3D打印辅料与磁场作用对畜禽废弃物好氧发酵效果及抗生素抗性基因削减机制研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 马双双 |
| 答辩日期 | 2022-09 |
| 文献子类 | 博士后出站报告 |
| 授予单位 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 占车生 ; 刘洪涛 |
| 关键词 | 畜禽废弃物 好氧发酵 抗生素抗性基因 3D打印辅料 静磁场 |
| 学位名称 | 博士后 |
| 英文摘要 | 目前，我国畜禽粪便产生量巨大，已成为重要的农业面源污染源。好氧发酵作为一种有机废弃物无害化、减量化和资源化的处理技术，被广泛应用到畜禽粪便资源化处理中。畜禽废弃物好氧发酵常存在发酵效率低、臭气排放及氮养分流失等问题。辅料添加被证实是提高畜禽废弃物好氧发酵效率的重要辅助措施，但辅料在形状、孔隙度及均质性等规范性方面还有进一步提升的空间。同时，集约化畜禽养殖业中常采用抗生素进行疾病预防、治疗及促进生长，已成为抗生素耐药性的主要来源、富集和传播中心。ARGs作为一种新型的环境污染物，已成为畜禽粪便资源化利用健康发展的限制因素。因此，提高畜禽粪便好氧发酵效率、减少氮素损失和降低ARGs丰度对于实现畜禽废弃物高效资源化、降低环境污染风险具有重要意义。本研究开展了3D打印辅料和外加静磁场作用对畜禽粪便好氧发酵效率、氮素转化和抗生素抗性基因削减的影响机制，主要研究结论如下： （1）添加3D打印辅料可提高畜禽废弃物发酵温度、延长嗜热期，增强好氧微生物对氧气的利用率。同时3D打印辅料的介入，增强了与木质纤维降解相关的碳水化合物活性酶基因的丰度，总体上提高了畜禽废弃物好氧发酵效率。 （2）添加3D打印辅料显著削减畜禽废弃物好氧发酵过程抗生素抗性基因丰度（最高减少5.98%的总抗生素抗性基因、14.02%的四环素类抗性基因、9.65%的大环内酯类抗性基因及20.59%的磺胺类抗性基因），并减少了26.37%的插入序列和40.60%的整合子丰度。3D打印辅料主要通过改变发酵物料孔隙性增强了微生物对氧气的利用率，进而影响抗生素抗性基因宿主微生物的组成及可移动遗传元件的丰度，最终降低了四环素类抗性基因、大环内酯类抗性基因及磺胺类抗性基因的丰度。 （3）磁场处理有利于减少畜禽废弃物好氧发酵过程中氮素损失。与对照组相比，低磁场强度处理中减少了29.68%的NH3排放量、增加了1.57%的N2O排放量；高磁场处理中减少了3.51%的NH3排放量和4.35%的N2O排放量。外源磁场作用主要通过对温度、pH、电导率和NH4+-N的影响来调控NH3的排放；主要通过对含水率、挥发性固体、nxrA、nirK、norB、nosZ以及NO2--N的影响来调控N2O的排放。 （4）畜禽废弃物发酵过程检测到12种具有高危害性的抗生素抗性基因，高磁场强度处理能够显著降低这些高危害性抗生素抗性基因的丰度。与发酵初始相比，发酵后高磁场处理中整合子、插入序列和质粒的丰度分别降低了27.14%、79.44%和8.78%。偏最小二乘路径模型结果显示，高磁场处理主要通过减少Phascolarctobacterium、Streptococcus和插入序列的丰度促进了ErmB减少；通过减少Acinetobacter和整合子的丰度促进sul1减少；通过减少Lactobacillus、Streptococcus、插入序列和质粒的丰度促进了tetM减少。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 100 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/194329]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 马双双. 3D打印辅料与磁场作用对畜禽废弃物好氧发酵效果及抗生素抗性基因削减机制研究[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院地理科学与资源研究所. 2022. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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