不同农用酵素的微生物多样性和群落结构

为分析不同农用酵素的微生物多样性和群落组成,利用高通量测序技术,比较分析了5种菌剂（岛本酵素菌等）、8种液态农用酵素（玉米、蓖麻、黄蒿、木麻黄、青蒿、荆条等秸秆为原材料）、7种固态农用酵素（荆条、黄蒿、青蒿、玉米、鬼针草等秸秆为原材料）的细菌和真菌多样性以及其群落组成。结果表明,岛本酵素菌细菌和真菌的OTU数量分别为292和54;在液态农用酵素中,细菌的OTUs数量为61~467,真菌OTU数量为7~44,由于原材料差异,不同酵素的细菌和真菌群落组成差异较大;固态农用酵素具有较多的OTUs（细菌1 015~1 474,真菌58~93）,显著高于菌剂和液态农用酵素;其中变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroides）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度分别为26.0%~47.5%、9.4%~33.3%、10.7%~28.6%,为细菌群落组成中的优势菌门;真菌群落组成上的优势菌门为子囊菌门（Ascomycetes）。综上所述,微生物群落多样性和组成因剂型和材料的不同存在差异,影响程度为剂型>材料,多样性表现为固态>液态。     

酵素菌微生物在农业生产中的应用进展

酵素菌是一种微生物肥料,也被称为农用酵素(BYM),早在20世纪40年代,日本的岛本觉就发明了这种农用生物技术,使其在农业生产中产生了重要作用。酵素菌能够抑制有害菌、增效无机肥、活化营养元素、改良土壤结构,具有减少污染、增加产量、改善作物生长环境、降低化肥农药量的作用,从而生产对环境无害的产品,减少对环境的污染。通过查阅相关文献资料,对酵素微生物的作用及作用领域进行概述,并探讨了进一步的研究趋势和应用前景,以期为酵素微生物的研究及开发应用提供参考。     

农用酵素对有机番茄高品质生产的作用

为探究农用酵素在有机番茄种子发芽和种植过程中的提质作用,以番茄品种‘苹果青’为试验材料,进行了发芽试验和栽培试验;发芽试验中,使用商品育苗（S）和农场自制（Z）基质,每种基质都设置农用酵素（JS）和自来水（CK）处理,测定番茄种子的发芽势和发芽率;在栽培试验中,采用裂区设计,主区为农用酵素处理（灌根250 mL+地上部喷施20 mL, J₁）,以等量水替代酵素为对照（J₀）,以15（Y₁）、45（Y₂）、75（Y₃）t/hm²有机肥用量为副区,共6个处理,测定番茄株高、茎粗、节间长度、叶片SPAD、产量、品质、土壤养分等指标,对品质综合评价值（D）最高的农用酵素灌溉处理的土壤微生物群落结构变化进行分析。结果表明：1）农用酵素处理可以提高番茄种子发芽势和发芽率。ZJS的发芽势和发芽率分别比ZCK上升26.7%和4.3%;SJS的发芽势和发芽率分别比SCK升高2.3%和2.0%。2）栽培试验中,农用酵素处理可促进植株健康生长、提升番茄产量和品质。其中,J₁的番茄茎粗相较于J₀增加6.4%~7.1%,SPAD升高6.3%~7.1%,植株节间缩短11.9%~21.2%,产量增加9.7%~16.9%;Y₁、Y₂有机肥用量下J₁果实中的番茄红素含量、维生素C含量、糖酸比分别较J₀升高55.7%~70.7%、7.2%~17.0%、24.2%~33.4%,且各有机肥用量下J₁果实品质指标综合评价值均高于J₀。3）农用酵素可以改善土壤养分状况与微生物群落结构。J₁的土壤有机质含量较J₀升高24.2%~43.6%,硝态氮含量较J₀升高17.3%~28.0%;土壤细菌和真菌群落丰富度较J₀分别下降12.2%和22.8%,但土壤中子囊菌门的真菌丰度上升6.24%,厚壁菌门和酸杆菌门的细菌丰度分别上升6.31%和11.33%。综上,施用农用酵素可有效提升有机番茄优质高产的生产效能。     

高通量测序解析微生物肥料对红壤有机农田 土壤微生物群落的影响

高通量测序技术可用于精确分析土壤微生物群落,从微生物群落结构和多样性的角度阐释微生物肥料对有机农田根区土壤微生物群落的影响。在红壤有机农田轮作种植条件下,施用微生物肥料后利用Illumina MiSeq高通量测序技术结合相关生物信息学分析土壤细菌和真菌的多样性指数及群落结构。结果表明,从6个有机农田根区土壤样本中获得7 729个细菌分类操作单元(operational taxonomic units,简称OTU)和3 271个真菌OTU,细菌和真菌文库测序覆盖率均在99%以上。微生物肥料会显著降低土壤细菌和真菌种群多样性,且可在一定程度上降低细菌群落丰富度,显著降低真菌群落丰富度;并减少根区土壤特有细菌和真菌物种数量。放线菌门、变形菌门和酸杆菌门是优势细菌,子囊菌门是优势真菌;微生物肥料会提高放线菌门、变形菌门、厚壁菌门和担子菌门的相对丰度,分别比对照组提高29. 46%、9. 17%、129. 33%、165. 73%;但会降低酸杆菌门、绿弯菌门、子囊菌门、接合菌门的相对丰度,分别比对照组降低30. 14%、33. 50%、17. 27%、86. 33%。因此,施用微生物肥料可改变红壤有机农田根区土壤细菌和真菌的丰富度和多样性,有助于控制作物病害发生。     

我国酵素菌技术概况及应用现状

酵素菌技术是一项从日本引进的新型农用生物技术。该研究介绍了酵素菌技术的基本原理、特点、种类及引进概况,阐述了酵素菌技术在我国种植业和养殖业上的应用现状,相关研究发现,施用酵素菌表现出明显的增产效果,提高了农业生产的经济效益。同时,该技术发展前景广阔,对于生态农业发展具有重要意义。     

酵素菌肥料、饲料生产及使用技术讲座 第二讲 我国酵素菌引进及应用概况

<正> 日本岛本觉也首创的酵素菌经岛本家族三代人的潜心研究及生产实践,后来发展成《酵素农业应用法》,又称《微生物农业应用法》。现以岛本光彦为会长的日本酵素世界社组织生产及经营酵素菌。有关资料显示,全世界已有23个国家和地区从日本引进及应用酵素菌。 日本磐亚株式会社为把酵素菌打入我国,加快在华经销步伐,首先在北京成立了磐亚株式会社北京事务所,由常务董事李星沙负责,他们大力开展宣传工作,积极寻找合作伙伴。曾     

酵素菌肥料、饲料生产及使用技术讲座 第三讲 酵素菌的生物学特性

<正> 如前所述,酵素菌中细菌有芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、黄杆菌属(Flavbacterium sp.)、乳杆菌属(Lactobacillus sp.)和乳酸球菌(Pediococcus sp.)中的一些种,它们的生物学特性是: 芽孢杆菌属细菌细胞杆状,大小为0.3～2.2微米×1.2～7.0微米,有些很大,端正或周生鞭毛,运动或不运动。革兰氏阳性。好氧或兼性厌氧,可产生芽孢。该菌呈单个、成对或短链状排列,芽孢能耐热和抗热。 枯草芽孢杆菌营严格的好氧生活,在厌氧培养中不生     

酵素菌肥料、饲料生产及使用技术讲座——第六讲 酵素菌肥料的生产及使用

<正> 这里讲的酵素菌肥料是指酵素菌有机质发酵肥料,因其生产配方不同,可分为高级粒状肥、磷酸粒状肥和鸡粪粒状肥等品种。现以高级粒状肥为例介绍酵素菌有机质发酵肥料生产及使用技术。 1 酵素菌肥料的生产 1.1 高级粒状肥配方 页岩、干鸡粪、豆饼粉、鱼粉和骨粉或钙镁磷肥若干公斤。米糠、红糖和酵素菌接种剂若干公斤,水占原材料重量的45％～55％。     

酵素菌肥料、饲料生产及使用技术讲座(第七讲)酵素叶面肥的生产及使用

酵素叶面肥就是日本称谓的"黑砂糖农药",我国从日本引进酵素菌及相关产品生产技术后,一些企业仍延用这一称呼.其实这种称呼不妥.因其主要成分是糖类和活性物质,有肥效和刺激作用,而无杀菌作用,称其为黑砂糖农药容易误导,所以应改称为酵素叶面肥.这样,其名称就科学、准确了.     

农用酵素对沙土、酸性土和盐碱土的改良效果研究

为探究农用酵素对土壤的改良效果,通过盆栽试验利用农用酵素对沙土、酸性土及盐碱土进行为期30 d的短期改良,通过测定土壤理化性质和微生物组成,对农用酵素作为土壤改良剂的可行性进行评价。结果表明∶对于沙土,农用酵素可使其pH由9.63降至6.42,有机质含量提高8倍,土壤中氮磷钾的含量也均有所提升,农用酵素中的有益微生物（Lactobacillus和Acetobacter）成为土壤优势细菌菌群,同时显著降低了真菌的多样性;对于酸性土,农用酵素对其pH影响不大,但土壤有机质及氮磷钾含量增加,酵素中有益微生物可在酸性土中有效定殖;对于盐碱土,农用酵素可有效降低其pH（由10.37降至7.77）,增加土壤养分含量,施用农用酵素后土壤中Acetobacter、Kocuria、Planococcus和Alkalibacterium的相对丰度较高,从而抑制了土壤病原真菌的生长。未来农用酵素可针对不同土壤的突出问题进行改良以提高土壤品质。     

液态农用酵素及其不同组分对原生和农田土壤的改良效果

为探索液态农用酵素及其不同组分对原生和农田土壤的改良效果,通过离心分离液态农用酵素,得到上清液和酵素菌液。利用土壤室内培养法,以无菌水（CK）为对照,分别用上清液（T1）、酵素菌液（T2）、液态农用酵素（T3）处理原生和农田土壤,从土壤团聚体、酶活性、理化性质、微生物方面评估不同处理对2种土壤的改良效果。结果表明：1）与CK相比,T1和T3处理下,第14 天原生土壤蔗糖酶活性分别显著增加了501.67%和2 173.5%（P＜0.05）,第21 天农田土壤蔗糖酶活性分别显著增加了896.5%和1 484.49%（P＜0.05）。2）T1处理下原生土壤和T3处理下农田土壤的pH分别从6.75和6.8（第0天）增加至7.49和6.94（第28天）;与CK相比,第21天,T3处理下农田土壤电导率显著增加了10.13%（P＜0.05）,第28天,T3处理下原生土壤电导率显著增加了29.68%（P＜0.05）。3）与CK相比,T2处理下原生土壤的放线菌和农田土壤的细菌数量分别显著增加了415.71%和1 137.84%（P＜0.05）;T1处理下农田土壤的放线菌数量显著增加了81.69%（P＜0.05）;T3处理下原生土壤的真菌数量显著增加了44.44%（P＜0.05）。4）与CK相比,原生土壤在T1、T2和T3处理下＞2.00 mm粒级团聚体分别显著增加了35.25%、39.80%和35.77%（P＜0.05）;T1处理下农田土壤中0.30~1.00 mm粒级团聚体显著增加了77.65%（P＜0.05）;T2处理下原生土壤的土壤团聚体平均质量直径MWD和土壤几何平均直径GMD分别显著增加了17.38%和22.55%（P＜0.05）。5）液态农用酵素中对原生和农田土壤起到改良作用的主要是其上清液。6）电导率与土壤脲酶活性呈显著正相关（P＜0.05）,与土壤蔗糖酶活性呈极显著正相关（P＜0.001）;pH与MWD和GMD呈极显著正相关（P＜0.001）。综上,液态农用酵素能够快速激活原生和农田土壤,提高土壤酶活性和团聚体稳定性,其中酵素中的上清液发挥了主要作用。     

基于文献计量的农用酵素处理污水研究现状及热点分析

为探究农用酵素在污水处理方面的应用方法和实际效果,并探讨出水用于农田灌溉的可行性,利用可视化软件VOSviewer对CNKI和Web of Science数据库中农用酵素处理污水的1 952篇相关文献进行综合分析。结果表明：1）国内外农用酵素处理污水的研究主要集中在农用酵素发酵工艺、农用酵素有效组分、污染物去除效果、酵素添加量及处理条件、对环境的影响和应用实例等方面。2）农用酵素是通过微生物厌氧发酵而形成的以有益微生物、有机酸、多种水解酶等活性代谢成分为一体的复杂而稳定的生态系统,可以提高污水中污染物的降解效率,处理后的污水达到了农田灌溉水质的标准。3）农用酵素作为1种低成本的绿色环保制剂近年来逐渐被用于污水处理,又因生活污水中含有氮磷钾等矿质元素而具有较丰富的养分和灌溉用水潜力,将乡村生活污水经酵素处理后用于农田灌溉,可以有效解决农业水资源短缺和乡村生活污水污染环境的问题。综上,在全球水资源短缺的情况下,农用酵素处理污水作为一项新型的高效低成本污水处理和循环再利用的方式,从农业可持续发展的需求出发构建生活污水等资源还田的模式,为农田生态系统物质循环健康发展提供新思路。     

农用酵素处理餐厨垃圾酸化效果及代谢产物变化特征

为探究农用酵素对餐厨垃圾快速产酸发酵的影响,设置5个处理分别为添加0（JT₀）、1 （JT₁）、3（JT₃）、7（JT₇）、10 g/L（JT₁₀）的农用酵素进行餐厨垃圾发酵,测定各处理发酵过程中pH、有机酸、干物质、粗蛋白、粗脂肪灰分的动态变化。结果表明：1） 发酵第1天5个处理的pH均显著下降,第7天后基本处于稳定。在发酵酸化过程前3 d有乳酸、乙酸、丙酸产生,且乳酸含量显著高于乙酸、丙酸。其中JT₃最终乳酸含量最高,为50.65 mg/L。乳酸的产生会造成pH的迅速下降。各个处理均在发酵3 d时产生大量的乳酸,7 d后产酸基本结束,pH也趋于稳定。餐厨垃圾主要产酸时期为前3 d,并于第7天趋于平缓。2）在发酵第7天时,JT₃的干物质含量为21.77 g/100 g,比发酵前降低11.13%,比其他同时期处理下降最多。从整体趋势上来看,各处理均在发酵第7天时,粗蛋白含量达到最大。JT₃在发酵第7天时粗蛋白含量最高,为19.90 g/100 g。各处理在发酵后粗脂肪含量都有所下降,除JT₁₀中粗脂肪含量与原料无显著差异,其余各处理均显著下降（P<0.05）,其中,JT₃粗脂肪含量最高为17.54 g/100 g。结合pH、有机酸及各项代谢产物来看,JT₃的发酵效果相对较好。综上,农用酵素添加量为3 g/L,发酵时间为4～7 d,餐厨垃圾发酵酸化效果最佳,是低成本快速处理餐厨垃圾的有效方法。     

黄酒米浆水制备农用酵素营养液发酵过程中营养成分的变化

黄酒米浆水是黄酒酿造浸米工序中的副产物,属于高浓度有机废水,用之是宝,弃之严重污染环境。采用米浆水代替清水作为配料水,以叶菜类废弃物包括萝卜叶、白菜叶和莴笋叶为植物原料,混合红砂糖,自然发酵制备农用酵素营养液,研究其发酵过程中主要营养组分的变化规律。结果表明,利用黄酒米浆水制备的农用酵素营养液各营养组分在发酵过程中显著高于用清水制备的对照组（P<0.05）。不同植物材料制备的米浆水农用酵素营养液各营养组分变化趋势类似,总糖含量呈下降趋势,钾离子含量呈先升高后降低再升高变化,总氮、总磷、总酸和游离氨基酸含量整体均呈上升趋势;以萝卜叶农用酵素营养液为例,发酵90 d时,总糖含量下降76.68 %,总氮、总磷、钾离子、总酸和游离氨基酸总量分别上升40.56 %、53.58 %、22.83 %、33.08 %和183.4 %;17种游离氨基酸中丙氨酸含量最高,为3 677.4 mg·L^-1,提高638.6%。不同植物材料制备的农用酵素营养液均含有较丰富的养分,但养分含量差异明显（P<0.05）;其中萝卜叶农用酵素营养液发酵各时段总氮、总磷、总糖和总酸含量的平均值较高,分别为4.67 mg·mL^-1、628.20 mg·L^-1、5.22 %和13.30 g·L^-1;萝卜叶农用酵素营养液发酵90 d时游离氨基酸总量最高,为14 157.3 mg·L^-1;莴笋叶农用酵素营养液发酵各时段钾离子含量平均值较高,达到95.22 mmol·L^-1。     

基于农用酵素生产降本增效的复合菌系筛选及接种效果研究

为开发低成本、高效率的农用酵素接种菌剂,并探明其作用效果,采用限制性继代培养法,分别利用改良MRS（M）和红糖（H）培养基对酵素微生物进行培养,获得2组乳酸菌复合菌系,分别命名为MLA 1和HLA 1,并将这2种菌系接种到农用酵素发酵体系中,测定继代培养体系的pH和有机酸含量,复合菌系的微生物结构和多样性,接种后发酵液的细菌和乳酸菌数量、pH、有机酸含量及对尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）的抑制效果等指标。结果表明：MLA 1和HLA 1均主要由乳酸菌属 （Lactobacillus）和醋酸菌属（Acetobacter）构成;在限制性培养中,MLA 1相比HLA 1产酸升高40%,乳酸菌丰度升高5%,而HLA 1的Chao、Faith和Shannon指数高于MLA 1,表明其微生物多样性更高;接种到酵素发酵体系中,MLA 1和HLA 1的接种分别使酵素发酵过程的乳酸产量升高251%和295%,乳酸菌在细菌中的占比分别升高12%和16%,对尖孢镰刀菌的抑菌率均升高15%以上。综上,HLA 1和MLA 1的接种效果接近,考虑到成本,利用红糖培养基筛选复合菌系（HLA 1）具有更高的应用价值,有助于在农用酵素大规模生产中的降本增效。     

农用植物酵素液中梨树腐烂病菌拮抗细菌的筛选和防病效果

从农用植物酵素液中筛选对梨黑腐皮壳菌（Valsa pyri）具有抑菌活性的细菌菌株,明确其对梨树腐烂病的防治潜力,以梨黑腐皮壳菌为靶标菌,通过平板对峙培养和牛津杯法从分离自农用植物酵素液的细菌中筛选拮抗菌株,并分析拮抗菌株对病原菌孢子萌发和菌丝生长的影响及防病效果。结果表明,从农用植物酵素液中分离的68株细菌中初筛出15株对梨黑腐皮壳菌具有抑菌作用的细菌,占分离菌株数的22.1%,抑菌率为41.25%～74.14%。经过复筛,4个菌株（gjfn2、gjfn4、PFN41、PGY-FX67）的发酵液和除菌发酵滤液抑菌率分别大于70%和60%,显著高于其他菌株。采用形态特征、生理生化特性及16S rRNA和gyrA基因序列分析,将gjfn2、gjfn4和PGY-FX67鉴定为贝莱斯芽孢杆菌（Bacillus velezensis）,PFN41鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens）。4个拮抗菌株发酵液和除菌发酵滤液对梨黑腐皮壳菌分生孢子的萌发有明显的抑制作用,gjfn4、PFN41菌株发酵液及除菌发酵滤液对梨黑腐皮壳菌分生孢子的抑制率36 h均可达到100%,并使梨黑腐皮壳菌菌丝形态畸形、弯曲、末端膨大。离体枝条法防效测定结果表明,4个菌株的发酵液防效均达到79%以上,除菌发酵滤液防效均达到73%以上,其中gjfn4菌株的防效最佳,其发酵液、除菌发酵滤液及除菌发酵滤液50倍稀释液对梨树腐烂病防效分别均达到84.79%、81.57%和67.27%。由此表明,从农用植物酵素液中筛选获得的拮抗细菌菌株具有防治梨树腐烂病的良好潜力。     

长期施肥对黄泥田土壤微生物群落结构和多样性的影响

为揭示微生物群落结构特征和多样性对不同施肥的响应机制及与土壤环境因子的关系,以黄泥田水稻土为研究对象,设置不施肥(CK)、单施化肥(NPK)、化肥配施秸秆(NPKS)3个处理,采用Illumina Miseq高通量测序平台对土壤细菌16S r RNA基因和真菌ITS基因进行测序,分析不同施肥对细菌、真菌群落结构和多样性的影响。结果表明,黄泥田土壤细菌的主要类群为Acidobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi、Actinobacteria和Firmicutes,而真菌主要由Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota构成。长期施肥导致土壤细菌和真菌群落结构及相对丰度产生显著差异。与CK相比,NPK和NPKS处理黄泥田土壤的Proteobacteria、Actinobacteria和Zygomycota相对丰度分别增加26.58%和45.84%、30.36%和55.45%、86.17%和68.08%。细菌的α多样性方面,不同处理的Shannon和Simpson指数无显著性差异,但NPK处理的Chao1和ACE指数均显著低于CK和NPKS处理。真菌α多样性指数均表现为NPK处理显著低于CK和NPKS处理。RDA分析结果表明,细菌群落结构主要受盐度、孔隙度、总氮、微生物生物量氮、有机质、微生物生物量碳和含水量的影响,而真菌群落结构的关键影响因素是含水量、孔隙度和盐度,其次为总氮、微生物生物量氮、有机质和微生物生物量碳。土壤p H对细菌和真菌的群落结构影响较小。因此,不同施肥影响细菌和真菌的群落结构组成和多样性。有机无机肥配施提高细菌和真菌的多样性,改变细菌和真菌的群落结构组成,为改良土壤质量和维持农田生态系统功能提供理论依据。