堆肥中氮素轉化微生物群落與理化參數(shù)間關系的研究.pdf

1、堆肥化技術是處理農(nóng)業(yè)廢棄物的主流技術，但堆肥過程中由于氣態(tài)氮的產(chǎn)生導致氮素損失，同時造成環(huán)境污染。目前堆肥氮素轉化研究多集中在氮素轉化微生物的群落結構和演替規(guī)律，關于環(huán)境因子與氮素轉化菌群之間內(nèi)在關系的研究較少，不利于深刻理解堆肥氣態(tài)氮素損失的生物學機制及堆肥控氮技術的研發(fā)。
　　本研究以amoA和nosZ基因為標記，通過聚合酶鏈式反應-變性梯度凝膠電泳(PCR-DGGE)技術監(jiān)測牛糞秸稈堆肥化進程中氨氧化細菌(AOB)、氨氧化古

2、菌（AOA）和反硝化細菌的群落結構和多樣性變化，應用Canoco4.5和SPSS19.0軟件分析功能微生物的群落結構及多樣性與理化參數(shù)間的相關性。本研究可為揭示堆肥過程中氣態(tài)氮素損失機制并提出控氮技術提供理論依據(jù)。主要研究結果如下:
　　(1)堆肥化進程中，主要檢測到了3類AOB:亞硝化單胞菌屬（Nitrosomonas）、亞硝化螺菌屬（Nitrosospira）和未培養(yǎng)細菌，亞硝化單胞菌屬為AOB的優(yōu)勢菌屬;主要檢測到了3類AO

3、A:未培養(yǎng)泉古生菌（Uncultured crenarchaeote）、未培養(yǎng)古細菌(Unculturedarchaeon)和Candidatus Nitrososphaera gargensis，其中未培養(yǎng)泉古生菌和未培養(yǎng)古細菌為AOA的優(yōu)勢菌屬;主要檢測到了6類反硝化細菌:副球菌屬（Paracoccus）、無色桿菌屬(Achromobacter)、產(chǎn)堿桿菌屬(Alcaligenes)、假單胞菌屬（Pseudomonas）、未培養(yǎng)細菌

4、（Uncultured bacterium）和固氮螺菌屬（Azospirillum），其中假單胞菌屬和固氮螺菌屬是堆肥化過程中反硝化細菌的優(yōu)勢菌屬。
　　(2)堆肥化過程中，AOB群落多樣性指數(shù)在2.072～2.220之間變化，即在堆肥化初期(0～7d) AOB群落多樣性指數(shù)減小，在堆肥化后期(13～29d)其多樣性指數(shù)變大; AOA群落多樣性指數(shù)在1.936～2.177之間變化，即在堆肥化初期(0～7d) AOA群落多樣性指數(shù)減

5、小，在堆肥化后期(13～29d)其多樣性指數(shù)變大;反硝化細菌群落多樣性指數(shù)在1.801～2.536之間變化，即在堆肥化初期(0～4d)反硝化細菌群落多樣性指數(shù)變大，在堆肥化后期(7～29d)其多樣性指數(shù)減小。
　　(3) AOB群落結構與理化參數(shù)的冗余分析結果表明，在堆肥化起始(0～1d)和高溫期(4～7d)時，AOB群落結構的演替相對較小，而在堆肥化后期(13～29d)群落演替較大;NH4+-N和T與AOB群落結構變化的相關性相

6、對較大。
　　(4) AOA群落結構變化與理化參數(shù)相關性的RDA分析表明，在堆肥后期(13～29d)時群落結構變化較小，而在堆肥初期(0～1d)和堆肥高溫期(4～7d)時，AOA群落結構變化較大;T和NH4+-N與AOA群落結構變化的相關性相對較大。
　　(5)反硝化細菌群落結構與理化參數(shù)RDA排序分析表明，在堆肥起始(0～1d)時群落結構變化較小，而在堆肥高溫期(4～7d)和堆肥后期(13～29d)時，反硝化細菌群落結構變

7、化較大;T和pH與反硝化細菌群落結構變化的相關性較大。
　　(6)堆肥化進程中，AOB群落多樣性（H-AOB）與pH值呈顯著性負相關關系(P≤0.05，r=-0.938)，與含水率呈顯著性正相關關系（P≤0.05，r=0.765）;AOA群落多樣性（H-AOA）與NH4+-N含量呈極顯著性負相關關系（P≤0.01，r=-0.901）;反硝化細菌群落多樣性(H-nosZ)與堆體溫度(T)(P≤0.05，r=0.768)呈顯著性正相關