低温環境下における堆肥化のスタートアップに重要な基質および微生物の解析

对低温环境下堆肥启动重要的底物和微生物的分析

• 批准号: 21K05880
• 负责人: 花島 大
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Agriculture and Food Research Organization
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05880/
• 关键词: 堆肥; 低温環境; 微生物; 温度; 基質; 細菌; RNA; 安定同位体; 堆肥化; 乳牛ふん

寒地の低温期には、堆肥化反応が起こらない、または反応が遅延する傾向にある。しかし堆肥温度を中温域まで上昇させることができれば、その後は加速度的に温度上昇が始まる現象が認められている。そこで本研究では低温環境下の堆肥化反応のスタートアップに重要な役割を果たす微生物および基質の特定を目的に掲げた。昨年度の結果では、堆肥温度が5℃から12℃まで上昇する際に存在比が有意に増加する７つの微生物種が検出されたが、うち１つは未分類と判定されている。遺伝子配列の相同性検索では未培養細菌の16S rRNA遺伝子以外にも、真核生物のミトコンドリアDNA配列との相同性も高いという結果が得られたことから、本年度は最初にこの未分類と判定された微生物種の特定を試みた。昨年度採取したRNAサンプルについて、次世代シーケンサーによる18S rRNAをターゲットとしたアンプリコンシーケンスを実施した結果、堆肥温度が上昇する際に真菌叢が変化すること、また未分類と判定された遺伝子配列はMucoromycotina亜門に属する真菌に由来する可能性が示された。堆肥原料に炭素源として、ペプトン、デンプン、およびオレイン酸を添加し、低温環境下における堆肥温度上昇効果を比較した。現在のところ、ペプトンおよびデンプンは、オレイン酸の添加に比較して低温環境下での温度の立ち上がりを早める傾向が認められているが、試験途中で温度制御に用いる低温恒温槽１台が動作不良となったため、新たに機器を購入し、次年度も引き続き炭素源添加効果を検証する。最終年度に実施予定の炭素源を原料に添加したパイロットスケール試験の予備試験として、秋から冬にかけての寒冷期に受動通気による堆積型堆肥化試験を実施した。強制通気を伴わない堆肥化処理においても、50℃以上の温度上昇が認められたことから、次年度は受動通気方式によるパイロット試験を実施する予定である。

在寒冷区域的低温下，不会发生堆肥反应，或者反应往往会延迟。但是，如果堆肥温度可以升高到中温度范围，则已经识别出加速度温度升高的现象。因此，在这项研究中，目的是鉴定微生物和底物，在低温环境中堆肥反应的启动中起着重要作用。根据去年的结果，当堆肥温度从5°C升至12°C时，已经检测到7种微生物物种显着升高。除了一种非培养细菌的16S rRNA基因外，线粒体DNA的家乡，这是非文化细菌的线粒体DNA序列，我确定我试图识别这种微生物。 。关于去年收集的RNA样品，实施了下一个代序列的rRNA，因此，堆肥温度升高时菌群发生了变化，并且遗传序列确定未分类为粘膜菌。源自属于Amon的真菌。将Pepton，淀粉和油酸作为碳源添加到堆肥原料中，以比较低体温环境中堆肥温度的升高。目前，与添加油酸相比，果胶和淀粉倾向于在低温环境中增加温度上升，但是在测试中间，用于温度控制的一个低温度恒定储罐的操作很差将购买新设备，并继续在下一个财政年度验证碳源添加剂效应。作为试验量表测试的初步测试，该测试是定于去年实施的碳源，在寒冷季节从秋季到冬季，通过被动通风进行了沉积物型堆肥测试。在下一个会计年度中，将在接下来的会计年度进行使用被动通风法的试验测试，因为堆肥处理也不允许在没有强制通风的情况下进行50°C或更高的温度升高。