添加辅料和菌剂对牛粪堆肥腐熟效果的影响

为了研究添加不同辅料与菌剂对牛粪堆肥过程中堆体理化性质的影响,本研究以牛粪为原料,设置7个不同处理开展了堆肥试验。结果表明,在堆肥过程中,随着堆肥天数的增加,7个处理的水分含量和C/N值均呈下降趋势,pH值先升后降,有机质含量先降后升,种子发芽指数增加。处理T_(1)(牛粪+玉米秸秆+发酵菌剂)和处理T_(2)(牛粪+稻草+发酵菌剂)堆体升温快、高温期持续时间长,最高温度可达到66~67℃,高温期持续30~32 d,加快了堆肥腐熟进程,提高了种子发芽指数。堆肥结束时,处理T_(1)和处理T_(2)的种子发芽指数分别达到90.26%和88.48%。隶属函数综合评价表明,处理T_(1)的腐熟程度最高,即当牛粪与玉米秸秆配比为4∶1时,添加0.3‰发酵菌剂有利于堆肥腐熟。

牛粪堆肥过程中四环素类抗生素的降解及影响因素研究

为明确牛粪堆肥过程中3种四环素类抗生素(四环素、土霉素、金霉素)的降解及其影响因素,以牛粪和玉米秸秆为原料,用小型泡沫盒在恒温培养箱中进行为期40 d的堆肥试验。设置3因素3水平处理:抗生素质量浓度(25、50、75 mg/kg)、培养温度(25、35、45℃)和C/N(质量比,15、25、35),通过优化的高效液相色谱法检测堆肥过程中抗生素的降解情况。结果表明,好氧堆肥有效地降低了牛粪中四环素类抗生素的含量,残留率小于24.1%。随着抗生素浓度的增加,四环素、土霉素、金霉素的残留率均逐渐增加,并达到显著水平(p<0.05);随着培养温度的增加,四环素的残留率逐渐降低,且处理间差异显著(p<0.05);当堆体的C/N为25时,3种抗生素的残留率最低,且显著低于其他两个处理(p<0.05)。整个堆肥过程中,抗生素在第5~14天降解最快,这段时间堆体温度也相对较高,说明四环素类抗生素的降解主要发生在高温阶段。好氧堆肥处理虽然可以有效降低牛粪中四环素类抗生素的残留,但不能完全将其去除。因此,在农业生产中,需酌量使用有机肥。

牛粪堆肥过程中水溶性有机物演化的光谱学研究

采用紫外-可见吸收光谱、^1H-核磁共振（NMR）和同步荧光光谱,研究了牛粪堆肥水溶性有机物（DOM）的结构特征及其演化规律.紫外-可见吸收光谱分析显示,SUVA254由堆肥起始的1.161上升至堆肥结束的2.543;E465/E665在整个堆肥过程中呈现上升趋势,变化范围在2.333～3.500;260～280,460～480,600～700nm范围内的面积积分A1、A2和A3均呈现出先增大后减小的趋势,峰值分别出现在26,14,14d.^1H-NMR分析显示,堆肥0d到堆肥41d,0.5～3.1δ面积积分所占比例从43.06%下降至8.63%,3.1～5.5δ从56.07%上升至89.68%,5.5～10δ不足总体的6%且变化趋势不明显.同步荧光光谱结果显示,经过41d的堆肥,蛋白质类物质区积分面积比例（APLR）由0.331下降到0.252,而富里酸类物质区积分面积比例（AFLR）由0.325增加到0.336,同时胡敏酸类物质区积分面积比例（AHLR）由0.344增加到0.412;AFLR/APLR比与同步荧光光谱3个荧光峰峰高存在显著相关性,AHLR/AFLR与两个荧光峰光强的比值I351/I284和I382/I351存在显著相关性.上述结果表明,随着堆肥进行,DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质,同时其芳香性结构增多,碳链结构发生氧化反应,分子量从小变大,堆肥腐殖化程度加大,稳定度增加.

牛粪堆肥中好氧纤维素降解菌群及产酶条件研究

对 5 0℃下牛粪堆肥中的好氧纤维素分解菌群进行了研究 ,发现牛粪堆肥中纤维素的降解是各菌相互协调作用的结果 ,细菌、放线菌和霉菌都有降解纤维素的能力。分解纤维素的细菌和放线菌的种类虽多 ,但产酶量不高 ,而霉菌的种类虽少 ,产酶量却较高。从中挑选一株产酶量最高的曲霉WQ作为试验菌株 ,该菌最佳碳源是微晶纤维素 +稻草粉 ,最佳氮源是蛋白胨 +酵母膏 ,最适生长温度为 35℃ ,最适起始pH值为 5 .5 ,在生长第 8d产酶量最高 ,产生的纤维素酶在 6

低温复合菌系对玉米秸秆与牛粪堆肥的影响

玉米秸秆与牛粪混合堆肥是实现秸秆与粪便资源化利用的有效途径之一。将本实验室筛选的一组低温复合菌系接入堆肥中,研究结果表明:在8℃低温条件下,秸秆用量大时升温快、温度高,处理1与处理2堆温在第4 d和第3 d分别为50.8和53.4℃,最高温度分别达到58.4、64.8℃,50℃以上持续了6 d,而不加复合菌系的对照,最高温度为40.9℃,未达到堆肥无害化要求。堆肥结束时,处理1、处理2和对照有机质含量较初始时分别下降了37.54%、33.58%、13.50%;全碳含量分别为26.05%、27.80%、36.55%,较初始分别下降了43.18%、41.54%和19.69%;C/N分别下降了42.83%、41.54%和14.95%;处理1处理2纤维素降解率分别达到37.54%、32.80%,较对照分别提高2.24倍、1.83倍。表明本实验室筛选的低温复合菌系能够使堆肥快速升温,缩短堆肥周期,促进堆肥的腐熟。

沼液堆肥化与牛粪堆肥化的发酵特性及腐熟进程

为评价沼液作为堆肥含氮添加剂的应用效果,开发沼液的处理应用技术,以牛粪树叶堆肥为对照,将沼液和树叶混合堆制发酵,探讨其发酵特性与腐熟进程。研究结果表明,环境温度一直在10℃以下,沼液堆肥化和牛粪堆肥化均能经历35d以上的堆温超过50℃的高温发酵;而沼液堆肥化超过50℃的高温期持续时间比牛粪堆肥化少8d;经60d的发酵沼液堆肥化的半纤维素含量从发酵初期的12.14%下降到6.53%,纤维素含量由20.5%下降到9.8%;而牛粪堆肥化的半纤维素含量从12.8%下降到9.56%,纤维素含量由21.5%下降到15.9%。可见沼液堆肥化的分解更彻底。从C/N、温度、可溶性糖含量、含水量、种子发芽指数综合评价两种堆肥的腐熟度,沼液堆肥化进入腐熟状态约经30d,而牛粪堆肥化进入腐熟约需45d。

牛粪堆肥中氮素转化关键菌群的动态变化影响

研究以牛粪为原料,水稻秸秆为调理剂,采用添加木质纤维素复合菌剂和自然堆肥方法相结合进行为期45 d堆肥化处理,探讨堆肥过程中温度、碳素及氮素各形态含量等参数变化,采用最大可能数法(MPN:Most-Probable-Number),测定固氮菌、氨化细菌、硝化和反硝化细菌菌群数量,结合氮素上升趋势进行分析。结果表明,堆肥过程中固氮菌数量在升温期均呈现最低值,进入高温期后数量增加;氨化细菌和反硝化细菌随着堆肥进程,在高温期均出现数量高峰值,随后逐渐减少;硝化细菌与氨化细菌和反硝化细菌作用关系紧密,数量在高温期出现最低值,随后缓慢上升;揭示氮素关键菌群之间相互作用及其保氮功效。

菌剂添加对牛粪堆肥氮素变化及腐熟度影响

为揭示外源菌剂添加条件下牛粪堆肥氮素变化规律,探明菌剂组成对氮素转化和腐熟的影响机制,优选兼有保氮和促腐作用的功能菌剂配方,采用正交设计法,设置4个菌剂配方,并以加入商品菌剂和自然堆肥作为对照,研究牛粪堆肥过程的氮素变化和腐熟程度。结果表明,堆肥过程的降温腐熟阶段氮素有较大损失,以全氮、有机氮、铵态氮降幅较大。组成中较高比例的霉菌和酵母菌在降低全氮和有机氮的损失及促进腐熟方面作用显著;菌剂配比不当反而会影响腐熟。以枯草芽孢杆菌:地衣芽孢杆菌:绿色木霉:黑曲霉:酵母菌=0.5:0.5:1:1:2的菌剂配比,腐熟质量及保氮效果最好,优于市售菌剂。改善降温期真菌种群丰度和比例,是改良配方的关键。

3种外源菌剂对牛粪堆肥中微生物群落的影响

在牛粪堆肥中接种3种外源生物菌剂,通过测定堆肥腐熟过程中温度和细菌、真菌、放线菌数量的动态变化过程及其相关性,分析不同外源菌剂对堆肥微生物群落的影响.结果表明:3种外源菌剂均对堆体快速升温及延长高温期有显著作用;菌剂3可有效提高堆肥中的细菌数量,其中第14天达到4.85×1011个/g;菌剂2可提高堆肥中放线菌的数量,其中第14天达到1.95×107个/g;3种菌剂对堆肥中真菌数量的变化无显著影响;添加菌剂后微生物数量与堆肥温度间表现出负相关性,但均未达到显著水平;菌剂3对牛粪堆肥腐熟过程的影响较为显著.

微生物菌剂对牛粪堆肥中酶活性的影响

【目的】明确牛粪堆肥接种菌剂后在高温好氧堆肥过程中几种酶活性的动态变化,通过酶学角度揭示高温好氧堆肥的生物化学机理,为堆肥腐熟综合评价指标体系及腐熟阈值的制定提供科学依据.【方法】以牛粪为堆肥原料,通过接种两种微生物菌剂处理,分析高温堆肥堆体温度与酶活性的变化特征.【结果】接种菌剂有效地增加了堆肥温度,延长了高温期,且使脲酶、纤维素酶、蛋白酶活性水平与峰值得到明显提高.堆肥过程中过氧化氢酶与脲酶活性变化基本一致,后期高于前中期.多酚氧化酶活性呈不断下降并逐步稳定的趋势.堆肥前期纤维素酶出现峰值,不接种菌剂的处理(CK)蛋白酶活性中后期稳定升高.【结论】接种菌剂纤维素酶活性与堆肥温度呈极显著负相关性(P<0.01);多酚氧化酶两者则呈显著正相关性(P<0.05).接种菌剂2对过氧化氢酶、脲酶活性与堆体温度于不同阶段表现出显著(或极显著)相关性.CK的蛋白酶活性与堆体温度有极显著负相关性(P<0.01),表明酶活性大小可作为牛粪堆肥过程中腐熟程度的生化评定指标.

除氨菌系对牛粪堆肥氮素转化的影响

为了减轻牛粪堆肥过程中NH3释放对环境的污染及氮素损失,在牛粪堆肥时添加除氨菌系,研究其对氮素形态转化的影响。加除氨菌系处理的NH4+-N、NH3较对照分别降低20.47%和61.21%,全氮、NO3--N较对照分别提高11.63%和65.01%,酸解有机氮、氨基酸态氮、酰胺态氮和氨基糖态氮含量分别提高12.42%、11.26%、16.92%和19.51%。表明除氨菌系在牛粪堆肥过程中,能够固定NH4+-N向有机氮各组分转化,减少NH3挥发,具有较好的保氮作用。

牛粪堆肥不同处理全N、P、K及有机质含量的动态变化

[目的]为了实现畜禽粪便的无害化处理和资源化利用。[方法]以新鲜牛粪、玉米秸秆和生物腐熟剂作为堆料,分别向鲜牛粪中添加0.05%、0.5%、1%的生物腐熟剂和5%的秸秆,以未添加任何物质的鲜牛粪为对照制定五种不同处理的好氧堆肥体系,研究了堆肥过程中全氮、全磷、全钾以及有机质的动态变化。[结果]堆肥结束时,全氮的相对含量增加,其中向牛粪中添加1%的生物腐熟剂可以减少牛粪中氮素的流失;不同处理对全磷、全钾含量影响不大,相对含量略显上升趋势。[结论]有机质含量呈阶段性变化,整体含量呈下降趋势。

牛粪堆肥各阶段主要纤维素降解菌分离与作用规律分析

以纤维素降解率和糖生成率为主要指标,对堆肥各阶段主要纤维素降解菌进行分离筛选,并对其作用规律进行了初步研究。结果表明,纤维素降解分为转化为堆肥有机质及糖等小分子物质两个方面;堆肥早期糖生成量相对较多,对发酵微生物生长及堆体升温具有重要作用;堆肥中后期则更多转化为堆肥有机质,对腐殖质形成具有重要作用;嗜纤维菌、假单胞菌,小单孢菌、纤维单胞菌、纤维弧菌、芽孢杆菌,高温放线菌、小多孢菌、链霉菌、曲霉,小单孢菌、木霉、青霉、曲霉、芽孢杆菌等分别为低温、中温、高温、降温阶段纤维素降解主要功能菌;以纤维素降解率和糖生成率作为研究和筛选纤维素降解菌的主要指标,具有重要应用价值。

牛粪堆肥替代20%化肥对小麦产量及经济效益的影响

研究了不同牛粪堆肥A(牛粪+小麦秸秆+发酵腐熟剂+除臭剂)、B(牛粪+小麦秸秆+除臭剂)、C(牛粪+发酵腐熟剂+除臭剂)、D(牛粪+除臭剂)在6000(JZ2)、9000(JZ3)kg/hm^2这2个施用水平下替代20%化肥后对小麦季产量及经济效益的影响,以单施化肥(JZ0-CK)作为对照。结果表明,牛粪堆肥替代20%全量化肥对小麦出苗有一定影响,但是能增加拔节期群体数,与单施化肥处理在成熟期相比,群体穗数差异不显著;小麦穗长、穗粒数增加。在6000、9000 kg/hm^2施用水平时,牛粪堆肥A、B、C均能增加小麦产量,产量大小依次为JZ3-A(11057.2 kg/hm^2)>JZ2-C(10842.1 kg/hm^2)>JZ3-B(10425.2 kg/hm^2)>JZ2-B(10035.0 kg/hm^2)>JZ3-C(9863.3 kg/hm^2)>JZ2-A(9758.2 kg/hm^2)>JZ0-CK(9708.2 kg/hm^2)>JZ2-D(9648.2 kg/hm^2)>JZ3-D(9076.2 kg/hm^2);与JZ0-CK处理相比,纯收益在6000 kg/hm^2施用水平时,牛粪堆肥B(JZ2-B,13968.8元/hm^2)、C(JZ2-C,15841.2元/hm^2)分别多增收423.8、2296.2元/hm^2,在9000 kg/hm^2施用水平时,牛粪堆肥A(JZ3-A,15980.3元/hm^2)、B(JZ3-B,14514.1元/hm^2)分别较JZ0-CK多增收2435.3、969.1元/hm^2;牛粪堆肥A(JZ3-A,2.65)、C(JZ2-C,2.70)产投比均优于JZ0-CK(2.51)。

微生物调控对牛粪堆肥的生物特性影响

研究了微生物调控对牛粪堆肥生物特性的影响。结果表明:(1)与对照相比,接菌(添加HM菌剂)处理可使牛粪堆肥提前2d进入高温期,高温持续时间延长2d。即接菌处理的堆肥温度在第4天达到50.5℃,并保持50℃以上的温度14d;而对照在第6天达到50.0℃,并保持50℃以上的温度12d。(2)2种处理堆肥的pH总体呈先升高后降低的趋势,接菌处理的堆肥pH上升幅度不大,比对照低0.1～0.5个pH单位。(3)接菌处理有利于提高牛粪堆肥的纤维素酶、蔗糖酶、脲酶活性水平和峰值。(4)脲酶活性与其他因素之间呈显著负相关(p<0.01),而温度、pH、蔗糖酶活性和纤维素酶活性之间呈显著正相关(p<0.01)。

翻堆间隔对工厂化牛粪堆肥无害化阶段的影响

试验在工厂化条件下进行牛粪堆肥,采用好氧堆肥方式,研究不同翻堆间隔对牛粪堆肥温度、水分、养分含量和无害化指标的影响。结果表明,每天翻堆、每2d翻堆和每3d翻堆都能使堆肥达到无害化标准,翻堆次数对堆体的水分散失速度影响较大,每天翻堆堆体水分散失较快,养分损失也较大。每2d翻一次堆效果较好,较适合工厂化生产牛粪堆肥。

牛粪堆肥中溶解性有机物对铜绿微囊藻生理生化及产毒特性的影响

提取牛粪堆肥中的溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM),并将DOM转移至含有铜绿微囊藻Microcystis aeruginosa FACHB905细胞的培养液中,DOM含量以溶解性有机碳(DOC)质量浓度进行衡量,分别控制培养液中DOC的终质量浓度为0、15、30、60、90、120 mg/L(分别记为CK、T1、T2、T3、T4、T5)。通过测定藻细胞密度、色素含量和藻毒素含量,研究DOM对铜绿微囊藻生理生化及产毒特性的影响。结果表明:1)M.aeruginosa FACHB905受DOM影响,在处理后第2天,各DOM处理的细胞密度与CK相比均有所增加,T4处理的细胞密度(5.97×106个/m L)最大,比CK增加了21.67%,处理后第4天,T1、T2、T3处理均能够促进细胞生长,T2处理的细胞密度(9.23×10~6个/m L)最大,比CK增加了15.27%,而T4、T5处理抑制细胞生长,处理后第6天,仅T1及T2处理能够促进细胞生长,T1处理的细胞密度(13.34×10~6个/m L)最大,比CK增加了10.35%,而T3、T4、T5处理抑制细胞生长;2)堆肥来源DOM能够抑制藻毒素的合成,单位细胞藻毒素Microcystin–LR含量在处理后第2天T5处理的最低,比CK下降了53.13%,而Dha7–Microcystin–LR含量在处理后第4天T5处理的最低,与CK比较下降了78.51%;3)各DOM处理对单位细胞内Chl–a和Carotenoid的合成没明显影响。

牛粪堆肥中氨氧化细菌群落结构及其与环境因子相关性研究

采用PCR-DGGE(聚合酶链反应-变性梯度凝胶电泳)和Real-time PCR技术,分析牛粪堆肥期间氨氧化细菌群落结构和数量的变化及其与理化因子的相关性。结果表明,在牛粪堆肥过程中氨氧化细菌数量变化范围为1.62×106~3.80×107copies·g-1,在第14d氨氧化细菌数量达到最高值;DGGE图谱显示,堆肥各个时期氨氧化细菌群落组成存在明显的差异;Shannon指数随着温度的变化而变化,在第7 d达到最大值2.671 8;系统发育分析表明,氨氧化细菌均隶属于β-变形菌纲不可培养的亚硝化螺菌属Uncultured Nitrosospira sp.和不可培养的亚硝化单胞菌属Uncultured Nitrosomonas sp.,其中与Uncultured Nitrosospira sp.相似性高的氨氧化细菌为优势菌,占60%左右;冗余分析(Redundancy analysis,RDA)显示,温度和铵态氮等对氨氧化细菌群落结构的影响较大。研究表明在牛粪堆肥期间氨氧化细菌群落结构发生了明显的变化,同时证实了氨氧化细菌群落结构的变化受堆肥理化因子的影响。

牛粪堆肥替代20%化肥对玉米季产量及经济效益的影响

研究了不同牛粪堆肥A(牛粪+小麦秸秆+发酵腐熟剂+除臭剂)、B(牛粪+小麦秸秆+除臭剂)、C(牛粪+发酵腐熟剂+除臭剂)、D(牛粪+除臭剂)在6 000(JZ2)、9 000(JZ3)kg/hm^2这2个施用水平下替代20%全量化肥后对玉米季产量及经济效益的影响,以单施化肥(JZ0-CK)作对照。结果表明,牛粪堆肥替代20%全量化肥有利于促进玉米生长和提高产量;与JZ0-CK(4 647.58 kg/hm^2)相比,在6 000、9 000 kg/hm^2施肥水平时,牛粪堆肥处理A、B、C、D均能增加玉米产量和纯收益,其中,JZ2-B(7 310.06 kg/hm^2)、JZ2-D(6 625.35kg/hm^2)、JZ3-A(6 984.43 kg/hm^2)、JZ3-C(7 425.25 kg/hm^2)处理增产显著,分别增产2 662.48、1 977.77、2 336.85、2 777.67 kg/hm^2,增幅分别达57.29%、42.55%、50.28%、59.77%;不同牛粪堆肥处理之间,JZ2-B、JZ3-C处理显著高于JZ2-A(5 467.80 kg/hm^2)、JZ2-C(5 258.86 kg/hm^2)、JZ3-B(5 328.44 kg/hm^2)处理,产量大小依次为JZ3-C>JZ2-B>JZ3-A>JZ2-D>JZ3-D>JZ2-A>JZ3-B>JZ2-C>JZ0-CK;与JZ0-CK(3 390.40元/hm^2)处理相比,纯收益JZ2-B(7 549.71元/hm^2)、JZ2-D(6 385.70元/hm^2)、JZ3-A(6 636.15元/hm^2)、JZ3-C(7 385.53元/hm^20处理分别显著增加4 159.31、2 995.30、3 245.75、3 995.13元/hm^2,增幅分别为122.67%、88.35%、95.73%、117.84%,JZ2-B处理纯收益最大,其次为JZ3-C处理,纯收益大小依次为JZ2-B>JZ3-C>JZ3-A>JZ2-D>JZ3-D>JZ2-A>JZ2-C>JZ3-B>JZ0-CK;与JZ0-CK(1.75)处理相比,产投比除JZ3-B(1.73)处理下降外,其他牛粪堆肥处理均增加,其中,JZ2-B(2.55)、JZ3-C(2.41)处理显著高于JZ0-CK处理。

添加剂对牛粪堆肥不同阶段真菌群落演替的影响

为研究物理添加剂对牛粪堆肥过程中真菌群落结构的影响,以牛粪和小麦秸秆为原料,以生物炭、火山石作为添加剂,进行了为期30d的堆肥实验.结果表明,好氧发酵基本实现牛粪无害化和稳定化的要求.高通量测序结果显示,堆肥原料中Wallemia占主导地位,相对丰度达到86.85%;堆肥高温阶段,空白处理和火山石处理中Wallemia、Aspergillus为优势菌属,而生物炭处理中Scedosporium、Acremonium、相对丰度较高;降温阶段,Mycothermus和Thermomyces占优势,添加生物炭的处理中Thermomyces的相对丰度较其他两个处理高.腐熟阶段,3个处理中Mycothermus的相对丰度均为最高,而火山石的添加增加了Remersonia及Trichosporon的相对丰度.Spearman相关性分析结果表明,牛粪堆肥过程中Mycothermus与GI、TN、TP、NH4+-N、含水率、pH值、VS、脲酶显著相关(P<0.05).本研究从真菌变化的角度,为牛粪好氧发酵机理研究与工艺优化提供参考.