蒜产业可持续发展和绿色发展有着重要的生态学和现实意义。以实验室前期从山东省金乡县连作大蒜根部分离的细菌为供试菌株,筛选获得对大蒜根腐病病原真菌尖刀镰孢菌（Fusarium oxysporum）ACCC37402和拟枝孢镰刀菌（Fusarium sporotrichioides）ACCC36464具有较好拮抗效果的菌株37402-1。菌株37402-1的PGPR功能特性研究结果显示：对大蒜根腐病病原真菌ACCC37402和ACCC36464的抑菌率分别为52.70%和37.98%;经16S rDNA基因序列同源性分析,确定为暹罗芽孢杆菌（Bacillus siamensis）;具有水解蛋白能力、产铁载体能力、溶解有机磷和无机磷的能力。温室盆栽试验显示,接种暹罗芽孢杆菌37402-1菌悬液能够促进大蒜幼苗的生长。田间试验表明,接种暹罗芽孢杆菌37402-1菌剂使大蒜增产1...     

辅以拮抗菌的有机肥对辣椒疫病生防效果的研究

采用盆栽试验的方法 ,研究了辅以拮抗菌的有机肥对辣椒疫病生防效果的作用 ,并研究了有机肥施用对拮抗微生物在辣椒根际定殖以及根际微生物区系的影响 ,结果表明 :施用有机肥 ,与对照相比 ,可降低发病率 35 % ,辅以拮抗微生物的有机肥与直接使用拮抗菌相比 ,前期效果不如后者 ,但后期发病率明显降低 ,同时使拮抗微生物在辣椒根际定殖数量提高了 14 3倍     

芽孢杆菌与根瘤菌复合包衣对大豆结瘤固氮能力的影响

为了探究不同芽孢杆菌与根瘤菌复合包衣对大豆结瘤固氮的影响,通过盆栽试验,设置不接菌对照(CK)、根瘤菌单独包衣(R)、阿氏芽孢杆菌(RB)和胶质类芽孢杆菌(RP)2种促生菌分别与根瘤菌双包衣以及 3种菌混合包衣(RBP)共5个处理,测定大豆根瘤数量、干重、根瘤固氮酶活性及植株氮、磷、钾含量,筛选根瘤菌剂最佳组合。结果表明,接种菌剂的处理均能够促进大豆结瘤固氮,其中RB处理效果最好,能够获得最高的大豆植株干重、根瘤数量、根瘤干重、固氮酶活性、全氮含量,比CK分别提高51.80%、14.44%、53.33%、44.36%、25.61%,3种菌包衣并没有比双接种促生效果更好。相关性分析表明,根瘤干重与固氮酶活性、根瘤数量及植株干重都呈显著正相关关系,说明根瘤的质量可能比数量更能准确评价共生固氮效率。此结果为根瘤菌剂应用于机械化种植提供可能性,为进一步推广根瘤菌剂的规模化生产应用提供了科学依据。     

外源微生物对堆肥理化性质及酶活影响的研究

利用牛粪和稻草为原料进行堆肥实验,通过测定堆肥过程中的温度、含水率等物理、化学指标以及酶活性的变化,研究了接种外源微生物对堆肥过程的影响。结果表明,接种外源微生物比对照提前2d达到高温期,并且维持时间长。大肠杆菌数量及植物毒性比不接种大幅度降低,纤维素酶、脲酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶均有所增加。说明接种外源微生物可以使堆肥中微生物数量增多,加速堆料中有机物的分解,加快堆肥腐熟,缩短堆肥反应的进程,对优化堆肥工艺具有重要的意义。     

农林废弃物对厨余垃圾堆肥腐殖化的影响与微生物驱动机制

高碳源农林辅料复配是实现厨余垃圾好氧堆肥促腐提质的关键技术,但不同辅料对厨余垃圾堆肥过程腐殖化的影响及其相应的微生物驱动机制仍不清楚,从而限制了对辅料的有效筛选与利用。为此,该研究选用园林废弃物、玉米秸秆和西瓜秧3种典型高碳源农林废弃物为辅料,探究其对厨余垃圾堆肥过程有机质腐殖化的调控效果与机制。研究结果表明：相较于园林废弃物和西瓜秧,添加15%玉米秸秆（湿质量）作为辅料,能够有效调节堆体物料结构,富集功能微生物,促进厨余垃圾堆肥产物腐熟度提升,种子发芽指数可达139%。具体而言,西瓜秧蛋白质含量较高,作为辅料能够在堆肥初期促进堆体快速升温,但不利于高温期延续,且产物腐殖化程度较低。相比之下,园林废弃物和玉米秸秆添加可以在高温期和降温腐熟期富集更多Ureibacillus、Bacillus Oceanobacillus和Flavobacterium等具有木聚糖降解和纤维素降解功能的细菌,促进有机质转化为多酚、氨基酸等腐殖质前驱物,进而推动稳定的腐殖酸生成。特别是玉米秸秆作为辅料时有效增加了具有木质纤维素降解功能的细菌,从而能够加速有机质的降解,促进腐殖化提升75%,研究结果为选取适宜的辅料强化厨余垃圾堆肥产品品质提供参考。     

Chemical and microbiological parameters for the characterization of maturity of composts made from farm and agro-industrial wastes

Bioconversion of farm wastes with agro-industrial wastes into enriched compost is an important possibility in need of research. In this article, changes in chemical and microbiological parameters were evaluated to determine the maturity of composts prepared from mixture of farm and agro-industrial wastes over a period of 150 days. Seven different composts were prepared by using a mixture of different farm wastes with or without enrichment with rock phosphate (RP), agro-industrial wastes and the inoculation of microorganisms. As composting proceeded, the organic C, water-soluble C (WSC), bacterial and fungal counts decreased, whereas total N, P, electrical conductivity (EC) and actinomycetes count increased gradually. Our results suggest that WSC <1%, C:N ratio < 20, neutral pH and a decrease in bacteria and fungal counts, along with an increase in actinomycetes count and stability at the end of composting, may be accepted as an indicator of compost maturity. Changes in organic C, EC, total N and P concentrations over time also proved to be reliable indicators of the progress of the composting process for establishing stability and compost maturity. Addition of RP, agro-industrial wastes and inoculation of microorganisms showed potential in improving the N and P contents of the composts.     

促腐剂在鸡粪堆肥发酵中的应用研究

选用鸡粪和小麦秸秆为原料进行高温好氧堆肥,研究促腐剂在鸡粪堆肥发酵中的应用。结果表明,接种促腐剂可迅速提高堆肥初期的发酵温度,最高温度超过70℃,但发酵后期降温快,高温加快了堆肥的发酵。发酵20d种子发芽指数达到80%以上;发酵30d含氮量比对照高4.3%,含水量降低3个百分点。综合堆温、C/N、种子发芽指数各项腐熟度指标,接种促腐剂可使鸡粪堆肥腐熟时间比对照提前5d以上。接种促腐剂可降低物料对种子发芽指数的影响,显著缩短发酵时间,加快堆肥物料的水分挥发,使堆肥中的无机营养成分含量相对增加,从而提高鸡粪堆肥的质量。     

An Assessment of Bacterial Populations in a Static Windrow Compost Pile

ABSTRACT

Many companies, restaurants, colleges, as well as individual homeowners, have initiated green marketing campaigns, and the composting of food and yard wastes has become commonplace. Thus, it is essential to obtain a more complete understanding of the microbial populations present in such composting processes. The focus of this study was to identify bacterial populations in a static windrow compost pile initiated on a college campus containing food trim and tree debris. Given that the compost pile was initiated during the winter it was uniquely characterized by a pre-mesophilic stage in addition to the characteristic mesophilic, thermophilic, and cooling/maturation stages. Bacteria were cultured from each stage and were identified by sequencing the 16S rRNA gene. Dominating the numbers throughout the study were bacteria within the Bacillus and Bacillus-like genera. Actinobacteria were found primarily within the pre-mesophilic stage. The mesophilic and beginning thermophilic stages displayed the most diversity, characterized by several different genera within the Proteobacteria phylum. In contrast, during the late thermophilic stage, only bacteria within the Bacillus and Brevibacillus genera were cultured. Overall, 49 different species within 27 different genera, 13 families, and 4 phyla, were identified and several genera that have not been commonly associated with household compost. Thus, this study supports a role for the continuation of culture-dependent studies to more completely define the bacterial flora involved in various composting processes.     

生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH+4-N向NO-3-N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH+4-N/NO-3-N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

不同调控措施对葡萄冬剪枝条堆肥效果的影响

以葡萄冬剪枝条为原料,以饼肥、尿素、碳酸氢铵为氮源,EM菌、生物菌肥发酵剂、秸秆发酵剂为接种外源微生物,设置9个处理,进行为期60天的堆肥,研究了不同调控措施堆体温度、堆肥基质物理性质、pH值、堆体腐熟程度和养分含量的变化。研究结果表明:葡萄枝屑添加不同氮源对堆温影响较大,添加饼肥的处理增加了堆体50 ℃以上高温的持续时间,且处理1（添加饼肥、C/N 20∶1、接种EM菌发酵剂）高温维持时间最长,为10天。堆肥结束时,各处理容重、总孔隙度、通气孔隙度和持水孔隙度都有所增加,且都在理想基质范围内,各处理pH值变化基本一致,均是先升高后降低;除处理6（添加碳酸氢铵、C/N 30∶1、接种生物菌肥发酵剂）外,其他处理种子发芽指数均在1以上,各处理种子发芽指数都可满足植物的生长;处理1全量氮、磷和钾含量相对较高,分别为3.160%、0.959%和1.880%,实际应用价值更大。综合考虑,添加饼肥、调整碳氮比为20∶1、接种EM菌发酵剂,为最佳葡萄枝屑基质化发酵配比。     

添加腐熟菌剂对园林绿色废弃物堆肥化效果的影响

通过添加微生物菌剂堆肥化处理园林绿色废弃物,量化堆肥过程中主要参数,了解添加微生物菌剂对园林绿色废弃物的堆肥化效果。试验结果表明:添加微生物菌剂可以增加堆体的腐熟程度,表现在菌剂处理温度增加量高于对照处理,特别是在堆置中后期;菌剂提高堆体的电导率值,以堆肥为基质测定的种子发芽率高于对照处理10%左右;相比对照处理,菌剂处理增加了堆体的有机质含量1.8%,对大肠菌含量影响不明显。园林绿色废弃物堆肥各指标均符合国家有机肥标准,均达到无害化处理的效果。     

Changes in maturity indicators during the degradation of organic wastes subjected to simple composting procedures

Selected maturity indicators were monitored over a period of 335 days during the degradation of organic wastes subjected to four simple composting procedures, which varied in raw material (garden refuse with and without market refuse) and turning frequency (0×, 6×). All procedures produced mature composts. The inclusion of market refuse and frequent turning generally increased the cation exchange capacity of compost on an ash-free basis. Until day 118 of the composting process, compost samples which contained market refuse in their raw material mixture had the lowest redox potentials after anaerobic incubation. Cress grown on these composts also produced the lowest fresh mass. At a later stage of the composting process, the same composts displayed increased cellulolytic activity. Frequent turning of the compost heaps resulted in greater fluorescein diacetate hydrolysis, a greater occurrence of low-molecular-weight humic compounds and, occasionally, an inhibition of cellulolytic activity. The arginine ammonification assay gave information on the N-status of the composts, rather than on the compost maturity, and suggested that all the composts could be safely applied to soil with no risk of microbial immobilisation of soil N.