首页> 正文

重金属Cu、Zn对堆肥过程中微生物群落代谢和水解酶活性的影响

2020-12-14阅读(1016)

重金属Cu、Zn对堆肥过程中微生物群落代谢和水解酶活性的影响

论文摘要

畜禽粪便是一种重要的肥料资源。畜禽粪便的肥料化与资源化利用,是今后循环农业的主要研究方向。由于经济效益的需要,养殖场常将Cu、Zn等微量元素添加在畜禽饲料中,而畜禽对这些重金属元素的吸收率很低,导致大部分重金属（95%以上）都要随粪便排出体外,猪粪中Cu浓度范围为12.1-1742.1 mg·kg-1,Zn浓度范围为40.5-2286.8 mg·kg-1。堆肥化是在微生物及其分泌的酶作用下进行的,是农业废弃物无害化处理和资源化利用的有效途径。重金属对微生物酶活性有一定的影响,它既可以作为酶的辅基提高酶活性进而产生一定的激活效应,也可以与酶活性中心的活性基团结合使酶活性下降产生一定的抑制效应。畜禽粪便中的重金属对堆肥过程的影响是农业废弃物堆腐处理的一个重要问题,对这一问题深入研究,对于畜禽粪便无害化处理和资源化利用极为重要。本实验研究猪粪中重金属Cu、Zn对堆肥过程中理化性质和水解酶活性的影响,并首次采用BIOLOG技术研究了重金属Cu对堆肥过程中微生物群落代谢的影响,取得了如下主要研究结果:以麦秸、猪粪、废菌糠为原料并接种复合微生物菌剂,在静态堆肥条件下,研究了不添加Cu （CK）、添加低剂量Cu(Cu浓度为100 mg·kg-1,L)和添加高剂量Cu (Cu浓度为500 mg·kg-1,H)三个处理下,堆肥过程中微生物群落代谢能力、水解酶活性及理化性质的变化。结果表明:⒈微生物群落代谢能力的变化:低剂量Cu能提高微生物群落对聚合物类碳源的转化与利用的能力,而高剂量Cu对微生物群落利用中间代谢物和复杂大分子类碳源产生一定的抑制作用。⒉堆肥过程中水解酶活性的变化:低剂量Cu对水解酶有一定的激活效应;高剂量Cu对水解酶有一定的抑制效应。在整个堆肥过程中三种水解酶的平均活性均表现为L处理酶活性最高,H处理最低,蛋白酶平均活性分别为:（2.10±0.41）、（2.38±0.59）、（1.98±0.37） mg glycine·（g·d）-1 ,脲酶平均活性分别为:（31.21±6.87）、（31.36±6.91）、（22.05±5.43） mg NH3-N·（g·d）-1;纤维素酶平均活性分别为:（31.97±15.23）、（34.35±12.33）、（27.48±12.52） mg glucose·（g·d）-1。⒊堆肥过程中理化特征的变化:CK处理高温期维持5 d（其中55℃以上维持4 d）达到无害化的温度要求;添加Cu处理后,L处理高温期（>50℃）只持续4 d;H处理在整个堆肥过程中只有1 d超过55℃,高温期只维持2 d,L、H处理均未达到无害化的温度要求。Cu对堆肥过程中电导率的影响主要体现在高温期和降温期,此期间电导率的均值大小顺序为:L>CK>H。处理间pH差异也主要在高温期和降温期,第4d三处理pH达到峰值分别为8.06、8.27、7.51。以猪粪、麦秸、废菌糠为原料并接种复合微生物菌剂,在静态堆腐条件下,研究了不添加Zn（CK）、添加低剂量Zn (Zn浓度为400 mg·kg-1,L)和添加高剂量Zn (Zn浓度为1000 mg·kg-1,H)三个处理下,堆肥过程中水解酶活性和理化特征的变化。结果表明:⒈堆肥过程中水解酶活性的变化:纤维素酶活性在高温期L处理具有激活效应而H处理产生抑制效应,降温期加Zn处理L、H均表现出抑制效应。蛋白酶在堆肥初期（前4 d）加Zn处理表现出激活效应,H处理显著高于CK（F=6.87,P<0.05）。在高温期和降温期加Zn处理蛋白酶表现出抑制效应。脲酶在堆肥初期（前4 d）L、H处理表现激活效应而堆肥后期（9 d后）加Zn处理抑制了脲酶活性,减缓了酰胺化合物转化进程。⒉堆肥过程中理化特征的变化:CK处理达到无害化标准;添加Zn处理后,L处理无害化程度不完全,高温期（>50℃）只持续3d;H处理没有达到无害化温度要求。Zn对堆肥EC的影响主要在升温阶段后期、高温期及降温阶段初期;对堆肥pH的影响主要在高温期,高温期只有CK在最佳的堆腐pH范围（7.5-8.5）。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 第一章 文献综述
  • 1.1 农业废弃物中重金属的污染现状
  • 1.1.1 农业废弃物的来源、营养成分及其利用
  • 1.2 我国农业废弃物中重金属的污染现状
  • 1.3 堆肥的酶学反应机理
  • 1.4 重金属污染在堆肥过程中的研究进展
  • 1.4.1 堆肥环境生物与控制研究进展
  • 1.4.2 重金属与堆肥过程关系的研究进展
  • 1.5 研究的目的和意义
  • 1.5.1 研究目的
  • 1.5.2 研究意义
  • 1.6 技术路线
  • 第二章 重金属对堆肥过程中纤维素酶活性的影响
  • 2.1 材料与方法
  • 2.1.1 试验材料
  • 2.1.2 试验装置
  • 2.1.3 试验方法
  • 2.1.4 测定项目及方法
  • 2.1.5 数据处理
  • 2.2 结果与结论
  • 2.2.1 重金属Cu 对堆肥过程中纤维素酶活性的影响
  • 2.2.2 重金属Zn 对堆肥过程中纤维素酶活性的影响
  • 2.2.3 两种重金属对堆肥过程中纤维素酶活性的影响的比较
  • 2.3 小结
  • 第三章 重金属对堆肥过程中蛋白酶活性的影响
  • 3.1 材料与方法
  • 3.1.1 试验材料
  • 3.1.2 试验装置
  • 3.1.3 试验方法
  • 3.1.4 测定项目与方法
  • 3.1.5 数据处理
  • 3.2 结果与结论
  • 3.2.1 重金属Cu 对堆肥过程中蛋白酶活性的影响
  • 3.2.2 重金属 Zn 对堆肥过程中蛋白酶活性的影响
  • 3.2.3 两种重金属对堆肥过程中蛋白酶活性的影响的比较
  • 3.3 小结
  • 第四章 重金属对堆肥过程中脲酶活性的影响
  • 4.1 材料与方法
  • 4.1.1 试验材料
  • 4.1.2 试验装置
  • 4.1.3 试验方法
  • 4.1.4 测定项目与方法
  • 4.1.5 数据处理
  • 4.2 结果与结论
  • 4.2.1 重金属Cu 对堆肥过程中脲酶活性的影响
  • 4.2.2 重金属Zn 对堆肥过程中脲酶活性的影响
  • 4.2.3 两种重金属对堆肥过程中脲酶活性的影响的比较
  • 4.3 小结
  • 第五章 重金属对堆肥过程中微生物群落功能多样性的影响
  • 5.1 材料与方法
  • 5.1.1 试验材料
  • 5.1.2 试验装置
  • 5.1.3 试验方法
  • 5.1.4 测定项目与方法
  • 5.1.5 数据处理方法
  • 5.2 结果与结论
  • 5.2.1 重金属Cu 对堆肥过程中微生物群落代谢能力影响的聚类分析
  • 5.2.2 重金属Cu 对堆肥过程中微生物群落代谢能力影响的PCA 分析
  • 5.3 小结
  • 第六章 重金属对堆肥过程中理化特性的影响
  • 6.1 材料与方法
  • 6.1.1 试验材料
  • 6.1.2 试验装置
  • 6.1.3 试验方法
  • 6.1.4 测定项目与方法
  • 6.1.5 数据处理方法
  • 6.2 结果与结论
  • 6.2.1 堆肥过程中温度的变化
  • 6.2.2 堆肥过程中pH 值的变化
  • 6.2.3 堆肥过程中电导率的变化
  • 6.3 小结
  • 第七章 创新与展望
  • 7.1 试验创新
  • 7.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

    • 相关论文文献

    • [1].冷喷涂Cu基复合材料传热加速行为模拟[J]. 中国设备工程 2019(23)
    • [2].不同水体硬度条件下Cu~(2+)对不同生长阶段斑马鱼的毒性[J]. 环境工程 2019(12)
    • [3].磁性固相萃取-原子吸收法测定葛仙米中的Cu~(2+)[J]. 生物化工 2020(01)
    • [4].牛粪中溶解性有机质对周丛生物吸附Cu（Ⅱ）特性的影响[J]. 农业环境科学学报 2020(03)
    • [5].不同生长阶段斑马鱼对Cu~(2+)的毒性响应差异[J]. 环境科学研究 2020(03)
    • [6].重金属Cu~(2+)胁迫对绿豆生理生化指标的影响[J]. 安徽农业科学 2020(08)
    • [7].基于自噬途径探讨当归饮子缓解CU模型小鼠过敏反应的效应机制[J]. 中国实验方剂学杂志 2020(12)
    • [8].高灵敏度二维光子晶体水凝胶Cu~(2+)传感器[J]. 高分子学报 2020(07)
    • [9].基于OLED的Cu(Ⅰ)配合物的结构和荧光性能研究[J]. 山东化工 2020(17)
    • [10].狐尾藻基生物炭对水中草甘膦和Cu~(2+)的吸附性能研究[J]. 上海海洋大学学报 2020(05)
    • [11].海州香薷耐Cu机理的研究现状及展望[J]. 中国农学通报 2020(32)
    • [12].加味当归饮治疗慢性荨麻疹（CU）的疗效及对患者免疫指标、生活质量的影响[J]. 内蒙古中医药 2019(10)
    • [13].Cu~(2+)对铜绿微囊藻生长及叶绿素荧光主要参数的影响研究[J]. 中国环境科学 2016(12)
    • [14].改性花生壳吸附废水中Cu~(2+)的研究[J]. 武汉轻工大学学报 2016(04)
    • [15].低分子量有机酸对茶园土壤团聚体吸附Cu~(2+)的影响[J]. 农业环境科学学报 2017(02)
    • [16].改良剂对土壤中Cu形态变化的影响[J]. 环境工程学报 2017(02)
    • [17].改性污泥腐殖酸的表征及其对Cu~(2+)的吸附特性[J]. 中国环境科学 2017(03)
    • [18].类锂Cu~(26+)离子1s~2np态能量值与量子数亏损规律的研究[J]. 延边大学学报(自然科学版) 2017(01)
    • [19].黑土对Cu~(2+)的吸附作用及其影响因素[J]. 首都师范大学学报(自然科学版) 2017(04)
    • [20].腐植酸对氧化锌吸附Cu(Ⅱ)的影响[J]. 中国环境科学 2017(08)
    • [21].基于组氨酸与Cu(Ⅱ)配位作用的凝胶光子晶体传感器研究[J]. 化学工业与工程 2017(05)
    • [22].一种新型荧光探针的合成及其对Cu~(2+)的选择性识别[J]. 光谱学与光谱分析 2017(09)
    • [23].板式换热器内Cu-水纳米流体流动和传热特性数值模拟[J]. 热能动力工程 2015(05)
    • [24].鱿鱼墨黑色素络合Cu~(2+)的活性研究[J]. 安徽化工 2016(03)
    • [25].新型粉煤灰陶粒对水中Cu(Ⅱ)的去除特性及吸附等温模拟[J]. 广东农业科学 2014(21)
    • [26].丁香蓼对Cu富集效应的研究[J]. 环境科技 2014(06)
    • [27].Cu~(2+)对铜锈微囊藻生长及叶绿素荧光特性的影响[J]. 植物生理学报 2015(02)
    • [28].Cu(Ⅱ)-桑色素-十六烷基三甲基溴化铵荧光体系测定微量Cu(Ⅱ)的研究[J]. 分析科学学报 2015(02)
    • [29].316L-Cu抗菌不锈钢种植体中Cu离子的抗菌活性[J]. 中国组织工程研究 2015(25)
    • [30].Cu(Ⅱ)和温度对丁吡吗啉在土壤中吸附的影响[J]. 农药科学与管理 2015(07)

    标签：;  ;  ;  ;  ;  

    重金属Cu、Zn对堆肥过程中微生物群落代谢和水解酶活性的影响
    下载Doc文档

    猜你喜欢

    © 2024 毕速过 版权所有 鄂ICP备12018319号-5