人工湿地氧化还原特征及其与微生物活性相关性

在水力负荷为800 mm/d的运行条件下,研究了复合垂直流人工湿地中试系统不同功能层面的氧化还原特征、好氧微生物数量、基质的耗氧速率及氧化还原酶类活性的分布特点。结果表明:各功能层面的氧化还原电位、好氧微生物数量、耗氧速率表层最高,并且随着基质深度的增加逐渐降低。除过氧化物酶外,氧化酶活性表现为表层高于中下层;而硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等活性变化趋势则相反。同时,氧化还原电位与基质中细菌、真菌、放线菌的数量、耗氧速率等存在显著正相关关系;氧化还原电位与多酚氧化酶、过氧化氢酶、脱氢酶等氧化酶活性也存在显著正相关,而与下行流池的硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶等还原酶类存在显著负相关关系。     

黄姜皂素废渣废水制备有机肥的研究与应用

以黄姜皂素废渣和高浓度皂素废水作为主要原料,经高温堆肥发酵制备成有机肥料,为皂素废渣和高浓度皂素废水的治理和资源化利用提供了一种有效的方法.试验结果表明,高浓度皂素废水中含有堆肥发酵所需要的营养,与皂素废渣和少量的发酵辅料混合后接种复合微生物菌剂,采用高温堆肥发酵方式可生产出合格的有机肥料.经小麦盆栽试验和油菜田间试验证明,皂素渣有机肥料具有显著肥效.     

河道淤泥和堆肥蛭石混合发酵制备基质及其育苗效果

农村河道清淤产生的淤泥,体量大、有机物浓度高,处置不当会造成二次污染。现代农业的工厂化育苗需求大量的营养土,就地取土导致耕地退化。该研究利用功能微生物发酵淤泥制备育苗基质,研究不同菌株发酵基质的物理和生物学性状,基质培育西瓜苗的生长、生理参数和抗逆性能。结果表明:微生物处理均能够提升淤泥基质物理和生物学性能,同时能够提升育苗质量。其中Trichoderma harzianum T83(T83)、Bacillus amyloliquefaciens IAE(BIAE)菌株发酵基质性能最好。相较于对照处理基质的最大持水量、总孔隙度、毛管孔隙度、通气孔隙度,T83处理分别增加了64.25%、52.65%、45.05%、56.11%;BIAE处理分别增加了101.17%、45.43%、61.43%、38.14%。相较于对照处理西瓜苗的株高、鲜质量、干质量、叶绿素含量、根系活力、根际真菌、细菌数量,T83处理分别增加了66.85%、52.07%、72.16%、43.13%、54.93%、110.62倍、1.63倍;BIAE处理分别增加了80.40%、57.34%、82.37%、54.88%、46.40%、67.26%、2.60倍、2.94倍。T83和BIAE处理西瓜苗叶片过氧化氢酶和超氧化物歧化酶酶活显著增加,根系丙二醛含量显著降低。真菌菌株T. harzianum T83和细菌菌株B. amyloliquefaciens IAE发酵淤泥,能够显著提升其农用品质,为淤泥高附加值化农用提供一条可行的途径。     

石油烃类污染物降解动力学和微生物群落多样性分析

为了探讨不同初始浓度石油污染土壤堆腐化修复机制,以石油降解菌剂和腐熟鸡粪为调理剂,研究了初始浓度分别为5 000(T1)、10 000(T2)和50 000 mg/kg(T3)的石油污染土壤堆腐化修复过程石油烃类污染物降解动力学特征和微生物群落多样性。结果表明:堆腐化修复过程石油烃类污染物降解符合一级反应动力学,反应常数分别为0.012、0.094和0.050 d-1,半衰期分别为6.79、7.37和13.86 d。整个堆腐过程石油烃类污染物平均降解速率分别为112.08、230.05和887.93 mg/(kg·d)。3个处理的孔平均颜色变化率(average well color development)和碳源利用率(除芳香烃类化合物外)随堆腐进程的推进逐渐升高,在堆腐中、后期达到最大,T3处理显著高于T1、T2处理。多聚物类和糖类代谢群是堆腐体系中的优势菌群。主成分分析表明3个处理的微生物群落差异显著(除第9天外),起分异作用的碳源主要是糖类和羧酸类。微生物群落的丰富度指数和均一度指数随堆腐进程的推进逐渐升高并在堆腐后期达到最大,与T1处理相比,T3处理分别高了0.21%和17.64%,差异达到显著水平(P0.05)。微生物群落优势度指数在中期达到最大,T1处理分别比T2、T3处理高2.12%和9.44%,3个处理间差异不显著(P0.05)。堆肥结束时3个处理的种子发芽指数(seed germination index,SGI)分别比堆腐初期提高了18.26%、20.42%和36.41%。该研究结果为黄土高原不同程度石油污染土壤堆腐化修复的应用提供参考依据和理论基础。     

过磷酸钙添加剂对猪粪堆肥温室气体和氨气减排的作用

为研究不同比例过磷酸钙添加剂对畜禽粪便高温堆肥氨挥发和温室气体减排的作用,该文以猪粪和玉米秸秆为试验材料,以市售过磷酸钙肥料作为添加剂,在发酵仓中(单仓体积1.2m3)进行56d的好氧堆肥试验,监测堆肥过程中的温室气体和氨排放速率及堆体碳、氮损失率。结果表明:在初始物料中添加干质量3.3%～13.2%的过磷酸钙添加剂对减少堆体碳、氮损失,降低温室气体排放均有明显效果,但超过初始物料干质量的9.9%的过磷酸钙添加剂会对堆肥腐熟进程产生显著抑制作用;该试验中添加初始物料干质量3.3%～6.6%分别使堆肥56d的NH3、N2O和CH4排放量减少了24.1%～43.4%、22.2%～27.7%和22.4%～62.9%,总温室气体排放当量减少30%。猪粪和玉米秸秆堆肥中较适宜的过磷酸钙添加量是初始物料干质量的3.3%～6.6%。该文为过磷酸钙添加剂应用于实际堆肥工程提供理论依据。     

水葫芦高温堆肥过程中氮素损失及控制技术研究

为减少水葫芦高温堆肥过程中氮素损失,采用静态高温好氧堆肥的方法,分析了水葫芦堆肥过程中氮素转化规律,研究了添加化学保氮剂对减少堆肥中氮素损失的效果。结果表明,水葫芦堆肥过程中总氮及有机氮含量均呈上升趋势,铵态氮与硝态氮含量均呈先上升后下降的趋势,总氮损失率为12.84%;水葫芦堆肥过程中氮素损失途径主要为以NH3、N2O等气态形式逸出,其中,堆肥前10d是NH3挥发的高峰期,堆制后第5~9d的N2O排放速率最大;添加化学保氮剂对水葫芦堆肥过程第4~10d的氨挥发具有显著的抑制作用,NH3挥发量可减少23.82%,另外,化学保氮剂处理降低了堆制后第0~5d的N2O排放速率,增加了第9d以后的N2O排放速率;使用化学保氮剂原位控制水葫芦堆肥过程的氮素损失具有较好的效果,与常规对照相比,化学保氮剂对水葫芦堆体的保氮效率为32.70%。     

死猪堆肥处理的通风率选择探讨

针对生产中死猪难处理的问题,作者对死猪堆肥技术进行了试验研究。试验采用箱式堆肥方法,设定处理1、处理2、处理3的通风速率分别为300、200和100L/(m3·min),每个处理设置4个重复;堆肥箱有效容积为0.95m3,每个堆肥箱中间单层放入3头死猪(总质量30～32kg),死猪上、下和四周是由玉米秸秆和猪粪混合的堆肥物料。在北京夏季条件下的运行结果表明,各处理堆肥箱内平均温度超过55℃的时间分别为19、19和34d,处理间差异不显著;试验6周后,死猪仅剩下大部分骨骼,此时3种处理的死猪降解率分别达到(95.5±1.4)%、(94.7±1.7)%和(95.0±0.8)%,仅处理1与处理3的死猪质量(湿基)差异显著(P<0.05);试验14d后粪大肠菌群数即能满足相关标准的无害化要求;各处理堆肥物料的同一特性参数的变化规律一致,且无显著差异,堆肥结束时物料的有机质(干基)质量分数在47%～48%,全氮和全磷(干基)的质量分数达5.7%～6.4%,超过《有机肥料》标准的总养分≥5%的技术指标要求。鉴于以上试验结果,综合考虑运行成本,建议死猪箱式堆肥的通风率不大于100L/(m3·min)和堆肥时间不少于6周。死猪堆肥在无害化处理死猪的同时,将其转化成有机肥料,将为中国规模化猪场的死猪处理提供新的技术选择。     

不同堆肥方式对奶牛粪便处理效果的试验研究

以奶牛粪便为原料,进行了堆肥槽、露天条垛和接种外源微生物的对比试验。结果表明:与露天条垛堆肥相比较,堆肥槽能节省50％以上土地,并可防止二次污染;露天条垛堆体温度升高至50℃比槽式堆体提前了3d;接种外源微生物制剂堆体升温至50℃比未接种的提前2～3d;本试验中各处理的种子发芽指数变化表明,牛粪经过20d堆肥处理后就对植物无毒性。     

基于GEE的山东省近30年农业大棚时空动态变化研究

针对精确获取大尺度空间范围内农业大棚的分布情况并进行长时间的序列动态监测存在数据量大、计算效率低、精度不高等问题,利用Google Earth Engine(GEE)云平台能够实现快速存取、实时处理海量卫星数据,基于多时相Landsat影像进行农业大棚时序光谱特征和纹理特征的自动提取,采用随机森林算法实现山东省农业大棚的遥感分类,从而生成了山东省近30年农业大棚的空间分布和时空动态变化图。结果表明,本文分类流程具有较高的分类精度,其平均总体精度达到91.63%,Kappa系数均值为0.8642。经分析,山东省农业大棚从1990年的6.67 km^2增加到2018年的9919.40 km^2,增长速度为354.03 km^2/a。     

籼稻谷带菌量与储藏温度和时间回归方程的研究

通过模拟储藏,研究了温度和时间对储藏籼稻谷水分、细菌量和霉菌量的影响.结果表明:随着温度的升高和时间的延长,符合安全水分的稻谷含水量下降,在15℃、20℃时,细菌量和霉菌量基本维持原来水平,储藏200 d后,稻谷的色泽、气味正常,无霉变、生虫现象,而当储藏温度超过25℃时,细菌量和霉菌量下降,但储藏200 d后,稻谷的色泽、气味不正常,并出现生虫现象,因此低温储藏有利于稻谷水分的保持和延缓细菌和霉菌的生长,减少数量和霉变损失.方差分析和回归方程的拟合表明温度和时间是储藏稻谷细菌量或霉菌量变化的极显著影响因素,并且细菌量或霉菌量与储藏温度和时间呈显著的二元线性关系.