寒区菌糠堆肥过程中微生物多样性与演替规律

菌糠与其他农业废弃物理化性质和含有的微生物类型有较大的差异,菌糠堆肥过程中微生物多样性及演替规律也应具有独特的规律。研究采用16S rRNA基因扩增子高通量测序技术对菌糠堆肥的微生物多样性进行分析,同时检测堆肥样品的pH、有机质、全氮、全磷、全钾和种子发芽指数。结果表明,在环境温度-1.7~22.5℃下,在堆肥第2 d进入高温期并持续27 d。经过49 d的好氧堆肥处理后,菌糠腐熟物的pH为8.5;有机质含量为65.3%;种子发芽指数在堆肥结束时达到85.5%,物料完全腐熟;全磷、全钾和全氮的相对含量分别为0.65%、0.34%和1.37%。鞘脂杆菌属、黄杆菌属和德沃斯氏菌属为菌糠堆肥过程中的优势细菌属;真菌类群中,原料中的木耳属(25.39%)、木霉属(30.04%)、粘束孢属(14.29%)和Coniochaeta(16.52%)相对丰度较高,在高温期木耳属(13.96%)和Mycothermus(8.71%)为优势真菌属,鬼伞属和Mycothermus在堆肥中后期占据优势。古菌类群中,检测到甲烷丝菌属,其相对丰度仅为0.01%。在低温环境下,菌糠堆肥物料完全腐熟,各时期细菌多样性差异较大,真菌在高温期和腐熟期的多样性差异较大。

微生物菌剂对玉米秸秆和餐厨垃圾混合好氧堆肥的影响

秸秆与餐厨垃圾混合堆肥发酵可以充分发挥两种原料各自的优点,是有效的资源化利用途径。为探究微生物强化对玉米秸秆和餐厨垃圾混合堆肥的影响,把玉米秸秆和餐厨垃圾按质量比1∶1混合后进行好氧堆肥处理。试验组按照体积比接种5%微生物菌剂,对照组添加等体积灭菌后的培养基,通过测定温度、pH、有机质含量、总氮、总磷、总钾、C/N和种子发芽指数等指标评价堆肥腐熟效果。结果表明,试验组第1天升至高温期,高温期持续16 d,最高温度为68.1℃,而对照组于第2天进入高温期,高温期维持11 d,最高温度为61.3℃;试验组及对照组堆肥结束时有机质含量比原料分别降低20.51%和15.34%;堆肥结束时试验组总氮、总磷和总钾含量与初始原料相比分别提升36.67%、52.08%和50.75%,显著高于对照组提升的30.83%、39.58%和37.31%;堆肥末期试验组和对照组的种子发芽指数分别为90.77%和80.93%,两组处理均已完全腐熟达到无害化要求,但试验组比对照组提前6 d完成腐熟。接种微生物菌剂可以加快玉米秸秆和餐厨垃圾混合发酵的堆肥进程。

猪粪和玉米秸秆混合发酵产沼气特性研究

东北地区猪粪与玉米秸秆是养殖业和农业主要的废弃物类型之一,为了充分把两种废弃物通过厌氧生物处理途径进行资源化,研究探讨猪粪和玉米秸秆不同配比下混合厌氧发酵产沼气的特征。在中温(37±1℃)条件下,总固体含量(TS)为8%,将猪粪与玉米秸秆分别按照不同干重比(1∶0、2∶1、1∶1、1∶2)进行批次厌氧发酵。结果表明,粪秆比2∶1,累积产生的沼气量和TS生甲烷率均最高,分别为306 mL·g^(-1)和138 mL·g^(-1),较粪秆比1∶0处理组提高18.5%和8.4%,木质纤维的的降解率比粪秆比1∶0高5.23%。木质纤维素降解量与累积产沼气量显著相关(P<0.05)。

接菌剂对水稻秸秆和白菜尾菜混合堆肥进程及细菌多样性的影响

接种秸秆分解菌剂强化秸秆降解效果是生产上普遍采用的人工强化措施,水稻秸秆和白菜尾菜是两种特征不同的农业有机固体废弃物,将二者混合堆肥发酵会通过营养互补提高处理效果。以收获后风干水稻秸秆和白菜尾菜为混合原料(二者质量比7∶3)进行堆肥试验,研究接种秸秆分解菌剂(接种量5%,体积比)对堆肥过程的影响,通过高通量测序技术分析堆肥化过程中细菌多样性动态变化。结果表明,添加秸秆分解菌剂处理(T1)与不接菌对照(CK)相比,堆体的高温期长6 d,发芽指数(GI)提升9.0%。堆肥结束时,物料的全氮、全钾含量显著提升至1.39%和2.15%(P<0.05)。TI高温期与降温期丰富度大于10%的优势细菌属分别为纤维杆菌属(Fibrobacter)、Demequina。CK高温期丰富度大于10%的优势细菌属为假黄单胞杆菌属(Pseudoxanthomonas)、螯合球菌属(Chelatococcus),降温期丰富度最高的优势细菌属为高温双岐菌属(Thermobifida)。添加秸秆分解菌剂能够提升物料养分含量,促进物料腐熟,并且提高堆肥高温期、降温期细菌多样性和丰富度。

不同预处理条件对于尾菜厌氧发酵产气效果的影响

以尾菜为发酵原料,常因“易酸化”导致产气失败。为了提高其能源化利用效率,试验以产气效果为评价指标,考察不同尾菜的厌氧消化产甲烷能力的基础上,研究超声波破碎、超声波清洗、碱液浸泡及沼液浸泡的预处理措施对产甲烷能力最佳和最差尾菜的产气影响。研究结果表明,在总固体(TS)浓度为3%和中温37℃下,菠菜、卷心菜、芹菜、油菜和白菜的挥发性固体(VS)产甲烷率分别为65.93、77.44、78.33、55.73 mL·g^(-1)·VS和60.68 mL·g^(-1)·VS,TS产甲烷率分别为64.39、75.63、76.50、54.53 mL·g^(-1)·TS和59.27 mL·g^(-1)·TS,其中菠菜和卷心菜的产气效果显著高于其他尾菜,芹菜的产甲烷能力显著低于其他处理。在发酵过程中,4种预处理对卷心菜和芹菜发酵体系的pH均有缓冲作用,可以降低pH的下降速度和程度。4种预处理的甲烷体积分数均在第7 d达到40%以上,峰值接近54%。不同预处理均能提高反应系统的产甲烷能力,促进甲烷产生量的顺序为超声波破碎>超声波清洗>碱液浸泡>沼液浸泡。超声波破碎的最佳预处理功率为30%(额定功率450 W),与对照相比,两种尾菜TS甲烷产率的提高率分别为95.42%和120.81%,VS甲烷产率的提高率分别为95.56%和120.84%,均显著高于其他处理。不同尾菜厌氧发酵产气潜力存在一定差异,通过预处理可以延缓尾菜厌氧发酵的酸化进程,提高尾菜的产气率。研究为尾菜厌氧发酵预处理技术提供一定理论及应用的参考。

贝莱斯芽孢杆菌YX-3的筛选鉴定及其抑菌效果

为了分离出对多种植物病害真菌具有生防潜力的拮抗细菌,通过平板法从银杏外种皮中分离纯化到1株细菌YX-3,采用生理生化试验及16S rDNA测序鉴定细菌的分类地位,利用平板对峙法测定菌株YX-3对6种供试植物病原菌的抑制作用。菌株YX-3菌落呈乳白色,边缘光滑,培养5 d后菌落由饱满转变为中心处塌陷,菌体呈杆状,菌体大小约0.5×3.1μm,芽孢大小约0.5×1.0μm,经革兰氏染色结果为阳性,初步确定为芽孢杆菌,经分子生物学鉴定后,其为贝莱斯芽孢杆菌。贝莱斯芽孢杆菌YX-3对灰梨孢菌、禾谷镰刀菌、藤仓镰刀菌、新月弯孢菌、串珠镰刀菌、尖孢镰刀菌6种供试植物病原菌均具有抑制作用,抑制率在60%~69%之间,贝莱斯芽孢杆菌YX-3对藤仓镰刀菌的拮抗作用较强,抑菌率为69.19%±0.24%,对新月弯孢菌的拮抗作用较弱,抑菌率为60.47%±0.09%。贝莱斯芽孢杆菌YX-3对多种植物病原物具有广谱拮抗作用,具有作为生物防治菌剂的潜在价值。