木质纤维素降解菌剂DN-1促进堆肥腐熟度的评估

为提高堆肥中木质纤维素降解效率,促进堆肥腐熟进程,主要采用红外光谱法(FTIR),同时结合堆肥温度、种子发芽率及木质纤维素含量变化,研究了添加木质纤维素降解菌剂DN-1对堆肥腐熟的促进作用。结果表明,加入菌剂使堆肥在45℃以上高温期持续20 d,比自然堆肥高温期延长6 d;堆肥结束时,添加菌剂堆肥的种子发芽指数为93.3%,自然堆肥仅为56.7%;菌剂堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为42.54%、62.57%和67.14%,分别高出自然堆肥14.33、31.31、19.57个百分点。红外光谱变化反映了堆肥过程中木质纤维素、多糖、脂肪和酰胺等成分的减少及芳香结构成分的增加,为菌剂DN-1促进堆肥中有机成分的转化和腐熟进程提供了有力的直接证据。菌剂DN-1具有很好地促进堆肥中木质纤维素降解和提高堆肥腐熟度的潜力,可以将其进一步应用于较大规模的堆肥处理。     

强化堆肥中木质纤维素降解的功能菌株筛选鉴定

采用多种筛选相结合的方法,从土壤、秸秆、牛粪等不同来源的样品中分离得到3株具有木质纤维素降解能力的细菌,其同时具有使堆肥快速升温和有效除臭潜力。经菌体形态观察、生理生化分析及16S r DNA鉴定,此3株细菌均属于Bacillus sp.。堆肥功能验证试验结果表明,添加此3株功能菌可使堆肥中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别比对照提高31.31%、19.57%和14.33%;堆肥结束时的发芽率达到93.3%,高出对照36.6%。此3株功能细菌具有很好的促进堆肥中木质纤维素降解和提高堆肥腐熟度的能力,可以考虑将其应用于较大规模的牛粪或其他畜禽粪便的堆肥处理。     

接种木质纤维素分解复合菌系对堆肥发酵进程的影响

以具有高效木质纤维素分解能力的复合菌系作为接菌剂,接种到以牛粪、鸡粪和麦秸为材料的堆肥化过程中,测定了各发酵参数和物质成分的变化.利用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和末端限制性片断多态性(T-RFLP)分析方法,研究了堆肥发酵过程中微生物群落的动态.结果表明,接菌对堆肥化过程中温度、水分和pH值的影响不大.经63 d发酵之后,接菌处理的半纤维素、纤维素和木质素的减重率比不接菌处理分别高4.3%、3.0%和3.4%.接菌处理的各个发酵阶段C/N比也明显低于不接菌处理.DGGE和T-RFLP的结果显示,接菌后堆肥发酵初期复合系中的 Ureibacillus thermosphaericu、Pseudoxanthomonas taiwanensis、Tepidiphilus margaritifer、Rhizobiaceae str.M100、C thermobutyricum 和Bacillus thermoamylovorans 菌株大量定殖于堆肥体系中,DGGE图谱中可见接种处理堆肥体系中的条带数少于不接菌处理,而同一水平线的条带亮度明显高于不接菌处理.DGGE和T-RFLP的结果都表明接菌处理的微生物多样性少于不接菌处理.可见接种微生物在堆肥体系中占据优势,抑制了部分杂菌生长,促进了发酵进程.     

添加木质素降解菌对堆肥中酶活性的影响

以奶牛粪便和稻草为堆腐材料,采用静态好氧堆肥的方式研究接种木质素降解菌对堆肥过程中的温度、pH等理化性质以及木质素降解酶活性动态变化的特征,从生物酶学角度考察人工接入外源菌剂对堆肥的影响。结果表明,接菌后的堆肥处理较CK早2 d进入高温期,并且维持时间多于CK 12 d。发酵前8 d pH值的上升幅度大且高于CK,而且接种处理比对照的C/N提前5 d达到20∶1,提早达到腐熟指标,加快堆肥腐熟化进程。堆肥中酶活分析结果表明,加入菌剂后,β-葡萄糖苷水解酶在堆置第6 d达到第一个峰值14.7μmol,较CK早6 d;羧甲基纤维素钠酶在第12 d达到峰值3 270 U,同比CK高出1 220 U;漆酶酶活峰值高达93.5U,而CK峰值只有82.8 U;锰过氧化物酶进入高温期后酶活最高为75.25 U,CK最高为54.8 U。由此可见,加入微生物菌剂后可使相关酶活性提高并提高堆体温度,加快堆肥腐熟,加速堆料中各种有机质的降解,提高微生物对底物的利用,从而提高好氧堆肥的效率。     

木质纤维降解复合菌剂促进堆肥腐熟研究

利用工厂化高温好氧堆肥方式,探究了具有高效降解木质纤维能力的微生物复合菌剂分别对纯秸秆和秸秆畜禽粪污混合物堆肥效率的影响。以纯秸秆和猪粪秸秆混合物为原料,设置空白对照、单菌处理和复合菌处理,评估堆肥过程中不同堆体温度、含水量、pH、有机质含量、发芽指数和养分等理化指标的变化对堆体腐熟效率的影响。结果表明,无论何种堆肥原料,相比空白和单菌处理,复合菌处理堆体均升温速率最快,高温期温度最高,后熟期降温最快。堆肥过程中,各处理p H无显著差异,变化趋势基本一致;各处理发芽指数(GI)不断提高,纯秸秆和秸秆粪污混合物为原料的接复合菌处理均在第25天高于接单菌处理,至堆肥结束时,接复合菌处理的发芽指数分别为93.45%和98.67%;随堆肥的进行,各处理有机质含量均处于下降趋势,至堆肥结束时,所有处理的有机质含量均高于450 g/kg;各处理的全氮、全磷、全钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加,至堆肥结束时,以纯秸秆和秸秆粪污混合物为原料的接复合菌处理的总氮和总磷含量均显著高于其他处理。综上,相比于不添加外源菌和添加单一菌株,高效木质纤维降解复合菌剂的添加,能够有效促进堆肥的腐熟,提高堆肥效率...     

粉碎粒径对番茄和辣椒秸秆堆肥木质纤维素降解特征的影响

为探索茄果类蔬菜秸秆在菜田就近进行好氧堆肥粉碎条件,研究了2种粉碎粒径（碾压粉碎2～5 cm、切割粉碎1～2 cm）对3种蔬菜秸秆（番茄、辣椒及二者混合秸秆）堆肥的木质纤维素降解特征的影响。结果表明,番茄、辣椒和混合秸秆在堆肥过程中木质纤维素组分降解率由高到底依次为半纤维素>纤维素>木质素,大粒径处理能够降低堆肥初始木质纤维素的含量,同时加快纤维素和半纤维素在堆肥后期的降解;小粒径处理则能够提高堆肥积温,促进木质素的降解。冗余分析表明,纤维素和半纤维素降解是促进全碳降解的关键因素。大粒径处理的3种秸秆初始全氮、全磷、全钾和腐植酸含量显著高于小粒径处理,且在堆肥结束时大粒径处理的氮、磷、钾总养分含量（8.03%）和腐植酸含量（12.15%）仍显著高于小粒径处理（6.88%、9.44%）。在生产中,蔬菜产地可选择秸秆还田机碾压粉碎至2～5 cm粒径或容重0.3 g/cm3下的粉碎粒径对茄果类蔬菜秸秆进行堆肥,有助于木质纤维素的降解和堆肥质量的提高。     

接种菌剂对鸡粪堆肥的影响

将鸡粪与稻草混合均匀后接种芽孢杆菌菌剂,接种发酵菌剂处理发酵温度显著提高,堆体温度≥50℃的时间比对照增加3 d.发酵前期接种处理的pH值高于对照,第7 d接种处理和对照的pH值分别为9.23和8.87.发酵后期接种处理的pH值低于对照,发酵结束时,接种处理和对照的pH值分别为8.22和8.31.接种处理和对照的电导率和碳氮比总体变化趋势相同,都呈现下降趋势,但是接种处理的电导率和碳氮比在堆肥后期显著低于对照.发酵结束时,接种处理和对照的电导率值分别为1.78和2.12 mS/cm,碳氮比分别为14.2和16.9.     

接种微生物菌剂对猪粪堆肥的效果研究

研究了接种微生物菌剂对猪粪堆肥的效果。结果表明,添加菌剂堆肥温度第4 d达到50℃,50℃以上持续时间达10 d,第25 d粪大肠菌群值减少到102个/g,种子发芽指数达89%,NH4 -N含量为64.9 mg/kg,C/N下降为18.6∶1,上述指标均达到腐熟要求;对照堆肥温度第7 d达到50℃,50℃以上持续时间为4 d,第25 d粪大肠菌群值为9.6×103个/g,NH4 -N含量为916 mg/kg,C/N为21.0∶1,种子发芽指数为46.5%,均未达到腐熟要求。说明接种微生物菌剂能明显加速堆肥的腐熟进程。     

香菇对木质纤维素的降解及其有关酶活的变化

以木糠加20%麦麸为基质,栽培香菇7917,7923,LcB,在不同生长阶段,测定培养物的主要化学组分和有关酶活的变化。结果表明,从接种到子实体收获,所试菌株培养物的干物质重、纤维素、半纤维素、木质素、全碳和 C/N 等都持续不断地下降,全氮和粗灰分相对含量却逐渐升高。基质中纤维素酶活性在子实体形成期间达到最高峰,而此时可溶性糖含量较低;多酚氧化酶活性在菌丝生长阶段呈上升趋势,子实体形成时降低或消失.     

木质素对木质纤维素降解性能的影响

木质素影响木质纤维素降解性能,明确木质素影响木质纤维素降解的程度和机理,对于植物基因改造、纤维素酶基因改造/筛选、预处理工艺优化均具有重大意义。但是由于木质素和木质纤维素结构的复杂性,木质素对木质纤维素影响的程度和机理尚无定论。该文综述了关于目前研究主要集中在木质素的含量和结构对木质纤维素降解性能的影响上,初始木质素含量和残留木质素含量对同物种和不同物种木质纤维素降解性能的影响;木质素单体比例(syringyl units/guaiacyl units)、键连方式、官能团对木质纤维素降解性能的影响;纯化木质素对木质纤维素降解性能的影响。该文为木质素对纤维素降解性能的影响的相关研究工作提供指导。     

添加玉米秸秆对胡萝卜尾菜堆肥过程的影响

为解决规模化胡萝卜种植过程尾菜处理难的问题,在通风速率为0.05 m³/min的条件下,探讨不同添加比例的玉米秸秆对胡萝卜尾菜堆肥过程中腐熟度、气体排放和酶活性的影响。通过分析腐熟度、气体排放和酶活性之间的响应关系,确定最优辅料添加比例,以期实现胡萝卜尾菜无害化、资源化利用。结果表明：不同胡萝卜尾菜好氧堆肥产品均能满足种子发芽率指数≥70%的无害化标准;NH₃和CO₂排放集中在前7 d,排放速率主要受温度、pH值等理化性质影响,同时鸡粪的添加导致NH₃ 累积排放量增加,不添加任何辅料的胡萝卜尾菜单独堆肥处理（CK）其CO₂ 排放速率最高; 胡萝卜尾菜单独堆肥处理（CK）及7.5%秸秆添加处理（T1）在堆肥期间含水率较高,易产生渗滤液;通过相关性热图、冗余分析对5个处理的气体排放、腐熟度、酶活性进行显著性、相关性分析,进一步证实NH₃、CO₂的排放与温度呈正相关,与pH值呈负相关关系;同时过氧化氢酶与腐熟度指标有显著正相关关系,纤维素酶活性影响堆肥产品的腐熟度。因此,胡萝卜尾菜好氧堆肥过程中,添加15%玉米秸秆辅料（T2）可以提高C/N比、孔隙度,降低渗滤液产出,同时CO₂ 排放量较胡萝卜尾菜单独堆肥（CK）降低6.63%。该研究可为胡萝卜尾菜无害化和资源化利用提供技术支持。     

接种密度对植物生长及烃降解的影响

The combined use of plants and bacteria is a promising approach for the remediation of soil contaminated with organic pollutants. Different biotic and abiotic factors can affect the survival and activity of the applied bacteria and consequently plant growth and phytoremediation efficiency. The effect of inoculum density on the abundance and expression of alkane-degrading genes in the rhizosphere of plant vegetated in hydrocarbon-contaminated soil has been rarely observed. In this study, an alkane-degrading bacterium (Pantoea sp. strain BTRH79), at different inoculum densities (10⁵ to 10⁸ cells cm^-3 soil), was inoculated to ryegrass (Lolium perenne) vegetated in diesel-contaminated soil to find the optimum inoculum density needed for its efficient colonization and hydrocarbon degradation activity. Bacterial inoculation improved plant growth and hydrocarbon degradation. Maximum plant growth and hydrocarbon degradation wwereobserved with the inoculum having the highest cell density (10⁸ cells cm^-3 soil). Moreover, the inoculum with higher cell density exhibited more abundance and expression of alkane hydroxylase gene, CYP153. This study suggests that the inoculum density is one of the main factors that can affect bacterial colonization and activity during phytoremediation.     

添加硫酸对牛粪堆肥过程及其养分变化的影响

为研究不同浓度硫酸对畜禽粪便条垛式堆肥中pH值以及养分含量动态变化的影响,以牛粪和锯末为试验材料,以实验室常用浓硫酸稀释成不同浓度为添加物,在露天进行43 d 的条垛式堆肥,测定堆肥过程中温度、 水分、 pH值、 全量和速效养分含量,并以种子发芽指数测定堆肥效果。结果表明,在初始物料中添加0.2 mol/L、 0.3 mol/L 的硫酸对缩短堆肥高温上升期,降低堆肥 pH 和促进有机质分解,提高堆肥中全氮、 全磷、 全钾、 有效磷、 速效钾含量具有明显效果。其中添加0.2 mol/L硫酸堆体在堆肥43天时全氮、 全钾、 全磷、 速效钾、 有效磷与堆肥对照相比分别增加了19.51%、 13.49%、 6.07%、 21.39%、 9.03%。堆肥结束时各个处理发芽指数均达到80%以上,不会对植物造成毒害作用。整体来说,牛粪堆肥中添加0.2 mol/L的硫酸,堆肥效果最好。本研究为硫酸添加物应用于实际堆肥工程提供了理论依据。     

堆肥化过程中微生物群落的动态及接菌剂的应用效果

堆肥化过程中不同微生物群落的动态变化及微生物群体特征的研究是非常重要的。在堆肥化过程中各种微生物在数量上遵循高－低－高的变化规律。各种微生物耐热性决定其数量；一般细菌数量最多，尤其在高温期占绝对优势；放线菌和真菌在高温前和高温过后才繁殖较多。各种菌对不同物质成分的分解作用还没有统一的定论。至于微生物制剂的接种效果一直争论不休，肯定的意见和否定的意见都有大量的证据和理由。但应该指出只有数量足够的有益微生物群体和适合它们的条件都具备时堆肥化才能快速进行，创建有益分解微生物群体和创造适合这些微生物群体的条件是不可分割的配套措施。     

生物炭和菌剂对羊粪微好氧堆肥腐熟度和温室气体排放的影响

为探究微好氧堆肥方式对羊粪堆肥腐熟度和温室气体排放的影响,该研究以纯羊粪为研究对象,设置对照（CK）、生物炭添加（BC）和VT菌剂添加处理（MC）3个处理,在60 L的敞口发酵罐中进行42 d的堆肥试验,堆肥前14 d微量间歇强制通风,后28 d停止强制通风。结果表明：羊粪微好氧堆肥均能满足种子发芽指数（Germination Index,GI）≥70%、pH值不小于8等腐熟标准,与CK相比,BC和MC处理分别提高27.8%和38.8%的GI,并延长堆肥高温期至10 d以上,满足堆肥无害化和腐熟标准。NH3、CH4和N2O排放集中在前14 d,排放速率主要受温度、腐熟度等理化性质影响,且添加外源功能材料可不同程度减少气体排放量,其中添加生物炭使NH3、CH4和N2O排放量分别减少38.68%、14.26%和31.54%,总温室效应降低31.11%;菌剂添加降低18.41%的NH3排放,增加21.10%的N2O排放,总温室效应增加20.70%。因此,在羊粪微好氧过程,生物炭作为调理剂可促进堆肥腐熟,减少堆肥过程温室气体排放,加速有机质矿化和腐殖化,增加堆肥产品养分含量,为羊粪轻简化堆肥提供数据支撑。     

酒糟型生物有机肥初始酵解条件对木质纤维

木质纤维是有机物料堆肥化过程最难降解的物质,影响着堆肥化进程。提高木质纤维降解,有利于促进堆肥的快速腐熟,提高堆肥质量。试验应用二次通用回归旋转组合设计四因素（1/2 实施） 方案,研究酒糟型生物有机肥堆制初始条件对总碳、木质纤维降解的影响,旨在为木质纤维高效快速降解提供理论依据。结果表明,在本试验条件下,秸糟比对总碳、半纤维素的影响作用最大;含水率对纤维素、木质素的影响作用最大。实现总碳等较好降解效果的各因子配比方案范围为: pH值6.63～7.02,接种量0.49%～0.551%、含水量65.52%～66.68%、秸糟比41.61%～44.32%。     

堆肥对有机氯农药挥发和降解的效果

选用鸡粪和玉米秸秆为堆肥原料,进行高温好氧堆肥试验,研究了堆肥处理对六六六（HCH）和滴滴涕（DDT）挥发和降解的影响。研究表明,30 d内,堆肥过程的高温和通气条件导致HCH和DDT的挥发比例分别为20.6%、13.8%;扣除堆肥过程中高温和通气等因素对有机氯挥发的影响后,未添加菌剂处理HCH和DDT的降解率分别为37.2%和14.9%,添加菌剂处理HCH和DDT的降解率分别为42.1%和24.2%,与未添加菌剂处理差异显著;α-HCH、δ-HCH的降解率高于β-HCH、γ-HCH,pp'-DDT、op'-DDT的降解率高于pp'-DDD、pp'-DDE。试验结果说明,堆肥过程中高温和通气促使了HCH和DDT向气相中挥发,而该过程的生化反应有助于HCH和DDT等有机氯农药的降解。     

新型缓释尿素肥效与功能材料添加量的关系

本研究利用煤汽化尿素生产工艺制备6种改性缓释尿素(功能性吸附材料添加量分别为1%、2%、3%、4%、5%和6%),通过砂柱淋溶、氨挥发气室试验和田间玉米试验,以普通尿素为对照,分析功能性吸附材料添加量与尿素缓释特征和田间肥效的关系,探讨适于玉米生产的改性缓释尿素功能性吸附材料最优添加量,为基质缓释肥的研发与农业应用提供借鉴。结果表明:缓释尿素中氮素释放特征可用一级动力学方程N_t=N_0(1-e~(-bx))拟合,其氮素释放速率常数(b)比普通尿素下降67.4%~82.6%,累积氨挥发损失比普通尿素下降15.8%~39.3%。玉米栽培试验中,耕层土壤速效氮含量随功能性吸附材料添加量的提高呈增加趋势,同时玉米叶片中叶绿素含量和硝酸还原酶活性呈增加趋势。借助一元三次模型拟合玉米产量性状与功能性吸附材料添加量的关系发现,功能性吸附材料添加量为5.28%、4.80%、5.24%和4.76%的缓释尿素可分别获得理论最高玉米生物学产量(15 829 kg·hm~(-2))、地上部生物量(164.0 g·plant~(-1))、根系生物量(26.9 g·plant~(–1))和籽粒产量(6 769 kg·hm~(–2))。综上,基质型缓释尿素的功能性吸附材料具有较好的减少氮素淋溶和氨挥发、改善玉米氮素营养、提高玉米产量的作用,5%的添加量更有利于玉米生物量和产量提高。