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。

养猪发酵床微生物宏基因组基本分析方法

养猪微生物发酵床分解猪粪、消除恶臭,将猪粪形成生物菌肥,实现了养猪污染的微生物治理和猪粪的资源化利用,微生物起到关键作用。然而,关于发酵床微生物群落的种类、数量、结构等方面系统研究鲜见报道。课题组采用高通量宏基因组学方法,系统地开展了微生物发酵床的微生物组研究,揭示不同空间、不同深度、不同发酵程度、不同垫料组成、不同季节发酵床中的微生物组成及其区系演替规律。本文就相关的宏基因组测序的样本采集、样本处理、测序原理、分析模型、数据统计、结果表述等分析流程和方法进行了归纳,阐明微生物组操作分类单元(OTU)鉴定,物种累积曲线,核心微生物组,种类丰度主成分分析,种类秩-多度曲线,物种组成丰度柱状图、热图、星图等分析的原理与方法,列举微生物组种类复杂度α-多样性分析、β-多样性分析、种类显著性差异LEfSe分析,冗余分析等实例,为深入研究发酵床微生物群落提供了完整的分析思路和范例。

消毒药对发酵床微生物的影响

发酵床养猪技术因粪尿依靠微生物的活力可被自然降解而形成的诸多优势在全国各地的养猪业者中震动很大,大有星火燎原之势!但是在使用过程中,不少行业人士对采用此种技术能否使用消毒药对发酵床垫料进行消毒,而存在一些担忧。为此,本试验采用两种消毒药对其消毒后,通过垫料中的微生物菌落总数的变化,初步观察了发酵床上的细菌数量随着消毒后时间的增加,细菌数量呈现一个先下降后上升过程,不同取样层呈现出不同的变化趋势,表层相对明显。不同取样层的细菌数量在消毒后48h分别恢复到了60%以上。

微生物发酵床猪舍不同设施条件下空气微生物种群结构特性研究

本试验旨在研究微生物发酵床猪舍中不同设施条件下的空气微生物种群结构特性。微生物发酵床猪舍为单体大栏设计,猪舍面积2 100 m^(2),发酵床面积1 800 m^(2),垫料厚80 cm,存栏育肥猪1 500头,平均体重60 kg。试验采用自然沉降法,在自然通风、卷帘封闭30 min和湿帘-风机开启30 min条件下,取猪舍四角、中央共5个点分别采集空气微生物,鉴定微生物种类,分析猪舍空气微生物多样性。结果表明:在自然通风、卷帘封闭30 min和湿帘-风机开启30 min条件下,猪舍空气细菌数量分别为8.75×10^(3)、6.34×10^(3)、6.52×10^(3) cfu/m^(3),在自然通风条件下细菌数量显著高于其他2种条件;3种条件下的真菌数量分别为1.99×10^(3)、1.74×10^(3)、2.15×10^(3) cfu/m^(3),三者无显著差异。经鉴定,猪舍空气真菌有5个种,包括茎霉属1种,青霉属1种,黄曲霉属2种,小戴卫霉属1种;猪舍空气中细菌共有15属28种,优势种为芽孢杆菌属9个种(32.1%),其次为葡萄球菌属5个种(17.9%),棒杆菌属2个种(7.1%),克氏杆菌属、埃希氏菌属、沙雷氏菌属、节杆菌属、短短芽孢杆菌属、短杆菌属、柠檬酸杆菌属、肠杆菌属、赖氨酸芽孢杆菌属、类芽孢杆菌属、类单胞菌属和志贺氏菌属均有1个种;3种条件下,细菌的种类分别为12属25种、11属19种和8属20种,优势菌均为芽孢杆菌属,其次为葡萄球菌属和棒杆菌属;经聚类分析,猪舍空气细菌可分为4类:3株仅在卷帘封闭30 min的条件下存在,5株仅在自然通风的条件下存在,4株在自然通风和湿帘-风机开启30 min 2种条件下共有,16株在3种条件下均存在。以上结果表明,微生物发酵床猪舍在3种管理条件下的空气微生物数量差异显著,种类丰富且分布多样性与管理条件相关,猪舍总体微生物环境优于国家标准。微生物发酵床猪舍内部管理措施到位,能够有效减少空气微生物的扩散,保障良好的养殖环境。

微生物发酵床养猪垫料研制番茄育苗基质的效果分析

为了实现废弃资源的资源化利用,使用微生物发酵床养猪垫料研制番茄育苗基质,选取使用1年的微生物发酵床养猪垫料,提取其浸提液并稀释成不同浓度,以番茄种子萌发情况为指标,筛选基质中垫料适宜添加量,并通过穴盘育苗试验确定基础基质配方,进一步优化N、P、K用量,最终确定番茄育苗基质配方。结果表明:利用微生物发酵床养猪垫料研制番茄育苗基质的配方为垫料︰椰糠=3︰7(体积比),N用量0.3 kg·m^(−3)、P用量0.2 kg·m^(−3)、K用量0.1 kg·m^(−3);用该基质进行番茄育苗,出苗率达98%,幼苗的株高、茎粗、根长均显著优于市售草炭基质(对照);所繁育的幼苗移栽田间种植,其田间番茄苗的株高和挂果数均显著优于对照。番茄育苗基质的研制可实现微生物发酵床养猪垫料的资源化利用。

贵州本土微生物牛发酵床不同深度微生物组成研究

为了研究贵州本土微生物牛发酵床的微生物多样性及微生物组成情况,推动绿色生态养牛技术及提高养牛粪污综合利用率,本试验采集贵州本土微生物牛发酵床多位点不同深度样本,并对发酵床中所含发酵菌进行宏基因组测序,分析其Shannon、Chao、Ace、Simphan等微生物多样性指数以及微生物在属水平、种水平上的组成。结果发现,贵州本土微生物牛发酵床中层和表层垫料中的微生物多样性显著高于底层垫料中的(P<0.05);属水平上的微生物主要以小单孢菌属、球形杆菌属和链霉菌属的细菌等为主;种水平上的以变形杆菌、类细菌、绿弯菌、放线杆菌、嗜热球形杆菌等为主。研究结果表明,贵州本土微生物牛发酵床表层及中层微生物多样性较高,发酵床底层较表层和中层可能具有更好的抑菌效果和氨基酸合成效率,本研究进一步论述了本土微生物牛发酵床微生物组成情况,以助推绿色生态养殖模式可持续发展。

猪场粪污异位微生物发酵床在养殖场中的应用

0引言猪场粪污是养殖场中常见的污染源,其处理不当会对环境造成严重影响。我国是生猪养殖大国,根据农业农村部统计的数据,我国猪粪的年产量已经超过了6亿t,但对猪粪的综合利用情况却不容乐观,巨量的猪粪给环境带来了巨大的负担。为了有效处理猪场粪污,研究人员提出了利用异位微生物发酵床的方法。这种方法在养殖场中得到了广泛的应用,不仅能有效减少猪场粪污的排放.

养猪发酵床及微生物菌剂研究进展

随着我国生猪养殖量的不断增加,其粪污资源化利用不充分、粪污处理压力大等问题日益突显。发酵床养猪作为一种无污染的生态环保养殖技术,有效地解决了中小型养殖户的环境问题,发酵床养猪的核心技术是微生物菌剂的选择、配比等。本文就同位发酵床微生物菌剂选择、组成、最新研究及应用情况进行综合性分析,为微生物发酵畜禽粪污资源化利用提供思路和参考。

乳用水牛微生物发酵床栏舍的设计及应用研究

为探究分区微生物发酵床栏舍对水牛生产性能的影响,该研究选择胎次为4胎的健康能繁摩拉繁杂交一代水牛90头,随机分成3个组,即对照组、试验Ⅰ组和试验Ⅱ组,进行为期180d的饲养试验。对照组传统水泥地面栏舍,试验Ⅰ组传统微生态发酵床栏舍和试验Ⅱ组分区间微生态发酵床栏舍。结果表明,试验Ⅱ组奶牛的日均产乳量、乳蛋白率、乳脂率、乳糖率均高于试验Ⅰ组和对照组,但差异不显著(P>0.05);试验Ⅱ组奶牛的整体牛体清洁度显著好于对照组(P<0.05),但和试验Ⅰ组差异不显著(P>0.05);试验Ⅱ组奶牛每天趴卧时间、趴卧次数相比对照组差异显著(P<0.05),相比试验Ⅰ组差异不显著(P>0.05);但是,试验Ⅱ组奶牛综合健康状况优于对照组和试验Ⅰ组。可见,与传统水泥地面和传统微生态发酵床栏舍相比,分区微生态发酵床牛舍能提高奶牛产乳性能、乳品质量以及牛体健康。

猪场粪污异位微生物发酵床处理技术

1技术概述1.1技术基本情况异位发酵床处理猪场粪污技术为农业农村部2018年10项重大引领性农业技术之一,是集粪污减量化、无害化和资源化利用为一体的综合技术,目前已进入技术集成熟化与示范应用阶段。一般的异位发酵床由集污池、发酵床、机械翻抛设备等组成,其基本原理是利用活性强大的耐高温微生物复合菌群,持续和稳定的高温发酵将猪场粪污转化为有机肥基料或种植用基质,达到降解粪污、变粪为宝的目的。

微生物发酵床不同腐熟程度垫料主要理化特性

通过持续采样，分析不同使用时间和不同发酵程度垫料的理化特性，结果表明：不同使用时间垫料各理化性质变化显著。使用5～16个月的垫料，吸水性随着使用时间的延长不断降低，pH值、含水量、电导率、盐度、有机质和氮磷钾总量不断升高，与使用5个月时差异显著（P〈O．05）。垫料有机质的含量随使用时间的延长而逐渐降低。使用5、7、9和16个月垫料有机质的含量分别为59．72％、49．34％、44．94％和38．41％，含量变化差异显著。全氮的含量随着垫料发酵的进行逐渐减少，全磷和全钾的含量随着使用时间延长均呈上升趋势。

基于微生物发酵床养猪模式的生态安全探讨

针对近几年微生物发酵床养猪技术的应用发展趋势,论述了采用微生物发酵床养猪模式的生态安全问题,并结合调查和研究结果,认为微生物发酵床养猪模式生态安全问题产生的根本原因不在技术本身,而是目前缺乏相应的管理运行措施。因此,亟需建立一套资源循环利用管理体系运营体系,包括:垫料替代及管理技术,饲料源头控制制度,废弃垫料资源化循环利用技术。

微生物发酵床养猪垫料对5种食用菌菌丝生长的影响

测定微生物发酵床养猪垫料的营养成分,研究其不同添加量对5种食用菌菌丝生长的影响。结果表明:垫料含氮量为1.63%,可作为食用菌菌丝生长的氮源;5种食用菌菌丝在不同的配方上都能生长,适宜的添加量有利于促进菌丝生长,添加垫料为35%时,平菇菌丝生长速率最快,达9.50mm·d-1;添加垫料为40%时,毛木耳菌丝生长速率最快,达4.50 mm·d-1;垫料添加量为35%时,金针菇菌丝生长速率最快,达4.35mm·d-1;垫料添加量为20%时,滑菇菌丝生长速率最快,达4.52mm·d-1;垫料添加量为45%时,真姬菇菌丝生长速率最快,达2.60mm·d-1,它们和对照差异极显著(P<0.01)。

养猪微生物发酵床芽胞杆菌空间分布多样性

了解微生物发酵床大栏养猪垫料中的芽胞杆菌多样性和空间分布规律,为微生物发酵床管理、芽胞杆菌新资源挖掘及菌剂开发奠定基础。将发酵床划分为32个方格(4行×8列),采用五点取样法获得每个方格的样品。采用可培养法从32份样品中分离芽胞杆菌菌株,利用16S rRNA基因序列初步鉴定所分离获得的芽胞杆菌种类。利用聚集度指标和回归分析法,分析芽胞杆菌的样方空间分布型。通过Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数、Hill指数及丰富度指数分析,揭示微生物发酵床中芽胞杆菌的空间分布多样性。从32份样品中共获得芽胞杆菌452株,16S rRNA基因鉴定结果表明它们分别隶属于芽胞杆菌纲的2个科、8个属、48个种。其中,种类最多的为芽胞杆菌属(Bacillus),30种;赖氨酸芽胞杆菌属(Lysinibacillus),6种;类芽胞杆菌属(Paenibacillus),5种;短芽胞杆菌属(Brevibacillus),3种;鸟氨酸芽胞杆菌属(Ornithinibacillus)、大洋芽胞杆菌属(Oceanibacillus)、少盐芽胞杆菌属(Paucisalibacillus)和纤细芽胞杆菌属(Gracilibacillus)各1个种。芽胞杆菌种类在发酵床空间分布差异很大,根据其空间出现频次,可分为广分布种类,如地衣芽胞杆菌(Bacillus licheniformis);寡分布种类,如根际芽胞杆菌(B.rhizosphaerae);少分布种类,如弯曲芽胞杆菌(B.flexus)。依据其数量,可分为高含量组优势种群,如地衣芽胞杆菌(B.licheniformis);中含量组常见种群,耐盐赖氨酸芽胞杆菌(Lysinibacillus halotolerans);寡含量组寡见种群,如根际芽胞杆菌(B.rhizosphaerae);低含量组偶见种群,如土地芽胞杆菌(B.humi)。空间分布型聚集度和回归分析测定表明,芽胞杆菌在微生物发酵床的分布类型为聚集分布。微生物发酵床垫料中芽胞杆菌种类总含量高达4.41×108个/g,其种类含量范围为0.01—94.1×106个/g(均值为8.96×106个/g),丰富度指数(D)、优势度指数(λ)、Shannon-Wiener指数(H')和均匀度指数(J')分别为0.4928、0.2634、1.3589和0.9803,其中香农指数最大的单个芽胞杆菌种类为地衣芽胞杆菌(B.licheniformis)。根据芽胞杆菌种类多样性指数聚类分析,当欧式距离λ=17时,可分为高丰富度高含量和低丰富度低含量类型。微生物发酵床的芽胞杆菌种类丰富、数量高,是一个天然的菌剂"发酵罐",有望直接作为微生物菌剂,应用于土壤改良、作物病害防控、污染治理等领域。

利用微生物发酵床养猪垫料制备蔬菜育苗基质的研究

为将农业副产物——微生物发酵床养猪垫料废弃物(简称垫料)替代草炭应用于新型育苗基质,拟建一套通过垫料浸提液快速筛选基质配方的方法。将2种不同使用年限的垫料分别提取浸提液并梯度稀释后检测其对甜瓜、黄瓜、白菜、甘蓝、番茄和辣椒6类种子的发芽影响;同时参照浸提液稀释浓度,用垫料与椰壳粉按比例配制成基质,穴盘育苗检测基质对种苗生长的影响;分析2个试验之间的相关性。结果表明:供试基质各理化性质基本符合理想基质要求。最适宜种子发芽的浸提液质量分数均为30%,发芽率都在97%以上;同时最适宜种苗生长的基质中垫料含量为30%(体积比),出苗率均达85%以上。相关性分析表明:垫料浸提液对种子的发芽率、发芽指数、活力指数与基质对种苗的出苗率和成苗率具显著正相关性。由此推导筛选基质配方的快速方法:通过检测不同浓度的垫料浸提液对作物种子的发芽影响,筛选最适种子生长的浓度,依据该浓度推导最佳基质配方中垫料含量。

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10cm、中层30cm、深层50cm的垫料,分别进行垫料宏基因组DNA的提取,原核生物16SrDNA基因V3~V4区的扩增及Illumina高通量测序。试验共获得1045225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。

微生物发酵床菜猪大栏养殖猪舍结构设计

微生物发酵床菜猪大栏养殖猪舍占地面积2 100m2,养猪发酵床面积1 90 0m2,利用率91.4%,比传统猪舍包括隔离带的建设占地面积利用率46%提高45个百分点。猪舍四周设有喂食槽,饮水槽设置在发酵床的中央分割线上和短边喂食槽的中部,实现料水的干湿分离。猪舍长边的两侧设置有电动铝合金卷帘,用于控制通气、降温和保温;短边的两侧分别设置有风机和湿帘,屋顶外安装有喷雾降温装置,用于猪舍内的降温。猪舍的环境控制,包括光、温、水、湿、二氧化碳、氨气实现自动化。利用椰糠和谷壳配置的发酵床垫料养猪,实现无臭味、零排放、肉质优、省人工、控猪病、无药残、产肥料、智能化、机械化。

养猪污染治理异位微生物发酵床的设计与应用

异位微生物发酵床是集中处理养猪废弃物的场所,通常建设在传统猪舍的周围。发酵床内铺设垫料,将猪舍的排泄物引导到异位微生物发酵床内,通过翻堆机将排泄物与发酵垫料混合,进行发酵,消纳粪污,消除臭味,实现零排放,生产有机肥。本课题组设计了一种新型异位微生物发酵床,由钢构房、喷淋池和发酵池组成,并配备翻堆机、喷淋机等设备。异位发酵床可适用于各种传统养猪方法的污染治理,具有较高的生态、经济、社会效益。

养猪微生物发酵床垫料发酵指数的研究

采用"盐梯度悬浮法"测定不同发酵时间发酵床垫料的悬浮率,根据垫料表观确定其发酵程度级别,可将30个样品分为4级:一级发酵程度浅;二级发酵程度中等;三级发酵程度深;四级发酵程度很深。结合多元线性回归分析法,确定垫料发酵指数方程为Y=3.9932-0.0046 X1+0.0531 X2-0.0484 X3-0.0083 X4-0.0179 X5-0.0404 X6,判别的相关系数高达94.20%。结果表明:使用该方程测定未知垫料的发酵指数,能快速、准确地判定未知垫料的发酵程度。

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。