微生物菌剂对堆肥发酵影响的研究进展
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不同微生物菌剂处理对鸡粪堆肥发酵的影响作者:周可谢凤行李亚玲张峰峰来源:《天津农业科学》2009年第03期摘要:选择3种混合菌剂进行了鸡粪堆肥发酵试验。
研究表明,鸡粪堆肥通过接种微生物菌剂,可以明显提高堆肥初期的发酵温度,加快堆肥物料的水分挥发,改变鸡粪中的微生物数量,缩短堆肥发酵周期,促进堆肥快速腐熟,特别是接种菌剂1(乳酸菌、酵母菌、枯草芽孢杆菌、沼泽红假单孢菌混剂)效果最好,与对照相比,堆肥发酵初期温度提高,中期达到55 ℃以上,高温期持续8 d,水分含量降低8%,细菌、放线菌数量明显降低。
关键词:鸡粪;堆肥;微生物菌剂中图分类号:S141文献标识码:ADOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2009.03.004Effects of Inoculating Different Microorganism Agents on Composting of Chicken ManureZHOU Ke,XIE Feng-xing,LI Ya-ling,ZHANG Feng-feng(Tianjin Research Center of Agricultural Biotechnology,Tianjin 300192,China)Abstract:The effects of 3 microorganism agents on composting of chicken manure were studied. The results showed that microorganism agents could obviously improve fermentation temperature during early period of composting, change the amount of the microorganism and accelerate dehydration of compost materials and the maturity of composting. The effect of No.1 microorganism agents was the best. The temperature in the compost inoculated with microorganism agents of No.1 arrived at 55 ℃, high temperature persisted 8 days; moisture content was decreased by 8%. The amount of alive bacteria and actinomycete were decreased.Key words: chicken manure;compost;microorganism agents农业可持续发展的核心问题是保持和提高土壤肥力,保证营养元素的合理循环。
有机废弃物论文:微生物菌剂在有机废弃物堆肥中的作用及其机理研究【中文摘要】随着我国农牧业的发展,农业有机废弃物的积累量不断增大,对环境的污染越来越严重。
堆肥能够实现有机废弃物的减量化、无害化和资源化处理,但是传统的堆肥方式和技术由于存在发酵时间长、无害化程度低和肥力低等诸多弊端,已经不适合现代化农业发展的要求。
因此,探索有机废弃物快速堆肥原理及方法具有重要的理论和现实意义。
本文研究了EM菌种(EM)、群林发酵剂(QL)、北京神农采禾发酵剂(CH)3种微生物菌剂对堆肥理化性质、腐熟指标的影响,并利用凝胶色谱技术研究了堆肥过程中不同分子量分布区间上有机物含量的变化。
在此基础上,运用现代分子生物学技术(DGGE)研究了EM、QL处理堆肥真菌及细菌群落的变化。
试验结果如下:⑴3种微生物菌剂均能一定程度促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,提高堆肥质量。
各菌剂处理下,堆体升温速度及高温持续时间均得到提高,但不同菌剂之间略有差异,EM菌剂升温速度最快,QL处理温度最高。
对堆肥理化性质的影响,QL效果最为显著,其次为CH。
EM处理有机质含量最高,CH处理最低(对照除外)。
QL能够明显提高堆肥种子发芽系数、降低堆肥T值及E4/E6。
⑵凝胶色谱分析结果表明,添加微生物菌剂处理能够促进堆肥中有机物分解,加快大分子有机物向小分子物质的转化。
堆肥过程中,大分子有机物含量在逐渐减少,小分子有机物含量不断增加,但堆肥相同阶段,微生物菌剂处理大分子有机物含量明显低于对照处理。
⑶PCR-DGGE研究结果表明,2种菌剂处理对堆肥微生物菌群具有明显影响,不同处理不同堆肥阶段微生物群落的电泳条带数目、条带位置、优势条带数目及条带强度均不完全相同。
微生物菌剂处理降低了堆肥微生物群落与对照处理之间的相似度。
整个处理期间,QL菌剂、EM菌剂处理下堆肥细菌平均丰富度指数较对照分别提高了22.73%、5.43%,平均香农-威纳指数较对照分别提高了14.32%、4.02%,真菌平均丰富度指数较对照分别提高了43.28%、28.36% ,平均香农-威纳指数分别提高了65.52%、34.17%。
微生物菌剂对菜粕堆肥的影响及堆肥腐熟度评价微生物菌剂对菜粕堆肥的影响主要表现在以下几个方面:
1. 促进有机物的降解:微生物菌剂中的活性微生物可以产生多种酶,通过降解有机
物质,将其转化为可供植物吸收的养分。
这些酶可以降解菜粕中的纤维素、半纤维素和蛋
白质等难降解有机物,提高堆肥的降解效率。
2. 提高堆肥的温度:微生物菌剂中的一些菌株具有产热能力,它们可以分解有机物
产生热量,提高堆肥的温度。
适宜的堆肥温度有利于微生物的生长繁殖,促进有机物的降
解和转化。
堆肥腐熟度评价是判断堆肥质量好坏的重要指标之一,常用的评价方法包括目测评价、理化分析和微生物分析等。
1. 目测评价:目测评价是一种常用的简单快速的评价方法,通过观察堆肥的颜色、
气味和结构等特征来判断腐熟度。
一般来说,褐色或黑色的堆肥颜色,土壤的泥土味或腐
烂的气味,以及颗粒间的松散结构都是腐熟度较高的表现。
2. 理化分析:理化分析是一种较为准确的评价方法,可以通过测试堆肥中的有机质
含量、全氮含量、微量元素含量等指标来判断腐熟度。
一般来说,腐熟度越高,有机质含
量越高,全氮含量和微量元素含量也会相应增加。
3. 微生物分析:微生物分析是一种间接评价堆肥腐熟度的方法,可以通过测定堆肥
中的微生物数量和种群结构来评估腐熟度。
腐熟度较高的堆肥中,会出现多样性的微生物
种群,并且微生物数量较多。
微生物菌剂可以促进菜粕堆肥的腐熟过程,提高堆肥的降解效率和转化率。
评价堆肥
腐熟度的方法包括目测评价、理化分析和微生物分析等,可以综合利用这些方法来评价堆
肥质量的好坏。
微生物菌剂对菜粕堆肥的影响及堆肥腐熟度评价
堆肥是一种利用微生物分解有机物质的过程,将有机残留物转化为有机肥料的过程。
微生物菌剂是一种通过添加特定微生物来加速有机物分解和转化的方法。
本文将探讨微生物菌剂对菜粕堆肥的影响,并提出一种腐熟度评价方法。
微生物菌剂对菜粕堆肥的影响主要体现在以下几个方面:
1. 加速有机物分解:微生物菌剂中的特定微生物能够分解有机物质中的大分子化合物,使其转化为小分子化合物,从而提高有机物质的分解速度。
2. 改善堆肥的通气性:堆肥过程需要氧气参与,微生物菌剂中的部分微生物能够产生大量气体,改善堆肥的通气性,提高堆肥过程中的氧气供应。
3. 提高堆肥的稳定性:微生物菌剂中的一些微生物具有抗生机制,能够抑制有害微生物的生长,提高堆肥过程中的稳定性,减少臭味等不良反应。
接下来,我们将介绍一种评价菜粕堆肥腐熟度的方法。
腐熟度是衡量堆肥质量的一个重要指标,成熟的堆肥对植物生长有较好的促进作用。
下面是一种基于理化指标的腐熟度评价方法:
1. pH值:成熟的堆肥具有较为稳定的pH值,通常在6-8之间。
pH值过低或过高会影响植物对养分的吸收能力。
2. 电导率:堆肥的电导率可以反映其中的盐分含量,成熟的堆肥通常具有较低的电导率。
3. 有机质含量:堆肥的有机质含量是衡量其腐熟度的重要指标,成熟的堆肥通常具有较高的有机质含量。
微生物菌剂可以加速菜粕堆肥的分解和转化过程,并改善堆肥的通气性和稳定性。
腐熟度是评价堆肥质量的重要指标,可以通过理化指标来评价。
微生物菌剂对菜粕堆肥的影响及堆肥腐熟度评价
1.1 堆肥质量的提高
将微生物菌剂添加到菜粕堆肥中,可以有效地促进堆肥的腐熟和成熟,提高其肥效。
微生物菌剂中含有各种有益微生物,如菌株繁殖物、固氮菌等,加入到堆肥中,能够提高
堆肥的供氧能力和水分保持性,同时加快堆肥的分解和腐熟速度。
1.2 堆肥成本的降低
微生物菌剂能够促进菜粕堆肥中的微生物繁殖和生长,同时还能够分解一些有害物质,减少其对环境的污染。
堆肥中的微生物群落受到外界温度、湿度、光照等因素的干扰,但
添加了微生物菌剂的堆肥,则具有更好的抗逆能力和适应性,能够在复杂环境中稳定发酵
和腐熟。
2 堆肥腐熟度评价
堆肥腐熟度是评价堆肥质量的重要指标,常用的评价方法有温度法、物理化学法、微
生物学法等。
本文采用微生物学法评价菜粕堆肥的腐熟度,具体步骤如下:
2.1 取堆肥样品,制成10%的堆肥浸提液,保持其pH值在6-7之间。
2.2 取堆肥浸提液10ml加入到60ml的消毒水平板上,均匀涂抹。
2.3 在平板上播种微生物,如大肠杆菌、沙门氏菌等,每个菌落涂抹2-3次。
2.4 放置于恒温培养箱中孵育,恒温28℃,24小时后观察菌落的生长情况。
2.5 判定菌落生长情况,根据菌落数量和分布情况来评价堆肥的腐熟度。
若菌落数量
多且分布均匀,则说明堆肥中的有机质已经被微生物分解为无机质,达到了较好的腐熟度。
3 结论
微生物菌剂能够促进菜粕堆肥的腐熟和稳定,提高堆肥的质量和肥效。
微生物学法是
一种简单易行的堆肥腐熟度评价方法,能够客观反映堆肥腐熟度的程度,并为菜粕堆肥的
应用提供科学依据。
广 西 农 学 报Journal of Guangxi Agriculture第38卷 第4期Vol.38,No.42023年8月Aug,202354不同组合微生物菌剂对牛粪堆肥效果的影响张业怀1 凌丁1* 王天想2 吕贵律2 黄安定2(1.广西农业职业技术大学,广西 南宁 530007;2.广西崇左市天等县驮堪乡水产畜牧兽医站,广西 崇左 532806)摘要:为了探讨不同的微生物菌剂对牛粪堆肥的影响,该试验以80%牛粪+20%玉米秸秆为堆肥材料,设计4个堆肥处理,前3个处理组分别加入0.05%的菌剂A (黑曲霉+煎盘梭菌+普通高温放线菌)、0.05%菌剂B (黑曲霉+煎盘梭菌+热纤梭菌)和0.05%菌剂C (黑曲霉+煎盘梭菌),处理组4为不加菌剂的对照组,每个处理3个重复,经过31 d 堆肥处理,以发酵温度、pH 值、有机质含量、全氮含量和种子发芽指数5个指标进行跟踪测定。
结果表明:菌剂A 、B 、C 处理仅用1 d 时间堆肥温度就升至50℃以上,高温阶段能持续时间分别为15 d 、14 d 、11 d 便能完成发酵;发酵过程中菌剂A 、B 、C 处理pH 值基本低于对照组,pH 值的变化呈现为下降、上升、下降至平稳的趋势。
堆制第30 d 与第0 d 相比,所有处理的全氮含量比0 d 时增加,对照组、菌剂A 、B 、C 处理分别增加为11.01%、29.36%、33.94%和24.77%;所有处理组有机质含量均下降,对照组、菌剂A 、B 、C 处理分别下降12.34%、26.14%、31.55%、19.88%。
菌剂A 、B 、C 处理的小白菜种子发芽指数达到74.63%以上,菌剂B 处理最高达到97.73%。
综合以上各项评价指标,菌剂B 堆肥发酵效果优于菌剂A 、C ,菌剂B 更适合牛粪堆肥发酵。
关键词:微生物菌剂;牛粪;堆肥;黑曲霉;煎盘梭菌;普通高温放线菌;热纤梭菌中图分类号:S821.6 文献标识号:A 文章编号:1003-4374(2023)04-0054-06Effects of Different Compound Microbial Inoculum on Composting Cow Manure Zhang Ye-huai 1, Ling Ding 1*, Wang Tian-xiang 2, Lyu Gui-lyu 2, Huang An-ding 2(1. Guangxi Agricultural Vocational Technical University, Nanning, Guangxi 530007, China;2. Aquatic Animal and Veterinary Medicine Station of Tuokan Town of Tiandeng County, Chongzuo, Guangxi532806, China)Abstract: In order to investigate the effects of different microbial inoculum on composting cow manure, four composting treatments were designed with 80% cow manure + 20 % corn straw as composting materials.The first three treatment groups were as follows: inoculum A added with 0.05% compound microbial (Aspergillus niger + Clostridium sartagoforme + Thermoactinomyces vulgaris ), inoculum B added with 0.05% compound microbial (Aspergillus niger + Clostridium sartagoforme + Clostridium thermocellum ) and inoculum C added with 0.05% compound microbial (Aspergillus niger +Clostridium sartagoforme ).The treatment group 4 did not add inoculum as control group. Each treatment was repeated 3 times. After 31 days of composting treatment, the changes of compost index including temperature, PH, organic contents, total nitrogen and seed germination index were studied. The result shows that in the three treatment groupswith compound microbial inoculum A, B and C, the temperature rises above 50℃ in 1 day with the ferment收稿日期:2023-04-03 修回日期:2023-06-04基金项目:2020年广西农业科技自筹经费项目(Z202007);2019年广西农业科技自筹经费项目(Z201991)。
微生物菌剂对菜粕堆肥的影响及堆肥腐熟度评价随着人们对生态环境的重视和对有机农业的认可,堆肥成为了一种重要的有机肥料形式。
在堆肥过程中,微生物起着至关重要的作用,它们能够分解有机物质,释放出养分,促进堆肥腐熟。
为了提高堆肥效率和质量,许多研究开始关注微生物菌剂对堆肥的影响。
本文将重点讨论微生物菌剂在菜粕堆肥中的应用及其对堆肥腐熟度的影响。
一、微生物菌剂对菜粕堆肥的影响1. 促进有机质分解微生物菌剂中的益生菌和有效微生物群落可以加速堆肥过程中有机质的分解,将大分子有机物质分解成小分子有机物质,从而提高养分的释放速度和数量。
研究显示,添加微生物菌剂的堆肥中,有机质的降解速率明显加快,并且堆肥中的氮、磷、钾等养分含量也相应增加,从而提高了堆肥的肥效。
2. 抑制有害微生物在堆肥过程中,有些有害微生物会对堆肥产生不利影响,导致堆肥过程中出现腐败、异味等问题。
添加微生物菌剂可以通过竞争和产生抑制物质的方式,抑制有害微生物的生长,减少堆肥中的异味和病原微生物数量,保证堆肥过程的正常进行。
3. 改善堆肥结构微生物菌剂中的微生物能够分泌胶体物质,能够粘聚有机物质,增加堆肥的稳定性。
微生物菌剂还能够促进土壤中胶体和胶粒的形成,改善土壤结构,增强土壤的保水性和通气性,提高堆肥的品质。
二、堆肥腐熟度评价方法堆肥腐熟度是指堆肥中有机物质分解程度和养分的释放情况,腐熟度评价是为了衡量堆肥是否适合作为有机肥料使用的重要指标。
目前常用的腐熟度评价方法主要有以下几种:1. 酶活性测定酶活性是反映堆肥中微生物活性和腐熟程度的指标。
可以通过测定堆肥中脲酶、脂肪酶、蔗糖酶等酶类的活性水平,来评价堆肥的腐熟程度,一般来说,酶活性越高,表明堆肥腐熟度越高。
2. pH值测定堆肥腐熟程度还可以通过测定堆肥的pH值来进行评价。
一般来说,腐熟度较高的堆肥,pH值会处于较为稳定的酸性范围内,沙漠性质比较好;而腐熟度不高的堆肥,pH值会处于偏碱性范围内,说明堆肥中的有机质分解并不充分。
微生物菌剂对菜粕堆肥的影响及堆肥腐熟度评价1.促进堆肥的腐熟过程微生物菌剂的加入可以促进堆肥中微生物数量和活性的增加,从而使堆肥的腐熟速度加快。
同时,微生物菌剂还能够代替天然微生物中的某些缺失菌种,填补菌群结构的不足,从而进一步加速堆肥腐熟的过程。
2.改善堆肥的选肥质量微生物菌剂会产生各种有益的细菌、真菌和放线菌等微生物,这些微生物具有良好的生物活性和表面粘附性。
在堆肥的过程中,它们能够有效地分解和改善有机质的质量,使得堆肥中的营养元素更容易被植物所吸收利用。
3.减轻臭味和杂质的产生菜粕堆肥在腐熟过程中常会产生异味和杂质,这会给环境和人体带来一定的影响。
微生物菌剂的加入可以有效地减轻异味和杂质的产生,从而降低对周边环境的影响。
二、堆肥腐熟度评价方法1.有机质含量的变化有机质是衡量堆肥腐熟度的重要指标之一。
经过腐熟处理的堆肥中有机质含量会逐渐变少,这说明有机质已被分解,有机物质的分子构成也发生了变化。
因此,可以通过测定有机质的含量变化来判断堆肥的腐熟情况。
2.气味的变化堆肥腐熟过程中常会伴随着气味的变化。
一开始,堆肥会散发出异味,随着腐熟程度的加深,气味会逐渐减弱甚至消失。
因此,可以通过嗅觉来感知堆肥的腐熟程度。
3.肥料效果的变化经过腐熟处理的堆肥,肥效和肥力会明显增加。
因此,可以通过对堆肥的施用效果来判断其腐熟程度。
一般来说,腐熟程度高的堆肥可以为植物提供更为丰富的营养成分和水分,促进植物的生长发育。
三、总结微生物菌剂是提高菜粕堆肥腐熟度的有效手段之一,它能够通过促进堆肥的腐熟过程、改善堆肥的选肥质量和减轻异味及杂质的产生等方面的作用,进一步提升堆肥的肥效和肥力。
同时,在进行堆肥腐熟度评价时,可以通过检测有机质含量的变化、气味的变化和肥料效果的变化等指标来评价堆肥的腐熟程度。
微生物菌剂对堆肥发酵影响的研究进展摘要:堆肥处理是目前实现畜禽粪便无害化处理及资源化利用的重要手段之一,通过接种高效微生物菌剂克服了传统堆肥处理方法诸多不足。
对微生物菌剂在堆肥中的应用情况,微生物菌剂对堆肥各项指标、堆肥品质、重金属的影响以及在堆肥中的应用前景进行了综述,以期为养殖业废弃物的无害化处理及资源化利用相关研究提供一定的参考。
关键词:微生物菌剂;好氧堆肥;粪便随着现代农业产业结构的不断调整以及规模化畜禽养殖业的迅猛发展,如何进行畜禽粪便等废弃物的无害化处理及资源化利用成为亟待解决的问题。
目前,中国对畜禽粪便的加工处理方法主要有化学法、物理法和生物法。
生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。
在众多的畜禽粪便处理方式中,由于好氧堆肥处理方法成本低、无害化程度高、处理能力大、处理后的产品方便运输且适于农田施用,适合现代农业持续发展而备受关注。
传统堆肥方法利用原料中土著微生物降解有机物质,由于堆肥初期有益微生物数量相对较少,需要一定时间才能大量繁殖,存在发酵周期长、效率低等缺点。
同时在堆肥过程中存在氮素损失现象,有恶臭气味,并且粪便中残留的重金属及抗生素等有害物质还存在环境污染的可能。
沈根祥等[1]的研究表明,利用筛选的微生物可以加速堆肥基质的发酵,有效提高堆肥的温度,加快腐熟进程。
陈华癸[2]指出,在堆肥过程中通过人为接种分解有机物能力强的微生物菌剂,可提高初期堆料中有效微生物总数,加速堆肥材料的腐熟,形成的高温条件有利于杀灭粪便中的病原体、虫卵和杂草种子等。
近年来一些学者对畜禽粪便堆肥的工艺条件、影响因素、使用不同微生物接种菌剂等方面进行了深入研究[3],但对粪便堆肥快速发酵及其机制的研究还远远不够。
因此如何充分利用微生物间的协同作用,快速分解粪便中的有机物,实现粪便处理的资源化利用具有十分重要的意义。
1 微生物菌剂在堆肥中的应用复合微生物菌剂是将两种或两种以上的微生物以一定的比例混合培养,充分发挥微生物群成员之间的联合协同作用,以获取能达到最佳应用效果的一种微生物制剂。
微生物菌剂对菜粕堆肥的影响及堆肥腐熟度评价摘要:本文以来源于蔬菜种植基地的菜粕为原料,研究不同微生物菌剂对堆肥腐熟度和成分的影响。
结果表明,添加微生物菌剂可以显著提高堆肥的腐熟度,同时对堆肥中的有机质、总氮、总磷、有效磷等成分也有不同程度的促进作用。
其中,以复合微生物菌剂的促进作用最为显著。
因此,添加合适的微生物菌剂可以提高堆肥的生物活性,促进有机质的分解和转化,从而改善堆肥的物理性质和营养成分,提高其肥效。
关键词:微生物菌剂;菜粕;堆肥腐熟度;营养成分1.引言堆肥是将有机废弃物经过微生物作用和自然代谢过程,通过一定的技术手段使其转化成有机肥料的过程。
由于其不仅可以减少废弃物的数量,还可以提供植物所需的养分,因此被广泛应用于农业生产中。
然而,目前生产中普遍存在的问题是堆肥的腐熟度较低,不能满足植物生长的需求,同时还存在着异味冲天、细菌、病菌等问题,限制了堆肥的应用范围和效果。
2.材料与方法2.1 实验材料本实验所选用的材料为来源于蔬菜种植基地的菜粕,其主要成分为有机质、总氮、总磷、有效磷等成分。
本实验共设立五个处理组,其中一个为空白对照组,其余四个分别添加不同类型的微生物菌剂,包括普通菌剂、复合菌剂、生物污泥和泥炭菌剂。
在每个处理组中分别添加相应的微生物菌剂,比例为堆肥中有机质的2%,并按照一定的方式进行混合和保湿,进行堆肥的腐熟过程。
在堆肥腐熟过程中,分别对不同处理组的堆肥样品进行物理性质和营养成分的测定。
其中,物理性质包括水分含量、pH值、堆密度等指标;营养成分包括有机质、总氮、总磷、速效磷等指标。
同时,采用统计学方法对不同处理组的数据进行分析和比较。
3.结果与分析3.1 微生物菌剂对物理性质的影响结果显示,添加微生物菌剂后,堆肥的水分含量、pH值和堆密度等指标均有一定程度的变化。
其中,复合菌剂处理组的水分含量最低,pH值最高,堆密度最大。
这表明添加合适的微生物菌剂可以通过生物作用降低堆肥的水分含量和pH值,从而改善其物理性质和稳定性。
微生物菌剂对堆肥发酵影响的研究进展摘要:堆肥处理是目前实现畜禽粪便无害化处理及资源化利用的重要手段之一,通过接种高效微生物菌剂克服了传统堆肥处理方法诸多不足。
对微生物菌剂在堆肥中的应用情况,微生物菌剂对堆肥各项指标、堆肥品质、重金属的影响以及在堆肥中的应用前景进行了综述,以期为养殖业废弃物的无害化处理及资源化利用相关研究提供一定的参考。
关键词:微生物菌剂;好氧堆肥;粪便中图分类号:s141.3;s144.1 文献标识码:a 文章编号:0439-8114(2013)06-1244-04随着现代农业产业结构的不断调整以及规模化畜禽养殖业的迅猛发展,如何进行畜禽粪便等废弃物的无害化处理及资源化利用成为亟待解决的问题。
目前,中国对畜禽粪便的加工处理方法主要有化学法、物理法和生物法。
生物处理法又分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法。
在众多的畜禽粪便处理方式中,由于好氧堆肥处理方法成本低、无害化程度高、处理能力大、处理后的产品方便运输且适于农田施用,适合现代农业持续发展而备受关注。
传统堆肥方法利用原料中土著微生物降解有机物质,由于堆肥初期有益微生物数量相对较少,需要一定时间才能大量繁殖,存在发酵周期长、效率低等缺点。
同时在堆肥过程中存在氮素损失现象,有恶臭气味,并且粪便中残留的重金属及抗生素等有害物质还存在环境污染的可能。
沈根祥等[1]的研究表明,利用筛选的微生物可以加速堆肥基质的发酵,有效提高堆肥的温度,加快腐熟进程。
陈华癸[2]指出,在堆肥过程中通过人为接种分解有机物能力强的微生物菌剂,可提高初期堆料中有效微生物总数,加速堆肥材料的腐熟,形成的高温条件有利于杀灭粪便中的病原体、虫卵和杂草种子等。
近年来一些学者对畜禽粪便堆肥的工艺条件、影响因素、使用不同微生物接种菌剂等方面进行了深入研究[3],但对粪便堆肥快速发酵及其机制的研究还远远不够。
因此如何充分利用微生物间的协同作用,快速分解粪便中的有机物,实现粪便处理的资源化利用具有十分重要的意义。
1 微生物菌剂在堆肥中的应用复合微生物菌剂是将两种或两种以上的微生物以一定的比例混合培养,充分发挥微生物群成员之间的联合协同作用,以获取能达到最佳应用效果的一种微生物制剂。
微生物菌剂来源主要有利用天然微生物优化处理的微生物菌剂和人工构建的高效菌种两种。
1.1 微生物菌剂在国内外应用的概况国内外对于堆肥接种微生物菌剂的研究已取得较大进展。
20世纪40年代,美国通过在堆肥的原料中接种细菌使堆肥时间缩短1~3 d;20世纪70年代,日本研制出em菌剂, 10~15 d就可以把垃圾腐熟,加快了堆肥降解的效率。
近年来有许多学者致力于研究堆肥中不同作用的微生物,并进行了优质高效菌种的筛选和接种。
张陇利等[4]在污泥堆肥试验中加入vt复合微生物菌剂,结果表明添加菌剂的堆体升温速率和温度最高值明显高于对照组,并且促进了有机质分解和加快了水分散失。
秦莉等[5]通过在堆肥中添加具有降解纤维素和金霉素功能的外源复合菌剂,来研究接种外源菌对堆肥的降解效率及抗生素类药物降解效果的影响。
结果表明,添加的外源菌剂对纤维素降解有明显的促进作用,接种复合菌剂堆体中的金霉素降解率也显著高于对照组。
宁志刚等[6]通过在猪粪的堆肥中添加固氮菌、溶磷菌、解钾菌三者同比例混合的复合微生物菌剂,研究其对猪粪堆肥的作用效果,结果表明复合菌剂接种量为1.5%、2.0%时,猪粪气味基本去除,作用效果明显。
vargas-gare等[7]在堆肥试验中添加芽孢杆菌作为堆肥接种菌种,结果表明不同的堆肥原料对接种微生物堆肥的效果有不同的影响。
目前利用新型微生物菌剂处理畜禽粪便已成为废弃物资源化领域的研究热点。
1.2 低温菌剂的应用在冬季尤其是北方冬季低温状态下,堆肥发酵过程难以启动,而市场上的发酵剂均是常温或高温发酵剂,15 ℃以上才能应用,因此微生物菌剂在北方的推广受到了较大限制,而低温菌剂的出现很好地弥补了这一缺陷。
籍宝霞等[8]把低温发酵剂添加到鸡粪的堆肥中,结果表明在日平均气温4.9~7.1 ℃情况下,使用低温发酵剂48~72 h即可启动废弃物发酵。
采用好氧发酵方法,10 d内发酵温度可达70℃,发酵时间维持48 h以上。
路伟明等[9]从冻土中筛选出低温纤维素分解菌并进行纤维素降解率测定,一菌株最高降解率达49.1%,并且该菌株可在20~30 ℃时较好地生长,在一定时间内能够维持堆体温度,易于启动自然存在于牛粪里的中温生物。
由此可知在低温下使用低温菌对堆肥发酵的影响较大。
2 微生物菌剂对有氧发酵指标的影响2.1 对温度的影响温度的变化是反映堆体内微生物活性变化的一个重要指标,能很好地呈现堆肥过程所达到的状态。
epa(美国环境保护署)制定的相关标准[10]指出,堆体温度在50 ℃以上保持5~7 d,能够杀灭堆料中的致病微生物,是保证堆肥的卫生指标合格和堆体腐熟的重要条件。
李玉红等[11]的试验结果表明,在堆肥初期添加微生物菌剂促进了堆体快速升温,较对照组提前1~4 d到达高温阶段(>50 ℃),添加菌剂能起到快速升温的作用,有效促进有机物料的腐熟进程。
耿冬梅等[12]的试验表明,向堆料中接种微生物菌剂,能增加堆层中微生物总数,微生物通过协同作用,使堆层中的高温微生物迅速繁殖,提前实现堆肥的高温期。
黄懿梅等[13]的研究结果表明,在堆肥中添加一定量的微生物菌剂,虽然对堆肥温度升高的作用不明显,但能加快堆肥发酵速度,缩短堆肥时间。
由此可知,添加微生物菌剂对堆肥温度具有明显的促进作用,加速堆肥进程。
2.2 对水分的影响水分是影响堆肥效果的一个重要参数[14]。
在堆肥过程中,水分是微生物生长所必需的条件, 50%~65%的含水率最有利于微生物的分解。
堆肥中的水分含量以一种热量的调节剂影响着堆肥微生物的活动[15]。
施宠等[16]研究表明,接种微生物制剂的堆体水分下降速度最快。
张金金等[17]通过人工接种mix f-3菌剂对猪粪前期性质的变化进行研究,其中人工接种mix f-3菌剂堆肥、添加灭活菌剂堆肥和自然堆肥含水率分别下降36.75%、33.54%和40.63%。
由此可知,添加微生物菌剂可使堆肥中微生物活性增强,促进了微生物的新陈代谢,从而导致堆肥温度升高,加速水分蒸发。
2.3 对ph的影响ph的变化是反映堆肥过程中微生物活性的另一个重要指标。
一般认为,最佳ph为8.0左右,此范围内可显著提高初期的反应速度,缩短堆肥达到高温所需时间,堆肥可获得最大效率,亦可避免由堆肥反应时间过长所造成的臭味问题[18]。
施宠等[16]的研究表明,添加菌剂的试验组ph一直处于较低水平,堆肥结束时堆体稳定在ph 8.0~8.1,符合腐熟堆肥ph 8.0~9.0的标准。
王晓娟[19]通过对添加微生物菌剂的牛粪堆肥中各项指标的测定表明ph变化幅度较小,各处理组间差距不明显。
由此说明接种微生物菌剂对ph的影响不大,但对堆肥中的ph具有调节和稳定作用,有利于堆肥中的微生物生长。
2.4 对碳氮比的影响碳氮比(c/n)是影响堆肥效果的重要因素,碳是堆肥生化反应的能量来源,氮是控制生物合成的主要因素,也是反应速度的控制因素,堆肥过程的理想c/n比为20~35∶1[20]。
刘克锋等[21]向猪粪的堆肥中添加不同的微生物,所有接菌处理的c/n比在第20天即降至20以下,并有7个处理的c/n比降至16以下,表明接菌对促进猪粪堆肥腐熟效果明显。
由此可知,添加菌剂可以显著加快有机质的分解。
3 微生物菌剂对堆肥品质的影响3.1 对氮含量的影响在堆肥过程中,有机氮主要分布于微生物群落和腐殖质库中。
在堆肥前期,堆肥微生物矿化分解有机氮,产生氨气,堆体产生的生物热量使氨气大量挥发,造成氮素损失的同时还产生了大量的恶臭气味。
martins等[22]的研究表明,粪便堆肥中nh3的损失高达79%。
如何控制氮素的损失、提高堆肥的养分价值是研究的关键。
tiwari[23]分别比较添加纤维分解真菌、固氮菌及溶磷菌对堆肥总氮和c/n比的影响,结果表明,与对照相比,添加纤维分解真菌使不同底物堆肥含氮量提高8.3%~57.1%;添加固氮菌使不同底物堆肥含氮量提高10.3%~59.5%。
李国学等[24]在鸡粪的堆肥中添加em和fm菌剂,结果表明,两种外源菌明显促进了水溶性氨态氮的转化和水溶性有机氮的形成,对氮素保存有较好的效果。
由此可知,添加微生物制剂可以调控堆制过程中的碳氮代谢,减少氮类物质以气态挥发控制臭味的产生,同时可提高堆肥产品总氮含量。
3.2 对磷、钾含量的影响在牛粪堆肥各种处理中,牛粪中的p、k不可能通过挥发等形式损失,因此全磷、全钾含量最终不会有太大变化。
堆肥过程中含磷化合物在微生物制剂作用下可以发生矿化,产生一部分可溶性磷,加之微生物分解代谢、有机态磷分解和堆体浓缩,使速效磷含量呈略增趋势。
黄懿梅等[13]的研究表明,发酵剂可以提高堆体高温期发酵温度,堆体被浓缩,而钾在堆肥过程中损失较少,全钾含量明显增加。
赵明梅等[25]分别将产于上海、山东、沈阳的3种菌剂加入到鲜牛粪中,结果表明,3种菌剂原始堆料和腐熟堆料的p、k含量相差很小。
由此说明,添加微生物菌剂对于p、k保持是有益的。
4 微生物菌剂对堆肥中重金属的影响近年来人们对污泥、牛粪等固体废弃物堆肥过程中的重金属污染状况比较关注。
粪便中含有cu、zn等重金属元素,毒性较大,长期大量施用会使土壤和作物存在潜在的污染风险[26]。
据谷杰等[27]的研究报道,当土壤中有效态cu和zn分别达到100~200 mg/kg 和100 mg/kg时会造成土壤cu、zn污染。
黄国锋等[28]研究了猪粪堆肥过程中重金属含量和形态的变化,发现堆肥处理能降低猪粪中重金属的有效性。
重金属的生物毒性不仅与其总量有关,更大程度上由其形态分布所决定。
刘浩荣等[29]采用tessier法对重金属形态进行分级,得到了普遍认可与应用。
解开治等[30]的研究表明,堆肥添加腐熟促进剂可极显著降低堆肥中有效态cu的含量。
因此,在堆肥中添加腐熟促进剂可以降低重金属有效态的浓度,减轻cu对土壤的污染。
由此说明,常用的微生物菌剂一般具有较强吸附性,通过对重金属进行有效吸附,可以降低其生物有效性。
5 微生物菌剂在堆肥中的应用前景添加微生物菌剂可以加快堆肥过程,将粪便中有毒、有害物质转化为有机肥成分,这样既能提高粪便利用率,又能减轻环境污染,为实现畜禽废弃物的无害化处理和资源化利用提供了很好的条件。
但由于微生物菌剂价格相对昂贵,从而增加了堆肥的成本,尚不能得到广泛的应用。
因此价格低廉、高效的微生物菌剂对于废弃物处理具有很好的市场应用前景。
另外,由于中国北方地区受地域温度等因素的影响,冬季低温状态下动物粪便的处理成为一个难题,严重影响了畜牧业的发展。