トウモロコシワラとキャベツ廃棄物の共エンサイリングシステムの発酵特性と微生物群集の多様性に及ぼす季節温度の違いの影響

Effects of different simulated seasonal temperatures on the fermentation characteristics and microbial community diversities of the maize straw and cabbage waste co-ensiling system.

• Haiwei Ren
• Yinping Feng
• Tong Liu
• Jinping Li
• Zhiye Wang
• Shanfei Fu
• Yi Zheng
• Zhangpu Peng

抄録

エンサイリングは、廃棄物の有価化に向けた長期的な供給を可能にするために、季節的な農業残渣の保存に適した方法と考えられている。本研究では、トウモロコシワラとキャベツ廃棄物の120日間の共同エンサイリングにおける有機物組成、エンサイリング発酵特性、微生物群集の進化に及ぼす季節的温度(-3, 18, 34℃)の影響を検討した。その結果、これら3つの温度ではいずれも良好な貯蔵性能が得られた。18℃と34℃のサイレージは-3℃のサイレージに比べてアンモニア性窒素が低く、pHが低く、乳酸菌の発酵が活発であった。また、-3℃と18℃のサイレージはいずれも120日間保存性が良く、生分解ポテンシャル（BDP）が高く、酸性デタージェントリグニン（ADL）の含有量も低かった。しかし、34℃のサイレージは-3℃や18℃のサイレージに比べて糖質が低く、BDPが低く、ADLの含有量が高いため、90日間しか保存できなかった。保存温度は、サイレージの微生物群集の多様性に影響を与え、サイレージの品質に大きな影響を与える重要なパラメータです。プロテオバクテリアとFirmicutesは、すべてのサイレージにおいて、菌種レベルでは支配的な細菌であったが、乳酸菌はLactobacillusとLeuconostocが支配的であり、共エンサイリング中にEnterobacteriaceae, Pseudomonas, Flavobacterium, Pantoeaなどの望ましくない微生物を抑制した。トウモロコシワラと植物性廃棄物を共エンサイリングすることで、植物性廃棄物を調整可能な補助食品として使用しながら、空気乾燥された作物ワラを長期的に保存するための有望な戦略を提供できる可能性がある。本研究は、農業廃棄物の保存・管理のための貴重な情報を提供する可能性がある。

Ensiling is considered as a suitable method to preserve seasonal agricultural residues to enable long-term supply for wastes valorization. In this study, the effects of simulated seasonal temperatures (-3, 18 and 34 °C) on the organic compositions, ensiling fermentation characteristics, and microbial community evolution during 120 days co-ensiling of maize straw and cabbage wastes were investigated. Successful storage performance was obtained at all these three temperatures. Comparatively, silages at 18 and 34 °C showed lower ammonia nitrogen, lower pH and more intensive lactic acid bacteria fermentation than that at -3 °C. Both silages at -3 and18 °C were well-preserved for 120 days with higher biodegradation potential (BDP), accompanied by lower content of acid detergent lignin (ADL). However, the silages at 34 °C could only preserved for 90 days due to low carbohydrate, low BDP and higher ADL content than that at -3 or18 °C. The storage temperature is a critical parameter that significantly affected the silage quality by influencing the microbial community diversity in silages. Proteobacteria and Firmicutes were dominant bacteria at phylum level for all silages while the dominant lactic acid bacteria at genus level were Lactobacillus and Leuconostoc, which restrained the undesirable microbes such as Enterobacteriaceae, Pseudomonas, Flavobacterium, and Pantoea during co-ensiling. Co-ensiling of maize straw with vegetable wastes may provide a promising strategy for long-term preservation of air-dried crop straw while using vegetable wastes as regulatable supplement to achieve silages of desired quality. This study could provide valuable information for conservation and management of agricultural wastes.

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