发酵牛粪作为奶牛卧床垫料的微生物消长规律研究

为了研究发酵牛粪作为奶牛卧床垫料的微生物消长规律,本试验选择舍饲散栏泌乳牛舍,检测1个自然年度牛粪垫料不同深度的微生物(细菌和真菌)数量。每2月检测1次,每次连续7d。结果表明,不同月份牛粪垫料的表、中、深层细菌数量随填铺卧床时间的增长表现出上升趋势,刚填铺的牛粪垫料细菌数量为2.0×10~6~3.8×10~7 cfu/g,填铺7d时细菌数量达4.7×10~7~3.6×10~8 cfu/g,4、6、8和10月份牛粪垫料的细菌数量均表现为表层偏高、中层偏低的趋势;牛粪垫料中真菌数量没有表现出明显的消长规律,且填铺7d时真菌数量增长幅度较小,刚填铺时牛粪的真菌数量介于4.3×10~2~1.5×10~3 cfu/g,填铺7d时真菌数量为9.5×10~2~4.8×10~3 cfu/g。此外,牛粪垫料的细菌和真菌数量与环境温度间均不存在显著相关性(P0.05)。该研究可为奶牛卧床消毒制度的完善提供可靠数据,以提高奶牛的生产性能和健康水平。     

发酵床养殖垫料组分的变化规律

分析使用2个月的发酵床新垫料和使用18个月的旧垫料中不同深度位点垫料成分的变化.试验结果表明,与新垫料相比,旧垫料持水能力降低,孔隙度下降,总氮、铵态氮、灰分及总磷的含量增加;随着垫料深度的不断增加,新垫料和旧垫料水分、孔隙率、总氮、铵态氮、灰分和总磷含量总体呈现逐渐降低趋势,新垫料和旧垫料中间层存在不同程度的板层现象.建议经常深翻垫料.     

再生固体牛粪垫料中细菌多样性分析及评价

目的 评估牛粪垫料再生系统(Bedding Recovery Unit,BRU)处理的再生固体牛粪垫料(Recycled Manure Solids,RMS)的安全性,为养殖场安全合理应用RMS提供理论依据和参考。方法 采用可培养法对BRU系统处理前、处理后及堆存30 d的RMS样品中细菌总数、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、无乳链球菌和沙门氏菌的数量进行检测,并利用高通量测序方法分析样品中致病细菌群落组成和多样性。结果 牛粪经BRU系统好氧发酵16~18 h后,细菌总数和大肠杆菌数量均显著下降,且都下降了一个数量级;金黄色葡萄球菌数量未发生显著变化(P>0.05);RMS在堆放30 d后,物料中的金黄色葡萄球菌数量显著下降;而细菌总数和大肠杆菌数量又呈现出了显著增加的趋势(P<0.05),在3种样品中均未检测到无乳链球菌和沙门氏菌。利用分子生物学方法仅在未经BRU系统处理的样本中检测到条件致病菌4个属:气球菌属(丰度为1.40%±0.8%)、费克蓝姆氏菌属(20.73%±3.97%)、厌氧梭菌属(7.20%±2.35%)和肉杆菌属(0.27%±0.15%)。经BRU系统处理后样品中细菌Alpha多样性指数呈现出极显著的下降趋势(P<0.01),表现在细菌OTU数量上减少了57.73%,细菌丰富度指数(ACE指数)降低了57.47%,香农-威纳多样性指数降低了81.63%。而RMS经过堆存30 d后,香农-威纳多样性指数显著增加了21.76%。经BRU系统处理显著的改变了细菌群落组成,并且其群落组成在堆存30 d后出现显著增加(P<0.01)。结论 牛粪经BRU系统处理16~18 h后能够显著降低RMS中细菌多样性,改变群落组成,但其对除大肠杆菌外其他致病菌的杀灭作用有限,可通过延长堆放时间来降低其使用风险。     

有机物料对牛粪好氧堆肥过程的影响

为了解决牛粪纤维含量较高,C/N值低,不易腐解的问题,本试验结合当地农业废弃物特点及数量,从玉米秸秆、糠醛渣、菌渣等材料中筛选出适合牛粪发酵的辅料,采用好氧发酵方法,通过测定发酵期间堆肥温度、容重、pH值、有机质、氮磷钾含量、种子发芽指数等指标,检验牛粪与不同辅料配合的发酵效果。结果表明,配方1(牛粪69%+辅料A 31%+菌剂,辅料A为糠醛渣、秸秆、氧化钙)、配方2(牛粪76%+辅料B 24%+菌剂,辅料B为秸秆、尿素)、配方3(牛粪86%+辅料C 14%+菌剂,辅料C为糠醛渣、氧化钙)、配方4(牛粪63%+辅料D 37%+菌剂,辅料D为糠醛渣、菌渣、氧化钙)在发酵23 d后各项指标趋于稳定;四个配方在发酵过程中达到50℃高温的时间分别为1、6、3、3 d,维持时间均在23 d以上,达到了好氧发酵的卫生要求;0～1 d pH值下降,1～11 d升高,11～23 d呈现下降趋势,23～32 d稳定,最终pH值达到7.5～8.2;有机质、氮、磷、钾含量变化幅度较大的时段是0～23 d,发酵结束后氮、磷、钾含量均升高, C/N值由30下降到15.3～20.3;四个配方发酵产物浸出液的发芽指数均在95%以上,达到了无害化程度。综合各项指标,四个配方在发酵23 d后达到无害化程度,均适合做牛粪发酵的辅料;发酵到23 d时四个配方的有机质含量乘以1.5后均达到70%以上,符合NY525—2012有机肥的标准;N+P_2O_5+K_2O含量大于4.3%,接近商品有机肥的标准,四个配方的发酵产物均可以作为商品有机肥的原料。     

添加麦秸与发酵菌剂对废垫料堆肥再发酵过程的影响

设置4种麦秸与废垫料比例(0∶10、2∶8、4∶6、6∶4)与2种发酵菌剂添加方式(不接种菌剂、接种菌剂),研究了麦秸与废垫料比例以及发酵菌剂对畜禽养殖废垫料堆肥再发酵过程的影响。结果表明:添加麦秸对废垫料堆肥再发酵过程存在显著性影响,能增加发酵温度和腐殖酸含量,相对增加全N含量,部分增加全磷、全钾含量,降低物料EC值,提高有机质含量,并能快速影响C/N的变化,以4∶6水平下的效果最为明显;接种发酵菌剂对堆肥再发酵有一定的促进作用,能在一定程度上提高发酵温度,提高物料中腐殖酸含量,并在一定程度上降低C/N和EC;上述2个因素结合应用的效果优于单独接种发酵菌剂的效果。综上所述,麦秸与废垫料比例为4∶6与接种发酵菌剂的处理组合是最合适的废垫料再发酵模式。     

牛粪好氧发酵堆肥设备的设计

为了解决牛粪带来的污染问题,利用堆肥设备将牛粪和稻壳、木屑混合好氧发酵成高效有机肥料.介绍了牛粪好氧发酵堆肥工艺及主要技术参数,堆肥发酵设备关键部件物料混合器、物料输送装置和好氧发酵仓的设计要点,该设备的研制为牛粪资源化提供了高效利用的方法.     

添加麦秸与发酵菌剂对废垫料堆肥再发酵过程的影响

设置4种麦秸与废垫料比例(0∶10、2∶8、4∶6、6∶4)与2种发酵菌剂添加方式(不接种菌剂、接种菌剂),研究了麦秸与废垫料比例以及发酵菌剂对畜禽养殖废垫料堆肥再发酵过程的影响。结果表明:添加麦秸对废垫料堆肥再发酵过程存在显著性影响,能增加发酵温度和腐殖酸含量,相对增加全N含量,部分增加全磷、全钾含量,降低物料EC值,提高有机质含量,并能快速影响C/N的变化,以4∶6水平下的效果最为明显;接种发酵菌剂对堆肥再发酵有一定的促进作用,能在一定程度上提高发酵温度,提高物料中腐殖酸含量,并在一定程度上降低C/N和EC;上述2个因素结合应用的效果优于单独接种发酵菌剂的效果。综上所述,麦秸与废垫料比例为4∶6与接种发酵菌剂的处理组合是最合适的废垫料再发酵模式。     

养猪发酵床熟化垫料组分及重金属含量评估

为评价猪发酵床废弃垫料的资源化利用价值及潜力,测定4种使用了3～4年的猪发酵床废弃垫料的基本理化性质、盐分及重金属含量等指标。结果表明,垫料富含有机质及氮磷钾营养物质,有机质含量在37.11%～50.73%之间,全氮含量为13.62～18.99 mg/g,全磷(P_2O_5)含量为23.04～55.32 mg/g,全钾(K_2O)含量为40.37～51.74 mg/g,且部分垫料之间差异显著。总腐殖酸含量较高,在35.36～43.60 g/kg之间。废弃垫料pH值在6.72～7.58之间,电导率为1.06～2.60 mS/cm,可溶性总盐含量为1.28%～3.77%,电导率、可溶性总盐含量及Na~+、NO_3~+-N含量不同垫料间差异显著,电导率与无机氮含量、可溶性总盐含量呈极显著正相关,pH值与NO_3~+-N含量、可溶性总盐含量呈极显著负相关。垫料Cr、Cd、Pb含量均低于有机肥料农业行业标准(NY 884—2012《生物有机肥》)的要求;菌糠垫料As元素含量高于有机肥农业行业标准(As含量≤15 mg/kg)。Cu、Zn含量超过了《农用污泥中污染物控制标准》(GB 4284—1984)控制范围。总之,使用了3～4年的废弃垫料有机质、氮、磷、钾、腐殖酸含量丰富,盐含量相对较高,超标的重金属以Cu、Zn、As为主。     

硫酸亚铁对牛粪秸秆堆肥过程理化性质和微生物种群结构的影响

硫酸亚铁可作为原位固氮剂,减少畜禽粪便堆肥的氮损失。向牛粪和玉米秸秆混合材料中添加5%硫酸亚铁(LF组),研究硫酸亚铁对堆肥微生物种群结构的影响。堆肥进行49 d,堆体温度50℃以上持续7～10 d。硫酸亚铁降低了堆肥的pH值,LF产品的种子发芽指数为109.9%(对照为89.7%),达到腐熟。高通量测序结果表明,2组的细菌多样性均随堆肥的进行逐渐增加,添加硫酸亚铁降低了细菌物种的丰富度和种群多样性。硫酸亚铁在高温期前期抑制了放线菌门,使厚壁菌门成为最优势种群(相对丰度53.5%)。2组全过程的优势属均是Streptomyces和Bacillus,硫酸亚铁增加了高温期Bacillus的丰度,表明Bacillus对酸性环境的耐受性强。2组在高温期的其他优势种群有很大差别,对照组为Thermobifida、Pseudoxanthomonas、Glycomyces和Luteimonas等牛粪秸秆堆肥中常见的高温木质纤维素降解细菌,LF中为norank＿f＿Mitochondria、Caproiciproducens、Pseudoxanthomonas、unclassified＿f＿Rhizo...     

微量金属元素添加频率对牛粪厌氧发酵特性的影响

为研究微量金属元素对牛粪厌氧发酵特性的影响,每隔1,3,5,7d向牛粪厌氧发酵液中添加Fe、Co、Ni元素。结果表明,7d添加1次微量金属元素的发酵组效果最佳,产气率和总产气量最高,COD去除率最高;每1d添加1次的挥发性有机酸(VFA)和产气量都最低,分析认为微量金属元素添加频率过高会破坏反应器内的营养平衡。     

不同配比的牛粪与玉米秸秆对高温堆肥的影响

研究了牛粪与玉米秸杆不同配比(体积比)条件下对高温堆肥的影响.结果表明:牛粪与玉米秸秆以3∶7配比效果最佳,堆肥升温快,2 d达到55℃,高温维持时间为16 d,达到了快速腐熟的目的;至堆肥结束时,堆体无恶臭,呈现黑褐色,体积减少量为56%,pH 8.4,总固体溶解量为1 275 mg·L-1,电导率为2.55 ms·...     

接种量对牛粪分离液厌氧发酵特性影响

利用研制的螺旋挤压分离机对稀释的牛粪进行分离,在中温(35±2)℃条件下,对分离液按照不同接种量(占发酵有效容积体积百分数为10%、20%、30%、40%、50%)进行厌氧发酵试验,发酵周期为20 d,以VS(Volatile solid)产气率、COD(Chemical Oxygen Demand)去除率为考察指标,...     

基于理化指标快速预测奶牛粪便肥料成分含量

探讨基于相对密度、电导率和pH快速预测奶牛粪便肥料成分含量的可行性,在京郊奶牛场采集代表性样本89份,用实验室常规化学分析方法确定其中氮、磷、钾和铵态氮的含量,使用密度计、电导仪和pH计测定其相对密度、电导率和pH。根据奶牛粪便理化指标与粪便中氮、磷、钾和铵态氮含量的相关关系建立了基于理化指标快速预测奶牛粪便氮、磷、钾和铵态氮含量的回归方程,分析结果表明:总氮含量可依据电导率和pH进行预测(R2=0.645,P<0.001,精度12.0%),或依据电导率、相对密度和pH进行预测(R2=0.675,P<0.001,精度11.7%);总钾含量可依据电导率进行预测(R2=0.687,P<0.001,精度30.2%);铵态氮含量可依据电导率和pH进行预测(R2=0.717,P<0.001,精度19.6%)。     

利用牛粪生产垫料的滚筒结构优化

针对滚筒发酵生产牛粪垫料过程存在的内部抄板结构不合理、生产效率低、垫料品质差等问题,采用试验与离散元仿真相结合的方法,对滚筒发酵生产垫料过程的牛粪颗粒运动进行研究,并就滚筒内部抄板结构为2组螺旋线排布且抄板与滚筒中轴线夹角(θ)为0°,2组螺旋线排布且θ=45°和4组螺旋线排布且θ=45°时,固体牛粪在滚筒内的滞留时间及混合状态进行仿真分析。结果表明:1)离散单元法能较好地描述滚筒发酵生产牛粪垫料过程;2)抄板结构为4组螺旋线排布且θ=45°时,牛粪颗粒在滚筒内的轴向运行速度为1.7×10~(-4) m/s,较采用其他2种抄板结构时牛粪颗粒轴向运行速度快,此时牛粪在筒仓内的滞留时间为16.2h,满足牛粪垫料生产要求且滚筒生产效率较高。综上,根据离散元仿真结果,可确定滚筒内抄板的最优结构为4组螺旋线排布且夹角θ为45°。本研究为滚筒发酵生产牛粪垫料的结构优化、品质改进及生产效率的提高提供了理论依据。     

翻堆频次对奶牛粪污异位发酵床中抗生素抗性基因及细菌群落的影响

为了探讨翻堆频次对异位发酵床动态堆肥过程中抗生素抗性基因（Antibiotic resistance genes,ARGs）、整合子基因（intI1）及细菌群落的影响,设置1 d翻堆1次（T1）和2 d翻堆1次（T2）2种条件,采取qPCR、16S rRNA技术研究了目标基因（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、ermQ和intI1）及细菌群落的动态变化,并分析ARGs与细菌群落及intI1的关系。结果表明：堆肥后T1和T2组目标基因总相对丰度较0 d时分别降低82.33%和80.46%,其中tetG、tetW、sul1、bla TEM-1、ermQ、intI1相对丰度分别降低16.70%、87.88%、54.60%、>99.99%、97.80%、59.33%和61.33%、99.46%、50.91%、99.29%、82.23%、99.92%。网络分析发现,Trichococcus、Aquabacterium和Clostridiaceae＿Clostridium等是ARGs和intI1的共同潜在宿主菌;冗余分析显示,细菌群落解释了ARGs变化的70.07%,...     

翻堆频次对奶牛粪污异位发酵床中抗生素抗性基因的影响

为了探讨翻堆次数对异位发酵床连续堆肥过程中抗生素抗性基因（ARGs）和可移动基因元件（MGEs）的影响,设置1 d翻堆1次（F1组）和2 d翻堆1次（F2组）2种条件,采用PCR技术检测堆肥过程中15种基因,包括2种四环素类（tetG、tetW）、3种磺胺类（sul1、sul2、dfrA1）、2种β-内酰胺类（blaTEM-1、fexA）、2种MLSB类（ermX、ermQ）、2种FCA类（optrA、IsaE）、1种氨基糖苷类（aac（6?）-Ib-cr）、1种整合子（intI1）及2种转座子（Tn916/1545、ISCRI）基因。PCR结果显示,2组样品中均检出11种ARGs（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、fexA、ermX、ermQ、optrA、IsaE、aac（6?）-Ib-cr）和3种MGEs（intI1、Tn916/1545、ISCR1）,其中7种基因（tetG、tetW、sul1、sul2、blaTEM-1、ermQ、intI1）的检出率较高;F1和F2组0~5 d均检出12种,33 d和40 d分别检出1种,40 d后明显增加,表明ARGs和MGEs种类随温度的变化而改变。采用qPCR技术对检出率较高的7种基因进行检测,结果显示,F1和F2组7种目标基因的总相对丰度呈先降低后升高再降低的趋势,试验结束时较0 d分别降低82.33%和78.89%,其中tetG、tetW、sul1、blaTEM-1、ermQ、intI1的相对丰度分别降低16.51%、87.89%、54.58%、99.99%、97.80%、59.29%和64.32%、99.46%、50.91%、99.29%、82.22%、99.92%。结果表明,异位发酵床降解粪污高温期可减少ARGs种类和丰度,且2 d翻堆1次对大部分ARGs的去除效果更好。     

立体网带式牛粪垫料再生系统的设计与试验

针对中小型奶牛场在利用固体牛粪作垫料时,存在牛粪含水率高、致病菌杀灭率低等问题,采用自行研发的立体网带式牛粪垫料再生系统对固体牛粪进行热风干燥去除水分、杀灭致病菌。结果表明:该系统在铺料厚度为2cm、热风温度为50℃的条件下,对固体牛粪干燥处理9h,牛粪含水率可降至46.5%,大肠杆菌和链球菌杀菌率分别为95.6%和98.3%,符合固体牛粪作垫料的基本要求。所设计的立体网带式牛粪垫料再生系统可快速杀菌消毒并干燥固体牛粪,为奶牛场提供可再生利用的舒适垫料。     

碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响

文章利用牛粪和玉米秸秆进行堆肥试验,研究碳氮比(C/N)对堆肥过程中温度、水分、pH、粪大肠菌值、蛔虫卵死亡率、GI值和堆制周期的影响。结果表明,C/N比的适当降低并不影响牛粪和玉米秸秆的堆肥,而且C/N比的下降(由27:1降到24:1),可使牛粪的处理量增加近一倍。但C/N比过低,堆料中牛粪所占比例增大,会使堆料的容重增大而不利于堆体的通风,导致堆体温度过高且高温持续时间过长,造成有机质的过度分解,从而影响堆肥的质量。     

牛粪分离液与餐厨垃圾混合发酵试验参数优化

将牛粪固液分离处理,在分离液单独发酵基础上,添加不同比例餐厨垃圾连续发酵试验,考查各比例混合物料在不同水力停留时间下发酵性能,优化最佳配比、相应发酵工艺条件和参数。研究确定牛粪分离液和餐厨垃圾混合发酵适宜配比为7:3,HRT为25 d,获得VS甲烷产率226.67 m L CH_4·kg~(-1)VS,容积产气率1.20 L·L~(-1)·d-1,VS去除率达到47.94%。