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(P0.01);多酚氧化酶两者则呈显著正相关性(P0.05).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(P0.01),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.     

接种菌剂对堆肥微生物数量和酶活性的影响

以牛粪和蘑菇渣为原料进行好氧堆肥,研究接种外源菌剂对堆肥中微生物数量和酶活变化的影响,为微生物菌剂的应用和堆肥工艺的改进提供依据.结果表明,加菌处理微生物数量高于CK处理.堆肥巾酶活分析结果表明,各类酶活变化趋势有所不同.其中过氧化氢酶是由低到高的趋势,堆肥中加入外源菌剂对过氧化氢酶活性没有影响,加菌和CK处理最终活性为原始值的2倍以上;脲酶和纤维素酶的变化趋势都是先升高,再降低.加菌和CK处理脲酶活性峰值分别为37.38和30.17 mgNH3N·g-1·24 h-1;纤维素酶活性峰值分别是51.84和30.62 μg·min-1,外源菌剂对二者酶活性均有明显提高.转化酶也是由高到低的变化趋势,但出现两个波峰.加菌处理转化酶活性峰值分别在第3和第14 d出现,峰值为14.20和21.70 mg葡萄糖·g-1·24 h-1;CK处理出现在第3和第21 d,其峰值分别为11.77和20.71 mg葡萄糖·g-1·24 h-1.外源菌剂不仅可提高转化酶活性,还可以使其提前到达峰值.多酚氧化酶与其他酶有较大差别,它是降低-升高-降低的趋势.加菌和CK处理多酚氧化酶活性峰值分别为36.30和47.55 mg没食子素·g-1·3h-1.以上结果表明,在好氧堆肥中接种外源菌剂可以加快堆肥中有机质分解和转化,促进腐熟.     

氧化还原类酶活性在小麦秸秆静态高温堆肥过程中的变化

选取小麦秸秆为试验材料,采取发酵罐处理方法,在静态通气条件下研究了堆腐过程中堆体温度变化、氧化还原类酶活性变化、温度与酶活性变化的关系、不同酶活性之间的关系.结果表明:(1)添加微生物菌剂处理较不添加微生物菌剂处理(CK)升温快、温度高、高温持续时间长;添加微生物菌剂处理堆体温度第2 d上升到50℃以上,第3 d达最高温度67.1℃,50℃以上持续6d;CK堆肥第3 d达到50℃,第4d达最高温度59.5℃,50℃以上持续5 d.(2)过氧化氢酶活性初期较低,中期迅速升高,并维持在较高水平,堆肥第10 d到堆肥结束,添加微生物菌剂处理的过氧化氧酶活性明显高于CK;添加菌剂处理多酚氧化酶活性在堆肥前期和后期高于CK,说明添加菌剂可加速木质素的降解及其产物的转化;添加菌剂处理的脱氢酶活性在堆肥中期显著高于CK;添加菌剂处理的过氧化物酶从堆肥第12 d到堆肥结束活性均高于CK的过氧化物酶活性,表明添加微生物菌剂可促进物质的氧化.(3)脱氢酶活性和过氧化物酶活性在堆肥中期达到最高值,两者变化趋势相同;过氧化氢酶活性、脱氢酶活性、过氧化物酶活性在堆腐后期比较稳定,多酚氧化酶活性堆腐后期呈增长趋势.     

粗纤维降解菌对玉米、小麦秸秆堆肥酶活性及微生物数量的影响

以玉米及小麦秸秆为原料，添加粗纤维降解菌进行堆肥试验，30 天连续分点采样，测定堆肥 发酵过程中堆温、微生物组成、酶活性等的动态变化。结果表明，外源接种粗纤维降解菌可使堆体温 度快速上升，且维持较长时间高温状态。在好氧堆肥中接种外源菌剂可以加快堆肥中有机质分解和 转化，促进腐熟。     

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.     

不同促腐菌剂对园林废弃物堆肥理化性质和优势微生物群落的影响

利用堆肥返料、菇渣和市售腐熟剂作为促腐菌剂,研究了不同促腐菌剂对园林废弃物堆肥过程中堆肥理化性质和优势微生物群落变化的影响。结果表明,添加堆肥返料、菇渣促使堆体在第1天即快速升温至47.4和46.3℃,比对照(CK)高温期(50℃)时间分别延长了2 d和3 d,而添加市售菌剂的堆体在第7天才升温至50.2℃仅比CK提前2 d进入高温期;相比于CK,堆肥结束时添加堆肥返料的T1处理中纤维素、半纤维素和木质素等降解率分别提高了21.5%、15.5%和22.3%,添加菇渣的T2提高了纤维素和木质素的降解率仅分别为5.2%和2.5%;添加市售菌剂的T3使堆体内纤维素、半纤维素和木质素降解率相较于CK分别提高了9.6%、2%和5.8%。添加堆肥返料或菇渣提高了堆体中木质纤维素降解菌(Sphingobacterium、Cellulosimicrobium、Thermobifida、Pseudallescheria)的相对丰度,抑制了有害菌群(Enterobacter、Myroides、Fusarium)繁殖,而添加市售菌剂的堆体仅提高了Pseudallescheria的相对丰度。Spearman相关性分析表明:Thermobifida和Cellulosimicrobium与纤维素和半纤维素含量呈负相关(P≤0.05);Myroides、Boeremia和Fusarium均与GI呈正相关(P0.05);Pyxidiophora与全氮、全磷、全钾和GI呈正相关(P≤0.05)。因此,在园林废弃物堆肥过程中可采用堆肥返料或菇渣作为促腐菌剂来加速堆肥腐熟进程。     

固定化木质素降解菌对园林废弃物堆肥的影响

  目的  以生物质炭和米糠为载体,将木质素降解菌No.11通过固定化的方式制备促进园林废弃物堆肥腐熟的固体菌剂。  方法  通过单因素试验探究接菌量(5%、10%、15%、20%、25%)、保护剂体积分数(0、4%、8%、12%、16%、20%)、含水率(5%、10%、15%、20%、25%)的优化范围,再通过正交试验在该范围内寻找固体菌剂的最佳制备条件。以市售常见有效微生物复合菌(EM菌)菌剂为对比,将制得的菌剂添加到园林废弃物堆肥中,探究其对木质素、纤维素降解和相关酶活力的影响。  结果  木质素降解菌No.11的最佳固定化条件为:接菌量10%、保护剂体积分数8%、含水率15%,制得的菌剂中有效活菌数达1.26×1011 CFU·g?1。园林废弃物堆肥中添加自制菌剂后木质素降解相关酶(漆酶、锰过氧化物酶、木质素过氧化物酶)的活力均得到提高。与添加EM菌相比,木质素降解率提高8.69%;与不添加菌剂相比,木质素降解率提高23.91%,纤维素降解率提高8.34%,堆肥产品达到腐熟标准。  结论  通过固定化木质素降解菌制备的固体菌剂,其有效活菌数符合GB 20287?2006《农用微生物菌剂》的相关要求,将菌剂添加到园林废弃物堆肥中可提高木质素和纤维素降解率,促进堆肥产品腐熟。图3表3参36     

基于畜禽废弃物管理的发酵床技术研究Ⅱ.接种剂的应用效果研究

用腐熟猪粪堆肥为材料制作微生物接种菌剂,在室内模拟条件下,研究了木屑、木屑与稻壳混合两种不同垫料发酵床应用接种剂后,垫料中pH值、无机氮及部分酶活性变化,探析应用接种剂对猪粪的原位降解效果。试验结果表明,菌剂能降低垫料环境pH值;垫料铵态氮和硝态氮含量在第5 d均降到最低值,其中混合垫料铵态氮含量最大时接种组与CK差异极显著;过氧化氢酶活性在第5 d达到最大值,其中木屑垫料过氧化氢酶活性最大时接种组与CK差异极显著;脲酶活性在第10 d达到最大值,两种垫料脲酶活性最大时接种组与CK均达到极显著水平;纤维素酶活性在第5 d达到最大值,两种垫料纤维素酶活性最大时接种组与CK均达到极显著水平;蛋白酶在整个试验过程中保持旺盛的酶活性,呈逐渐增加趋势,应用接种剂加快了猪粪原位降解速率。     

物料碳氮比及微生物菌剂接种量对黄瓜秧-鸡粪堆肥过程的影响

为明确黄瓜秧与鸡粪堆肥的适宜碳氮比及微生物菌剂接种量,本研究设计3个碳氮比(17.5、22.5和27.5)和3个微生物菌剂接种量(0.1%、0.2%、0.3%)共9个处理,测定了不同处理对黄瓜秧与鸡粪好氧堆肥过程中温度、有机质降解率、pH值、种子发芽指数(GI)、养分含量及堆肥腐熟度的影响。结果表明,高碳氮比和高微生物菌剂接种量处理堆体温度更快达到50℃以上,且堆肥过程中高温的峰值高于中、低碳氮比和中、低微生物菌剂接种量处理;高碳氮比和高微生物菌剂接种量处理,有机质降解率、堆肥的腐熟度(T)都显著提高;但接种0.3%微生物菌剂处理对有效磷、速效钾的保留效果以及堆肥最终发芽指数(GI)的提升均不如接种量为0.2%与0.1%的处理。综合上述分析,黄瓜秧与鸡粪进行堆肥无害化生产时,适宜的碳氮比为27.5,微生物菌剂接种量为0.1%～0.2%。     

EM菌剂在牛粪堆肥中的应用

利用牛粪和稻草为原料进行堆肥试验,对堆肥过程中的温度、含水率、pH值、种子发芽指数等指标进行分析,结果表明:堆肥初期堆体升温迅速,50℃以上高温持续时间累计超过16 d;接种EM菌比CK提前1~4 d达到高温期,并且维持时间长。堆肥pH值先升后降,20 d后pH值稳定在8.0左右;含水率持续下降,最终稳定在50%~55%;25 d后添加1.2 mL/kg菌剂的堆肥达到腐熟,种子发芽指数为86.1%。这表明向堆肥中接入一定量的EM菌剂,可加快堆肥腐熟,缩短堆肥周期,对优化堆肥工艺具有重要的意义。     

堆肥过程中纤维素酶活与纤维素降解相关研究

采用室内小型堆肥反应器堆肥,测定CMC酶活性和β-葡萄糖苷水解酶活性,测定堆肥物料中纤维素、半纤维素和木质素相对含量,利用高效液相法测定葡萄糖和纤维二糖。结果表明,堆肥过程中,堆体温度前3 d迅速上升至45℃,进入高温期,维持8 d后进入降温期,最后与环境温度变化一致;β-葡萄糖苷水解酶活性第4天达最大值(1.482μmol p-Nitr·g-1DW·min-1),并在降温腐熟期维持在0.429~0.533μmol p-Nitr·g-1DW·min-1范围内;CMC酶活性变化趋势与β-葡萄糖苷水解酶活性相似,并在第7天达最大值(47.67μg glucose·g-1DW·min-1);纤维素和半纤维素降解趋势相似,均在高温期降解明显;木质素相对含量总体变化较小,且在降温腐熟期小幅增加。结果显示,CMC酶活性与纤维素和半纤维素降解呈正相关。     

不同微生物菌剂在鸡粪堆肥中的应用效果

选择4种微生物菌剂进行鸡粪堆肥发酵试验。结果表明,鸡粪堆肥通过接种微生物菌剂,可以显著提高堆肥初期的发酵温度、延长堆肥高温时间、缩短堆肥发酵周期、促进堆肥快速腐熟;接种菌剂的处理与对照比较,堆肥发酵初期温度提高了12～20℃,达到60℃以上的高温提早了12～13 d;接种微生物菌剂不仅加速有机质的利用,还能加快C/N的下降,提高堆肥的腐熟度;在整个堆肥过程中,接种菌剂2的处理pH较低,在一定程度上控制了高温阶段pH升高导致的氮损失。根据试验结果综合评判,4种微生物菌剂中菌剂2和菌剂3在加速鸡粪堆肥腐熟中的作用效果较好。     

VT菌剂对鸡粪堆肥的微生物指标变化的影响

通过高温好氧堆肥,对接种VT菌剂处理与不接种处理的堆肥过程中微生物数量及生化指标进行分析比较,研究了接种VT菌剂对堆肥过程的影响。结果表明,接种VT菌剂堆肥比不接种堆肥高温维持时间长,细菌和放线菌数量多,但对真菌数量的影响不大,接种VT菌剂堆肥比不接种堆肥的纤维素酶和脲酶活性高,大肠杆菌群数及植物毒性比不接种的降低的幅度大。说明接种VT菌剂不仅使堆肥中微生物数量增多,而且使微生物的活性升高,加速了堆料中有机物的分解,从而加速堆肥反应进程,提高堆肥处理效率,有效杀灭病原微生物。     

酒曲在牛粪堆肥发酵中的应用研究

研究了酒曲对堆肥腐熟速度的影响,并分析了酒曲中起主导作用的微生物种类。结果表明,牛粪堆肥中加入酒曲可促进堆体快速升温,酒曲添加量越大,升温越快,添加1 g/kg酒曲,可使高温期(>50℃)延长3~4 d,30 d后堆肥达到腐熟,白菜种子发芽指数为86%,而不添加酒曲的堆肥为基本腐熟,种子发芽指数为52%。表明向堆肥中接入酒曲可加快堆肥腐熟进程,缩短堆肥周期。酒曲中主要微生物种类为细菌、酵母菌和霉菌,其中细菌和霉菌对堆肥快速腐熟起到了主导作用。     

菌、热及菌热联合对垃圾堆肥腐熟的比较分析

为研究菌剂、余热及其联合作用对堆肥腐熟度的影响,采用强制通风静态堆肥系统,以现有堆肥工艺为对照(CK),比较研究了添加菌剂(T1)、余热利用(T2)、添加菌剂并利用余热(T3)3种工艺垃圾对堆肥过程中腐熟度的影响。结果表明:从温度、pH、电导率(EC)、腐植酸光学特性(E4/E6)、水溶性碳(WSC)、固相C/N和发芽率指数(GI)来看,4个处理均达到腐熟;添加菌剂(T1)对EC、E4/E6、WSC、C/N和GI有显著影响;除E4/E6、WSC和C/N外,循环热风(T2)对其余腐熟度指标有显著影响,菌剂和余热的联合作用可显著提高堆肥的腐熟度,且二者对堆肥腐熟度的影响是一种协同作用。     

微生物菌剂对稻秆－猪粪－蘑菇渣堆肥腐熟进程及品质的影响

[目的]研究微生物菌剂对农业废弃物堆肥品质的影响。[方法]以稻秆、猪粪和蘑菇渣为主要原料进行好氧高温堆肥,通过测定堆肥过程中温度、pH、有机质、纤维素、木质素、种子发芽指数(GI)、微生物数量以及养分含量相关指标,研究了接种绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌(TAB处理)和拟茎点霉B3、绿色木霉、黑曲霉、枯草芽孢杆菌(PTAB处理)对稻秆-猪粪-蘑菇渣堆肥腐熟进程及产品品质的影响。[结果]自然堆肥过程中堆体最高温度为53℃,高温分解时间仅4 d,GI最高为93.00%,有机质最高降低了32.85%。TAB和PTAB处理在第2天后进入高温分解期,持续时间分别为5和7 d,最高温度分别达到59、65℃。堆肥结束时,TAB和PTAB处理的GI分别比对照处理增加了3和13个百分点,有机质含量分别降低了8.73%和23.58%。TAB和PTAB处理能显著提高堆肥产品中速效氮、速效磷、速效钾含量,提升堆肥产品品质。[结论]综合比较堆肥腐熟效果和产品品质,PTAB处理对稻秆猪粪的腐熟效果好于TAB处理。     

不同微生物菌剂处理对鸡粪堆肥发酵的影响

选择3种混合菌剂进行了鸡粪堆肥发酵试验。研究表明,鸡粪堆肥通过接种微生物菌剂,可以明显提高堆肥初期的发酵温度,加快堆肥物料的水分挥发,改变鸡粪中的微生物数量,缩短堆肥发酵周期,促进堆肥快速腐熟,特别是接种菌剂1(乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单孢菌混剂)效果最好,与对照相比,堆肥发酵初期温度提高,中期达到55℃以上,高温期持续8d,水分含量降低8%,细菌、放线菌数量明显降低。