Sian lietelannan biologisen hajunpoistoprosessin mikrobiston identifiointi dna-sekvenssien perusteella

Abstract

Sianlihan tuotanto on lisääntynyt viime vuosikymmenten aikana runsaasti koko maailmassa. Myös Suomessa sianlihan tuotanto on kasvanut EU-jäsenyyden myötä. Samalla keskimääräinen tilakoko on kasvanut ja on syntynyt suursikaloita. Koska lantamäärät ovat kasvaneet sikojen määrän lisääntymisen myötä, ei sikatilojen peltopinta-ala enää riitä lannan sijoitukseen. Lietemäärän kasvu ja lietteen aiheuttamat ympäristövaikutukset ovat pakottaneet kehittämään uudenlaisia käsittelymenetelmiä. Maa- ja elintarviketalouden tutkimuskeskuksessa on kehitetty monivaiheinen lietelannan käsittelymenetelmä, jonka avulla pellolle levitettävän lietteen määrää saadaan pienennettyä ja samalla poistettua hajuongelma. Tämä opinnäytetyö käsittelee biologisen hajunpoistoprosessin mikrobistoa. Opinnäytetyön tarkoituksena oli selvittää, miten biologisen hajunpoistoprosessin mikrobisto muuttuu prosessin edetessä. Tarkoituksena oli tutkia, pystyykö prosessimikrobisto kilpailemaan lannan mikrobipopulaatioiden kanssa sekä selvittää, miten paljon prosessin mikrobipopulaatiot poikkeavat lietelannan mikrobipopulaatiosta. Lisäksi tarkoituksena oli selvittää millaisia muutoksia on tapahtunut maasta eristettyjen ja prosessista löydettyjen populaatioiden välillä. Kokeet toteutettiin laboratoriomittakaavassa sian raakalietteellä, hajuttomalla lietelannalla sekä maanäytteellä. Tutkimukseen kuului kaksi eri osiota, esikäsittely ja sekvensointi. Esikäsittelyssä näytteistä eristettiin bakteerin 16S rRNA ja sekvensointi- osiossa eristetyn geenin emäsjärjestys selvitettiin. Yhteensä eri vaiheista saatiin analysoitavaksi 72 sekvenssiä. Hajuttomasta lietelannasta saatiin tulokseksi 21, raakalietelannasta 22 ja maanäytteestä 29 sekvenssiä. Täysin identtisiä bakteereita ei löytynyt prosessin eri vaiheiden ja maanäytteen väliltä. Raakalietelannasta ja hajuttomasta lannasta löytyi vähemmän eri pääryhmiin kuuluvia bakteereita kuin maaperästä. Vallitsevat pääryhmät hajuttomassa ja raakalietelannassa olivat Firmicutes- ja Proteobacteria-ryhmät sekä maanäytteessä Proteobacteria, Acidobacteria ja Gemmatimonadetes-ryhmät. Tulosten perusteella voidaan päätellä, että lietelannan hajuttomuuden saa aikaan melko suppea bakteeristo, joka on vuosien aikana sukkession avulla kehittynyt juuri tähän tehtävään sopivaksi.

Pork production has been increased all over the world in the last decades. Also in Finland pork production has been intensified after Finland has joined the EU. As a result of the development, the volume of manure has grown. Modern farms generate large amounts of animal waste that must be managed properly to ensure good environmental quality. This kind of development is forced to innovate new modern manure treatment systems. At MTT Agrifood Research Finland, a new multistep biological and chemical manure treatment system has been developed. The process effectively decreases the odour and volume of swine slurry. The objective of this thesis was to investigate the microbial populations of the biological odour treatment system of the pig slurry. The aim was to study how the microbes from raw slurry, odourless slurry and soil differ from each other. The tests were done in a laboratory scale with swine slurry, odourless slurry and a soil sample. The microbial community structure of the samples was determined with small subunit rRNA sequences. The study consisted of two parts, pretreatment and sequencing. In the first part, 16S rRNA genes were isolated and, in the second part, the genes were sequenced and analysed. In the study, 21 fragments from the odourless slurry, 22 from the raw slurry and 29 from the soil sample were analysed. Identical bacteria were not found from the different samples. In the pig odourless slurry and in the raw slurry, the dominant bacterial phylotypes were Firmicutes and Proteobacteria. In the soil sample, the dominant bacterial phylotypes were Proteobacteria, Acidobacteria and Gemmatimonadetes. The research seemed to show that the odourness of the swine liquid manure is caused by fairly few bacteria phylotypes. The bacteria have with microbial succession developed appropriate to remove the odour from the swine slurry.