不同发酵方式对番茄秸秆细菌群落及产物应用效果的影响
作者单位：西北农林科技大学
学位级别：硕士
导师姓名：杨振超
授予年度：2022年
摘 要：我国是番茄生产大国,农业生产中产生的废弃番茄秸秆若不经过适宜处理容易污染环境,危害人体健康。农业废弃资源的可持续利用是目前三农工作的重要课题。好氧和厌氧发酵是处理秸秆资源相对经济有效的方法。因其发酵产物中含有大量营养物质被用来栽培作物,这些营养物质是通过细菌群落的活动来进行代谢转化,而目前有关番茄秸秆好氧和厌氧发酵中细菌群落多样性的研究鲜有报道。因此本研究首先通过番茄秸秆发酵试验研究了番茄秸秆好氧和厌氧发酵过程中的理化性质、有效养分、腐殖质组分含量以及细菌群落多样性的差异。另外,利用番茄秸秆好氧和厌氧发酵固体产物为栽培基质,厌氧发酵液为栽培营养液盆栽番茄,探究了两种发酵方式的发酵产物在番茄本身上的应用效果。这对于蔬菜秸秆废弃物资源化利用工艺的优化具有重要意义。主要研究结果如下:1.利用番茄秸秆为发酵原料,通过发酵试验研究了好氧和厌氧处理过程中理化参数、有效养分以及腐殖质组分含量的变化,以阐明其养分积累情况。研究结果表明:好氧和厌氧发酵对番茄秸秆发酵过程中有效养分和腐殖质组分含量影响显著,在发酵完成时,好氧发酵中硝态氮(NO-N)、速效磷(AP)、有效钾(AK)、富里酸(FA)含量较厌氧发酵分别高1250.04 mg·kg,80.34%,161.39%和49.31%,而厌氧发酵中铵态氮(NH-N)、胡敏酸(HA)、腐殖质(HS)含量较好氧发酵分别高309.07%、31.18%、17.38%。这些结果表明番茄秸秆好氧发酵的有效养分积累能力相对更强,而这可能是通过细菌群落活动来实现的。2.采用高通量测序技术和生物信息学手段研究了番茄秸秆好氧和厌氧发酵过程中细菌群落多样性以及与养分含量的关系。研究结果表明:番茄秸秆好氧和厌氧发酵过程中的细菌群落多样性差异显著。好氧发酵中的厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度更高,分别为24.93%和12.76%;厌氧发酵中的拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度更高,同为33.82%。在细菌属水平上,芽孢杆菌属(Bacillus)、Fodinicurvataceae＿unclassified、Luteimonas和葡萄球菌属(Staphylococcus)是好氧发酵中的主要细菌属;拟杆菌属(Bacteroides)、Macelli Bacteroides、葡萄球菌属(Staphylococcus)和肠杆菌属(Enterobacter)是厌氧发酵中的主要细菌属。好氧发酵中有优势细菌属相互作用更强,对于病原菌的去除效果更好。EC和温度分别是影响好氧和厌氧发酵最主要的环境因子。***相关性分析表明,好氧发酵中Anseongella、Galbibacter、Membranicola、S0134＿terstrical＿group＿unclassified、unclassified、Actinomadura、B17BS＿unclassified、Luteimonas和Truepera是影响HA、NO-N、AK含量变化的关键细菌属,Bacillus、Limnochordaceae＿unclassified和Thermobacillus是影响NH-N含量变化的关键细菌属,Bacillus和Thermobacillus是影响AP含量变化的关键细菌属。厌氧发酵中,Clostridiales＿vadin BB60＿group＿unclassified和Synergistaceae＿unclassified是影响NH-N含量变化的关键细菌属;Brachybacterium、Staphylococcus、Enterobacter、Siccibacter、Klebsiella、Cellvibrio和Sphingobacterium是影响AP、AK、FA含量变化的关键细菌属。Acinetobacter、Citrobacter、Comamonas是影响总氮(TN)和HA含量变化的关键细菌属。4.采用盆栽方式,研究了番茄秸秆好氧和厌氧发酵产物对番茄生长、产量和品质的影响,以评估番茄秸秆循环利用效果。研究结果表明:采用厌氧营养液浇灌番茄植株,其株高、茎粗、叶绿素含量、光合参数以及产量与对照(CK)无显著差异,但可以明显提高番茄果实中的可溶性糖含量、可溶性蛋白含量和维生素C含量,降低硝酸盐的含量。采用好氧基质栽培番茄其株高、茎粗在生长后期与对照(CK)无显著差异,光合参数与对照(CK)无显著差异,叶绿素含量较对照(CK)偏低,但能够提高番茄果实产量,显著提高果实可溶性蛋白含量,降低番茄果实中的硝酸盐含量。以上结果表明番茄秸秆好氧发酵对养分积累和细菌群落活动具有积极促进作用,其固体产物作为栽培基质能够提高番茄果实产量和品质。番茄秸
同方学位论文库