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《北京林业大学》 2012年
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牛粪好氧堆肥中微生物多样性及生产应用研究

王亮  
【摘要】:近年来,随着畜禽饲养量不断提高,畜禽粪便对环境的污染问题日益凸显。好氧堆肥作为一种集畜禽粪便处理和资源化利用为一体的处理方法,具有生产成本低、污染少、改良土壤等众多优点。本研究从牛粪好氧堆肥菌剂的筛选、堆肥验证、规模化处理设备和参数优化到有机肥料应用并利用16SrRNA方法对微生物多样性分析和鉴定,得出如下主要结论: (1)从牛粪好氧堆肥过程中温度曲线、升温速度、堆肥高温期持续的天数、堆肥结束后的GI、纤维素、半纤维素降解率来看,筛选出单菌种HB1、HB2、HB3、HB4HB10、LB2、HB14、MB5、MF9、LF11、MC5、Mc9共12种菌为优势单菌种作为本次单菌种试验中筛选出的优势菌株。 (2)采用16SrRNA PCR-DGGE方法从牛粪自然好氧发酵过程中分离出微生物共计417个,其中细菌类微生物177个,放线菌类微生物113个,真菌类微生物127个。细菌类是优势群体,生物多样性指数也是处于2.1以上;放线菌类微生物数量和种类都较少,多样性指数在1.4以下;真菌类微生物在数量和种类上处于中间价态,在降温期密度持续增加,对纤维素分解起到了决定性的作用,,是中后期的优势群体。 (3)将(1)得出的优势单菌种按照复合菌种筛选原则进行组合应用,在牛粪好氧堆肥过程中,接种复合菌种处理1-8均明显高于CK处理,从纤维素类物质分解、温度和养分变化、发芽指数得出,处理2为最佳一蚀木链霉菌(Streptomyces Xylophagus)、嗜冷枯草芽孢杆菌(Psychrobacter sp)、嗜热单胞菌(Thermomonospora)、波茨坦芽孢杆菌(Brevibacillus)、卷枝毛霉菌(Mucor circinelloides)和钋青霉菌(Penicillium polonicum)。 (4)在复合菌种堆肥反应过程中,细菌由15种减少至12种,波茨坦短芽孢杆菌(Brevibacillus borstelensis)消失;放线菌由5种增加到7种,在堆肥开始时成为优势群体:真菌6种增加到10种。复合微生物菌剂确定为:嗜冷枯草芽孢杆菌(Psychrobacter sp)、嗜热单胞菌(Thermomonospora)、蚀木链霉菌(Streptomyces Xylophagus)、卷枝毛霉菌(Mucorcircinelloides)和钋青霉菌(Penicillium polonicum)组成。 (5)基于实验室小规模正交发酵参数,通过正交试验得出规模化生产最佳工艺条件为:含水率为65%,初始C/N为30:1,每天通风30min,有机质初始质量分数为80%,初始温度为30℃,pH值为8.0。 (6)施用有机肥、化肥和不施肥对玉米种植比较得出,施用化肥除双穗率略低施用有机肥外,其他因子均高于施用有机肥和不施肥。从玉米根系来看,施用化肥的根茎大于施用有机肥和不施肥。在根系投影面积等数据方面,施用化肥处理均高于施用有机肥和不施肥;从根系直径分布直方图看出,施用有机肥处理在小于4mm直径范围的根系数量明显高于不施肥和施用化肥处理。 (7)不同的施肥处理条件下,不同的土壤层呈现出不同的生物多样性指数和种类。不施肥和施用有机肥处理从表层至深层具有较高的多样性指数,化肥则相反。团聚体的含量随着粒级的增加呈现先增加后下降的趋势,2-0.25mm粒级团聚体为优势粒级。HS(腐殖物质)各组分以HM(胡敏素)的含量最高。随粒级的增加HS各组分含量没有明显变化。长期施用有机肥使2-0.25mm粒级团聚体中HA(胡敏酸)含量、HM含量、PQ值(某粒级HA占可提取物的百分数)和HS各组分的富集率均增加。
【学位授予单位】:北京林业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S141.4

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