随着时代的发展,当代农业结构开始逐渐转变,畜禽养殖业得到了迅猛发展。但是,已成规模且密集分布的大型畜禽养殖场排放出的大量粪便所造成的环境污染引起了社会的广泛关注。目前好氧堆肥处理技术由于其低能耗和绿色的处理工艺已然成为国内外广泛采用的牛粪处理手段。但该方法由于堆肥过程中周围环境温度低、粪便自身水分含量高、堆肥微生物活力低或功能单一等问题的存在,导致出现牛粪堆肥腐熟周期过于漫长的弊端。针对该弊端,本研究旨在通过功能微生物筛选以及优化堆肥发酵升温工艺,建立一种牛粪资源化利用的快速堆肥技术。在畜禽粪便固体堆肥发酵技术的处理中,具备不同固体发酵功能的各类微生物发挥了至关重要的作用。因此,根据堆肥化处理时对微生物在耐高温,生长繁殖快,具备分解污染物能力等方面的需求,通过不同培养基筛选出具有一定功能的微生物。本研究分别以即墨与河北地区养殖场的牛粪作为筛选功能微生物的样品,共选取6种微生物筛选常用培养基,分别为LB培养基(LB medium)、高氏合成一号培养基(Gauze’s synthetic medium No.1)、PDA 培养基(Potato dextrose agar medium)、硅酸盐细菌培养基(Silicate bacteria medium)、阿须贝氏培养基(Ashby’smedium)和光合细菌培养基(Photosynthetic bacteriamedium),进行牛粪固体堆肥发酵处理技术中所需功能微生物的筛选。LB培养基主要筛选细菌,高氏合成一号培养基主要筛选放线菌,PDA培养基主要筛选真菌,通过硅酸盐细菌培养基主要筛选具备解磷、解钾能力的细菌,阿须贝氏培养基主要筛选固氮菌,光合细菌培养基主要筛选将光作为能源,将硫化物等作为供氢体进行光合作用的光合细菌。经过6种培养基的分离筛选,共分离纯化出17株菌。通过分子技术对所筛菌株测序分析,鉴定17株菌分别是:枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis)、鞘氨醇单胞菌(Sphingomonas echinoides)、柠檬原小单胞菌(Promicromonospora citrea)、炭疽芽孢杆菌(Bacillus anthracis)、阪崎肠杆菌(Cronobactersakazakii)、蜡样芽胞杆菌(Bacillus cereus)、假单胞菌(Pseudomonas sp.)、阴沟肠杆菌(Enterobacter cloacae)、皮氏罗尔斯顿菌(Ralstonia pickettii)、紫金牛叶杆菌(Phyllobacterium myrsinacearum)、东洋芽孢杆菌(Bacillus toyonensis)、人纤维单胞菌(Cellulomonas hominis)、盐生固氮菌(Azotobacter salinestris)、纤维化纤维微细菌(Cellulosimicrobium cellulans)、支顶孢酶(Acremonium sp.)、链格孢霉(Alternariatenuissima)。通过查阅文献资料初步分析预测了各菌株的特性与功能。根据筛选菌株的功能预测,在所筛选的菌株中排除在堆肥化过程中作用不明确且存在病害的菌株如Cronobacter sakazakii,Enterobacter cloacae等土壤中常见病原菌。按照堆肥化升温阶段的特性,选择可在升温阶段中能够耐受高温,具备物质转化以及纤维素分解能力等重要作用的菌株如Bacillus subtilis;Bacillus licheniformis;Bacillus cereus进行堆肥发酵升温工艺优化。将三种微生物按1:1:1的比例制备成混合菌剂加入牛粪进行升温观察,同时以市售堆肥菌剂作为对照。通过堆肥升温结果的对比分析,发现自制混合菌剂在处理即墨牛粪与河北牛粪时能够发挥较好的效果。且经接种量优化和C/N优化后,本研究中堆肥在自制混合菌剂接种量为3%(v/v),固体发酵初始C/N为25时能得到最佳的堆肥化效果。混合菌剂处理即墨牛粪和河北牛粪所达到的升温速度约为3.57℃ h-1,维持高温时间分别约为14 h,45 h,最高温度分别为62℃和65℃。且其与产品菌剂在应对河北牛粪堆肥化处理时更具优势,升温速度提高约为1.72℃ h-1,高温维持时间提高约为4 h,最高温度提高约7℃。同时,本研究中还探讨了在堆肥化处理中5种初始碳源的选择问题,选择优先程度为麦麸>玉米面>葡萄糖>小麦秸秆>玉米秸秆。麦麸相较于其他物质更具环保经济价值,其既能满足环境治理的需求,又能实现废物的资源化利用。牛粪固体发酵是一个十分复杂的生化反应体系,其内参数既相互独立又相互联系。本研究跟踪检测了牛粪固体发酵进程中某些组分(如pH;TN;TP等)随发酵时间的变化。通过本研究发现,在以即墨牛粪为基质28d的堆肥化进程中,含水率呈现整体下降的趋势,从固体堆肥发酵初期的55%下降到30%;pH趋势在此固体发酵过程中为先上升,而后略有下降,pH最高时达9.51;TN在此固体发酵过程为先下降,再稳定,该过程前后含量下降约为5.1 mgg-1;TP趋势在此过程中同样为先下降,再趋于稳定,此过程前后含量下降约0.15mgg-1;在此固体发酵过程中有机质趋势为一直下降,此过程前后含量下降了约40.3 mg g-1。跟踪检测结果表明,含水率、有机质、TN与TP含量在处理过后均已达到NY525-2012《有机肥料》的生产标准。本研究中影响堆肥化进程的环境条件因素主要有pH与含水率。在本体系堆肥前期,堆肥化处理约10d时,可向堆肥内添加部分水,保证整体含水率在50%以上,维持堆体内固体堆肥发酵功能菌活性。本体系堆肥过程中,pH约在9.2左右,当pH过高时,其不利于微生物的正常代谢,同时易造成N元素的流失。可在堆肥化过程中实时添加适量的FeSO4·7H2O等酸性物质,调整堆肥pH,使堆肥化中微生物的生命活动更加旺盛,以期提高堆肥化腐熟速率,达到快速处理牛粪以及保氮的目的。