牛粪堆肥低温启动复合菌剂研制及其效果评价

发布时间：2020-05-06 23:48

【摘要】：改革开放以来,中国畜牧业发展迅速,然而由此所产生的大量畜禽粪便,不仅造成了严重的环境污染,同时给动物和人体的健康带来危害。堆肥技术是一项成本低,可操作性强,生物风险小的粪污资源化利用方法,然而当环境温度较低时,会导致堆体难以启动升温,粪便无法有效发酵。本课题希望研发一种适用于秋冬季堆肥的低温启动复合菌剂,旨在利用耐冷微生物良好的低温生物活性,促进堆体快速启动升温,以达到缩短发酵周期,提高有机肥品质的目的。主要实验内容和结果如下:1.从冻土和牛粪样品中筛选出10℃生长良好的耐冷细菌14株,经过适温性、功能性复筛和16S rRNA分子生物学鉴定,优选3株非人体条件性致病菌作为菌剂备用菌株。对优选菌株进行形态学、生理生化指标鉴定以及菌株间的拮抗实验,最终命名为ZL-1烟草节杆菌(Arthrobacter nicotianae),ZL-2耐寒短杆菌([Brevibacterium]frigoritolerans)和ZL-3赫氏草螺菌(Herbaspirillum huttiense),并保藏于中国科学院微生物研究所。2.考察了四种生物质载体和四种矿物质载体pH和吸水率等性能,并检测了优选载体有效活菌率和菌剂保存期等指标。最终选择过40目筛且高温灭菌的玉米芯粉作为菌剂备用载体。测定3株耐冷细菌在15℃下的生长曲线及接种时间点,分别达到对数生长期80%后,按体积比1:1:1摇匀混合,再与载体按质量比2:1搅拌混合,自然风干48 h至含水率≤25%,制备成为低温启动复合菌剂。3.建立低温(5-10℃)牛粪好氧堆肥实验。通过对温度、含水率、pH、电导率(EC)、总有机碳(TOC)、总碳(TN)、碳氮比(C/N)等物化指标以及有机质含量、种子发芽指数(GI)等生物学指标的检测分析评价菌剂的应用效果。结果表明,接种0.5%低温启动复合菌剂的堆体第3 d即进入高温期且持续8-10 d,比接种常温发酵菌剂的堆体提前6 d,堆肥结束时堆体含水率30.60%,C/N14.02,有机质含量56.73%,GI 91.4%,各指标均符合我国堆肥无害化处理标准,表明堆肥产物已完全腐熟。然而,接种玉米芯分载体和自然发酵的堆体在堆肥过程中温度均未超过45℃,未达到堆肥无害化处理要求。4.为期30 d的小白菜促生长实验结果显示,相较于空白对照组,施用加入低温启动复合菌剂的腐熟堆肥,能够显著促进植株生长,且效果稍好于化肥,使植株的根长、株高、叶宽、叶长、鲜重和干重增加108.12%、49.13%、35.59%、50.94%、124.32%和200%;施用加入常温发酵菌剂的腐熟堆肥,虽有促生长效果,但植株叶片上有明显的发病迹象;施用自然发酵的堆肥产物,植株叶片颜色泛黄且多倒伏,明显抑制了植株生长。
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ440.22

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