草坪修剪废弃物好氧和好氧-厌氧耦合堆肥中真菌菌群演替对腐殖质合成的影响

【目的】促进草坪修剪废弃物的资源化利用和探明好氧和好氧-厌氧耦合堆肥过程中真菌群落的演替对腐殖质合成的影响。【方法】以草坪修剪废弃物为主料,设置3个处理A(草坪修剪废弃物)、B(草坪修剪废弃物+10%玉米秸秆)和C(草坪修剪废弃物+20%玉米秸秆)进行好氧和好氧-厌氧耦合堆肥。【结果】相比好氧-厌氧耦合堆肥(A),好氧堆肥(B和C)能够加速腐殖化程度,促进胡敏酸的合成,且C处理效果优于B处理。优势真菌菌群与腐殖质组分的冗余分析表明,好氧堆肥(B和C)更好地促进了木质纤维素降解真菌的相对丰度,而抑制了病原真菌的相对丰度,促进富里酸和胡敏素的降解而合成更多的胡敏酸。FUNGuild分析表明,相比好氧-厌氧耦合堆肥(A),好氧堆肥(B和C)可以灭活真菌病原体,增加腐生菌功能的相对丰度。【结论】在修剪草坪废弃物中添加10%~20%的玉米秸秆进行好氧堆肥,能够改善真菌菌群和营养模式,提高堆肥腐殖化程度,且20%的添加效果最好。

兰州百合响应自毒胁迫的代谢组学分析

为探究兰州百合(Lilium davidii var.unicolor)响应自毒胁迫的代谢机制,以1年生(Lily1)、2年生(Lily2)和3年生(Lily3)兰州百合为研究对象,采用气相色谱-质谱(GC-MS)技术分析了不同连作年限兰州百合的代谢组学变化,在其提取物中共检测和鉴定出124种代谢物。利用R软件对样品进行归一化,通过正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)寻找差异代谢物,并筛选相关代谢物途径进行联合分析。结果表明:Lily1与Lily2的代谢组间存在明显差异,共有16种呈上调的差异代谢物(脂质类、黄酮类、糖类及酚类),且均上调;显著富集至酪氨酸代谢、丙酸代谢和类黄酮生物合成代谢通路。其中脂质类、黄酮类和糖类物质含量的提升表明在兰州百合连作的第2年,自身通过积极合成脂质类、黄酮类和糖类物质来响应自毒胁迫。Lily1与Lily3的代谢组间共有21种差异代谢物,包括1种上调代谢物(3-α-甘露二糖)和20种下调代谢物(胺类、酸类和脂质类);显著富集至5条代谢通路,分别为托烷、哌啶和吡啶生物碱的生物合成、磷酸盐和次磷酸盐的代谢、赖氨酸降解、谷胱甘肽代谢和D-氨基酸代谢。Lily2与Lily3组间同样有21种差异代谢物,唯一上调代谢物也为3-α-甘露二糖。这表明,在兰州百合连作的第3年,糖类物质作为直接参与维持细胞膜稳定性的碳水化合物,积极响应自毒胁迫。20种下调代谢物分别为胺类、酸类和脂质类,仅显著富集至丙酸代谢和类黄酮生物合成代谢通路。

5株外源嗜热固氮菌对堆肥碳氮损失及其细菌群落的影响

【目的】减少堆肥过程中碳氮损失,提高堆肥质量。【方法】本研究通过添加5株外源嗜热固氮菌株,设置6个处理分别为:CK(不添加外源固氮菌)、A1(根癌异根瘤菌)、A2(亮杆菌)、A3(头状葡萄菌)、B1(液化沙雷菌)和B2(蜡样芽孢杆菌)进行堆肥,研究外源嗜热固氮菌对堆肥碳氮损失、养分含量和细菌微生物群落的影响。【结果】5株外源嗜热固氮菌均减少了堆肥中碳氮损失,提高了养分含量。A1、A2、A3、B1、B2与CK相比碳氮损失分别减少了38.74%、26.99%、33.09%、28.75%、34.35%和25.23%、11.20%、22.58%、20.77%、20.51%,氮含量增加了279.15%、42.74%、344.31%、277.51%、1.42%;磷含量增加了49.21%、16.19%、51.33%、24.26%、58.90%;全钾含量增加了27.76%、17.41%、16.35%、11.80%、29.12%;有机质增加了31.41%、20.56%、27.15%、30.19%、26.61%,总体上A1>A3>B1>A2>B2。细菌群落结构演替表明,A1和B1菌株的丰度在堆肥过程中始终高于对照处理。外源固氮菌均显著提高了堆肥中土著固氮细菌Pseudomonas(假单胞菌属),Sphingobacterium(鞘氨醇杆菌属)、Saccharomonospora(糖单孢菌属)、Planifilum(直丝菌属)和Bacillus(芽孢杆菌属)等的相对丰度,降低具有反硝化能力的Acinetobacter(不动杆菌属)、Corynebacterium(棒状杆菌属)和Halomonas(盐单胞菌属)等的丰度。KEGG分析表明,外源固氮菌剂影响氨基酸代谢、碳水化合物代谢和次生代谢产物的生物合成功能基因。【结论】A1和B1菌株能够较好地在堆肥中定殖,具有开发固氮菌生物有机肥的潜力;添加外源固氮菌均可通过影响优势微生物群落及氨基酸代谢、碳水化合物代谢等功能基因抑制堆肥过程中的碳氮代谢,提高养分含量,减少堆肥过程中碳氮损失。

鸡粪和羊粪混合发酵对堆肥优势细菌演替和碳氮损失的影响

【目的】通过探讨不同原料组合如何影响堆肥过程中优势细菌演替进而影响堆肥碳氮损失,为优化堆肥配方、降低堆肥碳氮损失提供理论依据。【方法】以鸡粪、羊粪和玉米秸秆为原料,以鸡粪、羊粪不同比例混合进行堆肥试验,研究了不同配比堆肥对腐熟度特性、养分含量及碳氮损失的影响,并对优势细菌与碳氮损失进行冗余分析。【结果】鸡粪堆肥中的碳氮损失远高于羊粪堆肥;相对于鸡粪堆肥,鸡粪和羊粪混合堆肥可以显著降低堆肥过程的碳氮损失,以鸡粪∶羊粪=1∶3处理效果最好,碳氮损失分别降低了15.63%、57.88%;优势微生物菌群与碳氮损失的冗余分析表明,鸡粪∶羊粪=1∶3处理显著促进了木质纤维素降解和具有固氮功能的细菌丰度,抑制了氨化与反硝化功能的细菌丰度。【结论】鸡粪堆肥过程中加入一定量羊粪,可以改善微生物菌群,降低鸡粪堆肥过程的碳氮损失,提高堆肥质量。

好氧高温堆肥中嗜热固氮菌的筛选及应用

【目的】筛选好氧高温堆肥中的高效固氮微生物,并通过固氮微生物的添加提高堆肥含氮量,也为固氮菌生物有机肥的研制提供优质菌株。【方法】分别在好氧高温堆肥的高温期和成熟期采集样品,用Ashby无氮培养基分离固氮菌,测定菌株的固氮能力、最佳生长条件和生长曲线;通过对菌株的形态特征、生理特征和生化反应以及16s rRNA基因测序鉴定菌株,并将菌株回接到堆肥中研究其保氮效果。【结果】菌株A3和B2的固氮能力分别为7.88 mg/L和22.96 mg/L。结合形态特征、生理和生化鉴定及16s rRNA基因序列分析,A3和B2分别被鉴定为Nocardiopsis dassonvillei和Bacillus cereus。2个菌株均为嗜热广幅营养型细菌,能适应广泛的pH值并迅速生长,均可产生IAA和铁载体。B2可以利用有机磷,能耐8%的盐浓度。A3显著提高堆肥含氮量28.5%,但B2不能提高堆肥含氮量。【结论】A3(Nocardiopsis dassonvillei)可用于堆肥固氮菌提高堆肥含氮量并具有生产固氮菌生物有机肥的潜力。鉴于B2(Bacillus cereus)菌株良好的固氮能力和其他功能,具备研制微生物制剂的潜力。