鸡粪发酵的影响因素及堆肥腐熟度的快速评估

发布时间：2017-12-17 12:21

  本文关键词：鸡粪发酵的影响因素及堆肥腐熟度的快速评估

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【摘要】：本研究以提高农业有机废弃物的资源化综合利用为目标,使用肉鸡鸡粪和玉米秸秆为主要原料进行了好氧堆肥试验。探究不同的秸秆添加量、发酵剂种类,以及不同供氧量与供氧方式对鸡粪堆肥过程的影响。并利用物理化学分析法和光谱分析法,研究了鸡粪好氧堆肥过程中堆体温度、酸碱度、全氮和全磷及全钾含量,以及淀粉、纤维素、腐殖酸等理化指标的变化,以期为优化堆肥条件和正确评价鸡粪堆肥腐熟度,提供科学依据和技术指导。结果表明:(1)初始堆积物的碳氮比(C/N)对堆肥过程的影响较大。所有处理中碳氮比相对较大的处理,堆积物的升温速度较快,在堆制第7天左右达到70℃。所有处理堆制物的pH值变化范围为7～8.5之间,呈现出先下降后上升趋势。淀粉是判断堆肥腐熟度的指标之一,其中T1-2,T1-4和T1-5堆积物中的淀粉均在第30天后被分解殆尽。腐殖酸的含量变化整体呈先减后增的趋势。(2)供氧方式和供氧量也对好氧堆肥中淀粉、纤维素等物质的降解产生重要影响。所有处理中,采用翻抛供氧的处理(T2-4)纤维素降解率最大,达到14.89%,比供氧量为5.65 m3/d· kg的处理(T2-3)高4.05%。另外,不同通风方式的堆体温度无明显差异。无发酵剂添加的处理中,翻抛加通风供氧量为8.48 m3/d · kg的处理效果较好。(3)添加发酵剂的处理与无发酵剂添加的处理,温度无明显变化。但发酵剂所含微生物促进有机质等物质分解,其中喷洒粉剂的处理(T3-3)腐殖酸最终含量最高,各处理的腐殖酸含量以T3-3T3-4T3-1T3-2的顺序递减。另外,添加普通发酵剂,液体发酵剂和粉制发酵剂的处理纤维素分解量均达到50%。喷洒普通发酵剂的处理(T3-1)淀粉在堆制第32天完全降解,腐熟所需时间最短。添加发酵剂缩短了发酵周期,且添加粉制发酵剂的处理腐熟程度优于添加液体发酵剂的处理。(4)在堆肥各指标间相关关系分析中,堆制过程中T1的腐殖酸含量与纤维素(r=-0.804**)、淀粉(r=-0.831**)呈极显著负相关关系,与全氮(r=0.793**)、全磷(r=0.870**)、全钾(r=0.772**)呈极显著正相关关系。同时淀粉与其他各指标,均呈显著相关关系。在堆肥过程中,大部分指标间相关性显著。(5)基于傅里叶近红外光谱对鸡粪堆肥的腐熟度进行快速评估时,采用近红外光谱法中的卷积平滑法,一阶导数,多元散射校正和标准归一化的预处理方法,结合偏最小二乘法(PLSR),多元线性回归法(MLR)和主成分回归分析法(PCR)建立堆肥腐熟度的评估模型。结果表明,不同建模方式对模型的精确度影响明显,PLSR模型的精确度普遍较高。同时,在近红外光谱曲线5250cm-1～4450cm-1吸收带中的双峰,随着淀粉的降解,逐渐变为单峰,变化规律符合堆肥过程中淀粉的含量随堆肥腐熟而改变。这可能与CH、CH2、CH3合频吸收带的消失有关。对堆肥品质指标建立模型,堆肥的全氮与全磷采用PCR模型预测精度最好。其中,全氮的最佳模型(Rp=0.932,RMSEP=0.071,RPD=2.63);全磷的最佳模型(Rp=0.929,RMSEP=0.651,RPD=2.65);全钾的最佳模型(Rp=0.938,RMSEP=0.324,RPD=3.35)。含水量的最优模型(Rp=0.906,RMSEP=0.252,RPD=3.24),有机质的最优模型(Rp=0.937,RMSEP=2.07,RPD=3.28)。基于近红外光谱技术对堆肥腐熟度评价指标的监测,纤维素的最优模型(Rp=0.948,RMSEP=3.02,RPD=3.56),腐殖酸的最优模型(Rp=0.974,RMSEP=2.12,RPD=2.54),淀粉的最优模型(Rp=0.936,RMSEP=3.25,RPD=2.51),从以上腐熟度指标模型的精确度来看,近红外模型对堆肥腐熟度指标具有较好预测能力。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S141.4

【参考文献】

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本文编号：1300096