规模化禽畜养殖产生大量养殖废弃物。微生物发酵床技术通过垫料中的微生物消纳处理粪污,实现了零排放,转化生产微生物菌肥,是一种环保型的养殖方式。细菌在猪粪降解中起重要作用。为了揭示微生物发酵床中细菌种群结构,采用宏基因组高通量测序技术研究垫料细菌多样性及动态变化,对微生物发酵床垫料维护与更换提供理论指导。1、揭示了微生物发酵床夏冬季节垫料细菌多样性共获得762,923条序列,包括34门、70纲、260科、1843类OTUs,共有OTUs占90%以上。微生物发酵床优势菌为拟杆菌门、厚壁菌门、变形菌门和放线菌门。夏冬季节垫料细菌群落结构不同,前者有更为丰富的细菌类群。夏季样本中的放线菌门(19.8%)和异常球菌-栖热菌门(7.4%)的含量高于冬季样本;异常球菌-栖热菌门的特吕珀菌属含量高于冬季样本,高含量的嗜热菌与夏季高温环境中发酵床垫料中猪粪的生物降解相关。冬季样本中的拟杆菌门(31.6%)和变形菌门(22.3%)含量高于夏季样本;拟杆菌门的嗜蛋白菌属、冬季微菌属和黄杆菌属在冬季发酵床中的含量分别为夏季样本的1.8、2.1和5.2倍。变形菌门的假单胞菌属、硫假单胞菌属和嗜冷菌属含量高于夏季垫料,与较低温度下猪粪的降解相关。2、明确了微生物发酵床不同发酵等级垫料细菌多样性共获得1,198,467条序列,包含33个门、272科、600属和1839类OTUs,3个等级垫料共有1348类OTUs。拟杆菌门、变形菌门、放线菌门和厚壁菌门是优势菌。发酵床垫料细菌多样性与发酵等级相关。随着发酵等级的增加,垫料中的葡萄球菌科和皮杆菌科细菌含量减少,说明发酵床可以抑制致病菌,保护养殖健康。在3个发酵阶段,微生物发酵床中起主要降解作用的细菌不同。在轻度发酵时期,黄单胞杆菌科和间孢囊菌科细菌是主要的降解菌;在中度发酵时期,变形菌门的腐螺旋菌科、拟杆菌门的黄杆菌科、放线菌门的棒状杆菌科和异常球菌-栖热菌门的特吕珀菌科起主要降解作用;在深度发酵时期,厚壁菌门梭菌目瘤胃菌科、拟杆菌门的紫单胞杆菌科、变形菌门的产碱菌科和假单胞菌科起降解作用。随着垫料使用时间的延长,粪便中的指示菌--瘤胃菌含量增加,可作为垫料更换的信号。此外,研究发现了一门未鉴定的细菌,说明发酵床中蕴藏着新颖的细菌资源。3、分析了微生物发酵床不同深度垫料细菌多样性1,045,225条序列共包含32门、303科、609属和1834类OTUs,共有OTUs有1482类。拟杆菌门、变形菌门和厚壁菌门是优势菌。表层垫料细菌数量最多,中层垫料细菌种类最多。微生物发酵床细菌群落分布与垫料深度相关,在表层垫料中,变形菌门(25.9%)和放线菌门(10.2%)相对含量高;中层垫料中拟杆菌门(27.8%)、变形菌门(25.1%)和厚壁菌门(17.0%)相对含量高。发酵床垫料表层和中层细菌多为有机物降解菌,主要为异常球菌-栖热菌门的特吕珀菌科、变形菌门的黄单胞菌科和拟杆菌门的黄杆菌科细菌。随着垫料深度增加,厌氧菌含量升高。深层垫料拟杆菌门(33.3%)和螺旋体门(9.2%)相对丰度较高。厌氧菌如螺旋体门的螺旋体科、拟杆菌门的腐螺旋菌科含量高;螺旋体门的螺旋体科、拟杆菌门的紫单胞杆菌科和腐螺旋菌科、Saccharibacteria门、厚壁菌门的梭菌目是深层垫料中的主要有机质降解菌。此外,首次在陆地生境中发现海洋细菌Cryomorphaceae,其功能有待于进一步研究。4、解析微生物发酵床中参与猪粪降解的细菌多样性5个样本共获得315,761有效序列。发酵猪粪中的主要细菌门为厚壁菌门、放线菌门、拟杆菌门和变形菌门。猪粪按发酵时间聚成三类:新鲜猪粪、发酵5d和10d的短期发酵猪粪、发酵15d和20d的长期发酵猪粪。猪粪经过发酵床分解后细菌种类大幅度下降。在长期发酵猪粪中,含量高的细菌为厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门,而在短期发酵猪粪中,厚壁菌门、拟杆菌门和变形菌门是丰度高的细菌种类。在属水平上,有机物降解菌,包括棒状杆菌属、芽胞杆菌属、枝芽胞杆菌属、假单胞菌属、放线菌属、乳杆菌属和片球菌属在长期发酵猪粪中含量高于短期发酵垫料。结果还显示,厚壁菌门、放线菌门、酸杆菌门和变形菌门与猪粪C/N升高和粪臭素含量降低相关。5、实施了微生物发酵床发酵菌种的筛选为了开发适用于微生物发酵床的芽胞杆菌发酵菌种,本文对2株产表面活性剂芽胞杆菌FJAT-14262和FJAT-28592开展生物学特性及抑菌作用研究。前者发酵液粗提物经红外检测、HPLC和LC-MS分析,并通过基因组数据分析surfactin肽链合成基因,表明其能产生surfactin类脂肽。采用液相色谱对后者发酵产物粗提物与iturin A的标准品进行分析,结合iturinA类脂肽合成的相关基因克隆,表明其能产生iturin A类的脂肽。二者的脂肽粗提物对尖孢镰刀菌具有较强的抑制作用,在发酵床上具有良好的应用前景。