促进鸡粪与玉米苞叶好氧堆肥复合微生物菌剂的研制与应用

发布时间：2020-10-17 13:18

　　 鸡粪和玉米苞叶是农业生产和动物养殖中营养丰富、产量巨大的农业资源,对其进行好氧堆肥可以解决鸡粪及农业废弃物所带来的环境污染与资源浪费等问题,符合我国关于主要农作物化肥、农药使用量实现零增长的发展策略,且可以带来可观的经济效益,是资源科学化利用的有效途径之一。在利用其作为原始物料进行好氧堆肥的过程中,研制稳定、高效的复合微生物促腐菌剂是这一技术的关键。本文旨在针对这一现实问题展开研究,开发利用复合微生物菌剂进行鸡粪与玉米苞叶制备生物有机肥的综合技术。首先经过富集培养、初筛以及复筛等方法,筛选到高效木质素降解菌株、纤维素降解菌株、除臭菌株,并将其与实验室保藏的其它功能菌株(蛋白酶菌株、淀粉酶菌株)进行科学配伍,以鸡粪和玉米苞叶为原始物料,通过添加不同种类与配比的微生物菌剂进行好氧堆肥试验,确定出最佳菌剂组合,并进行菌剂的工业化生产,最后利用生产的复合菌剂进行大规模堆肥应用的研究,并验证其肥效。主要结果如下:1、本试验从菜地、玉米秸秆及土壤样品中分离筛选出178株具有降解纤维素能力的菌株,复筛选出一株命名为T-7的菌株为高效纤维素降解菌株,并鉴定其为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。初筛筛选到87株具有降解木质素能力的菌株,复筛选出一株命名为N_3-8的菌株为高效木质素降解菌株,并鉴定菌株菌种为地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)。在新鲜鸡粪和堆肥鸡粪中分离纯化出38株具有除臭效果的菌株,经初筛、复筛后,得到一株命名为C-9的菌株除臭效果最佳,并鉴定其为地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)。对实验室所保藏的蛋白酶菌株和解淀粉酶菌株进行了酶活力测定,挑选出其中酶活力最高的蛋白酶菌株JA和解淀粉酶菌株DF-16作为后续研究所用菌株,两株菌株均为枯草芽孢杆菌(B.subtilis)。2、进行了各菌株的拮抗试验、共存试验,以及鸡粪与玉米苞叶高温堆肥试验,确定了堆肥最优菌剂组合,菌剂组成为:纤维素降解菌株T-7+木质素降解菌株N_3-8+除臭菌株C-9+蛋白酶菌株JA+解淀粉酶菌株DF-16。以鸡粪和玉米苞叶为原料,添加5种不同的微生物促腐菌剂,在有氧条件下进行了高温堆肥试验。在堆肥的不同阶段对物料的有机质、全氮、全磷、水溶性有机碳、种子发芽指数、pH值及堆体温度进行测定,其中,添加M6菌剂使得物料的全氮、全磷含量增加了27.90%、42.85%,有机质、水溶性有机碳下降了51.93%、56.10%,使得堆体温度在第3 d达到高温期并持续了10 d,最高温度为58.9℃,堆体的种子发芽指数最终达到96.00%,以上结果表明添加菌剂M6的堆体各指标相比对照组变化显著。3、确立了堆肥复合菌剂各功能菌株的生产工艺。对上述菌株进行了20 M~3发酵罐液体深层发酵产芽孢工艺以及后处理工艺的研究,获得了各功能菌株的芽孢粉剂。以纤维素酶功能菌株为例,20 M~3发酵罐发酵条件为:种量4%,温度36℃,通风量1:0.8,转速300 r·min~(-1),发酵时间48 h,最终总生物量为3.07×10~9 cfu·g~(-1)。离心浓缩条件为:转速7100 r·min~(-1),进料流量0.6 T·h~(-1),浓缩倍率达到9倍,收率达到96%。吸附料为麸皮,闪蒸干燥的后处理工艺的最佳工艺参数为:空气入口温度125℃、出口温度80℃左右,每小时进料量为90 kg。最终得到的芽孢杆菌T-7菌株菌粉含菌量为2.97×10~100 cfu·g~(-1),含水量小于5%。4、大规模腐熟应用试验及其肥效检测。将所生产的各菌株的芽孢粉剂菌剂按比例配制成复合菌剂,以每吨物料接入约30万亿个活菌数的接菌量接入堆肥体系,35 d之后进行全氮、全磷、有机质及种子发芽指数的指标测定,结果显示:全氮、全磷含量增加了37.90%、43.85%,有机质、水溶性有机碳下降了56.93%、57.10%,堆体的种子发芽指数最终达到98.00%。将此有机肥应用于小麦的盆栽试验,结果显示:施用后植株健壮,茎叶粗宽,色泽浓绿,植株鲜重增加26.41%,主根长增加了55.56%,叶绿素含量增加了87.41%,植株含氮量增加253.27%。土壤总氮量增加了88.07%。综上所述:本研究获得了可高效促进鸡粪与玉米苞叶高温好氧堆肥的功能性菌株,对其进行了科学配伍制成复合菌剂,并实现了复合菌剂的工业化生产,探明了应用工艺,肥效明确。
【学位单位】：河北农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：X71;S141.4
【部分图文】：

图 1 刚果红染色后呈现的纤维素透明圈igure 1 Transparent hydrolysis circle by Congo Red stain各种试剂，将各管溶液混匀，用空白管以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制表 1 葡萄糖标准溶液 OD 值测定结果Table 1 Test result of glucose standard solution’s OD v1One2Two3Three4Four5Five6Six0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.60.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.43 3 3 3 3 3 沸水浴中加热 10min立即用流水冷却加入 6 mL

（5）形态观察菌落形状为圆形，大小为中，白色，边缘整齐、不规则，不透明，表面干燥山口状。经革兰氏染色后，菌株 T-7 的菌落、菌体形态及芽孢如图 4 所示KR185853.1 Bacillus megateriumKU218526.1 Bacillus cereusEF433407.1 Bacillus velezensisEU689157.1 Bacillus amyloliquefaciensEF433404.1 Bacillus vallismortisNR 112723.1 Bacillus atrophaeusT-7MK235121.1 Bacillus subtilisKR185867.1 Sporosarcina pasteuriiLT599743.1 Bacillus licheniformis976084725966390.00050图 3 菌株 T-7 的系统发育树Figure 3 Phylogenetic tree of strain T-7

3）复筛结果初筛菌株中水解圈直径较大的 28 个菌株进行液体发酵，采用管碟清液的水解圈大小并定量，水解圈见图 6，水解圈大小比较见表 表 4 各菌株的水解圈大小图 5 菌株初筛时的水解脱色圈Figure 5 The hydrolytic zone at the time of preliminary screening图 6 菌株复筛时的水解脱色圈Figure 6 The hydrolytic zone at the time of ambo-screening
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本文编号：2844829