張 敏，張 俊，錢金秋，劉慶玉，邵明杰，尹思媛

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110866)

磺胺二甲嘧啶對(duì)沼氣發(fā)酵過(guò)程中酶活性和微生物群落功能多樣性的影響

張 敏，張 俊，錢金秋，劉慶玉①，邵明杰，尹思媛

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110866)

隨著畜禽養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，獸用抗生素作為飼料添加劑被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖，以促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)和防病，導(dǎo)致畜禽糞便和抗生素污染總量增加。為了探討抗生素對(duì)沼氣發(fā)酵過(guò)程的影響，以豬糞和玉米秸稈為原料，研究磺胺二甲嘧啶(SMZ)對(duì)沼氣發(fā)酵過(guò)程中脲酶、脫氫酶以及微生物群落代謝的影響。結(jié)果表明，在沼氣發(fā)酵初期(3～6 d)，20 mg·kg-1SMZ和60 mg·kg-1SMZ處理(T1、T2處理)對(duì)脲酶活性有激活作用，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，SMZ對(duì)脲酶活性由促進(jìn)變?yōu)橐种谱饔谩?20 mg·kg-1SMZ處理(T3處理)對(duì)脫氫酶活性表現(xiàn)為先抑制后促進(jìn)作用。采用Biolog方法分析SMZ對(duì)沼氣發(fā)酵過(guò)程中微生物群落功能多樣性的影響，結(jié)果表明，T2和T3處理對(duì)平均顏色變化率(AWCD)具有先抑制后促進(jìn)作用。對(duì)Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)分析表明，在沼氣發(fā)酵的啟動(dòng)期(第6天)，SMZ能夠顯著降低微生物群落的功能多樣性和物種豐富度；隨著沼氣發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng)，在沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣下降期(第35天)，SMZ增加了微生物群落的功能多樣性和物種豐富度?？梢?jiàn)，SMZ對(duì)豬糞沼氣發(fā)酵過(guò)程中水解酶活性和微生物群落功能多樣性的影響較大，在沼氣發(fā)酵不同時(shí)期，SMZ對(duì)水解酶活性和微生物群落多樣性的影響也不同。

磺胺二甲嘧啶；沼氣發(fā)酵；酶活性；微生物群落

獸用抗生素因其具有防病、促生長(zhǎng)的作用而被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖業(yè),通過(guò)口服或肌肉注射進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)的抗生素很少被內(nèi)臟器官吸收利用,大部分以原藥和代謝產(chǎn)物的形式殘留在畜禽糞便中[1-3]。畜禽糞便既是污染源,同時(shí)也是一種可以再次利用的資源。沼氣發(fā)酵技術(shù)作為一項(xiàng)清潔生物質(zhì)能源技術(shù),近年來(lái)在畜禽糞便等農(nóng)業(yè)廢棄物處理方面得到了廣泛應(yīng)用[4]。然而,殘留在畜禽糞便中的抗生素會(huì)使沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣效率出現(xiàn)不同程度的下降[5-6]。沼氣發(fā)酵這一厭氧生物降解過(guò)程極其復(fù)雜,沼氣發(fā)酵是涉及多菌群相互作用的非線性復(fù)雜系統(tǒng),是厭氧微生物的新陳代謝活動(dòng),不同微生物菌群的代謝過(guò)程相互影響、相互制約,共同影響著厭氧的主要最終產(chǎn)物沼氣的產(chǎn)量[7]。沼氣發(fā)酵過(guò)程中微生物群落結(jié)構(gòu)及水解酶活性變化是影響沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣效率的關(guān)鍵因素。

磺胺類藥物(sulfonamides,SAs)是一種具有對(duì)氨基苯磺酰胺結(jié)構(gòu)的合成抗菌藥物,主要用于預(yù)防和治療細(xì)菌感染性疾病。它具有抗菌譜廣、療效好、價(jià)格便宜等優(yōu)點(diǎn),是我國(guó)生產(chǎn)量和使用量最大的獸藥之一,SAs可影響核蛋白的合成,從而抑制細(xì)菌的生長(zhǎng)與繁殖[8-9]。近年來(lái)，我國(guó)學(xué)者調(diào)查發(fā)現(xiàn),磺胺類藥物抗生素在畜禽糞便中的殘留達(dá)到mg·kg-1級(jí)[10-11],其中，磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SMZ)是殘留在畜禽糞便中的一種主要磺胺類抗生素。目前,有關(guān)抗生素對(duì)土壤酶活性、微生物群落多樣性及抗性基因的研究較多[12-13],而有關(guān)磺胺類抗生素對(duì)于畜禽糞便沼氣發(fā)酵過(guò)程中酶活性及微生物多樣性的影響研究較少。筆者以在畜禽糞便中檢出率較高的SMZ為對(duì)象,研究添加不同濃度SMZ對(duì)豬糞沼氣發(fā)酵過(guò)程中脲酶、脫氫酶活性及微生物群落功能多樣性的影響,為殘留有抗生素的畜禽糞便沼氣發(fā)酵無(wú)害化處理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 發(fā)酵原料

發(fā)酵原料玉米秸稈取自沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)試驗(yàn)基地,自然風(fēng)干后剪短至3～5 cm,經(jīng)粉碎機(jī)粉碎成粉末;沼氣發(fā)酵供試糞便采自沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)養(yǎng)豬場(chǎng)育成期豬 (豬體重40～80 kg)收集的新鮮豬糞。接種物污泥取自沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)“中國(guó)東北寒冷地區(qū)綜合能源示范基地”豬糞正常沼氣發(fā)酵后的活性污泥,其總固體含量w(TS) 為8%,經(jīng)測(cè)定不含抗生素。SMZ購(gòu)自購(gòu)自德國(guó)Dr. Ehrenstorfer公司(純度w為97%)。試驗(yàn)材料基本性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 試驗(yàn)材料基本性質(zhì)

Table 1 Basic parameters of experiment materials

試驗(yàn)材料w(全碳)/(g·kg-1)w(全氮)/(g·kg-1)w(全鉀)/(g·kg-1)w(全磷)/(g·kg-1)C/N比豬糞398.6525.3215.4011.8615.74玉米秸稈388.466.2811.831.8861.86

1.2 試驗(yàn)裝置

試驗(yàn)裝置為自制排水集氣法簡(jiǎn)易發(fā)酵裝置,主要由2.5 L發(fā)酵瓶、2 L集氣瓶和2 L排水瓶3部分組成。發(fā)酵瓶置于37 ℃恒溫水浴鍋內(nèi),發(fā)酵瓶與集氣瓶瓶口用膠塞塞緊,各部分用乳膠管連接,所有接口處均用石蠟和凡士林密封。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)取預(yù)處理完成的玉米秸稈和豬糞,試驗(yàn)豬糞與秸稈質(zhì)量比例為2∶1,取新鮮豬糞400 g,碎秸稈200 g加入到發(fā)酵瓶中,根據(jù)2種原料含水率以及C/N比,加水調(diào)節(jié)總固體w為8%,C/N比為25∶1,接種沼液30%(以濕重計(jì))。共設(shè)置4個(gè)處理,SMZ添加量(占干豬糞的比例) 依次為:0(CK)、20(T1)、60(T2)和120 mg·kg-1(T3),將SMZ溶液與原料充分混勻裝入發(fā)酵罐內(nèi),密封在暗處進(jìn)行發(fā)酵,每個(gè)處理重復(fù)3 次。

1.4 樣品采集

分別在沼氣發(fā)酵的3、6、9、12、15、18、21、24、27、35、45、50 d對(duì)沼氣發(fā)酵沼渣沼液混合物進(jìn)行采樣(采樣前晃動(dòng)發(fā)酵罐混勻),4 ℃冰箱冷藏,用于酶活性的測(cè)定。

1.5 樣品測(cè)定

1.5.1 酶活性的測(cè)定

水解酶活性測(cè)定方法參照關(guān)松蔭[14]的方法。脲酶活性采用比色法測(cè)定，以24 h后1 g樣品中生成NH3-N的質(zhì)量表示，mg·g-1·d-1；脫氫酶活性以1 h 后1 g 樣品中生成2,3,5-三苯基甲腙(TF) 的質(zhì)量表示，μg·g-1·h-1。

1.5.2 沼氣發(fā)酵不同時(shí)期微生物群落功能多樣性測(cè)定

Biolog測(cè)定方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[15]。具體操作步驟如下:分別從第6天(啟動(dòng)期) 、第18天(產(chǎn)氣穩(wěn)定期)、第35天(產(chǎn)氣下降期)的各個(gè)沼氣發(fā)酵瓶中取沼液,用w=0.85%無(wú)菌生理鹽水稀釋500倍。在超凈工作臺(tái)上,分別吸取150 μL 菌懸液接種于ECO 微平板中的每一個(gè)小孔,將接好種的Biolog-ECO 板置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng),連續(xù)培養(yǎng)240 h,并每隔24 h在Biolog 讀數(shù)儀上讀取590 nm波長(zhǎng)處吸光值。

1.6 相關(guān)指標(biāo)的計(jì)算

平均顏色變化率(average well colour development,DAWC)的計(jì)算公式[16-18]為

DAWC=∑(Ci-R)/n。

(1)

式(1)中,Ci為第i個(gè)非對(duì)照孔的吸光值;R為對(duì)照孔(A1)的吸光值;Ci-R計(jì)算中記為0;n為培養(yǎng)基碳源種類數(shù),該研究中為31。

采用培養(yǎng)96 h后的數(shù)據(jù)來(lái)表征BIOLOG 板中的微生物碳源代謝功能多樣性特征,微生物群落Shannon 多樣性指數(shù)(H′)計(jì)算公式為

H′=-∑Pi×lnPi。

(2)

式(2)中,Pi為第i個(gè)非對(duì)照孔的吸光值與所有非對(duì)照孔吸光值總和的比值。

Simpson指數(shù)(D)又稱優(yōu)勢(shì)度指數(shù),是對(duì)多樣性方面即集中性的度量。

D=1-∑Pi2。

1.7 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用MicrosoftExcel2003軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1SMZ對(duì)脲酶活性的影響

脲酶是氮循環(huán)的一種關(guān)鍵性酶,能促進(jìn)含氮有機(jī)物的水解,分析脲酶活性變化對(duì)于了解沼氣發(fā)酵過(guò)程中蛋白質(zhì)等含氮有機(jī)物的分解具有重要意義[19]。由圖1可知,各處理脲酶活性基本呈先升高后降低的趨勢(shì),在沼氣發(fā)酵初期(3～6d),T1和T2處理脲酶活性顯著高于CK處理(P<0.05),T3處理脲酶活性與CK處理差異不顯著(P>0.05),表明在沼氣發(fā)酵初期添加中低濃度SMZ促進(jìn)了脲酶活性。

CK、T1、T2和T3分別指ρ(磺胺二甲嘧啶)為0、20、60和120 mg·kg-1。

各處理脲酶活性均在第9天達(dá)最大值,在第9～15天添加SMZ各處理脲酶活性顯著低于CK處理 (P<0.05),可能是SMZ發(fā)揮了累積毒性作用,減弱了脲酶活性;在沼氣發(fā)酵18 d后,各處理之間脲酶活性差異均不顯著(P>0.05),可能是隨著SMZ在沼氣發(fā)酵過(guò)程中的不斷降解,其對(duì)微生物抑制作用減弱,各處理脲酶活性逐漸恢復(fù)到CK水平。

2.2 SMZ對(duì)脫氫酶活性的影響

脫氫酶在厭氧發(fā)酵的能量循環(huán)和物質(zhì)循環(huán)中扮演重要角色,脫氫酶活性能直接用于表示生物細(xì)胞對(duì)其基質(zhì)降解能力的強(qiáng)弱,是微生物降解有機(jī)污染物、獲得能量的必需酶[20-21]。由圖2可知,CK、T1、T2和T3各處理厭氧發(fā)酵液中脫氫酶活性均呈先升高后降低趨勢(shì)。

CK、T1、T2和T3分別指ρ(磺胺二甲嘧啶)為0、20、60和120 mg·kg-1。

在沼氣發(fā)酵的第3～12天,T2和T3處理脫氫酶活性顯著低于T1和CK處理(P<0.05),T3處理脫氫酶活性最低,表明在沼氣發(fā)酵前期中高濃度的SMZ顯著抑制脫氫酶活性;在沼氣發(fā)酵的第15～21天,各處理之間脫氫酶活性差異不顯著(P>0.05);24 d以后,T3處理脫氫酶活性顯著高于其他處理(P<0.05),而CK、T1和T2各處理之間差異不顯著。

2.3 沼液微生物群落代謝平均顏色變化率(DAWC)

DAWC是反映微生物代謝活性的重要指標(biāo),體現(xiàn)了不同微生物對(duì)相同碳源利用的差異性,DAWC越大，則碳源利用程度越高,表示微生物活性也越高[22]。由圖3可看出,隨著培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)，DAWC不斷增大,在24 h前各處理DAWC很小,說(shuō)明在24 h之內(nèi)碳源基本未被利用,24 h之后DAWC迅速升高進(jìn)入對(duì)數(shù)增長(zhǎng)期直至144 h。

CK、T1、T2和T3分別指ρ(磺胺二甲嘧啶)為0、20、60和120 mg·kg-1。

由圖3可見(jiàn),在沼氣發(fā)酵啟動(dòng)期(第6天),T2和T3處理DAWC在培養(yǎng)72 h后顯著低于CK處理(P<0.05),隨著SMZ濃度的增高，其相應(yīng)的DAWC不斷降低,表明在沼氣發(fā)酵啟動(dòng)期中高濃度SMZ抑制了DAWC。在沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣下降期(第35天),T2和T3處理DAWC在培養(yǎng)72 h以后顯著高于CK處理(P<0.05),表明在沼氣發(fā)酵中后期中高濃度SMZ提高了DAWC。在沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣穩(wěn)定期(第18天),各處理之間DAWC差異不顯著(P>0.05)。同時(shí),在沼氣發(fā)酵的不同階段DAWC變化趨勢(shì)不同,從大到小依次為啟動(dòng)期、產(chǎn)氣穩(wěn)定期和產(chǎn)氣下降期,說(shuō)明沼氣發(fā)酵不同階段微生物對(duì)碳源的利用能力也不同。

2.4 沼氣發(fā)酵過(guò)程中微生物群落多樣性指數(shù)變化

沼氣發(fā)酵過(guò)程中微生物群落功能多樣性是衡量沼液微生物群落狀態(tài)與功能的指標(biāo),反映沼液中微生物的生態(tài)特征。Shannon多樣性指數(shù)(H′)表示群落的豐富度,一般來(lái)說(shuō),物種數(shù)多且較均勻的群落,Shannon 指數(shù)較高,當(dāng)物種數(shù)量或均勻度下降時(shí),Shannon 指數(shù)也下降[22]。Biolog 微平板中能被利用的碳源,即物種數(shù)越多且利用強(qiáng)度越大,則Shannon 指數(shù)也越大。Simpson指數(shù)較多地反映了群落中最常見(jiàn)的物種,表示某個(gè)物種的優(yōu)勢(shì)度,數(shù)值越大表明得到同一物種的概率越大,因而微生物多樣性越低[23]。選取培養(yǎng)96 h時(shí)的數(shù)據(jù)對(duì)沼液中微生物群落功能多樣性進(jìn)行分析(表2)。

表2 沼氣發(fā)酵不同階段微生物多樣性指數(shù)

Table 2 Diversity and evenness indices for microbial communities of Biogas slurry microbial

指數(shù)處理啟動(dòng)期穩(wěn)定期下降期H'CK3.68±0.03a3.62±0.02a3.50±0.03aT13.63±0.02b3.59±0.04ab3.51±0.02aT23.58±0.01c3.61±0.03a3.56±0.02bT33.52±0.02d3.60±0.03a3.59±0.01cDCK0.98±0.01a0.96±0.02a0.89±0.03aT10.93±0.02b0.95±0.03a0.91±0.04abT20.91±0.03b0.94±0.04ab0.96±0.02cT30.88±0.02c0.97±0.01a0.99±0.01d

CK、T1、T2和T3分別指ρ(磺胺二甲嘧啶)為0、20、60和120 mg·kg-1;H′為Shannon多樣性指數(shù)；D為Simpson指數(shù)。同一列數(shù)據(jù)后英文小寫(xiě)字母不同表示各處理間Shannon或Simpson指數(shù)差異顯著(P<0.05)。n=3。

在沼氣發(fā)酵啟動(dòng)期(第6天),CK處理Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)最高,與T1、T2和T3處理之間差異顯著(P<0.05),表明在沼氣發(fā)酵的初始階段,SMZ能夠顯著降低微生物群落的功能多樣性和物種豐富度;在沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣穩(wěn)定期(第18天)各處理之間Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)差異不顯著(P>0.05),而在沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣下降期(第35天),T2和T3處理Shannon和Simpson指數(shù)顯著大于CK處理(P<0.05),且隨著SMZ濃度的增加而增加。

3 討論

沼氣發(fā)酵過(guò)程同時(shí)也是酶促反應(yīng)的過(guò)程,沼氣發(fā)酵原料的發(fā)酵產(chǎn)氣都是在微生物作用下逐步進(jìn)行酶促反應(yīng)的結(jié)果[24]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),畜禽糞便中殘留的抗生素會(huì)影響沼氣發(fā)酵過(guò)程中水解酶活性和微生物多樣性[20],進(jìn)而影響沼氣發(fā)酵效能。水解類酶活性決定著整個(gè)發(fā)酵過(guò)程的速度,脲酶是沼氣發(fā)酵過(guò)程中一種重要的水解酶。在沼氣發(fā)酵初期,中低濃度SMZ對(duì)脲酶活性有激活作用,隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),SMZ對(duì)脲酶活性有抑制作用。該結(jié)果與已有文獻(xiàn)研究結(jié)論類似,如陳智學(xué)等[25]研究發(fā)現(xiàn),在堆肥前期,土霉素刺激脲酶活性,隨著堆肥時(shí)間的延長(zhǎng),土霉素對(duì)脲酶活性的影響由刺激變?yōu)橐种谱饔?國(guó)彬等[9]研究磺胺類獸藥對(duì)土壤脲酶活性的影響發(fā)現(xiàn)培養(yǎng)前期低濃度時(shí)為激活,高濃度時(shí)為抑制作用,培養(yǎng)后期低、高濃度時(shí)均為抑制作用;張凱煜等[26]發(fā)現(xiàn)在堆肥前期SMZ對(duì)脲酶活性無(wú)顯著影響,而在堆肥腐熟期SMZ對(duì)脲酶活性有抑制作用,且抑制作用隨抗生素含量的增加而增加。

Biolog 微平板技術(shù)因無(wú)需分離純種微生物、操作簡(jiǎn)便、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于各種環(huán)境微生物群落的研究中。DAWC及沼氣發(fā)酵微生物代謝功能多樣性指數(shù)在一定程度上可以反映沼氣發(fā)酵微生物的活性及多樣性[32-33]。在沼氣發(fā)酵啟動(dòng)期,添加中質(zhì)量含量(60 mg·kg-1)和高質(zhì)量含量(120 mg·kg-1)SMZ對(duì)DAWC具有抑制作用,說(shuō)明這期間SMZ對(duì)沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中微生物活性起抑制作用;而沼氣發(fā)酵的產(chǎn)氣下降期,中高濃度SMZ對(duì)DAWC有促進(jìn)作用,可能是因?yàn)殡S著沼液中SMZ的不斷降解,被SMZ抑制的微生物數(shù)量及活性有所恢復(fù),提高了微生物整體活性,筆者研究結(jié)果與張凱煜等[26]的研究結(jié)果相似。在沼氣發(fā)酵不同時(shí)期SMZ對(duì)微生物群落功能多樣性影響不同,在沼氣發(fā)酵的啟動(dòng)期,SMZ對(duì)沼液中微生物群落的功能多樣性和物種豐富度具有顯著抑制作用;隨著沼氣發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),在沼氣發(fā)酵產(chǎn)氣下降期(第35天),添加中質(zhì)量含量(60 mg·kg-1)和高質(zhì)量含量(120 mg·kg-1)SMZ處理增加了微生物群落的功能多樣性和物種豐富度,這與陳智學(xué)等[25]的研究結(jié)果一致。原因可能在于在沼氣發(fā)酵初期,SMZ對(duì)微生物的生長(zhǎng)有抑制作用,從而導(dǎo)致微生物群落多樣性降低;隨著發(fā)酵時(shí)間的延長(zhǎng),SMZ誘導(dǎo)產(chǎn)生了具有顯著優(yōu)勢(shì)度的抗藥性菌群,微生物群落的功能多樣性增高。Biolog法最初僅被用于菌種鑒定,1991年GARLAND等[34]首次將Biolog方法應(yīng)用于分析微生物群落特征,近年來(lái)Biolog法被廣泛應(yīng)用于各種環(huán)境微生物群落的研究中。但是,Biolog微平板法僅能檢測(cè)可培養(yǎng)的微生物,不能全面反映微生物的群落組成結(jié)構(gòu)信息[33],如果要深入研究沼氣發(fā)酵系統(tǒng)中微生物群落結(jié)構(gòu)、功能及其相互關(guān)系,還需結(jié)合熒光原位雜交技術(shù)(FISH)、變性梯度凝膠電泳(DGGE)、高通量測(cè)序等[35]一些分子生物學(xué)方法來(lái)進(jìn)一步深入分析微生物群落功能多樣性。

4 結(jié)論

SMZ對(duì)豬糞沼氣發(fā)酵過(guò)程中水解酶活性和微生物群落功能多樣性的影響較大,在沼氣發(fā)酵不同時(shí)期,SMZ對(duì)水解酶活性和微生物群落功能多樣性的影響也不同。添加中低濃度SMZ處理對(duì)沼氣發(fā)酵過(guò)程中脲酶活性呈現(xiàn)先激活后抑制作用,而添加高濃度SMZ處理對(duì)脫氫酶活性表現(xiàn)為先抑制后促進(jìn)作用。添加中高濃度SMZ對(duì)沼氣發(fā)酵過(guò)程中平均顏色變化率(AWCD)和微生物群落的功能多樣性具有先抑制后促進(jìn)作用。

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(責(zé)任編輯： 陳 昕)

Effects of Sulfamethazine on Enzyme Activities and Microbial Community Functional Diversity During Biogas Fermentation.

ZHANGMin，ZHANGJun,QIANJin-qiu，LIUQing-yu,SHAOMing-jie,YINSi-yuan

(College of Engineering, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866, China)

With the development of livestock and poultry breeding industry, veterinary antibiotics are widely used as feed additives in domestic animal farming, either to improve the growth performance or to prevent infection， resulting in an increase in the total amount of livestock fecal contamination as well as antibiotic contamination. In order to investigate the effect of veterinary antibiotics on biogas fermentation， an experiment was designed to study the effects of sulfamethazine (SMZ) addition in the pig manure on enzyme activities and microbial community functional diversity in the biogas fermentation process with pig manure and corn stalks as raw materials. The results show that T1 treatment (20 mg·kg-1) and T2 treatment (60 mg·kg-1) would promote the urease activities in the initial stage of biogas fermentation(from day 3 to day 6)， since then on， it was decreased． The dehydrogenase activity in T3 treatment (120 mg·kg-1) was inhibited at the beginning of the composting process and then was promoted. The effect of sulfamethazine addition on microbial community functional diversity during biogas fermentation was assayed with Biolog method． The results show that AWCD (average well color development) values in T2 and T3 treatment was inhibited at the beginning of the composting process and then was promoted. Shannon index and Simpson index results suggest that the sulfamethazine addition could significantly reduce the functional diversity of microbial communities in the initial stage of the biogas fermentation (in the first 6 days)， in contrast， it could increase the functional diversity of microbial communities in the first 35 days． It is obvious that sulfamethazine has significant effect on hydrolytic enzyme activities and microbial community functional diversity in the pig manure biogas fermentation process. The effect of sulfamethazine on hydrolytic enzyme activities and microbial community functional diversity are also different in the different stages of biogas fermentation.

sulfamethazine； biogas fermentation； enzyme activity； microbial community

2016-08-16

國(guó)家自然科學(xué)基金(31400442)；遼寧省自然科學(xué)基金(2014027012)

X705

A

1673-4831(2017)07-0653-07

10.11934/j.issn.1673-4831.2017.07.010

張敏(1978—)，女，遼寧朝陽(yáng)人，講師，博士，主要從事農(nóng)業(yè)固體廢棄物的治理和綜合利用方面的教學(xué)及研究工作。E-mail： minzhang412@163.com

① 通信作者E-mail: qyliu@126.com