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植物乳杆菌P-8和LP-10可提高有机肥的腐熟效率和品质

时间:2022-06-28 来源:中国益生菌网 作者:和美科盛 浏览次数:570
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植物乳杆菌P-8和LP-10可提高有机肥的腐熟效率和品质

Development and Application


  粪污资源化,实现碳汇目标 , 推动农牧业高质量发展,助力碳达峰、碳中和

  导读

  我国畜牧业迅猛发展,畜禽粪便排放量随之增大,由于缺乏有效的畜禽粪便处理方法,使得环境污染日益加剧,对人类的健康与安全造成隐患。目前,行业内普遍认可添加特定的微生物制剂腐熟粪污,可将粪污中的有机物转化为稳定的、易被农作物吸收的腐殖质,施入农田后可改善土壤肥力促进农作物生长。这一方式不仅可实现粪污资源化利用,也起到碳汇的作用,是推动规模化养殖场高质量发展,助力碳达峰、碳中和的有效途径。本研究证实,添加植物乳杆菌P-8(Lactobacillus plantarum P-8)和LP-10(Lactobacillus plantarum LP-10)可显著加快粪污腐熟,并改善最终有机肥品质。该研究于2020年2月发表在国际权威期刊《Bioresource Technology》(IF: 9.642);通讯作者:孙志宏研究员;通讯作者单位:内蒙古农业大学乳品生物技术与工程教育部重点实验室;DOI号:10.1016/j.biortech.2019.122456。

  1、实验设计

  本研究利用复合植物乳杆菌(P-8和LP-10,比例1:1,活菌数为6×109 CFU/g)对实验组50吨羊粪进行腐熟,添加量为1kg/10t,并设置同质等量的羊粪作为对照组,同期进行自然腐熟。腐熟过程共持续8周,每周采用五点取样法取样,每个采样点收集2份平行样品,一份用于测量水分含量、pH值、有机物含量、发芽指数(GI)和温度等指标,及细菌总数、芽孢杆菌数和植物乳杆菌活菌数,并对堆肥样品的气味和块状大小进行评定;另一份用于宏基因组测序。

  2、实验结果

  堆肥的物理和生化指标、微生物数和感官评定

  堆肥温度检测结果显示,实验组堆肥温度呈现持续高于对照组的趋势,表明实验组具有更高的腐熟效率。理化指标检测结果显示,堆肥期间实验组的种子发芽指数(GI)显著高于对照组,实验组腐熟4周的种子发芽率与对照组8周相当,表明实验组具有更快的腐熟效率。微生物检测结果显示,第1-4周实验组的乳酸菌数显著高于对照组。腐熟8周后与对照组相比,实验组堆肥的气味、颜色、质地较对照组更佳。

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  堆肥的微生物群落结构分析及功能微生物宏基因组


  研究显示,实验组和对照组堆肥微生物群落结构存在显著差异,其中腐熟4周后,实验组中Balneola,Cryomorpha,Alcanivorax(食碱菌属),Brumimicrobium(盐田寒冷微菌) 和Flammeovirgaceae的相对丰度显著高于对照组(p<0.05)。腐熟8周后,实验组和对照组之间33个属的相对丰度存在显著差异(p<0.05)。

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  堆肥的功能微生物宏基因组及微生物群落成熟度指数


  基于碳水化合物活性酶相关功能基因的主坐标分析显示,实验组和对照组之间堆肥微生物的功能基因组成存在差异。其中,第4周和第8周,组间分别有12个和41个碳水化合物活性酶功能单元的相对丰度存在显著差异(p<0.05)。进一步研究发现,实验组与对照组堆肥的微生物群成熟度指数(CMMI)存在明显差异,表明外源添加复合植物乳杆菌可加速堆肥微生物群的成熟。同时,通过菌株特异性dd PCR对腐熟前4周堆肥中L. plantarum P-8的丰度进行检测,发现L. plantarum P-8在腐熟第1周快速繁殖,随着肥体温度逐渐升高,菌株因不耐高温逐渐减少,到第4周消失。

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  3、实验结论

  本研究表明,添加L. plantarum P-8和LP-10可显著改变堆肥微生物的群落结构和功能基因组成,从而加快羊粪堆肥腐熟,并改善最终有机肥的品质,具有较大的理论研究和商业价值。


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