处理猪场污水的新型发酵床微生物多样性研究_唐艳华

第４０卷第２期家畜生态学报Ｖｏｌ．４０Ｎｏ．２２０１９年２月ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇ欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍氥氥氥氥ｉａｅＡｎｉｍａｌｉｓＤｏｍａｓｔｉｃｉＦｅｂ．２０１９生态养殖处理猪场污水的新型发酵床微生物多样性研究［收稿日期］２０１８－０１－１７修改日期：２０１８－０４－０４［基金项目］长沙绿叶生物科技有限公司博士后科研流动站合作项目（１７６０７８）［作者简介］唐艳华（１９９１－），男，湖南永州人，硕士，研究方向：猪场环境控制关键技术。Ｅ－ｍａｉｌ：８６７９１１６５４＠ｑｑ．ｃｏｍ＊［通讯作者］许道军（１９７８－），男，湖南衡阳人，博士，副教授，研究方向为猪场环境控制关键技术。Ｅ－ｍａｉｌｘｕｄａｏｊｕｎ２９＠１６３．ｃｏｍ唐艳华１，纪佳雨２，漆招２，蔡鹏２，印遇龙３，许道军１＊（１．湖南农业大学动物医学院，湖南长沙４１０１２８；２．湖南大湘农环境科技股份有限公司，湖南长沙４１０１２８；３．中国科学院亚热带农业生态研究所，湖南长沙４１０１２５）［摘要］旨在采用高通量测序技术研究一种用于猪场污水处理的新型发酵床系统的微生物多样性。分别对发酵床表层、中层、深层细菌的１６ＳｒＤＮＡ和真菌的ＩＴＳ进行序列测定，分析各层次发酵床中的微生物群落结构特征。结果表明，细菌平均每层获得ＯＴＵｓ３６８９９．３３个，真菌平均每层获得ＯＴＵｓ３７１２９．３３个。物种分类的结果显示，细菌隶属于２４门４３纲９５目１９７科３９０属５２９种，其中的优势菌群为变形菌门（Ｐｒｏｔｅｏｂａｃｔｅｒｉａ）和拟杆菌门（Ｂａｃｔｅ－ｒｏｉｄｅｔｅｓ），它们的相对丰度分别为４５．９６％和２８．７９％。真菌隶属于４门６纲１１目１５科１８属，优势菌群为子囊菌门（Ａｓｃｏｍｙｃｏｔａ）和柄孢壳属（Ｚｏｐｆｉｅｌｌａ），其相对丰度分别为５９．１８％和６２．３４％。发酵床中层的微生物多样性远高于表层和深层，细菌的多样性和丰富度远高于真菌。研究表明在不同深度的发酵床垫料中微生物的丰富度、多样性、相似性、优势菌群均有不同。［关键词］发酵床；细菌多样性；真菌多样性；高通量测序；猪场污水［中图分类号］Ｓ８１１．５［文献标识码］Ａ［文章编号］１００５－５２２８（２０１９）０２－００６９－０６ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３－１１８２．２０１９．０２．０１３中国是世界上最大的生猪养殖和猪肉消耗国，据国家统计局２０１７年统计数据，中国生猪２０１７年出栏量为６８８６１万头，猪肉产量达５３４０万ｔ，出栏数和猪肉消费量均约占世界总量的５０％左右［１］。随着规模化养猪的快速发展，区域内粪污排放量急剧增加，处理不当常导致严重的环境污染问题［２］，并成为制约养猪业进一步发展的主要因素之一。源于日本的发酵床养猪模式由于其污水零排放的特点［３］，在国内得到了快速推广。但在推广的过程中发现发酵床养猪模式存在垫料采购困难、有害元素超标、需要定期翻堆和容易死床等诸多缺陷，国内科技人员在此基础上开发了新型发酵床粪污处理系统。赖贻奎等［４］报道了湖南浏阳的室外（异位）发酵床粪污处理模式，俸祥仁等［５］报道了一种适合南方气候的高床式发酵床粪污处理模式。这两种改良的发酵床粪污处理模式最大的优点是猪群不再与发酵床接触，有利于采用机械自动翻耙；同时猪群的饲养管理和消毒等也较传统发酵床更为方便。在发酵床污水处理技术的基础上，许道军开发了一种新型发酵床污水处理系统［６］（图１，图２），包括发酵子系统、蒸发子系统和布液子系统。液态污水通过水泵和布水管进入蒸发膜，由于蒸发膜具有巨大的表面积，能够保证污水溶氧量显著增加，有助于好氧微生物大量增殖，吸附消纳污水中的营养物质；同时蒸发膜巨大的表面积有助于污水在蒸发膜表面蒸发。多余的污水沿蒸发膜下流到发酵子系统内，被发酵池垫料中的微生物快速分解消纳，剩余的污水则通过发酵池底的缝隙流入储液池，如此循环。该系统无需对垫料进行翻耙，投资及运行费用低，操作简单，定期更换的垫料可制成优质有机肥。为了进一步研究该技术在生产实践中的各项性能，本试验采用高通量测序技术对发酵床系统的优势微生物进行相关研究，以期为该技术的全面推广应用打下基础。１材料与方法１．１样品的采集采集地点：湖南省长沙市浏阳市普迹镇群发养图１新型发酵床污水处理系统示意图Ｆｉｇ．１Ｐｌａｎｏｆｎｅｗｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｅｄｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ图２新型发酵床污水处理系统图Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｃｈａｒｔｏｆａｎｅｗｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎｂｅｄｓｅｗａｇｅｔｒｅａｔｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ殖专业合作社。试验样品：发酵床垫料由谷壳、锯末和益生菌剂组成，发酵床长２１ｍ，宽２ｍ，发酵床垫料厚度为６０ｃｍ。平均每天接纳的污水量为５．４ｔ左右，污水主要由尿液和少量粪渣组成，采集样品时发酵床已运