不同填料原料对微生物异位发酵床处理生猪养殖废弃物效果的影响

以微生物异位发酵床填料为研究对象,研究了不同原料填料对生猪养殖废弃物的处理效果,分析了在相同条件下玉米秸秆填料与稻壳和椰壳粉混合物填料在温度、pH、含水量、微生物数量和营养成分变化上的差异。结果表明,稻壳和椰壳粉混合物更容易控制温度的变化,发酵床温度保持在25~54℃,并且其pH变化范围较小,为7.6~8.9,更接近好氧发酵的最适pH值范围。稻壳和椰壳粉混合物填料处理含水量稍低于玉米秸秆填料处理,维持在44%~64%之间。试验结束时,两个处理发酵床填料的pH、TN、TP、TK和有机质等指标均符合国家有机肥标准。     

磷脂脂肪酸生物标记法分析养猪发酵床微生物群落结构的空间分布

采用磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acids,PLFA)生物标记法分析发酵床大栏养猪微生物群落结构的空间分布特点。从发酵床的5个区域(A、B、C、D、E)和3个层次(表层、中间层和底层)采集垫料样品,利用Sherlock MIS 4.5系统分析各样品的PLFA。结果表明,15:00、17:00、a15:0等7种PLFA在各样品中均有分布,为完全分布型,而a12:0和17:1 w6分别只在A区和B区分布,为不完全分布型。指示细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌(G+)、革兰氏阴性细菌(G-)的PLFA及总PLFA在D区表层分布量最大。在各垫料中,PLFA分布量均表现为细菌真菌放线菌。A区各层次的真菌/细菌比值显著高于其他区域(P0.05),而G+/G-比值则显著低于其他区域(P0.05)。多样性分析表明,不同区域和层次的垫料Simpson指数、Shannon指数和Pielou指数值均呈现显著差异(P0.05)。聚类分析表明,当兰氏距离为117.1时,可将各样品聚为两个类群:类群Ⅰ包含A区的垫料,其特征是指示不同微生物的PLFA种类少和含量低;类群Ⅱ包含其他4个区域的垫料。当兰氏距离为23.4时,B区和D区各层次样本聚在同一亚类群中,其PLFA种类多、含量高,而C区和E区各层次样本聚在另一亚类群中,其PLFA含量中等。主成分分析表明,主成分1和主成分2基本能将发酵床不同空间垫料样本区分出来,其中A区单独归在一类群,D区和B区归在一类群,C区和E区归在一类群,与聚类分析结果一致。综上,发酵床大栏养猪不同空间的微生物种群结构不同,A区微生物种类少、含量低,而B区和D区微生物种类多、含量高。     

The possibility of application of agglomerate elastomers (EPP) as media for biological bed in aquaculture

The aim of the study was to determine the possibility of experimental media (agglomerate elastomers EPP) application as biological media bed, which serves the purpose of water purification in recirculating aquaculture systems (RAS). RAS enables mass‐production of fish in small volume of water in a limited area. This involves the possibility of multiple usage of water during culture. However, for that purpose of maintaining proper physico‐chemical parameters, water purification from products of metabolism, especially toxic nitrogen compounds, is required. One of the simplest and most effective ways to achieve it is combining application of two types of water filtration: mechanical and biological. It is needed to study new media for biological bed with proper filling is able to purify water from toxic nitrogen compounds.     

Drought-induced root plasticity of two upland NERICA varieties under conditions with contrasting soil depth characteristics

To identify differences in root plasticity patterns of two upland New Rice for Africa (NERICA) varieties, NERICA 1 and 4, in response to drought under conditions with contrasting soil profile characteristics, soil moisture gradients were imposed using a sloping bed system with depths ranging 30–65 cm and a line-source sprinkler system with a uniformly shallow soil layer of 20 cm depth. Varietal differences in shoot and root growths were identified only under moderate drought conditions, 11–18% v/v soil moisture content. Further, under moderate drought soil conditions where roots could penetrate into the deep soil layer, deep root development was greater in NERICA 4 than in NERICA 1, which contributed to maintaining dry matter production. However, under soil conditions with underground impediment to deep root development, higher shoot dry weight was noted for NERICA 1 than for NERICA 4 at 11–18% v/v soil moisture content, which was attributed to increased lateral root development in the shallow soil layer in NERICA 1. Enhanced lateral root development in the 0–20-cm soil layer was identified in NERICA 1 even under soil conditions without an impediment to deep root development; however, this did not contribute to maintaining dry matter production in upland rice. Thus, we show different root developmental traits associated with drought avoidance in the two NERICA varieties, and that desirable root traits for upland rice cultivation vary depending on the target soil environment, such as the distribution of soil moisture and root penetration resistance.     

工业化自动多层翻板式豆粕固态发酵床的设计与试验

传统固态发酵条件难以控制、工业放大困难、能耗高、占地面积大,不能实现工业化流水线自动生产,更不能适应目前发酵行业规模化发展的需要。为了解决这些问题,运用现代工业设计理念,结合机械化及自动化控制技术,设计了可进行灭菌、接种、拌料、发酵的固态发酵装置。以此装置为基础,形成了集原料预处理、配料、发酵、干燥为一体的固态发酵生产系统,现已成功投产。以豆粕为原料,采用设计的生产线进行豆粕酶解发酵试验。在固态发酵期间,发酵相对湿度控制在38%~42%,而发酵24 h后,温度能稳定在37?C左右,适合微生物生长。发酵72 h结束后,饲料中酸溶性蛋白质量分数相对提高了21.2%,KOH溶解度从57.19%提高到了77.45%。结果表明:豆粕酶解发酵饲料的各项参数满足企业标准,产品质量优良。发酵过程中装置运行稳定,生产规模大,单批次最大生产量为10 t,满足工业化生产需要。该装置机械自动化水平高,可以连续批量生产,适用于生物饲料、生物肥料、生物色素、生物农药、生物燃料、生物酶制剂等多个领域。     

不同耕作方式对土壤有机碳、微生物量及酶活性的影响

【目的】依托8年长期(2005~2012)固定道定位试验,研究不同耕作方式对土壤有机碳、土壤微生物量、土壤酶活性在0—90 cm土层的分布特征,为优化中国西北干旱区的耕作方式提供理论依据。【方法】试验包括固定道垄作(PRB)、固定道平作(PFT)与传统耕作(CT)三种耕作模式下的土壤有机碳土壤总有机碳(TOC)、颗粒有机碳(POC)、土壤微生物量碳(MBC)、土壤微生物量氮(MBN)、土壤微生物量磷(MBP)、蔗糖酶、过氧化氢酶、脲酶及小麦产量进行了测定和分析。【结果】在0—90 cm土层,不同耕作方式下的TOC、POC、MBC、MBN、MBP、蔗糖酶活性、脲酶活性均随着土层的增加呈下降趋势,过氧化氢酶活性呈先下降后增大的分布特征;在0—60 cm,固定道保护性耕作能够显著增加心土层作物生长带土壤有机碳储量,有机碳储量大小为PRBPFTCT;PRB、PFT较CT可以显著增加0—10 cm作物生长带TOC、POC、MBC、MBN、MBP含量、蔗糖酶、脲酶活性,其大小为PRBPFTCT;耕作方式对过氧化氢酶活性影响不显著;TOC、POC、MBC、MBN、MBP、蔗糖酶活性、脲酶活性、过氧化氢酶活性之间均达到了显著或极显著相关。【结论】PRB较PFT、CT能够提高耕作层(0—10 cm)土壤有机碳含量、土壤微生物量、土壤酶活性, 增加作物产量, 增大0—60 cm土层有机碳储量,耕作方式(PRB、PFT及CT)对10 cm以下土层土壤环境改善作用不明显。     

含床料的回转式生物质气化反应器实验

为将传统回转炉窑机械扰动特性与流态化反应器内惰性床料的均温蓄热特性相结合,提出一种回转式气化反应器设计模式,以棉秆颗粒燃料为实验原料,首先考察了回转炉转速、过量空气系数、温度等参数对气化反应系统的影响。实验结果表明,回转炉转速控制在1~4 r/min之间,随转速增加回转炉混合扰动特性增强,炉内温度分布更加均匀,不同指标参量均有提高,在实验范围内回转炉转速在3 r/min时,取得较好的产气结果;实验控制温度在550~700℃范围,各指标均随温度升高有增大趋势,其中燃气热值、气化效率受温度影响较大,实验条件下,600~650℃温度范围内燃气热值和气化效率等指标有较大提升;过量空气系数对产气结果的各项指标均有较大影响,实验控制过量空气系数在0.2~0.4范围内变动,随过量空气系数增加,除产气率和床料区温度在一定程度增大外,其他指标均有先增大后减小的变化趋势,实验中过量空气系数为0.3时气化效果较好。典型热态实验结果表明,该回转式气化反应器产出的燃气组分与流化床接近,考虑显焓的气化效率约为79.3%、碳转化率约为81.3%;以气化炉为核心进行能量平衡计算,显示系统有效输出效率达到86.8%,散热损失为主要能量损失途径;对床料区底灰的分离研究发现,床料区滞留的底灰超过90%停留在床料区下部,且大部分底灰粒径较小。通过控制变量得到优化实验结果,可为该炉型的运行和设计改进提供参考。     

干旱灌区固定道耕作对土壤水热效应及春小麦产量的影响

为提高干旱灌区小麦节水生产技术,依托2005年开始的定位试验,以传统耕作（CT）为对照,对固定道平作（ZT）和固定道垄作（PRB）下土壤温度、土壤水分和春小麦产量的变化进行了分析。结果表明,PRB可增加0～80 cm土层土壤水分含量,小麦出苗期至收获期不同土层土壤含水量为PRB>ZT>CT。在小麦播种期至出苗期,PRB土壤升温较慢,拔节期至收获期0～15 cm土层土壤温度变化趋势为PRB>ZT>CT。随着种植年限的增加,PRB保护性耕作对小麦具有明显的增产效应,穗粒数的增加是其增产的主要因素。PRB和ZT处理4年平均水分利用效率分别比对照提高了46.88%和12.96%。PRB处理节水增产效果明显,可作为干旱灌区小麦节水栽培新技术进行推广。     

发酵床腐殖质代料培养大球盖菇菌丝的适合性评价

发酵床腐殖质是现代化畜牧养殖业中产生的废弃物,为避免造成环境污染,必须多方式加以资源化再利用。本研究以不同比例的发酵床腐殖质作为培养大球盖菇菌丝的主要基质原料,比较其菌丝形态和生长速度,对发酵床腐殖质代料培养大球盖菇菌丝的适合性进行评价。结果表明：完全替代麦麸用料组（处理Ⅰ）的菌丝由于生长细弱、稀疏,不适宜作为替代料配方使用;完全替代木屑用料组（处理Ⅱ）菌丝生长缓慢;有添加麦麸的其他配方,菌丝均洁白、较浓密,菌丝生长情况与CK组相当。鉴于相同的菌丝生长情况,可继续优化发酵床腐殖质的替代应用方法,选择最佳替代比例进行大球盖菇菌丝培养。     

河西灌区田间固定道保护性耕作下作物轮作模式效益评价

在甘肃河西走廊,通过田间试验结合入户调研的方式,运用综合评价的方法,对基于固定道保护性农业的7种轮作模式进行了分析。结果表明：小麦-加工型甜椒-玉米经济效益最好,净收益、产投比和单方水产值分别为1.52×10⁴元·hm^-2、2.00和5.39元·m^-3;小麦-啤酒大麦-小麦劳动生产率最高,达240.2元·人^-1·a^-1,社会效益在所有轮作模式中也相对最好;小麦-油葵-啤酒大麦区域水资源安全保障度、水分能量生产效率、热量利用率分别为1.83、2.07×10⁴ kJ·m^-3和66.12%,生态效益最好;综合效益相对较好的4种轮作模式分别为小麦-加工型甜椒-玉米、小麦-马铃薯-小麦、小 麦-玉米-玉米和小麦-针叶豌豆-小麦。兼顾考虑固定道保护性农业系统的稳定性维护,小麦-加工型甜椒-玉米、小麦-玉米-玉米和小麦-针叶豌豆-小麦三种轮作模式更适宜在固定道保护性农业技术体系中进行应用和推广。