生物炭对猪粪堆肥过程中细菌群落结构的影响

作者：黄家庆; 叶菁; 李艳春; 林怡; 刘岑薇; 王义祥^*

来源：微生物学通报, 2020, 47(05): 1477-1491.

DOI：10.13344/j.microbiol.china.190603

• 生物炭
• 猪粪堆肥
• 细菌群落多样性
• 高通量测序
• 环境因子

【背景】细菌群落多样性影响堆肥过程,生物炭影响细菌的生长,但生物炭对猪粪堆肥细菌群落结构的影响尚未见报道。【目的】根据细菌群落结构和堆肥温度的变化规律,添加适量的生物炭到猪粪堆肥,以提高堆肥主要细菌的占比和堆肥效率,为推广生物炭和猪粪堆肥的联合应用提供参考。【方法】设计0%、3%、6%和9%的生物炭添加量,在堆肥的高温期和温度稳定期分别取样,总共8个样品。根据IlluminaMiSeq对细菌16SrRNA基因的高通量测序结果,分析生物炭添加量和堆肥温度对猪粪堆肥细菌群落结构的影响。【结果】在细菌门水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Firmicutes、Acidobacteria和Deinococcus-Thermus;在细菌属水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Chryseolinea、Subgroup6norank、Steroidobacter、Anaerolineaceae、Nonomuraea、Longispora、Bacillus、Sporacetigenium、Luteimonas、Phyllobacteriaceae、Truepera、Rhodothermacea和Aquamicrobium。生物炭添加量对猪粪堆肥主要细菌的生长既有促进作用,也有抑制作用。随着生物炭添加量的增加,Bacillus、Streptomyces、Rhodothermaceae和Firmicutes的丰度随之增加,而Chryseolinea、Longispora和Steroidobacter的丰度却随之减少。Firmicutes、Bacillus和Streptomyces的丰度在堆肥高温期要大于堆肥温度稳定期,而Chloroflexi、Anaerolineaceae和Longispora则相反。猪粪堆肥高温期的细菌多样性要明显大于堆肥温度稳定期。堆肥高温期的细菌群落达到70个,远多于堆肥温度稳定期的15个;其中对猪粪堆肥起主要作用的细菌,堆肥高温期时达到7个(Rhizobiales、IncertaeSedis、Proteobacteria、Alphaproteobacteria、Xanthomonadales、Gammaproteobacteria和Steroidobacter),而堆肥温度稳定期只有3个(Micromonosporales、Longispora和Micromonosporaceae)。猪粪堆肥添加生物碳后,环境因子(电导率、含水量、温度和pH)对堆肥主要的细菌不能产生显著的影响。β-Proteobacteria、Rhodothermaceae、Phyllobacteriaceae和Bacterium是含水量、温度和pH影响最大的细菌。【结论】生物碳添加量和堆肥温度能改变猪粪堆肥的细菌群落结构,在猪粪堆肥高温期能显著增加细菌的数量和多样性。猪粪堆肥的电导率、含水率、温度和pH能影响堆肥细菌的生长,但对堆肥主要细菌的影响不显著。

• 单位
  福建省农业科学院