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随着人类社会的发展,能源短缺、环境污染等问题日益突出,严重影响了人类的生存和发展,而沼气技术是解决我国农村能源危机和环境污染的有效途径,但是由于传统研究手段的限制,目前对沼气发酵微生物群落结构缺乏全面的了解,尤其是对不同地理区域及气候条件下的沼气发酵系统中的微生物群落结构、组成与动态,以及其与环境生物与非生物因子的相关性认识有限,即发酵系统中微生物群落方方面面的生态学基本问题认识不够。为此,针对沼气厌氧发酵系统微生物学研究中存在的上述问题,结合云南沼气发酵应用的独特地理、气候优势与特征,采用免培养的微生物分子生态学方法与技术(PCR-DGGE技术和16SrDNA克隆文库技术,即rRNA分析法),系统地比较分析了云南南温带、北温带代表性气候与地理区域香格里拉(北温带)和丽江(南温带)的农村户用沼气池中的原核微生物多样性,并分析了其与环境生物与非生物因子的相关性,进一步分析了影响不同沼气池中原核生物群落时空动态的主要因素和不同沼气池中微生物类群存在差异的原因。 经直接显微计数分析:发酵池中含有丰富的微生物数量,且同一个样点夏季的微生物数量多于冬季的微生物数量。正常发酵的发酵池中的微生物数量较高于非正常发酵的发酵池微生物数量;经PCR-DGGE分析:首先细菌类群和古菌类群都呈现出丰富的多样性,较之古菌,细菌多样性丰富得多;其次季节对沼气池中细菌和古菌群落结构的变化影响不大。经克隆文库分析:从丽江样点中总共分离到细菌域的7大群,分别是Firmicutes、Chloroflexi、Proteobacteria、Spirochaetes、Actinobacteria、Bacteroidetes和Uncultured bacteria;从香格里拉样点中总共分离得到细菌域的8大类群,分别是Firmicutes、Chloroflexi、Proteobacteria、Planctomycetes、Spirochaetes、Actinobacteria、Bacteroidetes和Uncultured bacteria;两个样点的优势菌群都为Firmicute、Bacteroidetes和Proteobacteria,但所占的比例不同,即丰度有差异;两个样点的古菌都以甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷微菌目(Methanomicrobiales)为主,丽江样点的优势种属主要以甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta)为主,其次为产甲烷菌属(Methanogenium)和甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)。香格里拉优势种属主要以甲烷八叠球菌属 Methanosarcina)为主,其次为甲烷螺菌属(Methanospirillum)和甲烷鬃毛菌属(Methanosaeta),除此外,两个古菌克隆样点都包含了其它丰富的类群,这些类群包括甲烷螺菌属(Methanospirillum)、甲烷微菌属(Methanomicrobium)、甲烷盘菌属(Methanoplanus)、甲烷八叠球菌属(Methanosarcina)、甲烷毛状菌属(Methanosaeta)和甲烷叶菌属(Methanolobus)等;在多样性指数分析中,两个样点不论在细菌还是古菌中都显示了较高的物种多样性和丰富度。由此初步推断:云南温带高原户用沼气池中的原核微生物类群组成不受季节的影响,但随着温度的改变微生物数量会随之增加,正常发酵的沼气池中的细菌优势类群相同丰度有差异的原因可能是投料的不同造成的,不同年均气温和气候特点是影响云南户用沼气池中古菌类群存在着一定差异的主要原因。 本论文初步解析了云南温带农村户用沼气池发酵微生物的群落结构,为进一步优化群落结构、调节群落功能提供了科学依据,为实现我国农村沼气发酵的高效、可控运行奠定了基础。