畜禽粪便堆肥甲烷生成-氧化特征及其影响因素研究

发布时间：2021-01-21 11:35

　　随着我国农业集约化水平的不断提高,畜禽的集中饲养导致的畜禽粪便污染问题愈加严重。好氧堆肥是一种对畜禽粪便进行无害化与资源化处理的生物技术,堆肥产品经过筛选可作为有机肥施加土壤。而畜禽粪便堆肥是人为甲烷排放的重要来源,因此,有必要研究堆肥过程以及施加土壤后甲烷的释放规律。本论文探讨了猪牛鸡粪60天好氧堆肥过程中,环境因子对产甲烷菌、甲烷氧化菌和甲烷生成-氧化主要相关功能基因（mcr A、mxa F、mmo X和pmo A）相关性关系的影响。在猪粪和牛粪堆肥过程中,甲烷短杆菌（Methanobrevibacter）是主导产甲烷菌,在鸡粪堆肥的高温期,甲烷粒菌（Methanocorpusculum）成为优势产甲烷菌。挥发性有机物含量和含水率是影响甲烷短杆菌（Methanobrevibacter）丰度的主要因素。甲基球菌科（Methylococcaceae＿norank）是三种畜禽粪便堆肥过程中的优势甲烷氧化菌,其与p H和ORP呈现显著正相关关系。温度、p H和挥发性有机物含量是影响mcr A、mxa F、mmo X和pmo A基因的主要环境因子。在牛粪堆肥中,mcr A基因表现出更强的耐热... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景
        1.1.3 研究的目的和意义
    1.2 畜禽粪便的处理技术
        1.2.1 好氧堆肥处理的原理与工艺
        1.2.2 畜禽粪便处理的影响因素
    1.3 甲烷的产生与控制
        1.3.1 甲烷的产生与危害
        1.3.2 甲烷的微生物代谢过程
    1.4 堆肥过程数学模型的研究
        1.4.1 堆肥过程数学模型的分类
        1.4.2 堆肥过程数学模型的研究进展
    1.5 本文的主要研究内容
        1.5.1 研究内容
        1.5.2 技术路线
第2章 材料与方法
    2.1 实验材料及其性质
    2.2 试验仪器
    2.3 实验设计
        2.3.1 调理剂的选择与配比
        2.3.2 实验过程的设计
    2.4 样品的采集
    2.5 分析项目及检测方法
        2.5.1 常规指标的检测
        2.5.2 微生物指标的检测
    2.6 统计分析
第3章 畜禽粪便堆肥过程甲烷的释放规律
    3.1 引言
    3.2 堆肥过程理化指标的变化规律
    3.3 堆肥过程温室气体的释放
2的释放">        3.3.1 堆肥过程CO₂的释放
4的释放">        3.3.2 堆肥过程CH₄的释放
    3.4 堆肥过程产甲烷菌群落组成的多样性
        3.4.1 猪粪堆肥产甲烷菌的演替规律
        3.4.2 牛粪堆肥产甲烷菌的演替规律
        3.4.3 鸡粪堆肥产甲烷菌的演替规律
        3.4.4 产甲烷菌与环境因子的相关关系
    3.5 堆肥过程甲烷氧化菌群落组成的多样性
        3.5.1 猪粪堆肥甲烷氧化菌的演替规律
        3.5.2 牛粪堆肥甲烷氧化菌的演替规律
        3.5.3 鸡粪堆肥甲烷氧化菌的演替规律
        3.5.4 甲烷氧化菌与环境因子的相关关系
    3.6 堆肥过程甲烷生成-氧化主要相关功能基因的量化
        3.6.1 mcrA基因的量化
        3.6.2 pmoA基因的量化
        3.6.3 mmoX基因的量化
        3.6.4 mxaF基因的量化
        3.6.5 甲烷生成-氧化功能基因与环境因子的相关关系
    3.7 本章小结
第4章 堆肥施用对土壤微生物甲烷生成-氧化能力的影响
    4.1 引言
    4.2 粪便及粪肥施加后土壤理化性质的变化
    4.3 土壤甲烷氧化能力的变化
    4.4 土壤微生物群落差异
        4.4.1 猪粪及其堆肥产品对土壤微生物群落的影响
        4.4.2 牛粪及及其堆肥产品对土壤微生物群落的影响
        4.4.3 鸡粪及其堆肥产品对土壤微生物群落的影响
    4.5 甲烷生成-氧化主要相关功能基因的量化
        4.5.1 mcrA基因的量化
        4.5.2 mxaF基因的量化
        4.5.3 mmoX基因的量化
        4.5.4 pmoA基因的量化
    4.6 甲烷生成-氧化功能基因与环境因子的相关性分析
    4.7 本章小结
第5章 好氧堆肥甲烷生成-氧化动力学模型
    5.1 引言
    5.2 模型构建
        5.2.1 模型假设
        5.2.2 模型的建立
    5.3 模型计算
        5.3.1 堆体自由空域的计算
        5.3.2 甲烷释放速率的计算
        5.3.3 数据分析与模拟
    5.4 结果与分析
        5.4.1 水解速率
CH4与精确度">        5.4.2 甲烷产率系数Y_CH4与精确度
        5.4.3 甲烷生成-氧化能力
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]畜禽粪便好氧堆肥处理技术探讨[J]. 罗长健.  河南农业. 2019(18)
[2]我国畜禽粪便资源化利用潜力分析及对策研究——基于商品有机肥利用角度[J]. 姜茜,王瑞波,孙炜琳.  华中农业大学学报(社会科学版). 2018(04)
[3]甲烷氧化菌分类及代谢途径研究进展[J]. 蔡朝阳,何崭飞,胡宝兰.  浙江大学学报(农业与生命科学版). 2016(03)
[4]温室效应的危害及治理对策措施[J]. 朱益飞.  变频器世界. 2016(03)
[5]养殖业温室气体排放的影响因素及减排措施[J]. 於江坤,蔡丽媛,张骥,郭娇,胡荣桂,齐德生.  家畜生态学报. 2015(10)
[6]中国农业领域温室气体主要减排措施研究分析[J]. 邹晓霞,李玉娥,高清竹,万运帆,石生伟.  生态环境学报. 2011(Z2)

博士论文
[1]颗粒尺度猪粪—麦秸好氧堆肥耗氧速率及甲烷产排机理模型[D]. 葛金怡.中国农业大学 2016
[2]猪粪堆肥过程有机质降解动力学模型研究[D]. 王永江.中国农业大学 2014
[3]堆肥微生物群落演替及木质素降解功能微生物强化堆肥机理研究[D]. 黄丹莲.湖南大学 2011

硕士论文
[1]秸秆还田对寒地稻田甲烷排放及产甲烷菌的影响[D]. 颜双双.东北农业大学 2016



本文编号：2991085