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《江苏农业科学》[ISSN:1002-1302/CN:32-1214/S]

卷:

第52卷

期数:

2024年第1期

页码:

183-190

栏目:

资源与环境

出版日期:

2024-01-05

文章信息/Info

Title:

Impacts of ferrous sulfate on physicochemical properties and microbial population structure in cow manure straw composting process

作者:

周筱洁¹; 梅娟¹; 2; 段恩帅¹; 李贲¹; 苏良湖³

1.苏州科技大学环境科学与工程学院，江苏苏州 215009； 2.江苏省环境科学与工程重点实验室，江苏苏州 215009；3.生态环境部南京环境科学研究所，江苏南京 210042

Author(s):

Zhou Xiaojie; et al

关键词:

牛粪; 好氧堆肥; 硫酸亚铁; 细菌群落

Keywords:

-

分类号:

X71；S141.4

DOI:

-

文献标志码:

A

摘要:

硫酸亚铁可作为原位固氮剂，减少畜禽粪便堆肥的氮损失。向牛粪和玉米秸秆混合材料中添加5%硫酸亚铁(LF组)，研究硫酸亚铁对堆肥微生物种群结构的影响。堆肥进行49 d，堆体温度50 ℃以上持续7~10 d。硫酸亚铁降低了堆肥的pH值，LF产品的种子发芽指数为109.9%(对照为89.7%)，达到腐熟。高通量测序结果表明，2组的细菌多样性均随堆肥的进行逐渐增加，添加硫酸亚铁降低了细菌物种的丰富度和种群多样性。硫酸亚铁在高温期前期抑制了放线菌门，使厚壁菌门成为最优势种群(相对丰度53.5%)。2组全过程的优势属均是Streptomyces和Bacillus，硫酸亚铁增加了高温期Bacillus的丰度，表明Bacillus对酸性环境的耐受性强。2组在高温期的其他优势种群有很大差别，对照组为Thermobifida、Pseudoxanthomonas、Glycomyces和Luteimonas等牛粪秸秆堆肥中常见的高温木质纤维素降解细菌，LF中为norank_f_Mitochondria、Caproiciproducens、Pseudoxanthomonas、unclassified_f_ Rhizobiaceae和Mycobacterium等活跃在富含有机物的酸性环境中的种群。硫酸亚铁降低了牛粪堆肥中典型功能菌的丰度，但其他特有降解菌仍对木质纤维素有高效的降解作用，能够使堆肥过程顺利进行。

Abstract:

-

参考文献/References:

［1］安琪，员瑗，戴玉成，等. 木质纤维素降解真菌菌株筛选及对玉米秸秆的生物降解研究［J］. 菌物学报，2023，42(3)：782-792.
［2］第二次全国污染源普查公报［J］. 环境保护，2020，48(18)：8-10.
［3］刘壮壮. 牛粪堆肥过程中保氮剂筛选及保氮机理研究［D］. 长沙：湖南农业大学，2020.
［4］程丰，何青山，宋明淦，等. 氨三乙酸对好氧堆肥过程中氮素保存效果的影响［J］. 环境工程学报，2021，15(2)：699-708.
［5］郜斌斌，王选，常瑞雪，等. 黏土矿物和化学添加剂对牛粪堆肥过程氮素固持的影响［J］. 农业工程学报，2018，34(20)：250-257.
［6］吴梦婷，梅娟，苏良湖，等. 硫酸亚铁和过磷酸钙对牛粪秸秆混合堆肥氮损失和腐殖化的影响［J］. 生态与农村环境学报，2020，36(10)：1353-1361.
［7］Mei J，Ji K，Su L H，et al. Effects of FeSO₄ dosage on nitrogen loss and humification during the composting of cow dung and corn straw［J］. Bioresource Technology，2021，341：125867.
［8］Yang Y，Wang G Y，Li G X，et al. Selection of sensitive seeds for evaluation of compost maturity with the seed germination index［J］. Waste Management，2021，136：238-243.
［9］周江明，王利通，徐庆华，等. 适宜猪粪与菌渣配比提高堆肥效率［J］. 农业工程学报，2015，31(7)：201-207.
［10］García C，Hernández T，Costa F.The influence of composting and maturation processes on the heavy-metal extractability from some organic wastes［J］. Biological Wastes，1990，31(4)：291-301.
［11］蒋志伟. 赤泥对堆肥中木质纤维素降解和腐殖质形成及功能微生物群落演替的影响［D］. 南宁：广西大学，2020.
［12］邓辉，王成，吕豪豪，等. 堆肥过程放线菌演替及其木质纤维素降解研究进展［J］. 应用与环境生物学报，2013，19(4)：581-586.
［13］Ren X N，Wang Q，Chen X，et al. Elucidating the optimum added dosage of diatomite during co-composting of pig manure and sawdust：carbon dynamics and microbial community［J］. Science of the Total Environment，2021，777：146058.
［14］Zhao X Y，Xu K L，Wang J W，et al. Potential of biochar integrated manganese sulfate for promoting pig manure compost humification and its biological mechanism［J］. Bioresource Technology，2022，357：127350.
［15］Shi M Z，Wei Z M，Wang L Q，et al. Response of humic acid formation to elevated nitrate during chicken manure composting［J］. Bioresource Technology，2018，258：390-394.
［16］Li C N，Li H Y，Yao T，et al. Effects of microbial inoculation on enzyme activity，available nitrogen content，and bacterial succession during pig manure composting［J］. Bioresource Technology，2020，306：123167.
［17］Zhao Y，Lu Q，Wei Y Q，et al. Effect of actinobacteria agent inoculation methods on cellulose degradation during composting based on redundancy analysis［J］. Bioresource Technology，2016，219：196-203.
［18］鲁伦慧. 农业废物堆肥中木质素降解功能微生物群落结构研究［D］. 长沙：湖南大学，2014.
［19］Duan M L，Zhang Y H，Zhou B B，et al. Effects of Bacillus subtilis on carbon components and microbial functional metabolism during cow manure-straw composting［J］. Bioresource Technology，2020，303：122868.
［20］Siu-Rodas Y，de los Angeles Calixto-Romo M，Guillén-Navarro K，et al. Bacillus subtilis with endocellulase and exocellulase activities isolated in the thermophilic phase from composting with coffee residues［J］. Revista Argentina de Microbiología，2018，50(3)：234-243.
［21］Zhao Y X，Weng Q，Hu B L.Microbial interaction promote the degradation rate of organic matter in thermophilic period［J］. Waste Management，2022，144：11-18.
［22］侯丽媛，江经纬，蒋建东，等. 假黄单胞菌株J1的筛选及木质纤维素降解基因的生物信息学分析［J］. 南京农业大学学报，2016，39(4)：573-581.
［23］Gerzova L，Videnska P，Faldynova M，et al. Characterization of microbiota composition and presence of selected antibiotic resistance genes in carriage water of ornamental fish［J］. PLoS One，2014，9(8)：e103865.
［24］Zhang X M，Zhu Y，Li J L，et al. Exploring dynamics and associations of dominant lignocellulose degraders in tomato stalk composting［J］. Journal of Environmental Management，2021，294：113162.
［25］Xie G X，Kong X L，Kang J L，et al. Community-level dormancy potential regulates bacterial beta-diversity succession during the co-composting of manure and crop residues［J］. Science of the Total Environment，2021，772：145506.
［26］徐晓东.不同发酵方式对番茄秸秆细菌群落及产物应用效果的影响［D］. 杨凌：西北农林科技大学，2022.
［27］马超凡. 宏基因组学分析堆肥中木质纤维素降解功能菌群的演替及功能基因预测［D］. 南宁：广西大学，2020.
［28］白宇馨. 纤维降解复合菌剂的构建及其与酶制剂配施对沼渣堆肥的影响［D］. 银川：宁夏大学，2021.
［29］李雯. 纤维素降解菌群构建及其与酶制剂对玉米秸秆堆肥的影响［D］. 银川：宁夏大学，2020.
［30］张晓霞，马晓彤，姜瑞波. 根瘤菌分类研究进展及存在的争议［J］. 微生物学通报，2010，37(4)：601-606.
［31］李文兵，毕江涛，刘鹏，等. 牛粪好氧堆肥发酵微生物群落结构演替与环境因子和腐熟度的相关性［J］. 环境工程，2022，40(1)：69-77.
［32］周唯. 农业废物好氧堆肥中反硝化细菌的多样性研究［D］. 长沙：湖南大学，2014.
［33］王伟东，王小芬，王彦杰，等. 接种木质纤维素分解复合菌系对堆肥发酵进程的影响［J］. 农业工程学报，2008，24(7)：193-198.
［34］王伟东. 木质纤维素快速分解菌复合系及有机肥微好氧新工艺［D］. 北京：中国农业大学，2005.
［35］王涵. 堆肥中β-glucosidase家族微生物群落与纤维素降解的相关性研究［D］. 哈尔滨：东北农业大学，2016.
［36］周月明. 柑橘皮渣青贮饲料中微生物生态及其对饲料品质的影响机理研究［D］. 重庆：重庆大学，2019.
［37］阴芳冉. 红树莓自然发酵过程中生物活性研究与微生物多样性分析［D］. 保定：河北农业大学，2019.
［38］石耀威. 厌氧微生物转化木薯酒糟制取中链脂肪酸工艺及机理研究［D］. 北京：北京化工大学，2020.
［39］Candry P，Radic＇ L，Favere J，et al. Mildly acidic pH selects for chain elongation to caproic acid over alternative pathways during lactic acid fermentation［J］. Water Research，2020，186：116396.
［40］席北斗，党秋玲，魏自民，等. 生活垃圾微生物强化堆肥对放线菌群落的影响［J］. 农业工程学报，2011，27(增刊1)：227-232.
［41］黄家庆，叶菁，李艳春，等. 生物炭对猪粪堆肥过程中细菌群落结构的影响［J］. 微生物学通报，2020，47(5)：1477-1491.
［42］徐小雄，冯慧敏，徐云升，等. 海南野生阿宽蕉根际土壤产纤维素酶放线菌的筛选［J］. 热带农业科学，2018，38(9)：57-64.
［43］赵晓艳，朱庆圣，朱红，等. 菌株Chitinophaga sp.CH-1阿拉伯糖苷酶Ara1805基因克隆与表达［J］. 江西农业大学学报，2018，40(1)：182-188.

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[1]赵旭,王文丽,李娟.30 ℃条件下总固体质量分数对牛粪沼气发酵的影响[J].江苏农业科学,2013,41(04):352.
[2]邓惠,陈淼,刁晓平,等.蚯蚓处理甘蔗渣和牛粪混合废弃物的初步研究[J].江苏农业科学,2013,41(09):329.
　Deng Hui,et al.Preliminary study on mixed wastes of bagasse and cow dung under the treatment of earthworm[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2013,41(1):329.
[3]秦翠兰,王磊元,刘飞,等.木醋液添加牛粪堆肥过程容重时空层次变化及水分时空变化的灰色关联分析[J].江苏农业科学,2016,44(04):482.
　Qin Cuilan,et al.Grey correlation analysis of bulk density stratified change and water spatial and temporal variation during composting of wood vinegar adding cow dung[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(1):482.
[4]梁文涓,牛明芬,武肖媛,等.复合微生物菌剂和纤维素酶制剂在牛粪堆肥中的应用效果[J].江苏农业科学,2016,44(01):362.
　Liang Wenjuan,et al.Application effects of composite micro-organisms and cellulase in cow dung composting[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(1):362.
[5]牛明芬,梁文涓,武肖媛,等.复合微生物菌剂在牛粪堆肥中的应用效果[J].江苏农业科学,2015,43(11):427.
　Niu Mingfen,et al.Application effect of compound microorganism bacterium agent in cow dung compost[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(1):427.
[6]刘飞,周岭.棉秆木醋液对牛粪堆肥过程中CH4和CO2排放的影响[J].江苏农业科学,2015,43(09):364.
　Liu Fei,et al.Effect of cotton wood vinegar on CH4 and CO2 emission during cow dung composting[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(1):364.
[7]李河,王栋,王传铭.牛粪和菌糠为主料栽培高钙平菇初探[J].江苏农业科学,2015,43(09):280.
　Li He,et al.Preliminary study on cultivation techniques of Pleurotus ostreatus with high calcium content by raw material of cattle manure and mushroom bran[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2015,43(1):280.
[8]张磊,陈雅丽,陈双林,等.低温型复合腐熟剂的研制及其对牛粪堆肥的处理效果[J].江苏农业科学,2014,42(05):308.
　Zhang Lei,et al.Development of low-temperature composite decomposition agent and its effect on cow dung compost[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2014,42(1):308.
[9]蔡永刚,郭志瑶,李梦雅,等.蚯蚓粪、牛粪对镉铜复合污染土壤中白菜生长和镉铜积累的影响[J].江苏农业科学,2016,44(09):452.
　Cai Yonggang,et al.Effects of vermicompost and cow dung on growth and heavy metal accumulation of Chinese cabbage in combined Cd and Cu contaminated soil[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2016,44(1):452.
[10]陈镇新,檀笑,解启来,等.不同辅料配比对城市污泥堆肥效果及重金属形态转化的影响[J].江苏农业科学,2017,45(01):227.
　Chen Zhenxin,et al.Effects of different additives ratios on efficiency and heavy metal forms during sewage sludge composting process[J].Jiangsu Agricultural Sciences,2017,45(1):227.

备注/Memo

备注/Memo:

收稿日期：2023-03-06
基金项目：国家自然科学基金(编号：51508367、51908380)。
作者简介：周筱洁(1997—)，女，江苏徐州人，硕士研究生，研究方向为环境污染控制理论与技术。E-mail：belieber518@163.com。
通信作者：梅娟，博士研究生，副教授，研究方向为固体废弃物资源化。E-mail：susie_mei@163.com。

常用功能

更新日期/Last Update: 2024-01-05