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粪便中含有大量的有机质、矿质元素等,如果能将其进行无害化处理并施入土壤,不仅能解决土地缺少养分的问题,同时也大大缩减化肥的使用,改善土壤生境。如何将粪便妥善处理、变废为宝,是解决畜禽养殖业废弃物污染问题的关键所在,同时也是我国发展循环经济、绿色农业的一项重要课题。本课题旨在开发一种应用于猪粪堆肥的微生物复合菌剂,提高堆肥效率缩短堆肥周期。利用高通量测序技术分析猪粪堆肥中优势微生物群落构成及堆肥不同阶段优势微生物群落演替规律。具体实验内容与结果如下:(1)建立普通好氧猪粪堆肥体系,考察了堆肥过程中温度、pH、含水率、电导率(EC)、E4/E6、碳氮比(C/N)和发芽指数(GI)。堆肥过程中箱体平均温度>50℃的天数为12天;含水率由65%下降到了22%;pH变化幅度在合理范围内(8.0~9.0);堆肥过程中EC和E4/E6先升高后降低;C/N呈下降趋势,最终稳定在16%左右;发芽指数达到97%。(2)在堆肥不同阶段筛选出微生物10株,根据菌种鉴定及生理生化实验,初步确定X-01,X-03,X-05和X-07四株细菌作为堆肥菌剂备用菌株。经过高通量测序分析得知:(1)堆肥不同阶段样本中十个以上微生物门类物种被检出,其中优势门类有厚壁菌门(Firmicutes 20.0%~91.9%)、变形菌门(Proteobacteria 5.0%~37.2%)和放线菌门(Actinobacteria 1.8%~17.4%);(2)梭菌科(Clostridiaceae)和芽孢杆菌科(Bacillaceae)为堆肥期间优势菌科;(3)统计了堆肥过程中微生物种群排名前五的属:高温双岐菌属(Thermobifida)、芽孢杆菌属(Bacillus)、八叠球菌属(Tepidimicrobium)、Thermovum和Luteimonas。(3)考察硅藻土、沸石、稻壳粉和玉米芯粉的吸水率、pH、微观结构、有效活菌率以及保存期等指标。发现玉米芯粉具有很好的生物亲和性,并且其微观结构更有利于细菌的附着和繁殖;选定6株细菌作为猪粪堆肥菌剂菌种,包括4株筛选菌株和2株实验室保藏菌株;测定各自生长曲线及接种时间点,制备猪粪堆肥复合菌剂(ABTNLⅢ)。(4)通过检测不同处理组温度、含水率、pH、EC、GI和WSC/TN等腐熟度指标,结果说明堆肥腐熟程度:实验组(0.5M)>对照组(CK)>商品菌剂组(COM);在玉米的促生长试验中通过测定其生长指标发现CK、0.5M和COM组随着时间推移差异逐渐增大,0.5M和COM组自始至终差异不显著,且添加腐熟堆肥的处理组生长指标始终好于未添加堆肥的对照组。综合检测结果表明:本课题研制的猪粪堆肥菌剂在猪粪堆肥中取得了良好的促腐熟效果,加速堆肥升温,大大延长了堆肥高温期,并在植物生长实验中表现出良好的促生长效果。