几种放线菌处理后对猪粪中主要病原菌和恶臭产生菌的影响研究
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除臭菌株对NH3和H2S释放及物质转化的影响引言黑龙江是畜牧业大省,随着奶牛业迅速发展,牛粪已成为农村的主要污染,若处理不当,将对大气、水源和土壤造成严重污染,影响畜牧业的健康可持续发展[1, 2,3]。
堆肥是利用微生物在一定的温度、湿度和pH 值条件下,对有机物分解、转化使之达到减量化、腐殖化和无害化,是畜禽粪便资源化利用的有效途径,同时畜禽粪便含有丰富的N、P、K 等营养元素,是农业生产中良好的有机肥源[3,4]。
畜禽粪便在高温堆肥过程中会产生大量有害气体,其中NH3 和H2S 是最主要的恶臭物质,这些气体不但污染环境,还对人类健康造成极大威胁。
因此,采取有效措施,最大限度地降低有害气体的产生和排放,使其转化成可利用的物质,是畜禽粪便无害化处理亟待解决的问题。
堆肥时加入选育的除臭菌株,研究对NH3 和H2S 有害气体释放量的影响,揭示氮和硫转化,为畜禽粪便无害化处理及资源化利用提供理论依据及菌种资源。
1 材料与方法1.1 试验材料新鲜牛粪、稻草取自香坊农场,所用菌株均为本实验室筛选。
1.2 试验方法新鲜牛粪和稻草混合均匀后接入5%菌液,含水量调至65%左右,堆成2m1.5 m1.2m的堆体。
每一个菌株设二个处理,处理Ⅰ:堆体瓶内放臵装有硼酸溶液的烧杯,用以吸收NH3;处理Ⅱ:堆体瓶内放臵装有锌铵络盐溶液的烧杯,用以吸收H2S,以不接种菌剂为对照,每个处理重复3 次。
1.3 测定项目及方法NH3 采用酸碱滴定法[5];H2S 采用锌铵络盐吸收比色法[6];水分含量采用重量法[7];pH 值用pH 计测定[7];全氮采用硫酸-过氧化氢消煮和凯氏定氮法测定[7];有机氮采用Bremner 法[8];NH4+-N采用2mol〃L-1KCl 浸提法[9];NO3-N 采用还原蒸馏法[9];硫酸盐用EDTA 间接络合滴定法[9];总硫采用灼烧法测定[10]。
1.4 数据分析采用 EXCEL2003 和SPSS17.0 进行数据处理和统计分析。
《好氧堆肥对猪粪中抗生素抗性基因的影响》摘要:本文旨在探讨好氧堆肥过程中对猪粪中抗生素抗性基因(ARGs)的影响。
通过对好氧堆肥过程中的猪粪样品进行实验分析,了解堆肥处理对猪粪中ARGs的去除效果及可能的影响机制。
研究结果表明,好氧堆肥可以有效降低猪粪中ARGs的含量,对环境保护和农业可持续发展具有重要意义。
一、引言随着畜牧业的快速发展,猪粪成为农业废弃物的主要来源之一。
由于饲料添加剂、药物使用等人类活动的影响,猪粪中存在一定量的抗生素抗性基因(ARGs)。
这些ARGs可通过农田施肥、地表水径流等途径传播到环境当中,对人类健康和生态系统构成潜在威胁。
因此,研究有效处理猪粪中ARGs的方法显得尤为重要。
好氧堆肥作为一种常用的农业废弃物处理方法,其能否有效去除猪粪中的ARGs成为研究的热点。
二、研究方法1. 样品采集:收集不同养殖场的猪粪样品,确保样品具有代表性。
2. 实验设计:设置好氧堆肥实验组和未处理对照组,进行不同时间段的取样。
3. 实验过程:对猪粪样品进行好氧堆肥处理,记录堆肥过程中的温度、湿度等参数变化。
4. ARGs检测:采用PCR技术和实时荧光定量PCR法对猪粪样品中的ARGs进行定量分析。
三、实验结果与分析1. 好氧堆肥对猪粪中ARGs的去除效果:经过好氧堆肥处理后,猪粪中的ARGs含量明显降低。
随着堆肥时间的延长,ARGs的去除率逐渐增加。
2. 堆肥过程中温度和湿度的影响:好氧堆肥过程中,温度和湿度的变化对ARGs的去除效果有显著影响。
适宜的温度和湿度条件下,微生物活性增强,有利于ARGs的降解。
3. 不同养殖场猪粪中ARGs的差异:不同养殖场的猪粪中ARGs含量存在差异,可能与饲料添加剂、药物使用等管理措施有关。
四、讨论好氧堆肥过程中,微生物的代谢活动对ARGs的去除起到了关键作用。
适宜的温度和湿度条件下,微生物能够更好地利用猪粪中的有机物,同时降解其中的ARGs。
此外,堆肥过程中的物理化学作用也有助于ARGs的去除。
规模化养猪场中的恶臭及其控制措施规模化养猪场中的恶臭及其控制措施猪场恶臭是指对人和猪产生有害作用的气体物质和使人的嗅觉产生厌恶感的气体?集约化和规模化养猪生产中,一般一个年产万头肉猪的养猪场,排污量至少3万吨,在适宜温度?湿度?厌氧环境?发酵条件下可产生大量恶臭;同时日常管理工作中往往忽视了猪场内排污沟清理?猪舍通风和其它卫生管理措施,使恶臭气体浓度过高(如有时NH3浓度可超过40毫克/立方米),对人的身心健康和猪群的健康与生产性能造成了严重的危害,已成为养猪生产卫生管理工作中比较突出的问题?为提高养猪效益,应积极推广和应用新产品和新技术,采取综合措施以清除或减少恶臭的危害。
恶臭的产生猪场中恶臭主要来自猪的粪便?污水?垫料?饲料等的腐败分解;此外,猪的新鲜粪便,消化道排出的气体,皮脂腺和汗腺的分泌物,粘附在体表的污物,呼出气中的CO2(含量比大气约高100倍)等都会散发出难闻的气味。
猪的粪尿在腐败分解过程中,蛋白质?氨基酸因细菌活动而进行的脱羧和脱氨作用对恶臭物的产生最为重要?此外,猪场内空气中的粉尘与猪场臭气产生的关系密切?粉尘是微生物的载体,并吸附大量的挥发性臭气(不饱和醛?粪臭素)?同时,微生物不断分解粉尘有机质而产生臭气。
主要恶臭物质及其危害许多研究者对猪场中猪粪发酵产生的恶臭成分进行了鉴定?有资料说明,猪粪恶臭成分有230种?其中对猪危害最大的恶臭物质主要是NH3?H2S和VFA(挥发性脂肪酸),其中NH3?H2S的危害已经为众多养殖户熟知,在此介绍VFA的危害。
VFA为一种混合物,以n—C4和i—C5的臭味较强,其蒸气有强烈的刺激性?腐败臭味,对猪只眼睛和呼吸道有刺激性,并引起猪烦燥不安,采食量下降,体质变弱,易发生呼吸道疾病?高浓度的VFA 环境中,猪呕吐?呼吸困难?肺水肿。
恶臭的控制措施(1)科学设计日粮,提高饲料利用率猪采食饲料后,饲料在消化道消化过程中(尤其后段肠道),因微生物腐败分解而产生臭气;同时,没有消化吸收部分在体外被微生物降解,也产生恶臭?产生的粪污越多,臭气就越多?提高日粮的消化率?减少干物质(特别是蛋白质)排出量,既减少肠道臭气的产生,又可减少粪便排出后臭气的产生,这是减少恶臭来源的有效措施?试验证明,日粮消化率由85%提高至90%,粪便干物质排出量就减少三分之一;日粮蛋白质减少2%,粪便排泄量就降低20%。
猪粪便除臭保氮关键菌种研究和利用猪粪是一种常见的有机肥料,具有较高的养分含量,特别是氮、磷、钾等微量元素含量较为丰富,被广泛应用于农业生产中。
然而,猪粪便在使用过程中常常会产生臭味,对周围环境和人体健康造成不良影响。
除臭保氮是猪粪便处理过程中关键的环节,目前主要采用的方法是添加化学物质或微生物制剂。
其中,微生物制剂因其无公害、不污染、对环境友好等优点,已成为猪粪便处理过程中的主要处理方法。
研究表明,猪粪便中存在着大量的细菌、真菌等微生物,这些微生物的种类和数量在猪粪便的降解过程中发生了较大的变化。
在这些变化中,一些细菌菌种的数量得到大幅度增加,这些细菌通常被称为关键菌种。
这些关键菌种在猪粪便降解过程中发挥着重要的作用,可以促进猪粪便的分解和有机物质的转化,同时起到除臭保氮的作用。
一些研究者通过对猪粪便微生物群落结构的深入研究,筛选出了一些具有除臭保氮作用的关键菌种。
其中,一种被广泛研究的菌株就是厌氧菌,它能够在无氧环境下将有机物质分解为简单的有机酸、碳酸盐等化合物,从而减少猪粪便的臭味。
同时,厌氧菌还具有还原性,可以利用存在于猪粪便中的氧化态氮,将其还原为氨态氮,从而实现保氮的作用。
此外,研究还发现,某些产生挥发性酸的菌株也能促进猪粪便的分解和除臭保氮。
利用这些关键菌种对猪粪便进行处理已成为一种较为流行的方法。
研究表明,在添加一定量的厌氧菌等关键菌种后,可以有效减轻猪粪便的臭味,同时保证其有机养分的含量,从而达到除臭保氮的目的。
在实际应用中,可以通过添加微生物制剂的方式来利用这些关键菌种。
这种方法具有操作简单、成本低、效果稳定等特点,广受用户欢迎。
综上所述,研究和利用猪粪便除臭保氮关键菌种是一种重要的环保技术,对于实现猪粪便资源化利用具有重要的意义。
在今后的研究中,还需进一步深入挖掘关键菌种,优化微生物菌剂的配方,提高其处理效果,为猪粪便的处理和农业生产做出更大的贡献。
农业环境科学学报2007,26(5):1958-1962JournalofAgro-EnvironmentScience几种放线菌处理后对猪粪中主要病原菌和恶臭产生菌的影响研究黄灿1,唐新燕2,李季3,彭绪亚1(1.重庆大学三峡库区生态环境教育部重点实验室,重庆400045;2.重庆大学生物工程学院,重庆400044;3.中国农业大学资源与环境学院,北京100094)摘要:采用室内培养方法,研究评估了细黄链霉菌(Streptomycesmicroflavus)、抗生链霉菌(Streptomycesantibioticus)、灰色链霉菌(Streptomycesgriseus)三种放线菌及其组合对猪粪中主要病原菌的影响,并对其体外的抑菌作用机理进行了初步探讨。
结果表明,接菌处理能有效减少猪粪中的沙门氏菌(Salmonellaspp.)、病原性大肠埃希氏菌(EscherichiacoliO157)、空肠弯曲杆菌(Campylobacterspp.)、单核细胞增生李斯特氏菌(Listeriamonocytogenos)的数量。
与对照组相比,单独添加细黄链霉菌组后猪粪中空肠弯曲杆菌的数量从3.1×101cfu・g-1降至不可检测。
放线菌胞内外活性混合物质的体外抗菌试验的结果显示,不管是单独处理还是几种放线菌的复合处理都对供试的大肠杆菌、梭菌、优杆菌、沙门氏菌、病原性大肠埃希氏菌、空肠弯曲杆菌、单核细胞增生李斯特氏菌表现出一定程度的抑制作用,在抑菌能力方面,单独添加细黄链霉菌的效果优于其他各组。
关键词:细黄链霉菌;抗生链霉菌;灰色链霉菌;猪粪;病原菌;放线菌胞内外活性混合物质;抑菌作用中图分类号:X172文献标识码:A文章编号:1672-2043(2007)05-1958-05EffectofActinomycetesonMainPathogenicBacteriaandOdor-producingBacteriafromSwineManureHUANGCan1,TANGXin-yan2,LIJi3,PENGXu-ya1(1.KeyLaboratoryoftheThreeGorgesReservoirRegion’sEco-environment,MinistryofEducation,ChongqingUniversity,Chongqing400045,China;2.CollegeofBioengineering,ChongqingUniversity,Chongqing400044,China;3.CollegeofResourceandEnvironmentScience,ChinaAgricultureUniversity,Beijing100094,China)Abstract:Inthelastdecades,theintensificationofhogfeedingoperationshasresultedintheproductionoflargequantitiesofwasteinasmallarea.Thewastescanresultinodor,globalwarminggasesandthetransferofpathogenstowaterandfoodchains.OurpreviousstudiesshowedthatStreptomycesmicroflavus,Streptomycesantibioticus,Streptomycesgriseusaloneandincombinationscouldeffectivelyreducetheemissionsofshortchainvolatilefattyacids(VFAs)suchasvalericacidsandiso-valericacidswhichisregardedasodorindicatorinswinemanure,andinhibitthegrowthofsuchVFAs-producingbacteriaasClostridiaandEubacteria.Inthispaper,endocellualarandextracellularactivemixedsubstancesofthreeactinomycetesS.microflavus,S.antibioticus,S.griseusandtheircombinationswerepreparedforstudyingtheantibacterialeffectmechanismsoftheseactinomycetesinvitro.TheresultsshowedthattheseactinomycetescouldreducethenumberofmainpathogenicbacteriasuchasSalmonellaspp.,EscherichiacoliO157,Campylobacterspp.andListeriamonocytogenosfromswinema-nure.Comparedwiththecontrol,Campylobacterspp.reducedfrom3.1×101CFU・g-1tonodetection,Salmonellaspp.from5.8×102to0.03×102afteraddingS.microflavusalonetoswinemanure.Theinvitroantibacterialeffectofendocellularandextracelluaractivemixedsubstancefromthreeactinomycetesindicatedthatwhetheractinomycetealoneorincombinations,addingactinomycetestoselectedbacteriahadan-tibacterialeffecttosomeextentonColiform,Clostridia,Eubacteria,Salmonellaspp.,EscherichiacoliO157,Campylobacterspp.,andListeriamonocytogenos.AddingS.microflavusalonetoselectedbacteriahadthebestantibacterialeffectinvitroasfarasendocellularandextracel-luaractivemixedsubstanceamongthesetreatedgroups.Theseactinomycetesmaybeusedasantimicrobialagentstocontrolpathogensandodorinstoredswinemanure.Keywords:Streptomycesmicroflavus;Streptomycesantibioticus;Streptomycesgriseus;swinemanure;pathogenicbacteria;endocellularandextracelluaractivesubstance;antibacterialeffect收稿日期:2006-11-19基金项目:国家“十五”科技攻关项目(2002BA516A07)作者简介:黄灿(1977—),男,博士,主要从事固体废弃物处理与资源化方面的教学与研究工作。
E-mail:huangcancau@163.com第26卷第5期农业环境科学学报集约化畜禽养殖业在提高生产效率、降低生产成本和提供优质畜禽产品的同时,也由于生产的过分集中没有过多的土地消纳畜禽粪便资源导致氮素损失,恶臭化合物的排放、地下水和地表水污染、病原菌的传播而引起人们的关注[1]。
目前,大多数研究者把焦点放在畜禽粪便中的氮素损失、磷的淋溶上,对畜禽粪便导致的恶臭、畜禽粪便引发的生物污染方面关注很少。
畜禽环境问题的产生大多与畜禽废弃物中微生物代谢活动有关[2],如果能抑制微生物活动必将大大减轻畜禽废弃物对环境的危害。
近几年来,微生物接种剂在废弃物处理方面取得了较大进展,各种功能性菌剂层出不穷,但接菌处理后对畜禽废弃物中病原菌及恶臭产生菌影响的研究少见报道。
本文探讨了细黄链霉菌(Streptomycesmicroflavus)、抗生链霉菌(Strepto-mycesantibioticus)和灰色链霉菌(Streptomycesgriseus)三种放线菌及其组合处理后对猪粪中主要菌群的影响,为放线菌在猪粪等畜禽粪便的资源化应用方面提供技术依据。
1材料与方法1.1试验材料新鲜猪粪(含水量72%;C/N10.2)取自中国农科院畜牧所养猪场。
玉米秸秆(含水量4%;C/N58)来自中国农业大学科学园,粉碎。
细黄链霉菌原始菌种来自中国农科院农业微生物菌种保藏中心;抗生链霉菌和灰色链霉菌原始菌株则来自于中国科学院微生物所菌种保藏中心。
本试验所用的出发菌株为紫外线诱变处理的突变菌株。
其中灰色链霉菌用的是PDA琼脂;细黄链霉菌和抗生链霉菌用的是高氏一号培养基[3]。
以上各菌在30℃的恒温摇床上培养5d,有效活菌数不少于1.8×106个・mL-1。
1.2试验设计考虑到原始猪粪的C/N失调和猪粪还田后作物对各种养分(N、P、K)的实际需求比例,本试验添加玉米秸杆粉(粉碎至15 ̄20目)调节猪粪的C/N比值至25 ̄30,水分控制在60%左右。
将采集的新鲜猪粪(每瓶600g)与玉米秸秆粉混合后,置于3L已灭菌的三角瓶中,用4层医用纱布封口,在室温30 ̄37℃条件下培养。
目前,畜禽粪便等固体废弃物微生物处理的接种量并没有统一的标准,小至0.05%大至10%的接种量都有文献报道[4 ̄7]。
鉴于猪粪中本身含有许多杂菌,在参考国内外堆肥接种剂接种量的基础上,考虑本研究的实际,设置了如下的试验组合。
本研究共分7个组,包括:添加10%(m/m)无菌水对照组(简称:对照,下同);10%(m/m)细黄链霉菌组(简称:细黄,下同);10%(m/m)抗生链霉菌组(简称:抗生,下同);10%(m/m)的灰色链霉菌组(简称:灰色,下同);5%(m/m)细黄链霉菌与5%(m/m)抗生链霉菌复合组;5%(m/m)细黄链霉菌与5%(m/m)灰色链霉菌复合组;3.3%(m/m)细黄链霉菌、3.3%(m/m)抗生链霉菌和3.3%灰色链霉菌复合组。
以上各组,每组均为3个重复。
1.3猪粪中主要病原菌的测定试验结束后,采用标准方法[8]从猪粪中分离出沙门氏菌(Salmonellaspp.)、空肠弯曲杆菌(Campylobac-terspp.)、病原性大肠埃希氏菌(EscherichiacoliO157)、单核细胞增生李斯特氏菌(Listeriamonocy-togenos),并对其进行鉴定和计数。