本文關(guān)鍵詞：土霉素對堆肥過程中固氮菌和氨氧化菌群落結(jié)構(gòu)及基因豐度的影響

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【摘要】：抗生素由于可作為促進動物生長、預防和治療疾病等的藥物在畜禽養(yǎng)殖業(yè)中被廣泛應用,但抗生素無法完全被生物體吸收利用,因此大部分的抗生素會隨畜禽糞便的排出而引起各種各樣的環(huán)境問題。高溫好氧堆肥是無害化處理和資源化利用畜禽糞便的重要途徑之一,但畜禽糞便中殘留的抗生素會對高溫好氧堆肥過程的物理化學性質(zhì)、微生物分泌的酶活性以及微生物群落結(jié)構(gòu)與組成等產(chǎn)生一定的影響。本試驗選取四環(huán)素類抗生素土霉素(OTC)為研究對象,以牛糞和小麥秸稈為堆肥原料,通過酶活性分析法、PCR-DGGE和實時定量PCR等技術(shù),研究了不同濃度的土霉素對高溫好氧堆肥過程中的理化性質(zhì)、酶活性、固氮菌和氨氧化菌群落結(jié)構(gòu)及基因豐度的影響。取得的主要結(jié)果表明:1.土霉素對堆肥過程中的理化性質(zhì)及氮循環(huán)相關(guān)酶活性的影響各處理的堆體溫度均在第2 d達到最高值,但中濃度(60 mg·kg-1)和高濃度(200mg·kg-1)土霉素處理未達到我國農(nóng)業(yè)廢棄物無害化處理溫度要求,且土霉素處理加速了堆肥后期堆體溫度的下降。土霉素在堆肥前期對固氮酶活性有濃度抑制效應,隨著堆肥的進行,抑制作用逐漸減弱。土霉素在堆肥前期對脲酶活性有一定的促進作用,在堆肥后期則表現(xiàn)為抑制作用,但對脲酶活性的影響總體較小。2.土霉素對堆肥過程中固氮菌群落結(jié)構(gòu)及基因豐度的影響PCR-DGGE結(jié)果表明,土霉素對固氮菌群落的條帶數(shù)目和強度產(chǎn)生一定的影響,且高濃度(200 mg·kg-1)土霉素在堆肥后期對固氮菌的群落結(jié)構(gòu)影響更明顯。主成分分析和聚類分析結(jié)果均表明添加土霉素處理使固氮菌群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生差異,且在堆肥后期高濃度土霉素處理與CK處理的固氮菌群落結(jié)構(gòu)差異最大。土霉素處理降低了固氮菌群落的物種豐富度和優(yōu)勢度。nifH基因測序結(jié)果表明,堆肥過程中獲得的優(yōu)勢固氮菌均屬于Clusters I和III類群。實時定量PCR結(jié)果表明,在堆肥第1 d,添加土霉素處理對固氮菌nifH基因豐度沒有顯著的影響,而在堆肥后期,添加土霉素處理對固氮菌nifH基因豐度表現(xiàn)出不同程度的抑制作用。3.土霉素對堆肥過程中氨氧化菌群落結(jié)構(gòu)及基因豐度的影響PCR-DGGE結(jié)果表明,土霉素處理對堆肥過程中氨氧化細菌和氨氧化古菌群落的生長產(chǎn)生一定的影響。主成分分析和聚類分析的結(jié)果表明,添加土霉素處理改變了堆肥過程中氨氧化細菌和氨氧化古菌群落的結(jié)構(gòu)及其分布,在堆肥后期,高濃度(200mg·kg-1)土霉素處理對氨氧化細菌和氨氧化古菌群落的影響最明顯。土霉素處理在堆肥前期對氨氧化細菌群落的多樣性有抑制作用,而在堆肥后期則提高了氨氧化細菌群落的多樣性,土霉素處理對氨氧化古菌群落多樣性的抑制作用主要表現(xiàn)在堆肥前期,而高濃度(200 mg·kg-1)土霉素處理則在堆肥過程中始終抑制氨氧化古菌群落的多樣性。amoA基因測序結(jié)果表明,本研究中獲得的氨氧化細菌主要屬于亞硝化單胞菌屬(Nitrosomonas),氨氧化古菌主要屬于泉古菌(Crenarchaeote),這兩種氨氧化菌群在堆肥過程的氨氧化環(huán)節(jié)起重要作用。實時定量PCR結(jié)果表明,土霉素處理在堆肥后期顯著提高氨氧化細菌的amoA基因豐度,而對氨氧化古菌的amoA基因豐度影響不顯著。
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S141.4

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本文編號：1230551