甲烷（CH）是一种重要的温室气体,其温室效应是二氧化碳的25倍,大气中甲烷浓度的不断上升将对全球气候问题产生深远的影响。稻田和畜禽粪便存放过程中的甲烷排放,是农业领域内最重要的两类甲烷排放源,因而备受关注。在亚洲的许多地区,未经处理的畜禽粪便被作为有机肥料,广泛的施用于稻田,用以节省无机肥料,提高水稻产量。畜禽粪便等有机肥料的大量施用,一方面提高了稻田有机质含量和土壤肥力,另一方面也会造成土壤养分的大量积累,显著增加稻田甲烷的排放。好氧堆肥,是指在粪便原料中掺入秸秆粉,木屑等用以调节碳氮比和水分,并控制温度、氧气含量和酸碱度等环境条件,在有氧条件下经微生物作用对畜禽粪便进行发酵的处理,生成堆肥后再将其施用于农田。目前,关于施用堆肥后的稻田甲烷排放情况在国内外都鲜有报道。采用静态箱法,我们对猪粪堆肥过程及其稻田施用过程中甲烷的排放进行了研究。结果表明,猪粪由于含水量高,自然堆放过程中主要进行厌氧发酵而产生大量的甲烷并排放到大气中;而好氧堆肥过程中,由于好氧发酵代替厌氧发酵生成的甲烷大量减少,并且伴随着甲烷的氧化过程,因此甲烷的排放量显著降低,仅为原来的6%。将堆肥后的猪粪施用于稻田,整个生长季甲烷的累积排放量为15.8 g m,比施用未经处理的猪粪减少66%,甚至低于对照（不施肥）。同时,施用好氧堆肥后水稻增产21%,单位稻米产量的甲烷排放显著低于对照和施用其他肥料。好氧堆肥的减排效应,主要是因为微生物在好氧堆肥过程中分解了大部分易矿化的有机质,生成了腐殖质类物质,在施用到稻田后能抑制甲烷前体物质的生成,从而减少了甲烷的排放。综上,好氧堆肥技术简便易行,堆肥过程本身不会增加甲烷的排放;将生成的堆肥施用于稻田,既能够增加水稻产量,又能减少稻田甲烷排放,实现经济和环境利益双赢。因此,好氧堆肥作为一种畜禽粪便无害化和资源化的处理技术,在东南亚等水稻主产区具有十分广泛的应用前景。
为了深入认识鸡舍环境微生物气溶胶的产生及其向舍外环境的传播,同时比较ERIC-PCR和PFGE对细菌的基因分型结果,本研究以大肠杆菌为指示菌,采用Andersen-6级空气微生物样品收集器,分别在两个鸡舍的舍内、舍外上风向10m,50m和下风向10m,50m,100m,200m,400m的距离处收集空气样品,同时采集鸡的粪便,分离、鉴定大肠杆菌。采用ERIC-PCR和PFGE两种方法对不同来源的大肠杆菌分离株进行基因分型,根据每个采样点大肠杆菌的相似性指数,确认动物舍内微生物气溶胶向舍外环境传播的模式,并比较这两种方法对大肠杆菌的基因分型结果,分析这两种分子生物学分型方法各自的优缺点和适应性。本实验共采集到28株大肠杆菌,ERIC-PCR和PFGE两种方法分别进行同源性鉴定显示,从鸡的粪便中分离到的大肠杆菌与从舍内空气中分离到的部分大肠杆菌(62.5%)具有相同来源;从鸡场舍外下风方向分离到的多数大肠杆菌(20%)与舍内空气或粪便中分离的大肠杆菌来源相同。而从鸡舍上风没有分离到大肠杆菌,排除了下风向采得的大肠杆菌来自上风向的可能。而很多从舍内空气和舍外下风方向分离到的大肠杆菌与粪便中的具有相同来源,说明粪便中的细菌能够形成气溶胶,并且通过舍内外气体交换传播到舍外,依气象条件传播到舍外不同的距离。造成周边环境的生物污染以及病原微生物的扩散。本研究同时对ERIC-PCR和P F G E两种方法所得的分型结果进行了比较。PFGE的分辨率高于ERIC-PCR,而且PFGE的重复性也很高,不同实验室得出的结果可以相互比较,是细菌基因分型的"金标准"。但是PFGE试验费用高,需要时间长,对试剂、仪器和操作都具有很高的要求;ERIC-PCR虽然分辨率不及PFGE,但是ERIC-PCR简单、快速,成本低,对操作和试剂以及仪器要求都不高,所以ERIC-PCR也可以对肠杆菌进行同源性鉴定,应用于流行病学调查和对气源性微生物传播的鉴定。由于ERIC-PCR和PFGE是根据DNA中不同的遗传特征进行分类的,所以这两种分型技术结合起来分析菌株的遗传进化关系,意义更大。
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