猪粪堆肥腐熟指标的研究

摘要:通过2次室外中型堆肥试验,研究了在相同水分条件(68.8%),不同调理剂、不同碳氮比(C/N)、不同通气方式和不同添加剂对猪粪堆肥进程的影响,及各种指标在堆肥进程中的变化趋势,并提出了猪粪堆肥的腐熟指标。研究表明,固相C/N、NH+4-N含量、种子发芽率是较好地反映猪粪堆肥腐熟进程的生化指标,当固相C/N降至20∶1以下、NH+4-N含量小于20mg·kg-1、种子发芽率>70%时,可判定堆肥已腐熟。依据上述指标,并结合粪便无害化指标,可判定本研究中除第一次堆肥第一组、第二次堆肥第七组外,其余各组在第30～35d时已腐熟。

强制好氧堆肥不同阶段氧气浓度变化及其与腐熟指标关系

以鸡粪为主要原料采用自制不锈钢堆肥发酵罐,研究了强制好氧堆肥过程中氧气浓度的变化规律以及堆肥中氧气浓度的变化与堆肥部分腐熟指标的关系。结果表明,堆肥不同阶段耗氧特征不同,即堆肥的各个时期氧气浓度从19%左右下降到5%左右的时间不同,快速升温期、高温期、降温期和腐熟期分别耗时为15、30、60和180min;根据耗氧特征设定通风方案,并且通过堆肥过程中氧气浓度的动态变化规律,验证和调整了通风方案。通风方案最终确定为:快速升温期、高温期、降温期和腐熟期通风间隔时间分别为15、20～30、60和180min;堆肥腐熟后期氧气浓度变化与腐熟指标有密切的关系,以C/N比和发芽指数(GI)为考核指标,发现堆肥停止供氧3h后,堆体内氧气浓度保持在7%以上可以考虑作为堆肥腐熟的标志。

畜禽废弃物堆肥的腐熟指标

研究了以鸡粪与牛粪为代表的畜禽废弃物，在强制通风静态堆肥设备中堆肥化时，几种化学参数的变化趋势及作为腐熟指标的可行性。结果表明：固相Ｃ／Ｎ，ＮＨ＋４－Ｎ与ＷＳＣ含量可作为畜禽废弃物堆肥的优选指标；Ｒ，Ｅ４／Ｅ６，有机质中腐殖酸类物质（ＨＳ，ＨＡ，ＦＡ）含量与ＣＥＣ可作为该类堆肥的一般性指标；ＮＯ－３－Ｎ含量用作参考。

微生物菌剂对鸡粪堆肥理化指标和细菌群落组成的影响

为探究微生物菌剂在鸡粪堆肥化过程中对腐熟指标和细菌群落的影响,本研究以鸡粪为原料,菌菇废渣为辅料进行好氧堆肥,设置菌剂处理组和对照组两组试验,对比堆肥过程中理化指标、发芽指数及细菌群落结构和多样性。结果表明:堆肥结束时对照组和菌剂处理组pH分别为8.37和8.70,电导率分别为1.86 mS·cm^(-1)和1.67 mS·cm^(-1),含水率分别为43.25%和34.35%;与对照组相比,堆肥结束时菌剂处理组氮素损失率降低28.65个百分点,种子发芽指数为115.18%,高于对照组(94.83%)。高通量测序分析结果表明,添加微生物菌剂处理改善了堆肥细菌群落组成,有助于堆肥腐熟,抑制了部分条件性致病菌的生长。研究表明,添加微生物菌剂影响了鸡粪堆肥的细菌群落结构,减少了堆体氮素损失,提高了堆肥腐熟度。

菌剂对种养废弃物堆肥中腐殖质及酶活性的影响

【目的】研究接种自制复合菌剂和商用菌剂对牛粪、菌糠与尾菜混合堆肥中腐殖化程度和酶活性的影响,为种养废弃物的资源化利用提供高效复合菌剂。【方法】以牛粪、菌糠与尾菜(湿重比5∶4∶1)为原料进行混合堆肥,初始混合堆料碳氮比约为30∶1,堆料量为1.5 t,高度为100~120 cm,条剁式堆肥。CDS菌剂主要由皮氏不动杆菌(Acinetobacter pittii)、枯草芽孢杆菌粪便亚种(Bacillus subtilis subsp.Stercoris)和高地芽孢杆菌(Bacillus altitudinis)组成,XY4菌剂主要由短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和嗜热链霉菌(Streptomyces thermovulgaris)组成。堆肥设接种自制菌剂CDS、XY4、商用菌剂EM和无菌剂培养基对照(CK)共4个处理,以质量比为1.5%的接种量接种。每日监测堆肥温度,分别在堆肥的第1、12、28、36天进行样品采集,测定腐殖酸和黄腐酸含量、酶活性(脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和过氧化氢酶)和腐熟指标(种子发芽指数、碳氮比和pH)。【结果】所有处理(CK、CDS、XY4和EM)的高温期(>50.0℃)均持续超过20天。在堆肥28天后,CDS和XY4处理的堆肥浸提液处理的种子发芽指数分别达到85.1%、89.6%,显著高于CK处理的73.8%,EM处理与CK处理无显著差异。XY4处理堆肥结束时(36天)的C/N值为14.6,显著低于CK处理的19.1。第1~36天CDS和XY4处理的黄腐酸含量始终高于CK(P<0.05),第36天的腐殖酸含量也显著高于CK(P<0.05)。此外,CDS、XY4处理较其他处理显示了较高的酶活性:XY4处理第28天的脲酶活性高达28.0 mg/(g·d),第12天时的蔗糖酶活性达到97.6 mg/(g·d),显著高于其他处理组(P<0.05);CDS处理第12天和第28天的碱性磷酸酶活性最高,分别为40.0和32.1 mg/(g·d)。相关性和冗余分析显示,相较于CK,CDS和XY4处理中过氧化氢酶对腐殖酸形成具有重要作用(解释率分别为17.3%和26.7%)。同时,CDS、XY4和EM处理腐殖酸与碱性磷酸酶活性呈显著负相关(P<0.05)。【结论】由短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)和嗜热链霉菌(Streptomyces thermovulgaris)组成的微生物菌剂(XY4),提升堆肥腐熟过程碱性磷酸酶和蔗糖酶活性的功能高于其他菌剂组合,因而加速了堆肥中有机物的快速分解和腐殖化,有效缩短了堆肥的腐熟周期,加快了堆肥的腐熟进程,显示了较好的市场前景。

C/N比对枸杞枝条基质化发酵堆体腐熟效果的影响

【目的】探讨C/N比对枸杞枝条基质化发酵堆体腐熟效果的影响。【方法】采用随机区组设计,以烘干鸡粪和尿素(质量比1∶1)为氮源,分别调整堆体的C/N比为20∶1、30∶1、40∶1和50∶1,研究C/N比对枸杞枝条基质化发酵过程中养分变化规律和腐熟指标的影响。【结果】C/N比对枸杞枝条基质化发酵堆体温度、养分和腐熟指标产生显著的影响。C/N为30堆体升温最快,高温持续时间最长(高于55℃,达到8 d,高于50℃,达到20 d),缩短枸杞枝条腐熟的时间;C/N为30堆体ToC为29.38%,降解率最高为23.49%,TN为15.64 g/kg,NO3-N为0.366 g/kg,NH4-N为0.052 g/kg,减少率最大为16.69%,加速了枸杞枝条有机质的分解,提高了堆肥腐熟进程中的总氮和硝态氮含量,有效控制了氮素的损耗,保证了枸杞枝条腐熟后的肥力;C/N为30堆体种子发芽指数(GI)为94.61%,T值为0.41,堆体发酵达到腐熟,且对植物无毒害作用。【结论】C/N为30∶1枸杞枝条基质化堆腐处理效果最好,为枸杞枝条基质发酵的最适C/N水平。

外源微生物对苦参基质化发酵腐熟效果的影响

为探讨外源微生物对苦参枝屑基质化发酵堆体腐熟效果的影响,采用随机区组设计,以干燥鸡粪为氮源,进行接种外源微生物对苦参枝屑基质化发酵过程中发酵性能参数的影响试验。结果表明:接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体升温速度显著快于对照,高温持续时间较长(高于50℃,均达到5 d),苦参堆体腐熟时间缩短;至堆体结束后接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体TOC分别下降了8.52%和8.01%,碳氮比分别降低5.35%和5.00%,纤维素质量分数分别下降了3.31%和3.29%,半纤维素降解率分别下降了2.89%和2.93%,木质素分别下降了2.01%和1.98,总氮分别增加了18.2%和16.1%,总磷分别增加了19.0%和18.5%,总钾分别增加了48.1%和49.1%,加速了苦参基质有机质的分解和纤维素降解,提高了堆肥腐熟进程中的总氮、总磷和总钾含量,保证了腐熟后的肥力;接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体容重分别增加了6.10%和9.20%,总孔隙度分别增加了9.28%和9.90%,持水孔隙度分别增加了4.83%和6.09%,腐熟后的各项理化指标均符合理想基质的要求;小白菜和黄瓜种子发芽指数均达到85%以上,有效消除了苦参腐解产物的毒害作用。接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂堆体的发酵性能参数间无显著差异,综合基质发酵温度、腐熟周期及基质保护作物根系生长及固定植株的功能对基质各项理化性质的要求,接种粗纤维降解菌和纤维素类酶制剂对苦参基质堆体基质化促进效果较优。

不同有氧固态发酵方式对酒糟腐熟过程的影响

从农业固体废弃物资源化利用角度出发，设计了以酒糟为原料。稻草秸秆、锯末粉和生石灰为填充料的高温堆肥体系。探索该堆肥体系的主要指标的动态变化。处理T3（酒糟＋锯末粉＋稻草秸秆＋生石灰＋茵种1）在第6天堆体温度达到56℃，持续12d后温度降到55℃以下；在整个堆肥过程中，各处理的水分散失为13．82％-27．62％；处理T3pH值在第9天达到最低，为5．1，随后缓慢上升且24d后基本趋于7左右；处理T3碳含量在21d后共减少10．15％，是未发酵前碳含量的21.39％；处理T3的全氮值在第6天达到最低，为2．51％，而后逐步增大至3．52％．处理T3C／N最后稳定在10．58；处理T3在第4天后的发芽指数即达到50％以上，快速达到无害化腐熟标准。在本试验条件下处理T3有利于酒糟有机肥的快速腐熟进而达到安全无害化，是酒糟废弃物资源化生产有机肥的途径之一。

基于静态好氧工艺的厨余垃圾堆肥特性及微生物多样性

应用一种新型发酵筒进行厨余垃圾静态好氧堆肥,探究堆肥过程中理化性能参数的变化以及微生物群落的演变规律。结果表明,堆肥物料的含水率、有机质和碳氮比均有所降低,总养分含量基本保持不变。最终堆肥产品的有机质含量、总养分、水分、pH分别为66.2%、7.49%、18.5%、7.70,技术指标满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)的相关要求。堆肥过程中厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)为优势细菌门,子囊菌门(Ascomycota)为优势真菌门。堆肥开始至高温阶段,主要细菌群落由枝芽孢杆菌属(Virgibacillus)和葡萄球菌属(Staphylococcus)组成,而在堆肥中温冷却阶段,优势菌群迅速转变为鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas),且微生物多样性和物种丰富度较高。

禽畜粪便好氧堆肥研究进展

规模化禽畜养殖业使得大量的禽畜粪便给城市环境带来了巨大的压力。好氧堆肥是利用好氧微生物作用使禽畜粪便稳定化、无害化、资源化的一种有效方法。由于该法具有速度快、能耗低、占地少、经济实用等优点,近年已成为资源、环保领域的一个研究热点。本文介绍了禽畜粪便好氧堆肥的机理及控制条件如C/N比、填充剂、高效菌种及腐熟指标等。

微生物菌剂对猪粪堆肥过程中堆肥理化性质和优势细菌群落的影响

【目的】掌握猪粪堆肥过程中微生物群落的演替规律与理化指标的相互关系,对提高猪粪堆肥营养品质和加速堆肥进程具有重要的意义。【方法】以猪粪和玉米秸秆(质量比6∶1)混合物为堆肥原料,耐高温菌剂主要含Acinetobacter pittii、Bacillus subtilis subsp.Stercoris和Bacillus altitudinis。堆体设接种菌剂(MI)和未接种(对照,CK)两个处理。常规监测堆肥温度和理化指标值,于堆肥开始后第4、12、24和32天采集样品,以16S rRNA高通量测序技术研究堆肥细菌群落的变化。用堆肥第4、12、24和32天采集的新鲜样品制备浸提液,进行紫花苜蓿种子发芽试验。堆肥结束时,测定全氮、全磷和全钾含量,并探讨微生物菌剂对堆肥理化指标和细菌群落演替的影响。【结果】接种微生物菌剂可使堆肥高温期提前2天出现,并且能延长高温期2天。堆肥浸提液的促生试验发现,在堆肥24天后紫花苜蓿种子发芽指数(GI)大于80%,且MI对幼苗主根的促生能力大于CK(P<0.05)。随着发酵过程的进行,堆体体积不断缩小,CK和MI中全钾(TK)和全磷(TP)含量一直呈增加趋势,在堆肥第32天,CK和MI的全磷含量分别为2.28%和2.63%,处理间差异显著(P<0.05),而全钾含量分别为1.81%和1.86%,全氮含量分别为2.65%和2.63%,pH分别为8.72和8.78,处理间差异均不显著。在整个堆肥过程中,MI和CK的pH变化范围分别为8.40~8.95和8.61~8.93;CK和MI中总有机碳(TOC)的降解速率在堆肥的4~12和24~32天均表现为MI大于CK,CK和MI的碳氮比(C/N)分别为13.28和15.26,差异显著(P<0.05)。堆肥过程中在门水平上占据主导地位的细菌群落主要包括Proteobacteria、Actinobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,在堆肥的高温期(堆肥24天),堆体CK和MI中Firmicutes的相对丰富度分别为17.4%和59.8%;在堆肥的升温期、高温期和腐熟期,优势门水平细菌群落Proteobacteria、Firmicutes和Actinobacteria依次演替,且MI堆体中细菌群落的相对丰度均大于CK。属水平优势细菌为Acinetobacter、Lysinibacillus、Solibacillus、Pseudomonas和Flavobacterium,添加微生物菌剂可使Acinetobacter的丰度在堆肥第4天增加21.41%,此外,添加复合微生物可使堆肥第12天的Shannon和Observed species指数增加。相关性分析表明,温度、全N(TN)、TP、TK、TOC及GI与堆体中细菌组成具有显著相关性,而pH和细菌的相关性不显著。【结论】在堆体内接种微生物菌剂可显著提高并维持堆肥过程中优势门、属细菌群落的丰度,进而促进堆体升温并延长高温时期,缩短堆肥腐熟周期,加快总有机碳的分解,最终提高堆肥产品中有效磷的含量。复合微生物菌剂在堆肥升温期起主要作用的为Acinetobacter pittii,高温期为Bacillus subtilis subsp.Stercoris和Bacillus altitudinis,我们建议筛选耐高温细菌时应集中在厚壁菌门的芽孢杆菌属。

餐厨垃圾与园林植物废弃物混合堆肥工艺研究

[目的]研究混合原料中园林植物废弃物不同质量比对餐厨垃圾快速堆肥效果的影响.[方法]以餐厨垃圾与园林植物废弃物为原料,采用静态好氧堆肥技术.[结果]餐厨垃圾质量比为80％,堆肥效果最好,减重减容及有机质降解效果均较好,减容率为27.14％,减重率为35.13％,有机质降解率为11.54％.发酵结束后的第1组、第2组、第3组的C/N比均下降到15～20以下,而第4组略微超出此范围,前3组基本上可判定堆肥混合料已达到腐熟.堆肥过程中4组堆体温度均在第3天出现最大值,而CO2体积分数均在第4天出现最大值,相反的是氧浓度均在第4天出现最小值.[结论]该研究结果可为餐厨垃圾与绿化废弃物资源化利用提供理论依据.

城市污水厂低有机质污泥堆肥实验研究

针对低有机质污泥堆肥困难，实验利用酱渣及木屑为调理剂，考察好氧堆肥效果，比较实验参数：堆肥温度、含水率、VS、C／NLL、浸提液CODcr等。结果表明：掺混酱渣和木屑的污泥堆肥效果较好，主要实验参数均满足腐熟指标，使污泥达到无害化和稳定化。