规模化养殖场奶牛粪与猪粪高温堆肥及其微生物区系变化研究

发布时间：2020-10-01 20:30

　　随着我国农业现代化的不断深入,牲畜养殖业发展迅速,由此产生的养殖废弃物牲畜粪便已成为我国环境的重要污染源之一,严重制约了我国环境的可持续发展。本研究针对养殖废弃物性质差异,分别以牛粪、猪粪和冲湿猪粪水为主料,以蘑菇渣、木屑、砻糠等为辅料,开展了不同配比的高温堆肥实验,确立了以不同畜禽废弃物为主料堆肥的主辅料合适配比,以期为牲畜粪便的无害化处理和有机肥工厂化生产提供理论依据与具体指导。不同碳氮比牛粪高温堆肥实验结果表明,相比于N1(C/N=15)和N3处理(C/N=35),N2处理(C/N=25)在发酵过程中达到的温度最高,达到最高温度所需时间最短且保持65℃以上时间最长。堆肥过程中各处理pH值均是先升高后降低再升高最后趋于稳定;EC均是先波动上升后在波动中逐渐下降并趋于稳定;C/N均呈现逐步减小的趋势,并最终保持稳定;堆肥过程中铵态氮含量逐渐下降,同时硝态氮含量逐渐增加。堆肥结束时,各处理DOM的主体部分为胡敏酸类、富里酸类等物质;堆肥结束时N2处理发芽指数大于85%;各处理全磷和全钾含量在堆肥结束均比堆肥初始有所增加。资源化利用冲湿猪粪水高温堆肥试验结果表明,相比每次添加0.5t猪粪水(Z1)和每次添加1t猪粪水(Z2)的处理,每次添加2t猪粪水(Z3)处理的高温期温度最高,降温后熟阶段降温速率也最快;堆肥过程中各处理pH值均是先降低再升高最后降低趋于稳定;C/N均呈现逐步减小的趋势,并最终保持稳定,根据终点C/N与初始C/N的比值,至堆肥结束时,Z1、Z2处理未腐熟,Z3处理基本腐熟;随着堆肥的进行,各处理铵态氮含量持续下降,同时硝态氮含量增加。堆肥结束时,Z2和Z3处理酪氨酸类物质和色氛酸类物质减少至消失,胡敏酸类、富里酸类物质成为水溶性有机质(DOM)的主体部分,基本腐熟,而Z1处理未腐熟。相比Z1和Z2处理,Z3处理在堆肥过程中半纤维素降解速率更快;堆肥过程中,各处理发芽指数不断增大,至堆肥结束时,Z2和Z3处理腐熟,且Z3处理堆肥腐熟所需时间更短。各处理有机质含量均下降,全氮、全磷、全钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。不同碳氮比猪粪高温堆肥实验结果表明,Z2处理(C/N=20)达到的温度最高,达到最高温度所需时间最短且保持65 ℃以上时间最长。堆肥过程中各处理pH值总体呈现下降趋势,各处理EC都是先上升后下降最后趋于稳定。各处理铵态氮含量呈现下降趋势,硝态氮含量呈现上升趋势。堆肥结束时两个处理都大于85%,但Z2处理堆肥腐熟所需时间更短;堆肥全磷、全钾含量比堆肥初始均有所增加,但只有Z2处理养分符合有机肥行业标准。堆肥过程中细菌群落变化的主要是变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria),堆体中的硝态氮含量与微生物群落的变化呈正相关。高温堆肥实验结果表明,高温堆肥能够有效处理牲畜养殖粪污,牛粪堆肥原辅料配比至C/N=25时堆肥效果最佳,猪粪堆肥原辅料配比至C/N=20时堆肥效果优于C/N=10,对有效处理牲畜养殖固体废弃物和工厂化生产有机肥料具有指导作用;分7次将猪粪水注入蘑菇渣、砻糠和木屑混合物进行高温堆肥可以有效解决规模化养猪厂猪粪水难处理的问题。
【学位单位】：南京农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S141.4
【部分图文】：

堆体,牛粪,有机肥

逑２．１堆肥过程中各处理温度的变化逡逑从图２－１可以看出，Ｎ２邋（Ｃ／Ｎ＝２５）处理和Ｎ３邋（Ｃ／Ｎ＝３５）处理堆体温度变化主要逡逑有３个阶段，分别为升温、高温和后熟降温阶段。ＮＩ邋（Ｃ／Ｎ＝１５）处理堆体温度一直逡逑在３０邋°Ｃ以下，且保持下降趋势，Ｎ２和犯处理在２天内堆体温度就达到了６０。（：，最逡逑高温度都是６８邋°Ｃ，堆体温度大于６ｊ）邋°Ｃ的保持时间分别为１８天和１５天。Ｎ２、Ｎ３处逡逑理在２天内堆体温度就达到了邋６０逦最高温度都是６８邋Ｔ，堆体温度大于６０邋Ｔ的保逡逑持时间分别为１８天和１５天，能够有效促进堆体腐熟。逡逑７０逦ｉ邋￣＾Ｎ１逦＋Ｎ２逡逑６０邋／逦＼逦＋环境温度逡逑ｇｉ４°＇邋Ｊ逡逑０邋逦逦逦逦邋■邋■邋■邋逦逦逦逦逡逑０逦５逦１０逦１５逦２０逦２５逦３０逦３５逡逑时间（天）Ｔｉｍｅ（ｄａｙ）逡逑图２－１不同处理堆体温度的变化逡逑Ｆｉｇ．２－１邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ邋ｆｏｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑注：Ｎｌ，邋Ｃ／Ｎ＝１５牛粪有机肥；Ｎ２，邋Ｃ／Ｎ＝２５牛粪有机肥；Ｎ３，邋Ｃ／Ｎ＝３５牛粪有机肥逡逑ＮｏｔｅｉＮｌ，邋Ｃ／Ｎ＝１５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；邋Ｎ２，邋Ｃ／Ｎ＝２５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；邋Ｎ３，邋Ｃ／Ｎ＝３５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ逡逑ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ逡逑２．２堆肥过程中各处理ｐＨ的变化逡逑由图２－２可知

堆体,牛粪,有机肥,电导率变化

ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ逡逑２．３堆肥过程中各处理电导率的变化逡逑由图２－３可以看出，３个处理堆体都是先波动上升后再在波动中逐渐下降，Ｎ１、逡逑Ｎ２和Ｎ３分别在第８天、１天和８天波动上升至峰值２．３０邋ｍＳ邋ｃｎＴ１、２．７０邋ｍＳ邋ｃｍ＇１、２．２３逡逑ｍＳ邋ｃｕｒ１，而后在波动中逐渐下降至１．６１邋ｍＳ邋ｃｍ．１左右，随后趋于稳定。堆肥过程中的逡逑电导率变化表明微生物在堆肥过程中同化利用了堆体中的离子（黄炎，２０１６），且Ｎ２逡逑处理微生物活动更活跃。逡逑＇逡逑１．５０逦逦１逦１逦？逦１逦？逦？逡逑０逦５逦１０逦１５逦２０逦２５逦３０逦３５逡逑时间（天）Ｔｉｍｅ邋（ｄａｙ）逡逑图２－３不同处理堆体电导率变化逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ＥＣ邋ｖａｌｕｅ邋ｆｏｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑注：Ｎｌ，邋Ｃ／Ｎ＝１５牛粪有机肥；Ｎ２，邋Ｃ／Ｎ＝２５牛粪有机肥；Ｎ３，邋Ｃ／Ｎ＝３５牛粪有机肥逡逑Ｎｏｔｅ：邋Ｎ１，邋Ｃ／Ｎ＝１５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；邋Ｎ２，邋Ｃ／Ｎ＝２５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；邋Ｎ３，邋Ｃ／Ｎ＝３５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ逡逑ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ逡逑２．４堆肥过程中各处理总氮和碳氮比的变化逡逑由图２－４可知，随着堆肥的进行，Ｎｌ、Ｎ２、Ｎ３处理总氮先降低后升高并趋于稳逡逑１４逡逑

堆体,电导率变化,牛粪,有机肥

逦３５逡逑时间（天）Ｔｉｍｅ邋（ｄａｙ）逡逑图２－２不同处理堆体ｐＨ变化逡逑Ｆｉｇ．２－２邋ｐＨ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑注：Ｎｌ，Ｃ／Ｎ＝１５牛粪有机肥；Ｎ２，邋Ｃ／Ｎ＝２５牛粪有机肥；Ｎ３，Ｃ／Ｎ＝３５牛粪有机肥逡逑Ｎｏｔｅ：邋Ｎ１，邋Ｃ／Ｎ＝１５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；邋Ｎ２，邋Ｃ／Ｎ＝２５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ；邋Ｎ３，邋Ｃ／Ｎ＝３５邋ｃｏｗ邋ｍａｎｕｒｅ逡逑ｏｒｇａｎｉｃ邋ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ逡逑２．３堆肥过程中各处理电导率的变化逡逑由图２－３可以看出，３个处理堆体都是先波动上升后再在波动中逐渐下降，Ｎ１、逡逑Ｎ２和Ｎ３分别在第８天、１天和８天波动上升至峰值２．３０邋ｍＳ邋ｃｎＴ１、２．７０邋ｍＳ邋ｃｍ＇１、２．２３逡逑ｍＳ邋ｃｕｒ１，而后在波动中逐渐下降至１．６１邋ｍＳ邋ｃｍ．１左右，随后趋于稳定。堆肥过程中的逡逑电导率变化表明微生物在堆肥过程中同化利用了堆体中的离子（黄炎，２０１６），且Ｎ２逡逑处理微生物活动更活跃。逡逑＇逡逑１．５０逦逦１逦１逦？逦１逦？逦？逡逑０逦５逦１０逦１５逦２０逦２５逦３０逦３５逡逑时间（天）Ｔｉｍｅ邋（ｄａｙ）逡逑图２－３不同处理堆体电导率变化逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ＥＣ邋ｖａｌｕｅ邋ｆｏｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ邋ｄｕｒｉｎｇ邋ｃｏｍｐｏｓｔｉｎｇ邋ｐｒｏｃｅｓｓ逡逑注：Ｎｌ

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