复合农林废弃物膜式快速发酵机制研究

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我国每年都会产生大量的农业垃圾和废弃物,堆肥技术是我们实现对农业垃圾和废弃物“资源化、无害化、减量化”综合处理的重要手段,膜式堆肥技术较其他传统的堆肥技术更加明显具有优点,可以减少臭气对于空气的影响,并且可以增大堆体内的孔隙便于氧气与物料均匀地接触。本文以鸡粪为主料,农林复合体下三种有机废弃物原料为辅料,借助膜式堆肥技术,以鸡粪+菌渣(1号)、鸡粪+菌渣+枯树枝(2号)、鸡粪+菌渣+枯枝落叶+板栗壳(3号)等三种组合方式混合发酵。
  通过在线监测系统监测多个肥堆堆肥过程中环境因子和理化指标的变化,藉此研究不同原料的堆肥效果;借助膜式堆肥系统的在线监控系统、曝气系统,实现远程监测与控制的快速堆肥方式。在试验的整体过程中发现臭气的减少与半透膜具有密不可分的关系,在实验过程中发现,从初期的挡住,到后期的消失,其起到了一个缓冲的作用。但随着堆料时不同原料的增加,相同时间内的腐殖化指标显示出区别,因此,本文着力于探究腐殖化过程理化指标的变化,解析膜式发酵的快速过程中微生物的演替规律;探明环境、理化因子在发酵过程中的相关性,探究影响发酵过程的重要因子,提出参数参照体系。
  (1)选取含水率、T(终点碳氮比/初始碳氮比)、NH+/NO-3、 GI等4个指标进行评价分析,结果显示,在堆肥周期内,三种堆肥基本都已经是腐熟状态,其中3号堆腐熟状态最好,可能与堆料种类丰富,微生物菌群丰富有关。
  (2)基于发酵效果最好的3号堆的腐熟物料进行借助高通量测序技术分析细菌群落结构,发现在门水平上,肥堆样品在门水平上以厚壁菌门、变形菌门为主,在属水平上以弯曲状杆菌属、肉杆菌属和芽孢八叠菌属为主,且在堆肥前期无论从门水平还是从属水平观察,微生物种类丰富程度都不如堆肥后期,可以看出,肥堆中微生物群落种群丰富,并且堆肥后期的丰富程度要高于前期。总的来说,堆肥辅料的多样添加,并不会影响堆肥中微生物的群落演替,反而可能会使细菌更加活跃,堆肥更加快速、高效。
  (3)堆肥过程中的环境因子和微生物群落之间相关性分析:三种肥堆都呈现出含水率和NO-3都成负相关,TN和NO-3成正相关的状态。在基于RDA分析,发现NO-3(解释为32.3%,P=0.004)>TN(解释为12.7%,P=0.08)>C/N(解释为11.8%,P=0.096)。说明堆肥过程中NO-3的含量是影响群落结构变化的重要因素,这些指标在一定程度上可以被运用于堆肥的腐熟度评价。
  
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