3种外源菌剂对牛粪堆肥中微生物群落的影响_任静

２０１３年１２月甘　肃　农　业　大　学　学　报

第４　

８卷第６期５９～６３

ＪＯＵＲＮＡＬ　ＯＦ　ＧＡＮＳＵ　ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ双月刊

３种外源菌剂对牛粪堆肥中微生物群落的影响

任静，王丽君，胡琳莉，周德霞，郁继华，张国斌，李雯琳

（甘肃农业大学农学院，甘肃兰州　７３００７０

）摘要：在牛粪堆肥中接种３种外源生物菌剂，通过测定堆肥腐熟过程中温度和细菌、真菌、放线菌数量的动态变化过程及其相关性，分析不同外源菌剂对堆肥微生物群落的影响．结果表明：３种外源菌剂均对堆体快速升温及

延长高温期有显著作用；菌剂３可有效提高堆肥中的细菌数量，其中第１４天达到４．８５×１０１１

个／ｇ；菌剂２可提高堆肥中放线菌的数量，其中第１４天达到１．９５×１０７

个／ｇ

；３种菌剂对堆肥中真菌数量的变化无显著影响；添加菌剂后微生物数量与堆肥温度间表现出负相关性，但均未达到显著水平；菌剂３对牛粪堆肥腐熟过程的影响较为显著．

关键词：牛粪堆肥；外源菌剂；微生物数量

中图分类号：Ｓ　１４４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００３－４３１５（２０１３）０６－００５９－

０５第一作者：任静（１９８４－），女，硕士研究生，主要从事设施蔬菜栽培生理与生长调控方向研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｍａｉｌｒｅｎｊｉｎｇ＠１６３．ｃｏｍ通信作者：郁继华，男，教授，博导，主要从事设施作物栽培方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｕｊ

ｉｈｕａ＠ｇｓａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ基金项目：农业部行业专项“西北非耕地园艺作物栽培基质优化配制技术与产业示范（２０１２０３００１）

”；农业产业技术体系建设资金项目“国家大宗蔬菜产业体系”（ＣＡＲＳ－２５－Ｃ－

０７）；甘肃省级重大专项“玉米秸杆基质循环利用技术研究与示范”（１００２ＦＫＤＡ０３８）．收稿日期：２０１２－１２－２０；修回日期：２０１３－０４－

１２Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｒｅｅ　ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｇ

ｅｎｔｓ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　

ｉｎ　ｃｏｗ　ｍａｎｕｒｅ　ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇＲＥＮ　Ｊｉｎｇ

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ｌｉｎ（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ａｇｒｏｎｏｍｙ，Ｇａｎｓｕ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ

，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏ　ａｎａｌｙｚｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｇｅｎｔｓ　ｏｎ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ，ｔｈｅｖａｒｉａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ　ａｎｄ　ｔｈｅｉｒ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ　ｄｕｒｉｎｇ　ｃｏｍｐｏｓｔ　ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ，ｂｙ　ａｄｄｉｎｇ　ｔｈｒｅｅ　ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｇｅｎｔｓ　ｔｏ　ｃｏｗ　ｍａｎｕｒｅ　ｃｏｍｐｏｓｔ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ａｌｌ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｇｅｎｔｓ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｑｕｉｃｋｌｙ　ａｎｄ　ｐｒｏｌｏｎｇｅｄ　ｔｈｅ　ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｅｒｉｏｄ．Ａｇｅｎｔ　３，ｗｈｉｃｈ　ｗａｓ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｅｎｈａｎｃｉｎｇ　

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ｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｏｗ　ｍａｎｕｒｅ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｗ　ｍａｎｕｒｅ　ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ；ｅｘｏｇｅｎｏｕｓ　ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ａｇｅｎｔ；ｍｉｃｒｏｂｉａｌ　ｎｕｍｂｅｒ 堆肥化处理是依靠自然界广泛存在的细菌、真菌、放线菌等三大区系的微生物，对有机物质进行有控制地生物降解，

使之转化成腐殖质的生物化学处理技术［１］

．

随着堆肥的产业化发展，接种外源微生物菌剂已成为一种高效堆肥技术被广泛应用．国外相关研究主要以污泥、

稻草为原料，而对畜禽废弃物堆

甘肃农业大学学报２０１３年

肥的研究较少［２－６］．堆肥物料的不同，使得微生物群落复杂性与群落结构演替速度的差异性也较大．目前，我国北方以牛粪为原料的堆肥生产较为常见，但利用合适的外源微生物菌剂来提高堆肥质量尚是一个技术难点．微生物接种剂利用功能微生物种群，以高温堆肥为基础，代替废弃物中的原有微生物来加快堆肥腐熟速度，提高堆肥品质，是真正意义上的生物有机肥生产［７－８］．本研究拟通过在牛粪堆肥过程中添加３种外源微生物菌剂，动态测定不同微生物群落的变化过程及对腐熟进程的影响，探讨菌剂与微生物群落指标之间的关系，以期为高效利用微生物菌剂加快牛粪堆肥腐熟进程提供理论依据．

１　材料与方法

１．１　试验材料

堆肥：本试验堆肥原料为新鲜牛粪，取自甘肃农业大学动物与科学技术学院奶牛养殖场，原料的基本理化性状见表１．

表１　堆肥原料的基本理化性状

Ｔａｂ．１　Ｍａｊｏｒ　ｐｈｙｓｉｃａｌ　ａｎｄ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ

ｏｆ　ｃｏｍｐｏｓｔ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ

原料全氮／％有机碳／％碳氮比含水率／％

牛粪１．６４　４２．３０　２５．７９　６０．６８

菌剂：本试验所选取的菌剂，分别为菌剂１（山东农业科学院提供），由枯草芽孢杆菌、唐德链霉菌、白浅灰链霉菌、黑曲霉、里氏木霉等复合菌种组成；菌剂２（南京农业大学提供），由８种纤维素分解细菌、真菌、放线菌组成；菌剂３（甘肃科学院生物所提供），有效活菌数＞８０亿ｃｕｆ／ｇ．菌剂１、菌剂２均为固体状，菌剂３为液态状．

１．２　试验方法

堆肥试验于甘肃农业大学温室外进行，采用人工翻堆，每４ｄ翻１次．试验设４个处理，不接种菌剂的对照及分别接种菌剂１、菌剂２、菌剂３的处理，菌剂接种量按各菌剂的使用方法进行．每个处理堆体约１．５ｍ３，堆制成高１ｍ的锥体，设３次重复．堆肥第０、１、３、７、１４、２１、２８、３５、４２、４９ｄ时，于堆体表层１０ｃｍ深处、采用５点法取样，每个样品取１ｋｇ左右．将５点样品充分混匀，装入灭菌的自封

带内，带回实验室进行微生物培养．

堆肥开始后，每天测堆体温度（１７∶００～１８∶００），同时进行环境温度的测定．活菌数的测定用平板菌落计数法．细菌培养采用牛肉膏蛋白胨培养基，放线菌培养采用高氏一号培养基，真菌培养采用马丁培养基［９］．

１．３　数据处理

试验数据用ＳＰＳＳ　１７．０和Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ　Ｅｘｃｅｌ进行统计分析．

２　结果与分析

２．１　不同菌剂堆肥的温度变化

温度是判断堆肥微生物活动强度的最好参数，温度高低和高温期持续的时间决定着堆肥腐熟的效果［１０］．同时，温度的高低也会直接影响微生物群落的结构．由图１可知，菌剂的添加不但提高了物料升温的速度，而且最高温度较对照高出６．８℃．添加３种菌剂的处理，在堆制第１ｄ即进入了高温阶段，菌剂３的处理高温值达到７０．４℃，直至１４ｄ时高温期结束．菌剂１和菌剂２的最高温度分别为６６．４℃和６９．６℃，但高温期持续时间比菌剂３多８～９ｄ．接种菌剂３的处理在后期降温速度较其他２个菌剂的处理要快．对照处理于第４ｄ升温至最高温度６３．６℃后出现下降趋势，５５℃以上仅维持了４ｄ，随即进入降温阶段．研究结果表明，３种菌剂的添加，可以快速提高堆体的温度．菌剂１、菌剂２处理的高温阶段延长，有机物被分解的程度更加剧烈、充分，从而促使物料腐殖化增加，进一步提高了无害化程度．

２．２　不同菌剂堆肥的微生物数量变化

２．２．１　细菌的数量　整个堆肥过程中，细菌数量随着温度的骤然上升而呈现下降趋势（图２）．第７～２８ｄ是堆肥的高温时期，细菌数量在此期间出现了回升，菌剂３处理的细菌数量达到最高值４．８５×１０１１个／ｇ，但仍然低于堆肥初期，说明有机物质的大量分解为嗜热细菌的繁殖提供了物质与能量，嗜热细菌成为堆肥高温阶段的优势种群，而中温细菌以及其它一些适应不了此环境的细菌种群或处于休眠或大量死亡．降温期细菌数量保持稳定下降．堆肥结束时，不接种的对照细菌数量为１．１６×１０１１个／ｇ，菌

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