八角下脚料、甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥的腐熟度指标研究

测定八角下脚料与甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥过程中温度、C/N比、种子发芽指数(GI)等腐熟度指标,研究各项指标在堆肥进程中的变化情况。结果表明:GI可作为八角下脚料与甘蔗滤泥、桐麸联合堆肥评价堆肥腐熟度的主要评价指标。在起始C/N比为31.45条件下进行八角提油下脚料、甘蔗滤泥、桐麸的联合高温好氧堆肥,堆制21 d和26 d时,三种腐熟度指标未全部显示堆肥腐熟;堆制31 d时,C/N比为18.55,T值为0.59(小于0.6),发芽指数GI为93.7%(大于80%)。从温度、发芽指数和C/N比三个指标均可认为堆肥已达到腐熟。     

产纤维素酶耐高温真菌在有机肥料生产中的潜在价值

农作物秸秆是农作物生产中一种富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质等有效成分的可再生资源,我国每年的农作物秸秆废弃物产量巨大,因此,如何有效地"转废为宝",实现对农作物秸秆废弃物的再利用一直是我国学者关注的问题.秸秆堆腐还田技术是有机废弃物再利用的理想途径之一,其作用原理是利用微生物的分解作用,促使农作物秸秆发酵腐熟后成为优良的绿色有机肥.农作物秸秆属于高纤维素含量废弃物,且纤维素的结构复杂、降解困难,如何加速纤维素的分解是实现农作物秸秆堆肥物料快速分解、达到腐熟的关键问题.已有研究表明,在堆肥中接种高温或耐高温降解菌可促进有机物降解,提高堆肥高温期温度,延长高温期,加快堆肥腐熟.     

堆肥过程中优势功能微生物菌群多样性及其影响因素

堆肥是一个由多因子所介导的复杂系统。功能微生物在堆肥中扮演着至关重要的因素,其在降解可利用废弃物的同时,也受到其他环境因子的调控,在不同堆肥时期有着明显的菌群差异。近年来,研究人员阐明了不同堆肥时期(嗜温期、嗜热期、降温期和腐熟期)优势微生物菌群多样性、功能以及堆体环境因子(温度、氧气、pH、EC和养分状况)对优势菌群的影响及其机理,这二者之间的相互作用促进了堆肥发酵进程。本文就堆肥不同时期优势微生物菌群多样性、生态学功能及其影响因素进行介绍,并提出堆肥研究所面临的问题,为今后堆肥过程中功能微生物的研究方向及合理利用提供新的视角。     

葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落与碳氮含量的影响

以猪粪与秸秆(鲜质量10.5∶1)为基础,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行堆肥化试验,研究添加8%葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落演替和碳氮转化的影响.在堆肥化的30 d里,分7次采集不同时期的堆肥样品,测定堆肥中微生物区系、微生物生理群的数量及堆肥碳氮含量.结果表明：添加葡萄籽使堆肥中细菌数量略高、放线菌数量显著增加、真菌数量明显降低,细菌/放线菌下降;氨化细菌和反硝化细菌数量降低;而硝化细菌、固氮菌和纤维素分解菌数量增多;铵态氮和有机碳含量下降,而硝态氮含量明显提高.堆肥中硝态氮含量与放线菌数量呈极显著正相关关系.添加葡萄籽使堆体升温快且高温期稳定,堆肥含水率波动较小,从而使堆肥高温期放线菌和亚硝化细菌的波动较小,数量较高,有利于堆肥中硝态氮含量的增加.     

葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落与碳氮含量的影响

以猪粪与秸秆(鲜质量10.5∶1)为基础,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行堆肥化试验,研究添加8％葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落演替和碳氮转化的影响.在堆肥化的30 d里,分7次采集不同时期的堆肥样品,测定堆肥中微生物区系、微生物生理群的数量及堆肥碳氮含量.结果表明:添加葡萄籽使堆肥中细菌数量略高、放线菌数量显著增加、真菌数量明显降低,细菌/放线菌下降;氨化细菌和反硝化细菌数量降低;而硝化细菌、固氮菌和纤维素分解菌数量增多;铵态氮和有机碳含量下降,而硝态氮含量明显提高.堆肥中硝态氮含量与放线菌数量呈极显著正相关关系.添加葡萄籽使堆体升温快且高温期稳定,堆肥含水率波动较小,从而使堆肥高温期放线菌和亚硝化细菌的波动较小,数量较高,有利于堆肥中硝态氮含量的增加.     

接种微生物菌剂对猪粪堆肥过程中细菌群落多样性的影响

利用PCR-DGGE方法研究了接种外源微生物菌剂对鲜猪粪高温好氧堆肥过程中细菌群落多样性的影响.结果表明：接种外源微生物菌剂可以促进堆肥的顺利进行,比不接种处理的高温期提前2 d.DGGE图谱分析表明,堆肥中优势细菌群落组成发生了明显的更迭现象,不同堆肥时期细菌群落的Shannon-Wiener指数呈显著差异.目的条带克隆测序结果表明,整个堆肥过程Clostridium stercorarium subsp. thermolacticum sp.一直是优势菌属,不经培养细菌、Bacillus coagulans sp.、Clostridium thermocellum sp.在接种外源微生物菌剂处理的第10、16天成为优势菌属,不经培养的Firmicutes sp.和不经培养的 delta proteobacterium分别在未接种外源微生物菌剂处理堆肥发酵的第5天和第16天成为优势菌属.非优势菌属Ureibacillus thermosphaericus、不经培养的Silvimonas sp.出现在堆肥腐熟后期,不经培养的土壤细菌主要出现在堆肥初期和高温初期.UPGMC聚类分析表明,接种外源微生物菌剂明显影响了堆肥不同时期的细菌群落结构组成.堆肥化过程中细菌DGGE图谱主成分分析表明,细菌群落变化主要受外源接种微生物菌剂的影响.     

病死猪堆肥高温降解菌的筛选、鉴定及堆肥效果

摘要:【目的】为分离得到高温高效降解菌,加快病死猪的降解。【方法】本研究通过稀释平板法和选择培养基初筛及酶活性复筛的方法,从锯末和病死猪(粉碎)好氧堆肥样品中筛选获得两株能分别高效降解蛋白质和脂肪的高温菌株N-3和Y-3。通过16S rDNA对两菌株进行鉴定,并采用L9(34)正交设计对菌株培养条件进行优化。再利用10 L全自动发酵罐按优化后的培养条件对两菌进行发酵生产(菌数达到108CFU /mL)并等体积混合制备成液体菌剂,分别按发酵物料湿重的0%、0.3%、0.6%、0.9%接种至锯末+病死猪(粉碎)堆肥中进行堆肥效果验证。【结果】共分离得到两株高效降解菌,N-3为芽孢杆菌(Bacillus aestuarii),可高效降解蛋白质,其最适生长温度55 ℃,pH为7.2,转速200 r/min,通气量4 L/min;Y-3为嗜热脱氮芽孢杆菌(Geobacillus thermodenitrificans),能高效降解脂肪,其最适生长温度60 ℃,pH为7.2,转速300 r/min,通气量3 L/min。堆肥过程中对照组和接菌各组(0.3%、0.6%、0.9%)最高温度分别为58.3、69.0、68.9、66.3 ℃,各接菌组间无显著差异(P＞0.05),但均极显著高于对照组(P＜0.01),且各接菌组堆肥温度达到60 ℃以上天数分别为8、10、9 d,极显著高于对照组的0 d(P＜0.01)。至堆肥结束时,对照组和接菌各组的病死猪降解率分别为71.2%、75.7%、96.7%、97.1%。接菌各组(0.3% 接菌组除外)病死猪降解率均极显著高于对照组(P＜0.01),0.3%接菌组与对照组间无显著差异(P＞ 0.05)。【结论】筛选获得的高温腐熟菌N-3和Y-3为能高效降解蛋白质和脂肪的高温菌株,可以用于病死猪腐熟堆肥,且两菌等体积混合后按0.6% 添加量接种至病死猪堆肥中,能提高堆肥温度,维持高温时间,加快病死猪的降解,从而有效杀灭病原微生物,达到无害化要求。     

复合微生物菌剂在剩余污泥堆肥中的作用研究

应用复合微生物菌剂对剩余污泥进行堆肥试验,较系统地研究了复合微生物菌剂在剩余污泥堆肥系统中的作用。结果表明:接种复合微生物菌剂进行剩余污泥堆肥,与对照组相比,不但能够提高堆肥温度,而且高温持续时间长,堆肥反应速率加快,腐熟时间缩短,当接种量为7%(体积比)时,腐熟时间比对照组提前了12 d。     

玉米秸秆堆肥的田间积制和原位还田肥效

针对我国西南丘陵山区玉米秸秆随处堆放或就地焚烧,既浪费资源又污染空气的情况,研究一种适合当地有机肥就地积制利用的方法.试验将玉米秸秆直接堆放于田边地角,接种菌剂,添加增氮和保氮剂,覆盖薄膜,腐熟后的堆肥配施化肥原位施入烟地.结果表明: 与对照(自然堆肥,CK)相比,生物堆肥(玉米秸秆+菌剂+增氮剂+保氮剂+覆盖薄膜)的物料升温快(2～3 d,>35 ℃),高温期(≥50 ℃)持续时间长(约15 d),降温慢;微生物种群在高温期减少,但细菌数量比CK高2～3个数量级;经90 d的积制,玉米秸秆呈深褐色或黑色,为碎屑或粉末状态,完全腐熟,含水量低于25%, pH 6.14,活性有机质和氮磷钾养分含量显著高于CK.在烤烟栽培中,生物堆肥配施50%的化肥可显著提高烟叶产量、均价、产值,改善烟叶品质.说明这种生物堆肥方式实现了玉米秸秆资源化利用,消除了由此引起的空气污染,适合于丘陵山区.     

城市污泥强制通风堆肥过程中的生物学和化学变化特征

采用间竭式强制通风堆肥法进行的肥堆体积约4m3,堆肥时间为53d的污泥堆肥试验表明,堆肥的第2天即达高温阶段(≥55℃)并能保持8d,平均最高温度达68℃,局部温度达74℃.粪大肠杆菌由开始时的1.41×105个·g-1降至试验结束时的2.32×101个·g-1.污泥堆肥过程中挥发性固体,总有机C、水溶性有机C、固体有机 C/N比和水溶性有机 C/有机 N比下降明显,而 N、P及重金属含量有所升高.随着堆肥的进程,在前1周堆肥过程中产生的氨氮大幅下降,硝酸盐含量随之升高.相应地,pH在第1周内升高,随后降低.堆肥40d左右,水芹(Lepidiumsativum L.)种子发芽指数即可达 80%.综合堆肥过程中堆温和化学与生物学变化特点,表明污泥堆肥在40d左右基本上接近腐熟,50d后达到完全腐熟.产品外观呈黑褐色,蓬松,无明显异味.     

基于环境微生物资源库快速构建易腐垃圾高效堆肥复合菌剂

【目的】针对易腐垃圾成分快速构建一种高效堆肥复合菌剂。【方法】研究以"中国科学院战略生物资源服务网络计划"支持建设的微生物资源库为基础,根据菌株产酶活功能信息,针对易腐垃圾有机成分定向挑选出高产酶(蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、木质素酶、脂肪酶)菌株,通过测定菌株间拮抗作用,构建了一种高效堆肥复合菌剂CM菌剂。进行了菌剂发酵条件优化和易腐垃圾堆肥应用研究。【结果】CM菌剂最适发酵条件为接种7%的种子液于红糖培养基中,30°C下培养48h,此时菌剂产生蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、木质素酶、脂肪酶酶活分别为181.76、52.92、1.57、12.81、9.94 U/mL。堆肥结果表明CM菌剂堆肥产品pH、含水率、有机质含量均满足生物有机肥标准(NY884-2012)。CM菌剂堆肥过程中最高温度为63.5°C,高温期9–12 d,30 d后含水率为28.7%,有机质降解率为30.4%,C/N为8.93,与商品菌剂BM相比堆肥效果更好,可使堆体高温期延长4–7d、含水率降低3.8%,可加快易腐垃圾中有机质降解,降解率提升6.2%,并具有更强的固氮能力,缩短腐熟时间,提升堆肥产品品质。【结论】基于环境微生物资源库功能信息构建堆肥复合菌剂是一种快速有效的菌剂构建方法。     

彩绒革盖菌在猪粪堆肥中应用的初步研究

在以猪粪为原料的静态条垛堆肥的堆体试验中添加了彩绒革盖菌,研究其对堆肥发酵的影响。研究表明彩绒革盖菌在堆肥二次发酵时期有利于堆体温度的提升和保温,说明了在进入堆肥后期彩绒革盖菌对其中剩余的木质素等成分有很好的分解能力,有利于堆肥的腐熟和养分的释放,初步表明彩绒革盖菌是一株理想的堆肥发酵菌株。     

城市污泥堆肥温度动态变化过程及层次效应

对城市污泥强制通风静态垛堆肥的温度变化规律进行了研究。结果表明,当调理剂比例较低时,堆体升温速率和降温速率都较为缓慢,堆肥处理长,堆体温度较低,当调理剂比例较高时,堆体升温速率较快,堆肥温度将在较短时间内达到灭菌稳定化所要求的高温。堆体温度在高温阶段持续的时间与调理剂比例有着密切的联系,当调理剂比例太高时,高温持续时间短,如加入适当比例的回流污泥,堆温可以在50℃以上高温阶段持续足够的时间,当堆肥原料的起始温度高于15℃,堆体一般要经历升温阶段、高温持续阶段和降温阶段,但是当堆肥原料的起始温度很低时,堆体温度还要经历一个起爆阶段。堆体内不同层次的温度有着不同的变化趋势,堆肥初始阶段,堆体下层温度高于上层温度,随后上层温度逐渐高于下层温度。     

玉米秸秆调节牛粪含水率对其腐熟进程及氨气释放量的影响

为探究玉米秸秆调节牛粪初始含水率对其腐熟进程及氨气释放量的影响, 通过控制玉米秸秆的添加量调节牛粪初始含水率, 以C/N、温度、pH值、种子发芽指数(GI)、纤维素降解率、半纤维素降解率、木质素降解率以及氨气释放量作为判断标准, 研究堆肥初始含水率与堆肥腐熟进程及氨气释放量的关系。结果表明, 当初始含水率为71%时, 高温持续时间最长, 堆肥产品种子发芽指数最高, 纤维素、半纤维素和木质素降解率最高, 氨气释放量最少。因此, 实际应用中, 初始含水率为71%的A4处理堆肥效果最好。本研究结果将为牛粪和玉米秸秆的高效科学资源化再利用提供技术参数。     

快腐蚕沙对水稻生境及安全生长的影响

为了实现快腐蚕沙水稻安全生长与营养生态利用,该研究采用自主研发的蚕沙生物专用促腐剂,对蚕沙废弃物进行田间堆肥快腐处理,将处理后的蚕沙有机肥作为水稻基肥和分蘖肥施用,研究蚕沙快腐有机肥对水稻生态环境及安全生长的影响。结果表明:应用蚕沙生物促腐剂处理后的蚕沙废弃物堆体温度上升迅速,能将产生恶臭有机物降解或转化为抗氧化物。堆体温度显示,前10 d中有5 d温度保持在60℃以上,腐熟进程快,能有效抑制有害微生物生长,杀灭蚕沙病源微生物。蚕沙快腐后安全检测显示,大肠杆菌呈下降趋势,快腐4~5 d后臭味消除。稻田施用后,水稻分蘖期叶片叶绿素含量比对照高30.9%,硝酸还原酶活性提高48.9%,根系活力增加21.3%,根干物质增加26.5%。稻谷增产10.8%~22.9%,稻田土壤通透性增强。该研究结果表明快腐蚕沙能促进水稻的安全生长与营养健康利用,且应用效果良好。     

园林废弃物堆肥化技术中微生物菌剂的功能与作用

园林废弃物的日益增加给环境带来了巨大压力。微生物菌剂接种于园林废弃物中堆肥,可以加速堆肥的腐熟度,增强肥效,改善并促进资源利用效率,在园林废弃物再利用方面已显示较好的应用前景。从园林废弃物目前的处理方法和菌剂在堆肥化技术方面的应用着手,介绍了微生物在园林废弃物堆腐中和发酵成微生物菌肥后的功能与作用,阐述了目前监测堆肥腐熟程度的重要参数以及检测发酵过程中菌群变化的技术手段,最后对微生物菌剂接种于园林废弃物堆肥化技术的前景进行了展望,旨为相关领域的研究与开发提供参考和借鉴。     

微生物菌剂对干旱区城市防护绿地凋落物分解的影响

为探寻促进干旱区城市防护绿地凋落物分解的途径,2007年10月下旬,分别采用青贮复合菌剂、秸秆腐熟剂和速腐增效剂3种微生物菌剂,对克拉玛依市区北郊防护绿地内的凋落物进行为期198 d的堆腐试验.结果表明： 堆腐前期(0～30 d),微生物菌剂处理能够加快堆腐凋落物的分解,其中速腐增效剂处理与对照差异显著;随堆腐时间的延长,堆腐凋落物中N、P和Ca浓度均持续上升;试验结束时,各营养元素浓度均比初始值高14.2%～252.9%;在整个堆腐过程中,堆腐凋落物有机碳分解率持续升高,C/N值逐渐下降.添加微生物菌剂加快了堆腐凋落物的腐熟速度,提高了堆腐凋落物养分浓度,其中以秸秆腐熟剂处理效果最佳.     

畜禽粪便堆肥的理化腐熟指标及其红外光谱

选择新鲜的牛粪、猪粪和鸡粪为堆肥原料,通过室内模拟直接堆肥试验,研究堆肥过程理化参数变化、种子发芽指数以及腐熟物红外光谱特征.结果表明: 堆肥过程温度变化明显,牛粪出现一次堆肥高温阶段,鸡粪和猪粪各两次,堆肥温度超过50 ℃以上时间均大于10 d,温度可以最直观地表征堆肥的腐熟程度.堆肥过程中pH值变化幅度较大,其中猪粪的pH值从6.63上升至7.74,鸡粪从7.73上升至8.66,牛粪则先从7.86上升至8.36再下降至7.52;有机碳含量逐渐降低,牛粪、猪粪和鸡粪分别下降23.3%、28.2%和31.7%;堆肥过程中,牛粪、猪粪和鸡粪的铵态氮含量分别下降87.8%、73.6%和79.7%,硝态氮含量分别增加至堆肥前的56.81、6.49和4.85倍,铵态氮/硝态氮均下降至2以下.温度、pH值、有机碳含量和铵态氮/硝态氮能较好地反映3种粪便高温堆肥的腐熟程度,且与种子发芽率相关性较高(P≤0.05).红外光谱分析表明,在堆肥过程中,牛粪和猪粪的脂肪族、多糖类物质减少,芳香结构化增强,腐殖化程度增加;鸡粪则相反.在建立理化指标体系的同时,应兼顾物质结构的稳定性.     

翻堆频率对堆肥减量化、腐殖化和稳定化的影响

好氧堆肥是有机固体废弃物处理处置的有效手段之一,堆肥还田也是贫瘠土壤改良的常用措施。但好氧堆肥是一个典型的CO_2等温室气体的释放过程。如何减少堆肥过程中的CO_2释放,强化堆肥的腐殖化过程对于实现有机固体废弃物的低碳化堆肥、提高作为优良土壤改良剂的腐殖质产量具有重要意义。本文选取农林秸秆和餐厨垃圾作为堆肥原料,研究不同翻堆频率对堆肥过程中的物料减量化、腐殖化和稳定化的影响,以期发现一个较低碳的堆肥工艺,并从微生物角度初步探索了其影响机制。研究结果显示,不同的翻堆频率(分别为每2 d、4 d和6 d翻堆一次),堆料的减量化和腐殖化程度有一定差异,翻堆频率为4 d的堆肥工艺物料减量率最高为50.5%,但碳减量率最低为77.4%;而翻堆频率为2 d的堆肥工艺腐殖质产量最高;3种堆肥工艺经62 d堆肥都达到了腐熟程度,翻堆频率为4 d的堆肥工艺腐熟化程度最高。不同的翻堆频率可能通过影响堆肥过程中堆料的温度、含氧量等因素从而改变堆料中活性微生物量、种类和生物酶活性,进而影响堆料的矿化和腐殖化进程。     

静态好氧高温牛粪堆肥中nirK型反硝化细菌群落动态变化

【背景】堆肥过程中,不同反硝化微生物相互作用产生大量气态氮,不仅导致氮素流失使得堆肥肥效降低,而且造成环境污染。但是目前关于堆肥中反硝化细菌群落结构变化,尤其是群落结构与堆肥理化因子间相关性方面的报道较为欠缺。【目的】对堆肥中反硝化细菌进行研究,旨在揭示反硝化细菌群落动态变化,为深入理解堆肥氮循环机理提供科学数据。【方法】设计一种静态好氧高温堆肥技术处理牛粪和水稻秸秆,利用高通量测序技术研究堆肥中nirK型反硝化细菌群落组成的动态变化,并分析优势反硝化细菌菌属与理化指标之间的相关性。【结果】堆肥全程共17d,各项堆肥理化指标以及生物学指标表明堆肥已经基本腐熟。高通量测序结果表明,在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著。门水平上,堆肥中反硝化细菌属于变形菌门(Proteobacteria)和一未分类门;目水平上,优势类群主要属于根瘤菌目(Rhizobiales)、红杆菌目(Rhodobacterales)和伯克氏菌目(Burkholderiales),其中根瘤菌目(Rhizobiales)的种类最多,而伯克氏菌目(Burkholderiales)的相对丰度最高。Spearman相关性分析表明未分类门的反硝化细菌和未分类科根瘤菌目的反硝化细菌与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著负相关(P0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著正相关(P0.05);其他优势菌属与全碳、碳氮比、含水率以及pH呈显著正相关(P0.05),与凯氏氮和硝态氮呈显著负相关(P0.05);未分类科伯克氏菌目的反硝化细菌、未分类纲变形菌门的反硝化细菌、产碱杆菌科的Pusillimonas属和副球菌属(Paracoccus)与铵态氮显著相关(P0.05)。【结论】静态好氧高温堆肥技术可以缩短堆肥周期。在堆肥的不同阶段nirK型反硝化细菌群落结构差异显著,并且该菌群落结构的变化受到堆肥理化因子的显著影响。本研究有助于揭示堆肥中氮素转化规律,并为改进堆肥工艺提供理论依据。