发酵剂作用下粪肥腐解过程物质组成的动态变化研究

近些年畜禽养殖业有很大发展,与此同时,畜禽粪便的也大量增加,处理不当会对空气、水体和土壤带来了污染。堆肥化处理是粪便处理的有效方法,但传统自然堆腐需要时间过长,影响到大量粪肥的快速处理。应用发酵剂加快粪肥的腐解和熟化过程是堆肥处理的一种新措施。本研究从供试的牛粪发酵基质中分离出高效纤维素降解菌,并对其形态进行鉴定、酶活性进行分析,得到两株菌(Z5和Z8),以此制作固体发酵剂在牛堆腐过程进行应用。研究了自制发酵剂对牛粪发酵堆腐过程中微生物区系、温度、水分变化以及养分转化、变化特征的影响,取得以下重要结论: 1.从牛粪发酵基质中筛选获得了22株菌,根据菌落直径和CMC酶活性,发现10株真菌的产酶能力均较高,通过对菌株培养特征的进一步研究,从10株真菌中筛选出菌株Z5和Z8作为生产发酵剂的优良菌株。对菌株Z5和Z8的菌落特征、形态特征进行了鉴定,发现菌株Z5和Z8为曲霉属。以Z5和Z8作为优势菌株研制固体发酵剂,研究了不同基质配方对两个菌株酶活性的影响,筛选出了固体发酵剂的较好的氮源,发现棉粕(油渣)比豆粕和尿素更适合被菌株Z5和Z8利用,得到了优化的固体发酵剂配方。 2.堆肥化过程中,添加商品发酵剂(处理4)对堆肥中细菌数量增加有促进作用,而自制的发酵剂(处理5)对堆肥化过程中真菌的数量有明显增加。两种发酵剂对放线菌的数量都有较大的增加作用。 3.添加发酵剂(处理4和处理5)促进堆肥过程温度提高;两种发酵剂比较,处理4在堆腐过程中出现的最高温度相对比处理5的最高温度要高,但后者最高温度出现的时间比前者有所提前。处理4(商品发酵剂)使有机物料中的水分保持相对较高水平,而处理5(自制发酵剂)使有机物料中的水分保持相对较低的水平。从整个好氧发酵过程中来看,基质的pH值基本变化在7.2-7.8之间,不同处理变化趋势有所不同。在各个处理中,处理5的pH值相对较高。 4.粪肥堆肥化过程有机物料中全氮含量呈增加趋势;添加发酵剂处理后使全氮含量有所增加。堆肥腐解的高温期是堆肥过程氨挥发的高峰期,添加商品发酵剂(处理4)可以明显加速堆肥在高温阶段氨的挥发,而自制发酵剂(处理5)使氨挥发处于较低的水平。堆肥化过程有机物料中铵态氮呈下降趋势;在5种不同的处理中,处理5能使堆肥过程中铵态氮保持中等水平。堆肥化过程中硝态氮含量呈现波动变化,腐解21天时,处理5使硝态氮保持相对较高的水平。堆肥化过程铵态氮和硝态氮的比值在腐解的初期(前7天)呈增加趋势,且比值大于1;随后逐渐降低,腐解到21天时,比值均小于1;处理5使铵态氮和硝态氮的比值相对较低。 5.粪肥堆肥化过程有机物料中全磷含量呈增加趋势;添加发酵剂的处理使堆肥的全磷含量升高。堆腐过程无机磷呈现一定的波动变化,但无机磷占全磷的比例呈下降趋势;添加发酵剂的处理使无机磷占全磷比例进一步降低。堆腐过程有机磷含量以及占全磷比例呈上升趋势;添加发酵剂的处理能够使有机磷占全磷的比例进一步提高,促进无机磷向有机磷的转化,使有机磷和无机磷的比值有所升高。和商品发酵剂比较,自制发酵剂更有利于堆肥中的无机磷向有机磷转化。 6.粪肥堆腐过程有机物料中全钾含量呈增加趋势,添加自制发酵剂的处理使堆肥中的全钾含量进一步提高。