Az állati étrend, a trágya kijuttatási aránya és a talajművelés hatása a mikroorganizmusok transzportjára a trágya által módosított mezőkről

ABSZTRAKT

A szarvasmarhák takarmányával etetett szarvasmarha- vagy kukoricadísztrágyát a mezőkre alkalmazták, és a mezőket esőszimulációs teszteknek vetették alá. A trágyát három ütemben adták a talajműveléshez és a talajművelés nélküli parcellákhoz. A mikrobiális transzport és a lefolyási jellemzők közötti összefüggéseket azonosították. Az eredmények azt mutatják, hogy az étrend befolyásolja a fágot, de nem befolyásolja a baktériumok transzportját a trágya által módosított mezőkről.

állati

Míg a különböző táplálékkal etetett állatok trágyájának fizikai, kémiai és mikrobiológiai jellemzőinek változása jól dokumentált, kevéssé ismert arról, hogy ezek a különbségek miként befolyásolják a trágya által szállított mikroorganizmusok transzportját, ha a trágyát földdel alkalmazzák. Kísérleteket végeztünk a baktériumok és a fágok transzportjának mérésére a kukoricával vagy 40% -ban nedves lepárlók gabonaadagjával etetett állatok trágyával módosított területeinek lefolyásában. Mivel a desztillációs folyamat a foszfort koncentrálja a melléktermékben, a szántóföldi parcellákat 1, 2 és 4 éves foszfor alkalmazási követelmények alapján vizsgáltuk a kukoricára mind talajművelési, mind pedig talajművelési körülmények között.

Harminchat 0,75-1,5 m-es parcellát hoztunk létre Aksarben iszapos agyagos vályogtalajon (finom, szektitikus, mesic Typic Argiudoll), amely 11% homokot, 54% iszapot, 35% agyagot és 18,5 g kg -1 szerves C a talajprofil minta felső 15 cm-jében. A parcellákat lemezlemezekkel határolták meg, és a lefolyásokat az egyes parcellák alján elhelyezkedő vályúba gyűjtötték. A szántóföldet gabona-cirok-szója-őszi búza rotációval termesztés nélkül kezelték, és az előző évben cirokkal ültették. A kísérleti kezelések három-három ismétlést tartalmaztak, külön napokon, a következő tényezőkre vonatkozóan: trágya típusa, trágya adagolási aránya és egyszeri tárcsás talajművelés randomizált, teljes blokktervezésben. Hat kontroll parcellát (három megmunkált és három talajművelés nélküli parcellát) is létrehoztak, amelyekre trágyát nem adtak. A trágya jellemzőit a megfelelő kijuttatási mennyiségek meghatározásához mértük. Mivel a trágyát a kukorica foszfor követelményeinek kielégítésére alkalmazták, kiegészítő szervetlen N műtrágyát adtak hozzá olyan mennyiségben, amely az éves termésnövekedési követelmények kielégítéséhez szükséges.

Országos Foszfor Kutatási Projekt csapadék-szimulációs eljárásokat alkalmaztak a csapadék párosított parcellákra való alkalmazásához, az előzőekben leírtak szerint (6, 12). Röviden: öntözővizet használtak az eső szimulálására hordozható csapadék-szimulátor segítségével (12). A csapadékot 30 percig alkalmaztuk 70 mm h-1 intenzitással. Az egyes parcellákból származó lefolyást egy nagy tárolóedénybe pumpálták. Minden menet befejezése után a teljes vízmennyiséget alaposan összekevertük és részmintákat vettünk elemzés céljából. Az összes mikrobiális mintát azonnal jégre helyeztük, és 2 órán belül laboratóriumba szállítottuk azonnali elemzés céljából. Két további csapadék-szimulációs tesztet végeztek ugyanolyan időtartammal és intenzitással, körülbelül 24 órás időközönként. A tápanyag-elemzéseket a korábban leírtak szerint végeztük (4), és magukban foglalták az oldott foszfor, az összes foszfor, az NO3-N és az NH4-N, az összes nitrogén, a pH és az elektromos vezetőképesség mérését. A bakteriológiai elemzések magukban foglalták az összes coliform, E. coli baktérium és enterococcus felsorolását az EPA által jóváhagyott Quanti-Tray rendszer (IDEXX Laboratories, Westbrook, ME) felhasználásával, a szomatikus fágok mennyiségi meghatározását (14) és a természetben előforduló Shiga-toxigén E izolálását. coli O157, O111 és O26 törzsek (3) a lefolyási mintákból és a forrástrágyából.

A statisztikai elemzést a varianciaanalízis (ANOVA) eljárás segítségével hajtottuk végre a SAS szoftverben (SAS Institute, 2003), és a legkevésbé szignifikáns különbségű (LSD) tesztet használtuk a kísérleti kezelések közötti jelentős különbségek azonosítására. Az E. coli baktériumok és az enterococcusok valószínűségi szintje (1. táblázat). A mikrobakomponensek korrelációs együtthatóit és a lefolyási jellemzőket a 2. táblázat mutatja be. Megállapítottuk, hogy mind a négy mért mikrobiális paraméter szignifikánsan korrelált az NH4-N-vel. Az összes coliform és E. coli szám szintén korrelált az oldott, a részecske és az összes foszfor szinttel. Juhna és mtsai. (9) arról számoltak be, hogy a foszforkoncentráció befolyásolja az E. coli ivóvízben való túlélését, de nem valószínű, hogy ugyanez a mechanizmus alkalmazható ebben a rendszerben.

Az állati táplálék, a trágya adagolási aránya és a talajművelés hatása a mikrobiális transzportra

A mikrobiális alkotórészek és a lefolyási jellemzők korrelációs együtthatói

A trágyával módosított termőterületen végzett terepi alapú eredményeink nem mutatnak szignifikáns különbséget az összes coliform, E. coli baktérium és enterococcus számában a mezőgazdasági területek szivárgásában, amelyet a lepárlók gabona- vagy kukoricadíszével etetett állatok trágyájával módosítottak (1. táblázat). . Az átlagos összes coliform, az E. coli és az enterococcus koncentrációja az összes kezelés lefolyásakor 9,47 × 106, 5,35 × 106 és 1,16 × 106 CFU hektár (ha) -1 volt. A teljes coliformok száma ebben a vizsgálatban hasonló Mishra és mtsai által közölt eredményekhez. (10) a tejtermék- és baromfitrágya-módosított parcellákon lévő széklet coliformok esetében, és mind az E. coli, mind az enterococcus száma magasabb volt a Mishra és mtsai. (10) Annak ellenére, hogy a három csapadék a trágya kijuttatása után három egymást követő napon következett be, a trágya által hordozott baktériumok többsége a parcellákon maradt. E. coli O157: H7, O26: H11 és O111: H8 baktériumokat izoláltunk lefolyásban a 36, ​​17, 4, illetve 0 parcellából.

A kijuttatás időpontjában a forrástrágyában található baktériumok száma alapján a lefolyásban viszonylag alacsony volt a transzportált baktériumok százaléka (1. ábra). Korábban kimutatták, hogy a szarvasmarha-trágya fizikai és mikrobiális paramétereit az étrend befolyásolhatja (2, 11, 13, 16, 17), és hogy a különféle trágyából származó E. coli baktériumok a laboratóriumban eltérő szállítási jellemzőkkel bírhatnak ( 1). Bár ebben a tanulmányban a különbségek statisztikailag nem voltak szignifikánsak, érdekes volt, hogy a lefolyásban lévő fekális coliform, E. coli és enterococcus baktériumok transzportszázaléka magasabb volt a kukoricával etetett állatokból származó trágyát kapó parcellákban, mint azokban, akik a lepárlókból származó trágyát kaptak gabonával etetett állatok.

A széklet coliform, E. coli és enterococcus baktériumok transzport százalékos aránya a lefolyásban, az étrend hatására. A mikrobiális transzportértékeket átlagoltuk a trágya adagolási arányai és a talajművelési viszonyok között. A függőleges sávok a szokásos hibákat jelentik.

Az étrend és a talajművelés befolyásolja a lefolyó fágok transzport százalékát. A mikrobiális transzportértékeket átlagoltuk a trágya adagolási arányai között. A függőleges sávok a szokásos hibákat jelentik.

Összefoglalva, az állati étrend jelentősen befolyásolta a bakteriofágok transzportját a lefolyásban. Az étrend azonban nem befolyásolta jelentősen a széklet indikátor baktériumok transzportját. A mikrobiális szállítás a trágya adagolási arányával jelentősen megnőtt. A kukoricával etetett állatok trágyájával módosított szántóföldi parcellákon érdekes emelkedés figyelhető meg a fágtranszportban, de ezek az adatok statisztikailag nem voltak szignifikánsak. A talajművelési körülmények nem befolyásolták jelentősen a széklet indikátor baktériumok transzportját.

KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS

Köszönjük Jennifer Frohner, Jaime LaBrie, Violetta Balayan, Bret Frohner, Alisha Craft és Amy Mantz technikai és laboratóriumi segítségét, valamint Greg Boone, James Dalton, Chance Thayer és Curtis Thoene terepi segítségét.

Ezt a munkát az USDA ARS National Program 206, trágya és melléktermékek hasznosítása finanszírozta.