不同体积堆肥装置下的鸡粪堆肥效果研究(简报)

该文以鸡粪和锯末为原料，采用自行设计的有效容积为18、24、30和42 L的堆肥装置进行好氧堆肥试验，通过研究高温发酵期间（堆肥前期12 d）堆肥物料的温度、全碳、C/N、水溶性碳和微生物变化，以了解不同有效容积堆肥装置的实际堆肥效果，确定堆肥装置的有效体积。结果表明，随着堆肥体积的增大，堆体持续高温的时间加长；堆肥体积在30 L以上的两个处理的腐熟进程快于30 L以下的两处理；细菌的数量在整个堆肥过程中的变化趋势是先下降后上升，真菌在高温期迅速下降，在高温期，30 L以上两个处理放线菌数量明显较18和24 L处理多。在无外加热设备的情形下，堆肥装置的有效体积应该为30 L以上。     

功能菌剂对堆肥中木质纤维素降解的影响

以鲜牛粪和稻草为材料进行好氧堆肥,主要研究了接种木质纤维素降解菌对堆肥过程中木质纤维素降解酶活性、木质纤维素降解菌数量动态及木质纤维素降解率变化的影响。结果表明,接菌处理使堆肥在第3 d进入高温期,并维持45℃以上高温长达20 d(自然堆肥为14 d)。接菌处理堆肥中的木质纤维素酶活性在各个时期均高于自然堆肥,其中羧甲基纤维素酶、滤纸酶和半纤维素木聚糖酶活性最大值分别为1 120、268、1 681 U/L,高出自然堆肥959、209、1 459 U/L;漆酶活性在第18和31 d出现两次峰值,分别为4 666和3 666 U/L,而自然堆肥的漆酶活性在第18 d出现一次明显峰值,仅为1 700 U/L。接菌处理的木质纤维素降解菌数量在堆肥各个时期均高于自然堆肥;堆肥结束时,接菌处理堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别高于自然堆肥14.33%、31.31%和19.57%。以上结果表明,加入木质纤维素降解菌可明显提高堆体温度,延长堆肥高温期,增加堆肥中木质纤维素降解菌数量,提高相关酶活性和木质纤维素降解率,可以考虑将其进一步应用于较大规模的牛粪堆肥处理或其他禽畜粪便的堆肥处理。     

适宜猪粪与菌渣配比提高堆肥效率

为摸索猪粪和菌渣堆肥生产有机肥技术,在自然发酵条件下,设计猪粪和菌渣9:1、8:2、7:3、6:44种不同比例(湿质量比)进行高温堆肥试验,研究了堆肥过程中温度、pH值、有机碳、发芽指数及养分氮、磷、钾的动态变化。结果表明,堆体温度在第3天即达50"C以上,保持高温25~32 d后开始下降,其中6:4处理高温期比9:1处理长7 d;4个处理pH值都呈先快速上升、之后下降并趋于稳定的趋势,pH值在6.83~8.62间变化;有机碳(质量分数)总体上呈下降之势,至堆肥结束4个处理分别下降了16_3%、14.5%、13.6%和11.9%,菌渣比例提高可减少堆体有机碳的损失:除6:4处理外,其他处理发芽指数分别于23、33和47 d达80%以上,同一时期菌渣比例越高堆体提取液对植物的毒害作用越强;氮磷钾总养分(质量分数)前期(约19 d)呈基本持平或少量下降,随后持续上升,堆肥结束4个处理分别为5.93%、5.57%、5.64%和5.13%。6:4处理氮磷钾总养分在堆肥大部分时期(45 d内)≤5.0%,其他处理在21~25 d后均≥5.0%。综合考虑堆肥质量和堆期等因素,利用猪粪和菌渣为原料规模化生产机肥,猪粪和菌渣适宜的比例为8:2。同时,因猪粪和菌渣C/N均较低,建议适当增加米糠等C/N高的添加料,进一步提高堆肥效率。     

不同C N比堆肥碳素物质变化规律研究

针对堆肥化过程中常伴有少量CH4等温室气体排放造成环境污染等问题,采用密闭堆肥化装置,进行了不同碳氮比和通气条件下,堆肥过程中的气体释放规律、影响因子及其对堆肥理化性质的影响研究。结果表明,C/N=25、30堆肥处理的有机物降解率高于低碳氮比处理;全氮含量随着有机物的降解而浓缩,随着堆肥的进行而不断提高,到堆肥结束时,C/N=15、20、25和30处理的全氮含量分别为23.5、24、27.8 g.kg-1和28.4 g.kg-1;堆肥过程中,C/N=15、20、25和30的堆肥处理CH4累积排放为0.67、0.95、2.25g.kg-1和1.80 g.kg-1,损失比例占初始碳物质的0.39%、0.5%、1.24%和0.92%,并且CH4气体的排放主要集中在高温前期,高温期越长,排放的温室气体越多。高温期适当增大通气量,对于控制堆肥温度和减少温室气体生成有双重作用。     

不同碳氮比猪粪沼渣堆肥及其产品对水稻种子萌发的影响

以猪粪沼渣为原料,木屑为辅料,进行工厂化堆肥试验。试验设置初始碳氮比(C/N)分别为13、17、21和25的4个处理(B1、B2、B3和B4),研究堆肥过程中温度、水分、有机碳和全氮含量及C/N的动态变化,比较不同处理堆肥产品性质差异及对水稻种子萌发及生长的影响。结果表明,B1处理最晚进入高温期,B4处理最早开始降温,4个处理的高温期分别持续24、36、27和24 d。堆肥过程中,B1和B2处理含水量总体较高。不同处理有机碳含量和C/N总体呈下降趋势,全氮含量则在堆肥前期总体上升而在中后期有一定程度下降。堆肥产品的有机质含量、EC值和铵态氮含量随着初始C/N的增大呈增加趋势,而氮、磷、钾含量及pH则随C/N增大而降低。除B1处理外,其余处理堆肥产品在有机质和总养分含量及酸碱度上均符合国家标准。堆肥产品的水稻种子萌发试验结果显示,B3处理种子活力指数、幼苗芽长、芽鲜重、总鲜重、芽干重和总干重最高,较去离子水对照分别高77.3%、70.7%、125.1%、44.9%、115.3%和15.3%。综合考虑堆肥过程、堆肥产品品质及产品的促生效果,以猪粪沼渣和木屑进行堆肥生产有机肥,初始C/N设定为21最为适宜。     

堆肥反应器中硫磺对牛粪好氧堆肥的保氮效果研究

利用堆肥反应器严格控制堆肥条件,以牛粪和蘑菇渣为原料进行好氧堆肥,在堆肥过程中添加硫磺粉,研究硫磺对堆肥温度、pH、氮素转化、硫素转化和保氮效果的影响。结果表明,堆肥中添加0.5%硫磺粉（T1）对堆肥温度没有显著影响,高温期（≥50℃）维持5.5 d; 而添加1.0%硫磺粉(T2)能快速升温,但堆肥高温期维持时间4.6 d。添加不同量的硫磺粉均能显著降低堆肥pH,与CK比较差异显著。添加硫磺粉能大幅度增加铵态氮含量,至堆肥结束时,T1和T2处理铵态氮含量分别是CK处理的15倍和24倍,差异极显著; 还增加了堆肥有效硫含量,至堆肥结束T1和T2有效硫含量分别较堆肥初始增加35.7%和77.1%。整个堆肥过程总氮（TN）含量呈增加的趋势,堆肥结束时CK、T1和T2处理的TN含量分别达15.8、16.5和16.9 g/kg,T1和T2分别比CK处理增加4.4%和7.0%。说明在牛粪好氧堆肥中添加0.5%或1.0%硫磺粉,均可起到一定的保氮作用,可大幅度提高堆肥铵态氮和有效硫的含量,改善了堆肥养分品质; 而且添加1.0%硫磺粉效果好于0.5%硫磺粉。但是添加1.0%硫磺粉缩短了堆肥高温期,降低了种子发芽指数,不利于堆肥的无害化进程。     

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。     

添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥效果的影响

为明确添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥启动期和高温期微生物数量及酶活性变化规律,探讨微生物影响堆肥温度的机制,揭示影响畜禽粪便堆肥持续高温的主要微生物,该研究比较了猪粪自然堆肥与添加腐熟猪粪(质量分数3%)堆肥过程中有机质降解及嗜温、嗜热微生物数量和脱氢酶、蛋白酶、纤维素酶活性变化特征。结果表明,24 h内添加腐熟猪粪堆肥温度比自然堆肥高出5℃,但高温期平均温度较自然堆肥低8℃,高温（＞50℃）期比自然堆肥短4 d。自然堆肥和添加腐熟猪粪堆肥嗜温菌数量先高后低,嗜热菌数量随着温度的升高而上升。添加腐熟猪粪堆肥升温期嗜温、嗜热细菌和纤维素降解菌增殖速度较快,且数量分别比自然堆肥高出12.2%、152.6%、60.3%。添加腐熟猪粪堆肥脱氢酶、纤维素酶活性高峰提前,并使蛋白酶活性增加4.9%。但高温期后,嗜热纤维素降解菌数量比自然堆肥少22.5%,纤维素酶活性及有机质损失率也分别比对照低25.8%、6.1%。以上结果表明,在猪粪高温好氧堆肥中添加腐熟猪粪可以加快堆肥初期升温速度,但由于高温期嗜热纤维素降解菌数量减少,纤维素酶活性降低,不能促进猪粪堆肥持续高温。该研究为猪粪堆肥菌剂的筛选及适宜的接种时间提供依据。     

接种高温嗜热菌剂加快牛粪秸秆堆肥发酵进程

  【目的】  探究添加高温嗜热菌剂对牛粪堆肥的发酵效率、木质纤维素降解和堆肥品质的影响。  【方法】  以牛粪和玉米秸秆为原料进行堆肥。添加嗜热菌剂处理(GLL)的菌剂主要由普通高温放线菌(Thermoactinomyces vulgaris)、地尿素芽孢杆菌(Ureibacillus terrenus)和嗜热脱氮芽孢杆菌(Geobacillus thermodenitrificans)组成,以分别添加两个市售有机肥发酵菌剂的处理(A、B)为对照,同时设不接种菌剂的空白对照(CK),发酵试验为期30天。在堆肥第0、3、7、12、16、23、30天取样,烘干样用于测定堆肥木质纤维素含量,鲜样用于测定含水率、pH、电导率（EC）值、种子发芽率指数(GI)和细菌群落结构。  【结果】  GLL处理在堆肥第2天迅速升温至超高温期(85.8℃),超高温期持续5天;CK、A和B处理在堆肥第3天内进入高温期(分别为56.3℃、59.2℃和57.6℃),高温期分别持续了10、11和13天。接种GLL显著降低了堆肥水分含量,堆肥结束时含水量下降至34.3%,而CK、A和B处理的含水量分别下降至45.4%、43.8%和44.6%,未能满足产品水分标准。GLL处理半纤维素、纤维素和木质素在堆肥后比初始值分别下降81.6%、65.2%和53.7%,对木质纤维素的降解能力明显高于CK、A和B处理。在GLL处理堆肥高温期及超高温期,厚壁菌门细菌相对丰度增加到46.6%。接种GLL菌剂发酵后的堆肥产物的有机质、总养分、机械杂质质量分数及酸碱度、GI值等均满足NY/T 525—2021的要求。  【结论】  接种高温嗜热菌剂能够显著提高堆肥温度,延长高温期持续时间,实现超高温堆肥,降低水分含量,提高木质纤维素的降解效果,快速获得满足NY/T 525—2021要求的堆肥产品。     

利用PCR-DGGE方法研究添加复合菌剂对堆肥微生物群落的影响

为研究接种复合菌剂对堆肥微生物群落变化的影响,以奶牛粪便和稻草为原料进行堆肥试验,设添加复合菌剂BLD（由3株木质纤维素降解细菌组成,经测序鉴定分别为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、假单胞菌属中未鉴定种）和不加菌剂两个处理,利用传统平板培养与聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）方法相结合研究两种堆肥处理对微生物群落演替的影响。结果表明,基于传统培养方式,微生物数量呈升高-降低-升高-降低的趋势,且细菌数量明显大于真菌数量;DGGE图谱显示,两种堆肥处理的条带数呈现与传统培养相似的变化趋势。接种菌株在堆肥初期成功定殖,高温期成为优势菌株,降温期优势逐渐减弱。接种菌剂增加了堆肥中细菌数量,提高了堆肥微生物群落多样性,从而促进堆肥微生物群落演替,缩短堆肥腐熟时间。     

不同辅料生物菌剂堆肥发酵层温度变化

该文研究了添加不同辅料猪粪高温(＞60℃)堆肥发酵层的温度变化规律，结果表明随着堆肥发酵时间不同，堆肥高温层的位置和厚度呈动态变化，有明显的变化规律，即：各辅料处理的堆体高温发酵层出现在离顶部20 cm和离底部20 cm之间，高温发酵层厚度随着发酵期而递增。辅料对猪粪生物堆肥过程高温发酵期开始及其厚度、高温发酵期延续时间有显著影响，从辅料对猪粪高温堆肥发酵层温度变化的影响看，猪粪生物菌剂堆肥生产中选用20%左右砻糠和木屑作为辅料较适宜。     

不同微生物对猪粪堆肥过程及其养分状况的影响

为使集约化猪场固态猪粪无害化和资源化,采用耐温性和猪粪水适应性选择法,从新鲜猪粪和堆肥中分离出地霉菌、解脂耶罗威亚酵母菌、凝结芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌和奴卡菌5株,并采用五因素两水平正交试验法,设计出15种不同组合发酵菌剂,研究其将猪粪发酵成有机肥的效果。统计分析显示,地霉菌和嗜热脂肪芽孢杆菌为最佳菌种。结果表明,利用发酵菌剂与猪粪混合堆肥发酵,堆肥的最高温度可由自然腐熟的67℃提高到72℃,速效养分较自然腐熟提高9.5%。因此,选择合适的发酵菌剂与猪粪混合堆肥,可较好地实现猪粪变有机肥的目标。     

不同堆肥方式对奶牛粪便处理效果的试验研究

以奶牛粪便为原料,进行了堆肥槽、露天条垛和接种外源微生物的对比试验。结果表明:与露天条垛堆肥相比较,堆肥槽能节省50％以上土地,并可防止二次污染;露天条垛堆体温度升高至50℃比槽式堆体提前了3d;接种外源微生物制剂堆体升温至50℃比未接种的提前2～3d;本试验中各处理的种子发芽指数变化表明,牛粪经过20d堆肥处理后就对植物无毒性。     

翻堆与覆盖工艺对猪粪秸秆堆肥性质的影响

为了解翻堆与覆盖工艺对堆肥过程及堆肥理化性质的影响,开展了70天的猪粪、秸秆冬季室外半敞开式自然通风堆肥试验.试验共设计6个处理,分别为翻堆频率1周1次、2周1次、不翻堆.每个翻堆处理均设覆盖和不覆盖2种方式.经过对多个指标测定和方差分析,结果表明:翻堆工艺在加快堆体物料减量化(P=0.0001),加快堆体升温(P=0.0000)和有机质(TOM)降解(P=0.0080)方面影响极显著,并显著提高发芽率(GI) (P=0.0330),但同时导致氨气(NH3)的大量挥发,造成更多氮素(TN)损失(P=0.0190).不同翻堆频率的处理在物料减量化、pH值、电导率(EC)、有机质降解率和发芽率指数方面差异不显著,而翻堆1周1次极显著缩短高温期(P=0.0000),显著加速氨气排放(P=0.0190).覆盖可延长高温期(P=0.0001),当翻堆频率为2周1次和不翻堆时覆盖显著减少氨气挥发和氮素损失(P=0.0130),但同时减慢堆肥腐熟进程.综合考虑环境、经济因素后认为:不覆盖,翻堆频率为2周1次的条件下冬季室外自然通风堆肥效果最好.研究结果可为中小犁企业冬季堆肥化生产提供参考.     

不同堆肥方式对奶牛粪便处理效果的试验研究

以奶牛粪便为原料，进行了堆肥槽、露天条垛和接种外源微生物的对比试验。结果表明：与露天条垛堆肥相比较，堆肥槽能节省50%以上土地，并可防止二次污染；露天条垛堆体温度升高至50℃比槽式堆体提前了3d；接种外源微生物制剂堆体升温至50℃比未接种的提前2～3d；本试验中各处理的种子发芽指数变化表明，牛粪经过20d堆肥处理后就对植物无毒性。     

基于NIRS和Local PLS算法的堆肥关键参数实时动态分析

为对不同堆肥工艺堆肥全过程关键参数进行实时动态分析,该研究以牛粪便和玉米秸秆为原料,进行规模化槽式和膜覆盖好氧堆肥,采集堆肥全过程样本,分析了2种堆肥技术堆肥全过程中含水率、有机质含量和碳氮比等关键参数的变化,并结合Local PLS算法建立了2种堆肥技术堆肥全过程中上述参数的通用速测模型,得出以下结果:1)2种主要工艺关键参数数值及变化规律均不同,且在整个堆肥过程中有显著性变化(P0.05);2)所建立的Local PLS模型的RPD(Ratio of Prediction to Deviation)为4.47,RSD(Relative Standard Deviation)为3.37%,可达到很好的预测效果;有机质含量和碳氮比的R_P~2分别为0.74和0.77,RPD大于1.5,RSD小于10%,模型可用于定量预测;近红外预测值与实测值随堆肥时间的变化趋势具有较好的一致性,可实现规模化堆肥过程中关键参数的实时分析。     

二氧化锰对微好氧堆肥腐熟、温室气体及臭气排放的影响

为探究锰矿物添加对微好氧堆肥过程腐熟、温室气体和臭气排放的影响,以由厨余垃圾、水稻秸秆、羊粪和尾菜组成的多元混合物料堆肥为研究对象,共设3个处理,采用间歇通风方式,将通风速率为0.14 L/（kg·min）设置为好氧堆肥对照（CK）,速率为0.06 L/（kg·min）为微好氧处理（T1）,添加二氧化锰（MnO₂）的微好氧处理为T2。结果表明：多元废弃物好氧或微好氧堆肥在堆制70 d后均能腐熟,但T2处理腐熟度显著高于T1。微好氧处理T1、T2减少了26.47%～30.29%的NH₃和33.19%～38.60%的N₂O的排放,总温室效应减少了29.26%～31.38%。臭气的排放集中在前14 d,T1、T2处理的H₂S和VOCs的释放量显著增加了320.35%～501.04%和39.82%～53.63%。因此,微好氧堆肥可达到减排目的,但却加剧臭气的排放;MnO₂可提高促进堆肥腐熟,降低温室气体和臭气的排放。     

一种堆肥自动控制系统软件的设计与模拟运行效果

采用Microsoft Visual Basic语肓,结合Microsoft Access 8L Excel开发了一种堆肥自动控制系统软件(Temperature -Oxygen-Time,TOT)。软件可实现基于温度、排出气体含氧量和时间三因素对堆肥通风系统进行反馈式控制,最高报警温度、排出气体最低含氧量和阶段划分温度等均可自定义设置,堆肥温度、排出气体含氧量和pH值均可实时监测。系统每10 s刷新显示一次监测结果,每1h自动保存当前采集数据,利用Excel从数据库中读取数据方便对分析结果。模拟运行结果表明,软件能按照预定的要求控制风机开关,能正确计算和记录各个阶段和风机的运行时间,能有效地显示和保存数据。结合Excel,还能快捷地读取温度和含氧量的变化的数据、绘制其变化曲线。     

C/N对蓝藻好氧堆肥腐熟及无害化进程的影响

为探索和优化脱水蓝藻藻泥好氧堆肥无害化处理工艺参数,利用堆肥反应器,研究了C/N分别为5（T1）、15（T2）和25（T3）的处理对蓝藻藻泥腐熟进程及微囊藻毒素（MC）降解速率的影响。结果表明,堆肥过程中各处理间的pH、总碳量及其形态、总氮量及其形态、总磷含量、总钾含量、种子发芽指数差异显著。与蓝藻自然堆置相比,添加辅料增加堆体C/N可提高蓝藻的腐熟速度。堆肥35d后,T2和T3处理的堆肥成品均已满足有机肥行业标准,种子发芽指数均高于80%;但MC-LR和MC-RR仍有较大的降解潜力,从无害化的角度考虑,蓝藻高温堆肥时间不应少于50d。C/N过高增加了氮素的损失,如何进一步降低氮素的损失,提高堆肥过程中MC的降解将是今后蓝藻堆肥研究的重点。