极端嗜热功能菌筛选及其促进堆肥腐熟效果研究

本研究采用富集培养方法从不同高温堆肥环境中分离筛选到9株极端嗜热菌,通过16S rDNA序列比对分析确定其分类地位,通过生长特性研究和酶活测定,优选出6株菌株复配成极端嗜热菌剂,采用模拟堆肥方法研究极端嗜热菌剂促进堆肥腐熟效果。结果表明:本研究分离得到的9株菌分别属于土芽孢杆菌属(Geobacillus sp.)、栖热菌属(Thermus sp.)、副土芽孢杆菌属(Parageobacillus sp.)和红嗜热菌属(Rhodothermus sp.)。所分离菌株最适生长温度均在65～70℃;菌株NY-44、D和E的最适生长pH为9.5,属于嗜碱菌;菌株NY-44最适生长盐浓度为20 g·L~(-1),属于嗜盐菌。土芽孢杆菌和副土芽孢杆菌所产蛋白酶活性相对其他菌株较高,且最适反应温度均不低于80℃。在堆肥30 d时,接种极端嗜热菌剂的处理与未接种相比,种子发芽指数(GI)和胡富比(HA/FA)分别提高了35.9%和21.3%。研究结果表明,接种极端嗜热菌剂能加快堆肥腐熟进程,提高堆肥品质。     

牛粪堆肥纤维素高效降解菌的筛选和应用

为解决牛粪堆肥过程中纤维素难以降解的难题,通过采用羧甲基纤维素筛选平板和刚果红染色的方法,筛选得到了1株高效降解纤维素的细菌X7,其纤维素酶活达40.02±2.87 U/mL,经鉴定为解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)。将降解菌X7配合堆肥接种剂应用于牛粪堆肥中,检测其降解和堆肥促进效果,结果表明:降解菌能提升堆肥温度,使堆肥最高温度达74℃,堆肥高温期持续16 d;添加降解菌X7后堆肥结束时的腐殖质总量达69.3 g/kg,有效提升了堆肥品质,纤维素降解率为43.51%,对照组的降解率仅为11.57%。纤维素高效降解菌X7在牛粪堆肥及纤维素降解应用方面有较大潜力。     

病死猪堆肥高效油脂降解菌的筛选及堆肥效果研究

为加快病死猪堆肥过程中油脂的降解,从受油脂污染的样品中分离、筛选高效油脂降解菌,并将其接种至堆肥中进行堆肥效果验证。共分离得到6株具有油脂降解能力的菌株,其中菌株D-4降解能力最强。在初始筛选条件下,该菌对油脂的降解率达57.21%,在发酵48~54 h时达到产脂肪酶的高峰。经形态特征、生理生化特征、16S r DNA序列系统发育分析,将其鉴定为黏质沙雷氏菌(Serratia marcescens)。D-4菌株不同添加量的堆肥效果表明,接种D-4菌各组堆肥的油脂含量均显著(P0.05)低于各时期对照组中的油脂含量。结果表明,筛选获得的菌株D-4为高效油脂降解菌株,可以用于病死猪腐熟堆肥,加快病死猪中油脂的降解。     

高温木质纤维素降解菌的筛选鉴定及其堆肥应用

为解决畜禽粪便堆肥发酵启动难、木质纤维素降解不充分等问题,筛选能在高温(50～70℃)堆肥中高效降解木质纤维素的高温降解菌株,并评估其在牛粪-秸秆堆肥应用效果.从高温时期堆肥样品中筛选能在50、60和70℃高温下生长、产酶的高温降解菌株.通过水解圈、秸秆崩解、纤维素酶活测试试验,筛选出BS40-4菌株,通过形态学观察和16S rRNA测序法,确定为枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis.该菌株的堆肥应用效果结果表明,接种BS40-4菌株的处理具有发酵启动快、升温迅速、高温持续时间长、木质纤维素降解充分等优势,可有效提高堆肥发酵效率.     

堆肥中高效纤维素降解菌的筛选与鉴定

从邯郸地区堆肥中分离出5株具有纤维素降解能力的菌株,纤维素降解能力的初步鉴定结果显示,M1菌株具有较强的纤维素降解能力。对M1菌株进行分子鉴定和生长特性的初步鉴定,结果表明,M1菌株应当归属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.),菌株的温度生长范围为10~45°C,最适生长温度为30°C,p H 6~8菌株均可生长,最适条件为p H 6。     

木薯渣堆肥的生物酶活性与有机组分降解的关系

木薯渣堆肥过程中,起始物料采用接种微生物菌剂与人工翻堆相结合的模式进行堆肥,经过多种生物和生物化学过程而被转化。通过两个实验处理测定了堆肥过程各阶段温度,纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶的活性和淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、NH+4-N、NO-3-N的含量,并进行了相关性分析。结果表明,接种菌剂可使堆体快速升温,且提高堆肥过程中的最高温度,延长了高温期的持续时间,达到堆肥无害化处理的目的;纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶活性的最高值出现在堆肥的高温期。生物酶活性与堆肥有机组分的含量呈显著负相关,说明生物酶活性可以表征木薯渣堆肥中有机组分降解的状况,指示木薯渣堆肥的发酵腐熟进程。     

发酵床陈化垫料纤维素降解真菌的分离及其堆肥效果研究

采用CMC-Na平板法和刚果红染色法从猪发酵床陈化垫料中分离到1株纤维素高效降解真菌M6。该菌株测序后的ITS基因序列与NCBI数据库进行BLAST比对,并构建系统发育树,该菌株初步鉴定为草酸青霉。优化固态发酵产酶工艺,确定最佳产酶条件:以麸皮+羧甲基纤维素钠为碳源,豆粕为氮源,初始pH值为6.0,接种量为10%,发酵温度为30℃、发酵时间为96h,羧甲基纤维素酶酶活最高可达1 446U·g~(-1),是优化前的2.31倍。堆肥试验结果表明:接种M6组和EM菌剂组均在第3d进入高温期(50℃),且高温分别维持了10d和6d;菌株M6组、EM组、对照组纤维素降解率分别为41.1%、38.8%、14.8%。因此,菌株M6组高温维持时间长、纤维素降解率高,在发酵床陈化垫料堆肥腐熟发酵中具有潜在的应用前景。     

沼液堆肥和牛粪堆肥发酵过程中酶活性及理化指标变化的差异

为评价沼液作为堆肥含氮添加剂的应用效果,开发沼液的处理应用技术,本研究以牛粪树叶堆肥为对照,沼液和树叶混合堆制发酵,探讨其发酵进程中主要酶活性及理化指标的变化.结果表明:沼液堆肥和牛粪堆肥在50℃以上的高温持续35 d以上,且沼液堆肥持续50℃以上的高温期比牛粪堆肥缩短了8d.沼液堆肥β-葡萄糖苷酶活性和碱性磷酸单酯酶活性都是随堆肥时间延长呈降低趋势,最低值分别出现在第30天(为25.9 U/mL)和第45天(为0.15 U/mL),脲酶活性却呈现先升高后降低,第6天时NH3-N达到最高值4.2 mg/(g· 24 h),第45天时NH3-N达到最低值1.02 mg/(g·24 h);而牛粪堆肥的β-葡萄糖苷酶、脲酶、碱性磷酸单酯酶活性随堆肥时间延长呈先升高后降低趋势,最高值出现在第6天分别是44.2 U/mL、2.93 mg/(g·24 h)和0.72 U/mL.沼液堆肥有机质降解旺盛腐熟时间缩短.     

禽畜粪便堆肥中优势菌株的分离及对有机物质降解能力的比较

通过对猪粪堆肥各个阶段的微生物进行分离、纯化,得到84株纯菌株.经过对比测定,选出生长相对较快,降解淀粉、油脂、蛋白质及纤维素能力较强的53株菌株,包括常温细菌15株、高温细菌4株、常温放线菌17株、高温放线菌6株、常温霉菌11株.其中,细菌对于淀粉和蛋白质分解能力较好,但对纤维素和油脂的分解能力差,由放线菌和霉菌的分解作用进行补充.高温期细菌和放线菌起着至关重要的作用,霉菌则主要在堆肥末期发挥作用,在高温期活性很弱.     

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.     

堆肥抛撒机的研制

为解决堆肥机械化施肥问题,研究设计地轮驱动输肥、片式双螺旋破碎抛撒施肥装置。利用ANSYS Workbench对螺旋刀轴进行有限元模态分析,确定固有频率对螺旋刀轴影响;运用Matlab仿真地轮驱动输肥模型,分析运动阻力转矩与垂直载荷转矩关系以及地轮驱动输肥原理。应用Catia软件仿真该装置结构参数等,获得作为样机设计依据结构参数及相应运转工艺参数,制作工程样机并验证,试验过程中输肥与抛撒配合良好,达到堆肥撒施要求。研究可为适合堆肥施用特点的抛撒施肥机具研发提供借鉴。     

除草剂污染堆肥用量对番茄生长的影响

为降低有机肥料使用过程中痕量除草剂对农业安全生产的风险,采用市售基质、普通堆肥和受除草剂污染的堆肥为试材,设置4个处理(无污染堆肥、二氯吡啶酸污染堆肥、氟乐灵污染堆肥和环丙嘧啶酸污染堆肥),在0、5%、10%和20%不同堆肥用量条件下,以番茄的出苗率和播种后45d时植株的株高、叶片面积、茎粗、植株干质量、根长和壮苗指数为评价指标判断除草剂污染堆肥对番茄种子萌发及植株生长的影响。结果表明,除草剂污染堆肥对番茄种子的萌发及生长都有一定的抑制作用,随污染堆肥用量的增加抑制作用增加,且对作物产物抑制作用的污染堆肥用量及抑制作用大小因除草剂种类而异,二氯吡啶酸污染堆肥对番茄生长的影响最大。植物生长指标茎粗、植物干质量和根长较株高和叶面积而言,对除草剂污染更敏感。     

污泥好氧堆肥及桉树施肥试验研究

研究生活污泥腐熟菌株的生长条件,堆肥接种剂L201在pH 7.7及温度58～65℃时生长较好,堆肥接种剂L301的最适生长温度是52～55℃;仓式好氧堆肥的前期通气量较少,中、后期通气量较多。施用有机肥LC301可以加快桉树生长。     

猪粪堆肥的腐熟度指标

以猪粪和米糠为原料进行高温好氧堆肥,测定堆肥几项腐熟度指标的变化.结果表明,堆肥后与堆肥前有机物料的碳氮比(T值)、NH4+-N/NO3--N均随堆肥化的进行而下降,种子发芽指数(GI)则上升,T值、NH4+-N/NO3--N与GI呈显著负相关.不同腐熟度堆肥的甜椒盆栽试验表明,施用堆制0、7和14 d堆肥的甜椒,其生物量较施用堆制30和55 d堆肥的处理极显著降低,而施用堆制30和55 d堆肥的甜椒生物量没有明显差异.以35 d堆肥的GI、T值、NH4+-N/NO3--N作为堆肥腐熟度的指标,腐熟指标是GI≥45%、T≤0.65、NH4+-N/NO3--N≤0.60.     

城市生活垃圾堆肥在农业上的应用

堆肥化处理城市生活垃圾是目前固体废物处理的热点问题,而堆肥的应用则是亟待解决的问题。总结了城市生活垃圾堆肥在农业上的应用效果,介绍了施用垃圾堆肥的关键技术,并对垃圾堆肥的应用前景进行展望。     

固体废弃物堆肥的腐熟度评价指标

系统阐述堆肥腐熟度的评价指标,包括物理指标、化学指标、生物活性指标和简易方法等,并讨论了堆肥腐熟度评价存在的问题。     

有机肥施用量对马铃薯品质和土壤环境的影响

在河北坝上地区开展田间小区试验,设置N0（0 kg·hm-2）,N1（35 640 kg·hm-2）,N2（47 520 kg·hm-2）,N3（59 400 kg·hm-2）,N4（71 280 kg·hm-2）,N5（95 040 kg·hm-2）6个有机肥投入水平和1个常规施肥处理（N6）,以马铃薯病害发生情况、产量、品质指标和土壤硝态氮、速效磷残留作为综合评判指标,寻求有机肥最佳投入量。结果表明,N2,N3和N4处理的马铃薯病害发生率较低,N4处理的马铃薯产量最高,N3处理的马铃薯淀粉、粗蛋白和维生素C的含量最高。N0,N1,N2和N3处理的土壤硝酸盐含量在1403～1516 mg·kg-1之间,显著（P<005）低于N4,N5和N6处理。建议有机肥施用量为59 400 kg·hm-2,既可以在保持土壤肥力的基础上降低环境风险,又具有较高的经济效益。     

施用污泥堆肥对玉米产量及土壤性质的影响

采用污泥堆肥用于农作物方法,研究污泥农用对作物及土壤环境的影响。在田间施用消化污泥、污泥堆肥与污泥肥料1年。结果表明,各处理玉米均比对照显著增产,并且使土壤养分情况得到改善,对土壤和作物没有明显的重金属影响,说明消化污泥、污泥堆肥、污泥肥料与化肥和其他有机肥一样,是一种常效肥,但对土壤和地下水的长期影响应作进一步的研究。     

废弃平菇栽培料纤维素酶提纯工艺研究

为充分利用废弃物资源,以废弃平菇栽培料为原料,经浸提正交优化、硫酸铵分级沉淀、透析、双水相萃取等方法,提取、加工高纯度纤维素酶制剂。结果表明:以0.2 mol/L p H 5.5的乙酸-乙酸钠为缓冲液,料液比为1∶4,温度15℃,浸提1~2 h,再利用质量分数均为20%的PEG6000-硫酸铵双水相体系进行萃取,纯化后的纤维素酶比活力为19 705.60 U/mg,纯化倍数为5.34,回收率为60.9%。