猪尸体堆肥中参与氮循环的功能基因丰度与理化参数间关系的研究

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安全有效地处理病死猪尸体是中国养殖场和个体养殖户共同面临的实际问题。堆肥作为一种无害化处理畜禽尸体的方法在世界各地被广泛应用。然而堆肥过程中存在效率低和氮损失严重等问题。为了探究猪尸体堆肥中理化参数和参与氮循环微生物功能基因的变化规律,本研究对猪尸体进行好氧静态堆肥,测定堆肥过程中理化参数,利用荧光定量PCR检测堆肥中参与氮循环相关功能基因的丰度变化,并分析理化参数对功能基因的影响。研究结果如下:  1.对猪尸体进行好氧静态堆肥试验,发现添加耐高温复合菌剂(实验组)和自然堆(对照组)均在第2d升到50℃,在第4d达到最高温68.3℃。实验组和对照组堆体温度高于50℃的天数分别为34d和27d。堆体pH值的变化均呈现出先升高后下降的整体趋势,pH值的变化范围为7.75~8.71,两者差异不显著。铵态氮和亚硝态氮含量也都呈现出升高的趋势。结合其他理化参数可知堆肥达到完全腐熟,并达到堆肥无害化要求。  2.利用荧光定量PCR检测,发现堆肥过程中均能检测细菌16S rDNA、amoA、narG、nirK、nosZ和nifH基因。narG、nirK、nosZ和nifH这四个基因丰度均在堆肥升温期到高温期中期一周的时间较高,在堆肥高温后期及腐熟期基因丰度较低。实验组中amoA基因在高温期后期有所降低,到腐熟期又升高到与升温期相当的水平。相对于堆肥中16S rDNA的水平,amoA<narG,nirK,nosZ<nifH。  3.利用SPSS软件进行相关性分析发现,参与硝化作用的amoA基因丰度变化会随着含水率的降低而下降。参与反硝化作用的narG基因丰度会随着含水率的降低而下降外,nirK和nosZ基因丰度除了会随着含水率的降低而下降外,还会随着铵态氮含量升高而降低。参与固氮作用中的nifH基因丰度会随着含水率的降低而降低外,还会随着铵态氮含量升高而降低。
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