接种复合菌剂对牛粪好氧堆肥进程及温室气体(CH_4和N_2O)排放的影响

[目的]畜禽粪便好氧堆肥是实现废弃物稳定化、无害化和资源化的重要途径,但在实施过程中往往进度较慢,同时会产生大量温室气体污染环境。评估接种特定微生物后对畜禽粪便堆肥进程及温室气体产生的影响可为开发相应改良堆肥的菌剂产品提供理论依据。[方法]设置牛粪好氧条垛式堆肥试验,通过常规理化指标测定、静态暗箱法和荧光定量PCR分别研究了接种含解淀粉芽孢杆菌和灰绿曲霉的复合菌剂对牛粪堆肥进程、温室气体(CH_4和N_2O)产生和相关功能基因丰度的影响。[结果]接种复合菌剂加快了堆体升温,堆肥3 d即超过60.0℃,最高温度达到74.0℃;对照处理堆肥9 d时温度才达到60.0℃以上,最高温度为69.7℃。堆肥接菌处理后与对照相比p H值和含水率均下降,而电导率相差不大。接种复合菌剂显著降低堆体的C/N,在22 d时已下降至12.8,而对照处理至32 d才下降至12.5;2个处理间的铵硝含量相差不大。不同处理堆肥的CH_4与N_2O排放均呈此消彼长的趋势,其中CH_4排放主要集中在堆肥前期,且接种复合菌剂显著降低了CH_4排放通量(峰值排放通量分别为894.9和1 241.4 mg·m~(-2)·h~(-1))。定量PCR结果表明:接菌处理显著降低了甲烷产生相关功能基因mcr A的丰度,而增加了甲烷氧化相关功能基因pmo A的丰度。N_2O排放主要集中在堆肥后期,2个处理间排放通量相差不大,相关功能基因(amo A、nir K和nos Z)的丰度变化趋势也比较接近。[结论]牛粪好氧堆肥中接种复合菌剂可有效加速堆体升温,延长堆肥高温期时间,加速堆肥腐熟进程,同时减少温室气体CH_4的排放,有利于实现堆肥快速腐熟及无害化。该技术可为优化高温好氧堆肥处理牛粪等固体废弃物提供理论依据与技术支持。     

不同腐熟剂对牛粪好氧堆肥的影响

【目的】研究不同腐熟剂对牛粪好氧堆肥的影响。【方法】分别向鲜牛粪中添加一定量的菌剂、秸秆、蚯蚓,以牛粪自然堆肥为对照,通过在堆肥过程中对温度、pH值、含水量、微生物总数以及表观特征的动态测定【结果】接种微生物菌剂能明显促进堆体内好氧发酵,提高堆体升温速度,加快堆肥进程。其中加菌剂的处理堆温比对照高16.6℃,使堆肥高温期提前4 d出现。但加秸秆的处理最高堆温未达到50℃,整个堆肥未达到腐熟。加野生蚯蚓的处理在堆肥第3 d所有蚯蚓死亡,说明野生蚯蚓不适合牛粪堆肥。【结论】整个堆肥全过程中加菌剂的处理微生物总数最大。这些表明向牛粪中添加一定量的菌剂可加快堆肥进程,缩短堆肥周期。     

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.     

低温菌株的筛选及对堆肥温度的影响

为解决北方低温季节牛粪大量堆积问题,将筛选的糖、淀粉、蛋白质和纤维素分解菌株复配,优化出组合菌剂(T1+DF2+D2+D5+XB1+XA2),研究低温下优化组合菌剂对低温牛粪堆肥起温的影响。结果表明,在室外-20℃低温下,牛粪接种优化组合菌剂后物料迅速升温,48h达55.8℃,第4d达64.9℃,高温期维持8～9d,发酵周期缩短至15d,而未加菌和加常温发酵剂的对照则一直未进入高温期。说明添加低温复合发酵剂能使低温下牛粪堆体迅速升温,进入高温期,完成无害化,缩短发酵周期。     

不同添加剂对牛粪高温堆肥的影响

以牛粪为原料进行高温堆肥试验,在添加不同添加剂的条件下,采用好氧人工翻堆堆肥方式,研究不同添加剂对牛粪高温堆肥的影响.结果表明:添加了添加剂的堆肥,堆体含水率、E4/E6值的下降趋势均大于对照,进入高温所需时间较短,高温维持时间长,种子发芽指数高于对照,可达到无害化要求.其中牛粪同时添加玉米秸秆和微生物腐熟剂的处理效果最好,堆肥升温快,堆温2d达到50℃以上,高温维持28d,堆体最高温度66.7℃,至堆肥结束时,堆体pH值7.91,E4/E6值1.59,种子发芽指数达98.93%,堆料腐熟快,有利于加快堆肥的进程.     

接菌剂对牛粪堆肥化过程中主要成分含量的影响

为了研究接菌剂对牛粪堆肥过程中温度、pH、纤维素、半纤维素、木质素、总氮、总磷和总钾含量变化的影响,以木质纤维素分解复合菌系为接菌剂,以牛粪为主要堆肥原料,进行了59 d的堆肥试验。结果表明,接种处理与对照相比,堆体温度达到50℃时间提前4 d,50℃以上的持续时间比对照长7 d,pH值下降的速度快,堆体中纤维素、半纤维素、木质素的降解率分别比对照提高了12.8%、3.51%和4.78%,接种处理促进了木质纤维素类物质的降解,减少了3.9%的总氮损失,但是对全磷和全钾的影响不大。     

接种外源腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响

[目的]研究接种外源腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响,为腐熟菌剂的应用提供科学依据。[方法]比较接种腐熟菌剂牛粪堆肥和自然堆肥的物理和化学成分的变化,研究腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响。[结果]接种腐熟菌剂促进堆肥有机物质分解转化,使堆肥高温期提前7～10 d,高温期延长,提高堆肥腐殖酸含量。[结论]接种腐熟菌剂可以加快牛粪堆肥腐熟进程,提高堆肥产品质量。     

复合发酵剂对低温环境牛粪堆肥的影响

本试验针对北方寒区特殊地理环境条件,采用牛粪好氧堆肥发酵,研究0℃以下,接种复合发酵剂对堆肥的影响.结果表明:牛粪接种复合发酵剂24h和48h堆温分别升至40.1℃、55.6℃;高温I期持续6d;发酵周期缩短至12d;脱水率达40%以上;pH值先降低后升高,最终稳定8.2左右;除臭效果良好,3d后臭味基本消除.     

低温下牛粪接种发酵剂对堆肥温度与微生物的影响

试验针对北方寒区特殊地理环境条件,采用牛粪好氧堆肥发酵,研究室外温度低于0℃时,接种复合发酵剂对堆肥温度、微生物数量及区系变化特征的影响。结果表明,牛粪接种复合发酵剂24h和48h堆温分别升至40.1℃和55.6℃;高温期持续6d;发酵周期缩短至12d。细菌对堆肥升温起主要作用;细菌和放线菌是高温阶段主要作用菌群;腐熟阶段细菌、放线菌和真菌共同作用,且细菌作用强于放线菌和真菌。     

微生物菌剂对玉米秸秆堆腐发酵过程的影响

采用槽式堆料发酵的方式，以玉米秸秆为研究对象，牛粪为氮源，探讨接种不同微生物菌剂对玉米秸秆堆腐发酵过程的影响。结果表明，接种微生物菌剂有利于促进玉米秸秆堆体温度的迅速升高，其中T1(有机肥发酵剂)和T2(菌剂A)处理的最高温度分别可达71.1和70.1℃;除对照T0(未使用菌剂)处理随时间推移pH呈逐渐增大的趋势，添加微生物菌剂的处理pH均呈先增大后减小的趋势；各处理EC值均呈先增大后降低的趋势，与初始值相比，在堆腐发酵60 d时，T1处理EC值降低最多，可达40.4%;各处理堆料的E4/E6值变化趋势较为一致，均呈先增大后降低的趋势，在堆腐60 d时，接种微生物菌剂的处理显著低于对照处理；不同处理的发芽指数(GI)均呈先逐渐增大后趋于稳定的趋势，在堆腐60 d时，T1和T2处理GI均超过90%,筛选出2个适宜宁夏地区玉米秸秆腐熟发酵的菌剂。     

牛粪堆肥高温发酵微生物分离及堆肥效果

[目的]筛选出促进牛粪高效堆肥的高温微生物。[方法]采用平板稀释法,从新鲜牛粪中分离并纯化出9种出现频率高、繁殖速度快的优势嗜热菌（GX1、GX2、GX3、GX4、GX6、GX10、GF1、GF5、GZ1）,同时引入黄孢原毛平革菌。将10种菌株扩大繁殖以后,进行单菌种牛粪堆肥试验。通过观测堆肥过程温度变化,测定堆肥结束后各堆料的pH值、种子发芽指数以及纤维素、半纤维素含量,对各嗜热菌的堆肥效果进行分析。[结果]添加菌剂可以快速提高堆肥温度,促进牛粪发酵腐熟,缩短堆制时间;添加菌剂后堆料的纤维素和半纤维素的降解率明显提高。[结论]黄孢原毛平革菌以及北京农学院有机肥课题组自选菌株GX1、GX2、GX4更能提高牛粪堆肥效果。     

蚯蚓对牛粪中碳、氮及其他营养物质转化的影响

试验地位于安徽肥东县桂和养牛场,选择6个地块作为消解床,新鲜奶牛粪采用均匀堆垄铺在消解床上。分析了60 d内奶牛粪便自然堆制和蚯蚓堆制2种处理方式的堆制物的理化性质。结果表明,蚯蚓粪p H、总碳、有机碳、全氮、全钾含量均低于传统的牛粪自然堆制物,全磷、速效磷、速效氮和速效钾均高于牛粪自然堆制物,蚯蚓粪的速效氮和速效磷占全氮和全磷的百分比均分别逐渐升高。由此认为,与自然堆制相比,牛粪蚯蚓堆制加快了堆制物矿化速率,提高了堆制物速效养分含量。     

生物菌剂对玉米秸秆堆沤过程水热状况及酶活性的影响

为解决内蒙古西辽河平原地区还田玉米秸秆腐解困难及腐解周期长等问题，于2020年采用田间秸秆动态堆沤快速腐解试验，分别设置秸秆腐熟剂+秸秆（SRT）、新鲜牛粪+秸秆（SRN）、秸秆腐熟剂+新鲜牛粪+秸秆（SRW）、单一秸秆（CK）4种处理，研究不同外源生物菌剂对堆沤玉米秸秆温度、水分、纤维素酶、脲酶和木质素过氧化氢酶的影响。结果表明，添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪均可提高秸秆腐解速率，并缩短腐解时间。与单一秸秆堆沤相比，添加新鲜牛粪和秸秆腐熟剂均能显著提高堆体秸秆温度和含水率；SRW、SRT和SRN处理纤维素酶活性较CK分别提高15.64%、4.87%和7.96%，脲酶活性分别提高10.29%、3.43%和6.86%，木质素过氧化氢酶活性分别提高71.43%、48.05%和53.25%。因此，添加秸秆腐熟剂和新鲜牛粪可改善堆沤秸秆水热条件和提高秸秆水解酶活性，进而加快秸秆堆沤腐解进程，两者耦合使用效果更佳，可作为一种高效秸秆堆沤方式在内蒙古西辽河平原地区推广应用。     

调理剂比例对污泥蚯蚓堆肥的影响

以不同比例的牛粪作为调理剂,利用蚯蚓堆肥处理城市污泥,研究蚯蚓生长状况、产物营养物质(氮、磷、钾、有机质)和重金属(Pb、Cr、Cd、Hg、As)的变化.结果表明,试验结束后各处理蚯蚓条数差异不显著;1∶0(污泥和牛粪干重质量比,下同)处理的蚯蚓总重量和平均单条重量最大;1∶0处理的个体平均增重显著高于1∶1处理;污泥经蚯蚓堆肥后营养成分下降,牛粪营养成分增加;1∶0处理产物全氮含量显著高于1∶2处理;1∶0处理的全磷含量最高;各处理间全钾含量差异不显著.纯牛粪0∶1处理的有机质含量最高;1∶0处理的氮、磷、钾总量显著高于其他处理.污泥堆肥后Pb、Cd、Hg含量下降,而Cr、As的含量升高;牛粪堆肥后各种重金属上升,1∶2、1∶1、2∶1、1∶0处理各种重金属含量均显著高于0∶1处理;1∶2、1∶1、2∶1处理间Pb、Cr、Cd差异不显著;2∶1处理的Hg、As含量与1∶1处理差异不显著,但显著高于1∶2处理.     

添加不同秸秆对牛粪好氧堆肥的影响

规模化养殖已成为现代畜牧业的发展趋势,新疆维吾尔自治区奶牛规模化养殖近年来得到前所未有的发展,但其所带来的污粪利用则成为一个突出问题。以牛粪为主要原料,以生物腐熟剂、四种不同秸秆为添加剂,探究不同来源秸秆添加对牛粪好氧堆肥的影响。结果表明:①堆肥结束时,除对照处理外,其他处理的含水量均达到有机肥腐熟标准中的含水量标准≤20%,且牛粪与苜蓿秸秆混合堆肥处理的含水量首先在第18 d达到标准。②pH的变化趋势为先上升后下降,且所有处理终点堆料均呈弱碱性,pH在8.0~9.0之间,符合腐熟标准。牛粪与棉花秸秆混合堆肥处理结束时的电导率为3.28 ms/cm,不会对作物生长产生阻碍。③在整个堆肥过程中,就初始和结束时的含量相比而言,除牛粪与苜蓿秸秆混合堆肥处理和对照处理外,其他处理的全氮含量均比初期有所增加;与堆肥初期相比,除牛粪与棉花秸秆混合堆肥处理和对照处理外,其他处理的全磷含量均有所增加;各处理全钾含量均比初期有所增加;堆肥结束时,各处理的速效磷、速效钾含量均比初始时有所增加;而有机质因为矿化和释放养分而降低,但仍符合商品有机肥标准。     

Hsp菌剂在牛粪堆肥中的试验应用

报道了Ｈｓｐ菌剂对牛粪堆肥发酵影响的初步试验效果。结果表明,Ｈｓｐ菌剂能迅速提高发酵温度,加快熟化进程,有效杀灭粪中所含的杂草种子和虫卵病菌,具有快速堆肥熟化和无害化的功效。     

利用PCR-DGGE技术对自然堆肥微生物群落多样性的分析

以牛粪和稻草为堆肥原料,对自然堆肥过程进行传统培养法和PCR-DGGE技术的分析,研究了自然堆肥微生物菌群在堆肥不同时期的多态性变化。结果表明,自然堆肥微生物数量呈升高-降低-升高-降低的趋势变化,在堆肥的升温期微生物数量明显增多、高温期有所下降、降温期再次增加。通过DGGE分子生态学手段研究表明,在堆肥的升温期种群的多样性指数也大大的增加、高温期减少、降温期再次增加,与传统培养法成相似的变化规律。     

基于工厂调研的堆肥原料种类和理化性质分析

为了解我国堆肥原料种类和理化性质,于2017-2018年对全国346家有机肥生产企业开展调研,采集堆肥原料样品并进行理化性质测定和分析。结果表明：累计采集动物粪便、作物秸秆、园林废弃物、蔬菜尾菜、农副产品加工副产物和餐厨垃圾等堆肥原料样品共36种523个,未采集到马粪、驴粪、骡子粪和圈粪。畜禽粪便氮磷钾总养分呈升高趋势,牛粪、猪粪、羊粪和鸡粪与20 a前相比分别增加27.4%、8.2%、1.7%和26.9%,其中氮增加幅度为-12.5%~19.7%,磷增加幅度为17.1%~56.1%,钾增加幅度为-8.2%~21.9%。不同原料N/P差异性大,畜禽粪便N/P普遍低于秸秆类。在过去的20 a间,马粪、驴粪、骡子粪和圈粪等不再是主要的堆肥原料。以畜禽粪便为主要原料的堆肥N/P与C/N呈显著正相关,堆肥时可通过调控C/N获得适宜的N/P,减少土壤磷素累积。     

添加辅料对秸秆与牛粪堆腐基质化产物的影响

【目的】通过在秸秆与牛粪混合发酵过程中添加不同种类的辅料,探讨其对最终基质化产物的理化性状的影响。【方法】以牛粪、秸秆、褐煤、草炭、粉煤灰、菇渣、沸石等试材进行混合发酵,记录发酵过程中堆体的温度,并测量基质化产物的容重、总孔隙度、大小孔隙比、pH值和EC值等指标。【结果】通过添加辅料可以降低秸秆与牛粪堆腐基质化产物的pH值,增大通气孔隙度,减小持水孔隙度,提高大小孔隙比。其中添加褐煤、草炭可以降低基质化产物的容重和EC值,草炭还可以增加基质化产物的总孔隙度;添加粉煤灰可以降低基质化产物的EC值,但是其发酵过程中堆体温度维持在55℃以上的天数不足5d,不足以杀死致病菌、虫卵和草籽,其基质化产物的容重未被改善且pH值大于8,不能满足大部分植物良好生长;添加菇渣及沸石既可以降低基质化产物的容重,又可以增加基质化产物的总孔隙度,但是其基质化产物的EC值过高,抑制植物正常生长且pH值大于8,不能满足大部分植物良好生长。【结论】秸秆与牛粪基质化过程中添加辅料可以在不同程度上改善基质化产物的理化性状。本研究发现,基质化过程中,添加辅料为褐煤和草炭时,秸秆和牛粪混合基质化产物不仅容重较低、透气性良好,而且pH值和EC值适中,适合作为园艺基质应用。     

基于葛渣肥料化利用的蚯蚓转化技术研究

为探索葛渣资源化利用新途径,通过室内蚯蚓养殖试验,研究了新鲜葛渣、腐熟葛渣及鲜葛渣与牛粪不同配比对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)生长繁殖的影响,以及蚯蚓堆制处理前后物料肥力属性的变化,并利用种子发芽实验判断蚯蚓堆肥效果.结果 表明,纯鲜葛渣和纯腐熟葛渣不利于蚯蚓生长和繁殖.蚯蚓在鲜葛渣和牛粪的复混物料中可以正常生长繁殖,10％鲜葛渣复混90％牛粪的物料更有利于蚯蚓繁殖.不同物料经蚯蚓堆肥处理后,总有机质含量显著降低,总养分含量显著升高,种子发芽指数有一定程度的升高,70％鲜葛渣复混30％牛粪经蚯蚓堆肥处理后的总养分含量为102.2 g·kg-1,比10％鲜葛渣复混90％牛粪高出57.7％.研究表明,蚯蚓生物处理技术可应用于葛渣肥料化利用中,采用70％鲜葛渣复混30％牛粪进行蚯蚓堆肥,资源化利用效果最佳.