原位调控基料碳源组分对水虻堆肥效率与碳氮固定效应的影响

选择生物可利用度高的葡萄糖和生物利用度低的木屑作为碳源,花生粕作为氮源,配制总C/N为10、15、20、25、30,碳源难易利用程度为0%、25%、50%、75%、100%的25个水虻堆肥处理组,探究了不同总碳氮比和碳源难易利用程度下的水虻堆肥效率与碳氮素固定效应,基于相关性分析与正交偏最小二乘回归模型分析了调控碳氮固持的关键因子,并利用主成分分析法开展综合评价.结果表明:25个试验处理下,水虻虫体和虫粪产率分别为3.96%~23.06%和13.38%~89.99%;虫体碳含量为48.12%~60.31%,虫体氮含量为5.79%~9.85%,水虻从基料回收的碳、氮素分别为3.24%~29.58%和17.21%~52.69%;水虻堆肥体系碳与氮总固定率分别为40.69%~93.81%和38.06%~72.89%.易利用碳素有效率(ACC1)对水虻堆肥中虫体、虫粪的碳氮固定影响显著(VIP>1).总C/N为10,难易利用度碳源比为50%:50%时,水虻堆肥效率与体系总碳氮固定综合效果最佳.本研究证明了总C/N作为水虻堆肥营养基料配置指标上存在局限性,而原位调控基料碳源的生物利用度,可实现虫体高效生产与碳氮固定效能的协同平衡.

复合碳源饲粮在不同碳氮比下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响

本试验旨在探讨2种类型饲粮碳源在不同混合比例及不同饲粮碳氮比条件下对黑水虻幼虫生长性能和虫体营养成分含量的影响。试验采用两因素试验设计,选用遗传背景相同、同一批次、发育正常、体尺及体重(体重约为11.33 mg/头)一致的3日龄黑水虻幼虫45000头,随机分为25个处理,每个处理3个重复,每个重复600头虫。同时,以花生粕为氮素原料,添加由易生物利用碳源葡萄糖和难生物利用碳源木屑组成的5种不同比例碳源[100∶0(P100)、75∶25(P75M25)、50∶50(P50M50)、25∶75(P25M75)和0∶100(M100)],制作碳氮比分别为10、15、20、25和30,共配制25种不同碳源和不同碳氮比的黑水虻幼虫饲粮,并调节初始水分含量为72%。试验过程中,出现10只幼虫化蛹时停止试验。结果表明:1)与其他处理相比,P100处理在碳氮比为20及以上时,基质相对含水量(RMC)达到139%以上,黑水虻幼虫存活率显著降低(P<0.05)。在相同碳源条件下,碳氮比提高,黑水虻幼虫产率、虫体增重率和百头虫重均呈逐渐下降趋势。2)随着饲粮木屑添加比例的提高,黑水虻幼虫虫体粗蛋白质、粗纤维和粗灰分含量在各碳氮比条件下显著提高(P<0.05),相反,虫体粗脂肪含量在各碳氮比条件下显著降低(P<0.05)。P75M25和P50M50处理虫体粗脂肪含量在碳氮比为25时较高,分别为47.88%和46.57%,均显著高于其他处理(P<0.05)。3)通过正交偏最小二乘(OPLS)法建模与变量投影重要性指标(VIP)分析,RMC和有效碳氮素比例的VIP值均大于0.8,2类配料指标对黑水虻生长性能和虫体营养成分含量影响的贡献最为显著;同时,总碳氮比(TC/TN)和各碳组分与总氮(TN)之比对幼虫指标影响不显著。综上所述,黑水虻幼虫饲粮添加复合碳源,难生物利用碳源占比不应超过25%;选择易生物利用碳源作为外加碳源,碳氮比应控制在20以下且RMC低于139%;RMC和TC/TN在黑水虻饲粮配料中存在一定局限性,RMC和有效的碳氮素比例显著影响黑水虻幼虫生长性能和虫体营养组成,在黑水虻饲粮配料时更应被关注。

荔枝剪枝堆肥和蚯蚓粪作为巨大普里斯特氏菌载体的研究

为探讨荔枝茎秆堆肥与蚯蚓粪替代草炭作为巨大普里斯特氏菌载体的可行性,以荔枝剪枝堆肥、蚯蚓粪和草炭为原料构建6种微生物载体(ST1、ST2、ST3、ST4、ST5、ST6,三者质量比分别为6∶2∶2、4∶2∶4、2∶2∶6、6∶3∶1、4∶3∶3、2∶3∶5),以草炭为对照,巨大普里斯特氏菌为目标微生物,动态监测载体中有效活菌数,获得适宜巨大普里斯特氏菌存活的载体;在此基础上,分别设置含水量20%、30%、40%,温度20、30、40、50℃和接种浓度10^(6)、10^(7)、10^(8)cfu·mL^(-1),动态监测载体中有效活菌数,优化载体含水量、温度和接种浓度。结果表明:随着培养时间的延长,各载体中活菌数均呈先降低后升高的趋势,其中ST2、ST5载体长期培养后活菌数高,且草炭添加量低,是适宜的巨大普里斯特氏菌载体。随着载体含水量、温度的升高,培养的60 d过程中ST2和ST5载体活菌数均呈先升高后降低的趋势,在30%含水量(ST22.46×10^(8)cfu·g^(-1)、ST51.81×10^(8)cfu·g^(-1))以及30℃(ST23.44×10^(8)cfu·g^(-1)、ST51.87×10^(8)cfu·g^(-1))、40℃(ST28.50×10^(7)cfu·g^(-1)、ST57.13×10^(7)cfu·g^(-1))温度下的活菌数最高。此外,各培养时期的载体活菌数均随着接种浓度的升高而升高,培养60 d后,ST2、ST5载体活菌数分别达3.63×10^(8)、3.33×10^(8)cfu·g^(-1)。研究表明,载体ST2和ST5适宜代替草炭作为巨大普里斯特氏菌的载体,且在30%载体含水量、30~40℃温度和10^(8)cfu·mL^(-1)接种浓度下效果最佳。

不同覆盖对圣女果秸秆简化静态堆肥与腐殖化进程的影响

热带圣女果种植分布广,产生的秸秆废弃物难收储。在热带高温多雨气候条件下,如何高效、简单、低成本实现圣女果秸秆的就地无害化与腐殖化还田,是热带圣女果秸秆废弃物处置利用面临的重要难题之一。该研究以构建秸秆简化、就地的静态堆肥工艺为目标,模拟了polytetrafluoroethylene(PTFE)分子膜、polyvinyl-chloride(PVC)塑料膜、无覆盖(即干秸秆原料)3种不同覆盖所形成的静态环境对堆肥理化性质与腐殖化进程的影响,结合冗余-相关性分析与二维相关傅立叶红外光谱阐明腐殖化的影响规律及其关键组分的分子结构演化机制。结果表明:3种覆盖下≥50℃高温期持续时间均超过5 d;促进产热-蓄热-保温能力上,由高到低顺序依次为:分子膜、无覆盖、塑料膜。秸秆堆肥过程中酸碱度、电导率、氮磷钾、容重升高,大颗粒破碎,小颗粒占比提高。覆盖塑料膜堆肥有效积温相对较低,有机碳损失相对较低,堆肥后有机碳降幅分别为20.12%(分子膜)、4.63%(塑料膜)与16.13%(无覆盖)。相比于无覆盖,分子膜覆盖可以显著加快堆肥腐殖化进程;塑料膜覆盖堆肥虽能实现一定程度腐殖化,但腐殖化率最低。3种处理下腐殖化指数分别为15.61%(分子膜)、9.95%(无覆盖)、6.17%(塑料膜)。二维相关光谱表明木质纤维素分解产生的醌、醛、酮、多酚类化合物与氨基聚合,多酚缩合可能是秸秆腐殖酸合成的主要途径。分子膜与塑料膜覆盖下,重点调控物料结构与养分,并提高温度,是提高腐殖化效果的关键。

巨大普里斯特氏菌对不同黑叶白菜品种产量与品质的影响

【目的】明确巨大普里斯特氏菌对不同黑叶白菜品种产量和品质的影响,为推动有益菌的应用提供理论依据。【方法】以海南当地主栽4个黑叶白菜品种为研究对象,设3个巨大普里斯特氏菌接种水平(3、6和9 kg/ha),以不接种为对照(CK),通过方差分析、主成分分析等方法分析巨大普里斯特氏菌对黑叶白菜产量及硝酸盐、游离氨基酸、可溶性蛋白、维生素C和可溶性糖含量的影响。【结果】随着巨大普里斯特氏菌接种量的增加,各品种黑叶白菜的硝酸盐含量均呈先下降后升高的变化趋势,最大降幅比CK降低72.50%;游离氨基酸和维生素C含量呈先升高后下降的变化趋势,最大增幅分别比CK增加79.13%和8.91%。8210号和A321的产量、甜脆331的可溶性蛋白含量、甜脆331和甜脆326的可溶性糖含量随着巨大普里斯特氏菌接种量的增加,整体上均呈先升高后下降的变化趋势,与CK相比,最大增加幅度分别为28.08%、5.25%和19.60%;而8210号的可溶性蛋白含量和A321的可溶性糖含量整体上呈先下降后升高的变化趋势,与CK相比,最大降低幅度分别为10.20%和10.42%。巨大普里斯特氏菌接种量和黑叶白菜品种2个因素在降低硝酸盐含量及提高游离氨基酸、维生素C和可溶性糖含量上具有极显著的交互效应(P<0.01);主成分分析发现,8210号和A321的最佳接种量为6 kg/ha,甜脆331和甜脆326的最佳接种量为3 kg/ha。【结论】接种巨大普里斯特氏菌在提高黑叶白菜产量的同时,能通过降低硝酸盐含量,提高游离氨基酸、维生素C和可溶性糖等途径改善其品质。此外,黑叶白菜品种显著影响巨大普里斯特氏菌在黑叶白菜产量和品质上的接种效应。

2016-2021年海南文昌菜地土壤微生物数据集

随着热带特色高效农业的快速发展,种植结构变化加快,新的耕作管理模式对菜地生态系统影响的不确定性增加。土壤微生物在维持土壤功能方面起重要作用,是表征土壤质量的重要指标。因此监测热带地区菜地种植制度下微生物群落组成和功能及代谢,对于探究微生物群落演替及其驱动因子和养分循环等微观机理尤为重要。本数据集基于土壤微生物DNA/RNA分子生物学技术,整合了2016–2021年海南儋州热带农业生态系统国家野外科学观测研究站文昌观测场菜地单施化肥、秸秆还田、化肥+秸秆还田三种模式下土壤细菌和真菌的扩增子高通量测序数据,样地的设置、观测和维护、样品的采集、样品制备与保存、数据填报和质控严格按照中国生态研究网络(CERN)统一规范执行。本数据集对于研究热带地区菜地生态系统养分循环、分析环境要素与生产系统间的相互作用机理、调整作物耕作管理方式和养分投入、提高热带农业生态系统服务功能等具有重要实际意义。

蚯蚓对新烟碱类杀虫剂吡虫啉、啶虫脒污染红壤中细菌群落结构的影响

新烟碱类杀虫剂(neonicotinoids,NEOs)吡虫啉(imidacloprid,IMI)、啶虫脒(acetamiprid,ACE)是目前世界上使用较为广泛的杀虫剂。本研究以赤子爱胜蚓(Eiseniafoetida)为土壤动物,采用生物学模拟方法,通过高通量测序、土壤理化性质测定,分析IMI、ACE污染红壤(BCK、DCK)和引入蚯蚓后红壤(B、D)中细菌群落结构变化及其与环境因子之间的关系,探究污染红壤的动物修复机制。结果表明:与自然红壤(CK)相比,加入IMI、ACE降低了红壤的微生物丰富度和多样性,显著改变了土壤原有的细菌群落结构,使土壤有机质(SOM)和全氮(TN)含量下降;而蚯蚓的加入,增加了土壤中具有杀虫剂耐药性和降解杀虫剂能力的放线菌门(Actinobacteriota)、变形菌门(Proteobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidota)等的相对丰度,提高了污染土壤pH、TN、全磷(TP)、全钾(TK)含量;结合土壤理化性质的相关性分析可知,在属水平上,pH、TN、TK和SOM对各处理组细菌群落结构的影响较大。研究表明,IMI、ACE污染降低了土壤TN和SOM含量,破坏了土壤中原有的细菌群落结构;蚯蚓活动提高了污染红壤的土壤肥力,缓解了IMI、ACE对土壤中微生物菌群的不利影响,在一定程度上修复和丰富了NEOs污染土壤的微生物群落物种多样性,进而加速了土壤中NEOs的降解。该研究结果为从蚯触圈中筛选出高效IMI、ACE降解菌提供可行性,可为蚯蚓对IMI、ACE污染土壤的修复提供理论基础。

不同生物利用度碳源对蚯蚓堆肥影响分析

传统蚯蚓堆肥原料配制依赖质量比、体积比或碳氮比(C/N)的配制方法,忽略了不同碳源有机质生物可利用组分的差异,存在不合理性。为探究不同生物可利用度碳源对蚯蚓生长繁殖和堆肥碳氮固定的影响,在C/N=30下,以牛粪(氮源)和生物利用度低、中、高的碳源物料(菠萝皮渣、水稻秸秆和番茄秸秆)复配,开展60 d蚯蚓堆肥试验。结果表明,蚯蚓日均增数量最高达6.4倍。易利用碳源菠萝皮渣处理中腐殖质含量最高,为15.11%,但总有机碳固定率最低,仅39.63%;添加难利用碳源番茄秸秆处理组中的蚯蚓总数最高,为385条,且总氮固定率最高。生物利用度高的碳源废弃物占比越高,蚯蚓增重越大;生物利用度低的碳源废弃物占比越高,可促进蚯蚓繁殖;蚯蚓转化后的蚓粪总有机碳固定率为39.63%~59.28%,全氮固定率为65.04%~95.59%。碳源生物可利用度增大时,蚯蚓堆肥体系中的总有机碳固定率降低,而总氮的固定率升高。以上研究结果阐明了原料中不同利用度碳源对蚯蚓生产和碳氮固持的影响规律,为蚯蚓高效养殖与绿色低碳的固废堆肥处理工艺改进提供参考借鉴。

蚯蚓-蚯蚓粪分离-收获工艺与关键部件试验

蚯蚓堆肥是实现农业有机固体废弃物减量化、无害化、资源化和增值化的生物处理技术之一。蚯蚓堆肥结束后,如何将成熟活体蚯蚓从大量堆肥物料中快速分离收获,是目前规模化蚯蚓堆肥亟需解决的难题之一。为实现蚯蚓体快速、高效、稳定的分离和收获,该研究提出了蚯蚓堆肥产物3步分离收获工艺方法,并针对此工艺中的动态斜面分离收获关键部件和工艺参数开展了试验研究。在此基础上,结合力学分析、EDEM离散元仿真模拟揭示了蚯蚓分离关键过程中的动力学机制。结果表明:本研究所提出的分离工艺可较好实现蚯蚓、蚯蚓粪的分离和集中收获,动态斜面在蚯蚓-蚯蚓粪分离过程中起关键作用,利用了蚯蚓体表液膜接触粘附摩擦特性强,易粘附于斜面,而动态斜面作用下蚯蚓粪滚动摩擦力小的特性,蚯蚓与蚯蚓粪抛落于动态斜面后因受力差异导致两者呈相反方向运动,实现分离。蚯蚓-蚯蚓粪分离收获的最优参数组合为安装锥形分离器下,分离收获斜面速度50 mm/s、倾角为30°。基于此工艺方法处置蚯蚓粪-蚯蚓混合物料10 kg耗时55.36 s,在蚯蚓收获区的蚯蚓收获率为(81.50±5.55)%,蚯蚓粪含杂率接近于0,物料总收获率为(96.56±1.79)%。研究结果可提高蚯蚓堆肥产物分离收获的速度与效率,为规模化蚯蚓堆肥机械装备化、减少人工作业和降低成本提供借鉴与参考。