微生物菌剂联合纳米膜强化高温好氧堆肥效能研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:agony2013
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畜禽养殖业的高速发展使得畜禽粪便的污染问题凸显,好氧堆肥是畜禽粪便资源化利用的一条重要途径,但是传统的好氧堆肥方式存在着效率低、堆肥产品质量差、温室气体和恶臭气体排放严重等缺点。为了提高畜禽粪便的堆肥效率、改善堆肥产品质量、减少温室气体和恶臭气体的排放,本实验探究了添加微生物菌剂和覆盖纳米膜对畜禽粪便好氧堆肥的效能的影响。本研究以鸡粪、菇渣、玉米芯和稻壳为堆肥原料,进行为期24 d的好氧堆肥实验。通过检测堆肥过程中物料的理化性质、酶活性、排放的温室气体和恶臭气体以及微生物群落组成等指标,来评估微生物菌剂联合纳米膜对畜禽粪便堆肥的影响。检测结果表明:(1)与传统的好氧堆肥方式相比,微生物菌剂联合纳米膜技术能够显著提高堆体温度,延长高温期,加速堆肥过程中的物质转化和物料腐熟,并提高堆体物料内的纤维素酶、脲酶、蛋白酶、过氧化物酶和木聚糖酶的活性;(2)微生物菌剂联合纳米膜使得温室气体CO2、CH4和N2O的总累积排放量分别降低了60.49%、80.85%和46.90%,恶臭气体NH3、H2S和总挥发性有机化合物(TVOC)的总累积排放量分别降低了63.28%、100%和72.52%,相关性分析表明温室气体和恶臭气体的排放主要受温度、硝态氮、有效磷、全氮和碳氮比的影响;(3)相比于其他处理,微生物菌剂联合纳米膜提高了Firmicutes和Basidiomycota的相对丰度,降低了Actinobacteriota和Ascomycota的相对丰度,并且降低了微生物之间的相互关系。通过对微生物群落的代谢功能预测发现添加微生物菌剂覆盖纳米膜能够促进氨基酸转化利用,减少细菌的甲烷代谢,其中添加微生物菌剂能够加强堆体内氨基糖和核苷酸糖代谢,覆盖纳米膜能够增强原核生物的碳固定途径,减少堆肥过程中碳的损失。此外,微生物菌剂联合纳米膜能够彻底消灭病理营养型真菌,并保留部分真菌营养模式。通过环境因子关联分析可知细菌群落受含水率、电导率和碳氮比的影响较大,真菌群落受含水率、全氮和碳氮比的影响较大。本研究进一步验证微生物菌剂联合纳米膜强化高温好氧堆肥是一种无害化、低排放的技术手段,能够有效解决畜禽粪便堆肥发酵带来的污染物排放难题,促进养殖业和种植业的绿色可持续发展,为推动生物质废弃物的资源化利用提供技术支撑。
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