微生物强化对水稻秸秆和白菜尾菜混合好氧堆肥的影响

来源 :黑龙江八一农垦大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhang_jun
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随着我国人口的快速增长,粮食和蔬菜消耗量逐年增高,作物秸秆难以降解、尾菜堆积造成环境污染,制约了农业的发展。本研究以水稻秸秆和白菜尾菜为原料进行堆肥处理,以木质纤维素快速分解复合菌系作为接菌剂,探究接种微生物强化效果。水稻秸秆和白菜尾菜以质量比7:3进行混合发酵,通过在原料中接种5%(V/V)的木质纤维素快速分解复合菌系进行微生物强化,混合堆肥试验共持续42 d,堆肥体积为1.52m3,定时取样并测定理化参数。试验组堆体高温期(≥50℃)维持了21 d,最高温度可达70.2℃;对照组堆体的高温期(≥50℃)共维持了15 d,堆体最高温度为65.6℃。在堆肥试验第42 d时,试验组堆肥物料的p H为8.5,全氮、全钾的含量分别为1.39%和2.15%,C/N为15.79,种子发芽指(GI)为81.2%,有机质含量为37.55%,半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别为3.22%、16.66%、5.62%;在堆肥试验第42 d时,对照组堆肥物料的p H为8.3,全氮、全钾的含量分别为1.31%和1.99%,C/N为17.03,种子发芽指数(GI)为73.2%,有机质含量为44.34%,半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别为2.29%、11.42%、4.37%。结果表明,微生物强化显著提高堆体温度,延长高温期,提升堆肥产物的养分含量。高通量测序结果表明,微生物强化对堆肥化过程中微生物群落结构影响显著。在细菌类群上,试验组在高温期、降温期优势微生物的多样性和丰富度显著高于对照组(p<0.05),其中假单胞菌属(Pseudomonas)、纤维杆菌属(Fibrobacter)和纤维弧菌属(Cellvibrio)等具有纤维素降解能力的微生物占据优势。在真菌群落上,对照组的微生物的多样性先降低后升高,试验组的多样性逐渐升高(p<0.05),说明微生物强化能够降低高温对于堆肥物料中原始微生物的抑制作用。试验组堆肥样品宏基因组注释结果发现,与碳水化合物代谢相关的基因表达量较高,与纤维素降解相关的基因表达量显著高于半纤维素和木质素降解相关基因,说明对于纤维素类物质具有较好的降解效果,与微生物的变化趋于一致。注释到的病毒均为ds DNA病毒,绝对含量极低,安全性良好。在科水平上,病毒主要来源于短尾病毒科(Podoviridae)、Herelleviridae、肌尾病毒科(Myoviridae)、拟菌病毒科(Mimiviridae)和长尾病毒科(Siphoviridae),其中短尾病毒科、肌尾病毒科和长尾病毒科主要感染细菌和古菌。综上所述,微生物强化能够促进堆肥快速启动,延长高温期时间,显著提高腐熟物养分含量,使物料完全腐熟,达到物料无害化要求。
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