基于3 DEEM-PARAFAC的短期稻虾共作土壤DOM荧光光谱分析

稻虾共作模式已在中国长江中下游地区广泛应用.为研究短期稻虾共作对土壤溶解性有机物(DOM)组成和腐殖化的影响,采用三维荧光光谱耦合平行因子法(3DEEM-PARAFAC)分析土壤DOM荧光组分和各组分变化规律,利用腐殖化指数(HIX)、腐殖酸与色氨酸荧光比值(A:T)、新鲜指数(β:α)、McKnight荧光指数(MFI)、Y型荧光指数(YFI)等多种荧光光谱指数表征DOM腐殖化程度,并通过皮尔逊相关系数进行相关性分析.研究发现,土壤DOM包括3个荧光组分,C1为较低相对分子质量的腐殖质类物质,C2为较高芳香度的UVC类腐殖质,C3为酪氨酸类物质,未发现高相对分子质量腐殖质类物质.在0～20.0 cm表层土壤中,C1、C2组分荧光强度随采样时间的推迟呈先上升后下降趋势,峰值出现在水稻分蘖期或抽穗期,而C3组分荧光强度无明显变化规律.皮尔逊相关系数分析结果显示,腐殖质类物质C1荧光强度与C2荧光强度呈显著正相关性(r=0.99,P<0.001),蛋白质类物质C3荧光强度与其他荧光指数(强度)相关性均较弱(r<0.40).HIX与C1荧光强度、A:T呈显著正相关,均可被线性函数拟合.相较于MFI,YFI更能反映土壤中DOM的腐殖化变化特性,YFI与HIX可被指数函数较好拟合.研究认为,短期稻虾共作土壤的腐殖化特征主要受内源有机质降解影响,而受外源蛋白质类物质输入的影响较小,且难以通过分析溶解性有机碳含量来监测土壤有机质腐殖化程度.     

芦笋老茎堆肥中高温纤维素分解菌的分离、筛选及鉴定

采用纤维素刚果红培养基在45℃下从芦笋老茎堆肥中分离筛选出52株高温纤维素分解菌。通过水解圈直径与菌落直径比值的比较,进一步获得了6株纤维素分解能力较强的菌株。经菌落形态观察、革兰氏染色、芽孢染色和生理生化试验,6株高温纤维素分解菌初步鉴定为需氧芽孢杆菌(Bacillus spp.)。     

杏鲍菇、白灵菇对芦笋老茎中木质纤维素的分解利用

采用袋栽研究了杏鲍菇、白灵菇对芦笋老茎中木质纤维素的分解利用情况,结果表明,在菌丝生长阶段,杏鲍菇、白灵菇对木质纤维素的降解量分别为18.08,17.39 g,分别占培养料失质量的74.43%,76.01%;在子实体发育阶段,杏鲍菇对木质纤维素的降解量占培养料失质量的80.15%～94.03%,白灵菇对木质纤维素的降解量占培养料失质量的70.49%～94.56%;在整个栽培过程中,杏鲍菇、白灵菇对培养料木质纤维素的降解量分别为105.79,104.50 g,分别占培养料失质量的83.22%,80.51%。这说明杏鲍菇、白灵菇生长发育所需要的83.22%,80.51%的碳源来自于木质纤维素。杏鲍菇、白灵菇对芦笋老茎培养料中木质素的分解率分别为81.31%,80.38%,对纤维素的分解率分别为72.20%,69.03%,对半纤维素的分解率分别为56.14%,59.72%,说明杏鲍菇分解利用芦笋老茎中木质纤维素的能力强于白灵菇。在试验条件下,杏鲍菇的发菌时间、出菇时间均比白灵菇短,出菇产量和绝对生物学效率也较白灵菇高,这从另一个角度证明了杏鲍菇具有比白灵菇更强的分解利用芦笋老茎中木质纤维素的能力。     

接种菌剂对稻秸好氧厌氧两相发酵产气影响

为提高水稻秸秆在好氧厌氧两相发酵工艺中降解率,采用好氧水解阶段添加不同菌剂方法提高好氧产酸相纤维素降解率。结果表明,各处理组中木霉和黑曲霉混菌组较单一菌种组纤维素和半纤维素降解率更高,水解效果更好。其中木霉黑曲霉混菌曝气组,总酶活最高,纤维素和半纤维素降解效果最好,累积产甲烷量最高,TS产气量最高达到438.57 m L·g-1。由此可见,木霉、黑曲霉混菌并同时曝气供气方式能显著提高水稻秸秆固体有机物降解利用率,促进秸秆生物质转化为沼气。     

鸡粪筒仓式反应器堆肥产品质量评估和经济效益分析

为评估筒仓式反应器堆肥产品质量，利用大型筒仓式反应器开展鸡粪堆肥试验，探究堆肥原料组成、曝气强度和发酵菌剂对反应器堆肥产品的腐熟状况、氮素含量、总养分含量等的影响，并分析反应器堆肥处理鸡粪的经济效益。结果显示，添加菌渣和发酵菌剂、维持适中的曝气强度可以提高堆肥温度，降低堆肥pH值。添加菌渣和发酵菌剂、增大曝气强度可以降低堆肥含水率。添加菌渣、降低曝气强度可以抑制总有机碳和腐殖质的降解，添加发酵菌剂可以促进总有机碳降解，但对腐殖质的影响较小。原料组成对腐熟堆肥的种子发芽指数的影响较小，增大曝气强度和添加发酵菌剂可以提高堆肥的种子发芽指数。反应器处理鸡粪堆肥产品的铵态氮(NH⁺₄-N)含量为100～150 mg/kg,硝态氮(NO^-₃-N)含量较低且差别较小。反应器处理后的腐熟堆肥的总养分含量为5.58%～7.44%,达到国家有机肥料标准要求；总有机质含量为26.44%～48.12%,含水率为25.00%～35.00%,pH值为9.40,腐熟堆肥的种子发芽指数为19.33%～59.50%,均未达到国家标...     

高温DXG复合菌剂对堆肥腐熟的影响

将E3、DG-3、CCS3、M8、M26菌株单独扩大培养后,按25∶15∶30∶15∶15的比例混合,配成高温DXG复合菌剂。按4‰的接种量接入新鲜配制的堆肥中进行好氧堆肥发酵。结果表明,接种复合菌剂的DXG堆肥比对照(未接种复合菌剂DXG)堆肥提前7 d达到高温期;与对照相比,全碳含量降低4.63%,腐殖酸总量提高25.2%,胡敏酸含量提高30.4%。接种复合菌剂的DXG堆肥C/N和腐殖化系数比对照堆肥提前7 d达到腐熟标准;白菜种子发芽指数表明,接种复合菌剂的DXG堆肥第12天时已初步腐熟。     

复合菌剂对好氧堆肥养分组成变化的影响

[目的]实现畜禽粪便的无害化要求,优化堆肥工艺。[方法]在分析好氧堆肥温度变化确定堆肥进行程度的基础上,研究复合菌剂对好氧堆肥养分组成变化的影响。[结果]接种复合菌剂在加速碳素分解、缩短堆肥周期的同时,能够使有机碳含量和C/N分别比不接种复合菌剂降低4.68%和7.08%,使全氮量、水解性氮含量、有效磷含量分别比不接种复合菌剂提高2.59%、10.98%和3.76%,而复合菌剂对于速效钾含量的影响并不明显。[结论]复合菌剂的接种能够提高肥效,确保生产出优质的堆肥产品。     

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。     

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%。     

添加沼渣对餐厨垃圾堆肥腐殖化过程的影响

为探讨添加沼渣对餐厨垃圾堆肥腐殖化过程的影响,设计餐厨垃圾∶沼渣的干基比例分别为4∶0 （T1）、3∶1 （T2）和1∶3 （T3）3个处理,以水稻秸秆作为辅料进行条垛式堆肥。通过测定堆体温度、干物质含量、种子发芽指数以及总氮、总有机碳、胡敏酸和富里酸含量,分析堆体的物料降解、腐殖化程度、碳氮损失和堆肥品质等。结果表明：随着沼渣比例的增加,堆肥的有效积温比、腐殖质聚合度、腐殖化指数均上升; 50 d完成堆肥时,T2处理具有最高的干物质降解率（37.16%）、氮含量（23.89 g·kg^-1）和种子发芽指数（90.59%）,并具有较高的有效积温比（63.73%）、腐殖质聚合度（0.84）和腐殖化指数（7.78%）。研究发现,添加沼渣提高了餐厨垃圾堆肥高温期发酵效率,强化了堆肥腐殖化作用,同时也增加了碳、氮损失。     

里氏木霉利用玉米秸秆形成类胡敏酸（HAL）的特异性研究

为探明里氏木霉(Trichoderma reesei)在腐殖化过程中,不同培养时间下利用玉米秸秆得到的培养产物(HLS)的碱提取物——类胡敏酸(HAL)的结构特征是否具有与土壤胡敏酸相似的特异性,通过固体培养的方式模拟秸秆堆肥,在玉米秸秆中添加里氏木霉进行为期30 d的腐殖化培养,并以灭菌后不添加微生物的处理作为对照,在培养的0、15、30 d采样观察研究。通过元素组成、红外光谱及差热的技术手段对里氏木霉利用玉米秸秆形成的类胡敏酸(HAL)进行分析,与土壤的胡敏酸(HA)比较观察其特异性。对比CK,在模拟腐殖化的过程中,接种里氏木霉可以显著改变其HAL的结构特征,其芳香性/脂族性的比例变化符合多酚学说。里氏木霉可以在30 d内将HAL的元素结构集中在O/C=0.528、H/C=1.322左右,与土壤HA的O/C值、H/C值差异缩减了71.08%、49.25%,使其更加接近土壤HA的结构特征。总体来看,里氏木霉在分解矿化玉米秸秆中纤维素和木质素的同时,可以有效促进玉米秸秆向腐殖质的转化,其形成的HAL的结构变化支持了多酚学说。里氏木霉培养下的HAL可随着腐殖化培养时间的增加,与土壤HA的结构特征差异持续缩小,逐渐具有特异性。     

接种微生物条件下牛粪+麦秸堆腐过程有机组分的动态变化

大量排放的畜禽粪便若利用不当则会对环境构成威胁,经微生物发酵、制成高效有机肥料是粪肥与秸秆综合利用的一种重要方式.试验以牛粪添加不同比例的小麦秸秆为原料,在接种和非接种微生物的条件下进行堆腐.研究了腐解过程有机组分及腐殖物质的动态变化.结果表明,随着腐解进行,乙醇溶性组分含量逐渐降低;水溶性组分含量先升高再降低;半纤维素和纤维素含量随腐解进行呈现一定波动,但总体旱降低趋势;木质索含量呈增加趋势;全碳含量降低,腐殖物质碳占全碳的比例逐渐增加,H/F比值逐渐升高.秸秆的加入比例越高越有利于木质素的积累,牛粪所占比例越大则越有利于腐殖物质的形成.接种微生物可促进有机物料中各有机组分的分解,并有利于腐殖物质的形成.     

不同添加剂处理对水稻秸秆腐解效果的影响

【目的】研究不同化学添加剂处理下水稻秸秆腐解产物的理化特性、养分含量、腐殖酸性质变化以及腐解产物浸提液对种子发芽指数的影响,为秸秆高效、高质腐熟以及有机废弃物合理利用提供理论依据和技术参考。【方法】以水稻秸秆作为供试有机物料,EM菌作为供试腐解菌剂,FeSO4、Na2SO4、石灰和碱渣作为添加剂,布置室内培育试验,观测不同添加剂处理下水稻秸秆腐解产物的pH,有机质,氮、磷、钾养分,腐殖酸性质的变化,分析各处理腐解产物浸提液对萝卜种子发芽的影响。【结果】培养54 d后,各添加剂处理的pH为8.17—8.65,呈微碱性,并且其物理特性也达到腐熟标准;10%碱渣、3%FeSO4、10%碱渣配合3%FeSO4处理下秸秆腐解产物的有机质残留和养分含量水平较高;3%FeSO4和10%碱渣配合3%FeSO4处理下,秸秆腐解产物的腐殖酸含量分别为76.1、78.0 g•kg-1,明显高于其它处理。化学添加剂处理也显著提高了腐殖酸品质,10%碱渣和10%石灰处理下,秸秆腐解产物中的胡敏酸（HA）含量为47.7和50.3 g•kg-1,胡敏酸与富里酸比（HA/FA）>2;添加10%碱渣、3%FeSO4以及10%碱渣配合3% FeSO4处理下,萝卜种子发芽指数（germination index,GI）均达到80%以上,表明上述处理不仅能促进秸秆的高效腐熟,还能有效消除秸秆腐解产物的毒害作用。【结论】有机物料腐解过程中添加碱渣和FeSO4能明显促进秸秆腐熟,提高腐解产物的品质。     

碳氮比对芒果树剪枝堆肥的影响

【目的】探讨初始物料不同碳氮比（C/N）芒果树修剪枝在堆肥过程中腐殖化程度的影响,为芒果园清洁生产及废弃物资源化利用提供参考依据。【方法】于四川攀枝花仁和区芒果产业园基地,以修剪下来的含高C/N和难生物降解木质纤维素的芒果树枝树叶为原料,设T20（C/N=20）、T25（C/N=25）和T30（C/N=为30）处理,以C/N=63.63为对照（CK）,测定堆肥理化性质的动态变化。【结果】各处理堆肥理化性质的各项指标并未随着物料C/N的增加而呈线性变化。堆肥的pH和电导率（EC）均在堆肥腐熟标准的正常范围内,CK的pH整体低于其他3个处理,T25处理的EC整体低于其余3个处理。纤维素降解率分别为7.54%、32.21%、12.87%和8.75%。胡敏酸含量整体呈降低趋势,富里酸含量整体变化规律为降低、升高再降低。T20和T25处理的高温期持续时间（5和8 d）和种子发芽指数指标（GI）（0.89和0.93）均达堆肥腐熟要求。从终点C/N与初始C/N的比值（T值）和腐殖化指数2个指标来看,仅T25处理达腐熟要求,T30处理和CK的高温期持续时间均为4 d,T值为0.84和0.73,均不满足T≤0.60的腐熟标准。GI为0.75和0.76,未达到GI>0.85的腐熟要求;腐殖化指数分别为0.85和1.25,T30处理并不满足腐殖化指数不低于1.00的腐熟标准。【结论】当初始物料C/N=25时,对有机质和纤维素降解、堆体高温累积、种子GI增加有促进作用,可缩短堆肥周期,堆肥综合效果最佳。     

复合微生物菌剂发酵制备生物腐植酸的条件优化及其结构特性

为探究利用农业废弃物制备生物腐植酸的工艺条件,本研究筛选具有木质纤维素腐殖化功能菌株并复配高效微生物菌剂,研究发酵条件对生物腐植酸产量的影响,探究制备获得的生物腐植酸产物的结构特性。本研究以小麦秸秆为主要底物共筛选获得14株腐殖化功能菌株,其中哈茨木霉DLT21、绒毛木霉DLS32、裂褶菌JLD3和拟康氏木霉DLS12腐植酸产量显著高于其他菌株,4株菌具有良好的相容性并且木质纤维素降解酶系互补。利用复合微生物菌剂发酵获得的最佳生物腐植酸制备条件为：麸皮为碳源、豆粕为氮源、麸皮与豆粕质量比为1∶0.8、初始含水率为70%、接种量为10⁷个·g^-1（以干质量计）,在此条件下发酵20 d,腐植酸产量达338 mg·g^-1。与商品腐植酸相比,本研究制备获得的生物腐植酸具有更高的N、H元素含量以及更多的羟基、亚甲基和酰胺基官能团。     

辅料配比及通风速率对污泥气流膜堆肥过程氮素迁移的影响

为探究污泥堆肥演变规律并优化污泥气流膜堆肥工艺参数,以园林垃圾和玉米秸秆作为辅料,通过对堆肥过程中的理化指标及可溶性有机物的三维荧光光谱等进行分析,分别研究了3种不同辅料配比、3档通风速率对气流膜堆肥过程氮素变化的影响。结果表明：与其他堆体相比,在辅料配比为7∶3∶1 （污泥∶园林垃圾∶玉米秸秆）、通气速率为0.9 m³·h-1的条件下,堆体总氮含量相对上升了9.65%,腐植酸类物质的荧光强度相对百分含量增加了76.62%,此条件下堆体内氮素向稳定的可利用含氮物质中迁移最多,堆肥效果最佳。研究表明,辅料添加量越大,高温阶段持续越长,无害化处理效果越好,但腐熟效果不佳;通风速率对堆肥过程中氮素的稳定化转移影响较大,合适的通风速率能使氮素向有利的方向迁移。     

通风模式对垃圾渗出液微生物循环接种强化堆肥的影响

采用小风量连续通风和大风量间歇通风两种方式,进行2组自制菌剂接种堆肥和1组未接种堆肥的对比试验,研究了不同通风方式对垃圾渗出液微生物接种堆肥的影响。结果表明,与接种间歇通风组相比,接种连续通风组耗氧速率高出30%以上,堆肥过程中纤维素酶活性平均高出28.7%,呈现出明显的优势,堆体内微生物更为活跃,表明连续通风更有利于堆肥的腐熟稳定,间歇通风在一定程度上削弱了菌剂接种的有效作用。     

生活垃圾接种微生物堆肥对腐殖组分的影响

利用外源微生物(美商复合菌,MS;东农发酵菌,DN)进行城市生活垃圾堆肥。在堆肥过程中,系统地分析了腐殖酸组分的动态变化。结果表明,在生活垃圾堆肥过程中,腐殖质、胡敏酸含量在堆肥前期呈明显的降低趋势,但至堆肥腐熟期,又逐渐升高。堆肥结束后,外源微生物处理胡敏酸的含量明显高于不接种外源微生物处理。富里酸的含量在整个堆肥周期内呈较为明显的下降趋势,外源微生物处理富里酸的含量在堆肥的不同时期均低于不接种外源微生物处理。在城市生活垃圾堆肥过程中,腐殖化指数(HI)、胡敏酸的百分含量(HP)在堆肥周期内则呈明显的上升趋势,表明在堆肥过程中腐殖酸的腐殖化程度增加。在堆肥后期,外源微生物处理HI,HP值明显高于不接种外源微生物处理,其中DN处理效果强于MS复合菌处理。     

Fractionation of soil organic carbon in a calcareous soil after long-term tillage and straw residue management

No-tillage (NT) and straw return (S) collectively affect soil organic carbon (SOC). However, changes in the organic carbon pool have been under-investigated. Here, we assessed the quantity and quality of SOC after 11 years of tillage and straw return on the North China Plain. Concentrations of SOC and its labile fractions (particulate organic carbon (POC), potassium permanganate-oxidizable organic carbon (POXC), microbial biomass carbon (MBC), and dissolved organic carbon (DOC)), components of DOC by fluorescence spectroscopy combined with parallel factor analysis (PARAFAC), and the chemical composition of SOC by ¹³C NMR (nuclear magnetic resonance) spectroscopy were explored. Treatments comprised conventional tillage (CT) and NT under straw removal (S0), return of wheat straw only (S1), or return of both wheat straw and maize residue (S2). Straw return significantly increased the concentrations and stocks of SOC at 0–20 cm depth, but NT stratified them with enrichment at 0–10 cm and a decrease at 10–20 cm compared to CT, especially under S2. Labile C fractions showed similar patterns of variation to that of SOC, with POC and POXC more sensitive to straw return and the former more sensitive to tillage. Six fluorescence components of DOC were identified, mainly comprising humic-like substances with smaller amounts of fulvic acid-like substances and tryptophan. Straw return significantly decreased the fluorescence index (FI) and autochthonous index (BIX) and increased the humification index (HIX). No-tillage generally increased HIX in topsoil but decreased it and increased the FI and BIX below the topsoil. Relative abudance order of the chemical composition of SOC was: O-alkyl C>alkyl-C>aromatic-C>carbonyl-C. Overall, NT under S2 effectively increased SOC and its labile C forms and DOC humification in topsoil and microbially-derived DOC below the topsoil. Return of both wheat and maize straw was a decisive factor in promoting SOC in the plow layer. The stratification of SOC under NT may confer a long-term influence on carbon sequestration.