[發明專利]用于堆肥過程中的固氮菌的篩選方法和應用

在審

• 申請號: 201911060923.5
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110669698A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 張文明;王旭杰;海龍
• 申請（專利權）人: 甘肅農業大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C05F15/00;C05F11/08;C12R1/20;C12R1/38;C12R1/07;C12R1/01
• 代理公司: 11450 北京欣永瑞知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 張慶敏;王菲

本發明涉及一種用于堆肥過程中的固氮菌的篩選方法和應用，可以快速、簡單、有效地篩選出堆肥過程中的優勢菌群，尤其是固氮菌優勢種群，大大降低優勢菌群篩選工作量，大幅提高篩選成功率，在篩選出優勢固氮菌后，對其進行分離和鑒定。本發明的篩選方法，包括步驟：(1)測定堆肥過程中的不同階段氮素損失；(2)通過冗余分析，建立堆肥不同階段優勢微生物種群和氮素損失之間的相關關系。本發明以冗余分析為指導，以堆肥過程優勢種群中大量存在的固氮菌作為定向目標的篩選，解決以前固氮菌篩選受采樣和缺乏目標，“大海撈針”似的篩選方法帶來的工作量大，成功率保障低等方面的缺陷。

技術領域

本發明涉及生物農業技術領域，尤其是涉及一種用于堆肥過程中的固氮菌的篩選方法和應用。

背景技術

堆肥是指在人工控制下，在一定的水分、C/N比和通風條件下通過微生物的發酵作用，將廢棄有機物轉變為肥料的過程。通過堆肥化過程，有機物由不穩定狀態轉變為穩定的腐殖質物質，其堆肥產品不含病原菌，不含雜草種子，而且無臭無蠅，可以安全處理和保存，是一種良好的土壤改良劑和有機肥料。堆肥的原料是城鄉大量產生的有機固體廢棄物，包括農村養殖糞便、作物秸稈、廚余垃圾、市政生活污泥、糖廠藥廠廢渣等。堆肥是一個生物學過程，在這一過程中，涉及的微生物數目巨大，種類繁多，不同的微生物可利用不同的碳源，每一類微生物都需要適合自身生長繁殖的環境條件，并且對某一種或某一類特定的有機物的分解起作用。堆肥過程中參與的微生物主要有：細菌、放線菌和真菌(包括霉菌和酵母菌)。堆肥化過程是一個微生物生態群落消長演替的過程，在這一過程中，隨著溫度、pH等環境條件的變化，微生物種群數量也會發生變化，并在不同的發酵階段形成各異的優勢菌群，從而對不同的有機物進行分解消化。不同的微生物生長繁殖過程中對需要的營養物質有其特殊的偏好，對碳氮的降解和轉化產物存在顯著差異，從而顯著影響堆肥的質量和養分的損失。運用高通量測序技術分析樣品中微生物種群的變化情況，已經成為目前微生物研究領域的熱點問題之一。但目前關于堆肥中微生物多樣性的研究也僅限于了解堆肥過程中的優勢種群，關于如何提高堆肥質量，減少堆肥過程中養分的損失，特別是氮素的損失研究較少；特別是堆肥不同階段的優勢微生物種群和氮素損失之間的關系尚不明確。因此，如何通過調控堆肥過程中優勢微生物種群減少堆肥氮素損失尚未有先例。

發明內容

為了克服上述缺陷，本發明提供一種用于堆肥過程中的固氮菌的篩選方法和應用，可以快速、簡單、有效地篩選出堆肥過程中的優勢菌群，尤其是固氮菌優勢種群，培養和篩選堆肥中固氮菌，在篩選出優勢固氮菌后，對其進行分離和鑒定。

本發明通過大量實驗發現不同原料和不同碳氮配比的堆肥材料在堆肥過程中氮素的損失和優勢微生物種群具有顯著差異，而通過優勢種群和氮素損失的冗余分析發現，氮素損失較少的堆肥材料在堆肥過程中存在大量的固氮菌，而氮素損失較多的堆肥材料在堆肥過程中存在大量的反硝化細菌。由此，本發明提出一種用于堆肥過程中的固氮菌的篩選方法，所述方法包括步驟：

(1)測定堆肥過程中的不同階段氮素損失率和累積氮素損失率；

(2)通過冗余分析，建立不同階段優勢微生物種群和氮素損失之間的相關關系。

本發明以冗余分析為指導，以堆肥過程優勢種群中大量存在的固氮菌作為定向目標的篩選，解決以前固氮菌篩選受采樣(不確定樣品中是否存在固氮菌)和缺乏目標(樣品中存在什么樣的固氮菌)，“大海撈針”似的篩選方法帶來的工作量大，成功率保障低等方面的缺陷。