科研产出
猪粪厌氧发酵的有机酸代谢与微生物群落相关性分析
《分析化学 》 2022 EI SCI 北大核心 CSCD
摘要：有机酸代谢和微生物菌群结构稳定性是维持厌氧消化系统高效运行的关键.为研究该理化物质代谢与微生物群落变化之间的关系,本研究以猪粪发酵体系为例,设置3个搅拌梯度(0、80和200 r/min),分别代表无搅拌、适度搅拌和过度搅拌条件,监测猪粪厌氧发酵过程中挥发性脂肪酸等理化性质的变化,再结合高通量测序技术,进一步分析微生物种群多样性变化.结果表明,发酵体系以厚壁菌门(Firmicutes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和广古菌门(Euryarchaeota)为优势菌.适度搅拌可在一定程度上促进微生物分解有机质的效率,形成稳定高效的微生物群落,其中,总固体、挥发性固体和化学需氧量去除率分别达到79.15%、63.63%和87.89%.有机质分解代谢产物以乙酸和丙酸为主,其浓度与拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度呈正相关性,与变形菌门(Proteobacteria)呈负相关性.过度搅拌使产氢产乙酸菌(如互养菌门(Synergistetes))丰度增加,引起耗氢产乙酸菌酸杆菌门(Acidobacteria)丰度随之增加,导致乙酸和丙酸浓度分别提高21.09%和6.44%,氢营养型产甲烷菌甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)丰度随之增加31.95%,但甲烷产量反而下降,说明过度搅拌显著提高了乙酸和丙酸浓度,促进产甲烷途径由乙酸裂解型向低效的乙酸氧化产甲烷转化.本研究结果对于理解猪粪厌氧消化过程的有机酸代谢与产甲烷途径的调控具有重要的参考意义.
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长期三水平磷肥施用梯度对砂姜黑土细菌群落结构和酶活性的影响
《土壤学报 》 2019 北大核心 CSCD
摘要：磷素缺乏是砂姜黑土区作物生产的重要限制因子,然而不同磷肥施用量如何影响微生物群落结构尚不清楚。以安徽蒙城氮磷钾肥肥效长期定位试验为平台,选取P0(不施磷肥)、P1(P2O545 kg·hm~(–2))和P2(P2O590kg·hm~(–2))三个磷肥施用梯度,明确土壤理化性质、土壤酶活性及细菌群落结构之间关系。研究表明长期施用磷肥显著提升土壤肥力:与P0相比,P2处理土壤有机碳、可溶性有机碳、全磷、有效磷和铵态氮分别增长10.33%、31.36%、40.00%、384.19%和79.49%。变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)是砂姜黑土中的优势菌,相对丰度分别为40.16%、19.75%和14.91%。长期施用磷肥可显著提高细菌多样性,改变细菌群落结构:P1和P2处理中的香农指数分别较P0处理提高2.49%和4.52%;具有溶磷作用的3个门(放线菌门、浮霉菌门(Planctomycetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes))和3个属(Terracoccus、Flavisolibacter和Arthrobacter)相对丰度随磷肥施入而显著升高,而一些寡营养型细菌(绿弯菌门(Chloroflexi)和疣微菌门(Verrucomicrobia))、具有反硝化作用(Kaistobacter和Rhodanobacter)和固氮作用(Bradyrhizobium和Burkholderia)的细菌相对丰度则在P2处理中显著降低。主坐标和多元回归树分析表明可溶性有机碳和全磷是导致不同磷肥处理中细菌群落结构差异的主要因素。b-葡糖苷酶、蛋白酶和脱氢酶等活性均随磷肥施入量增加而显著升高,酸性磷酸酶活性则没有显著变化。上述四种酶活性均与拟杆菌门、Flavisolibacter属等在施磷处理中富集的微生物成显著正相关。以上结果表明长期施用磷肥导致的土壤理化性质变化驱动土壤细菌群落变化,从而提高与碳氮循环转化相关微生物活性,其中可溶性有机碳和全磷是导致细菌群落结构改变的关键理化因子。
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