农贸蔬菜废弃物好氧堆肥参数及菌剂添加研究

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农贸蔬菜废弃物产量巨大,富含的营养成分与天然有机肥相当,但目前我国大部分农村中小型蔬菜基地以及集散地所产生的蔬菜废弃物仍旧采用乱堆乱放和挖坑填埋的方法,既浪费资源也破坏环境。采用好氧堆肥的方式进行处理是可取的,但蔬菜废弃物具有含水率高和碳氮比低等问题,需要寻找合适的堆肥工艺条件。农贸蔬菜废弃物堆肥多采用有机固废物的堆肥方式及相应工艺参数,忽略了农贸蔬菜废弃物独有的特点。此外,多数研究仅针对单一参数的好氧堆肥研究,未能综合考虑多个影响因素的作用,因此,本研究收集农贸市场四季常见的蔬菜废弃物(玉米皮、豆皮和包菜叶),辅以玉米粉、风干牛粪和玉米秸秆。选择含水率、C/N比和通风量的三个参数进行正交实验,综合评判考量多个影响因素对于农贸蔬菜废弃物好氧堆肥指标的影响,以GI值和T值确定蔬菜废弃物与牛粪秸秆混合好氧堆肥的最优参数配比。微生物的添加是提高堆肥品质和缩短堆肥周期的有效方法。本研究在选出最优参数配比的基础上另选三种不同的微生物菌剂,按照菌剂各自最佳添加量进行堆肥,通过常规理化指标分析、高通量测序和三维荧光等手段对菌剂处理的堆肥进行深入分析,最终择出适宜农贸蔬菜废弃物堆肥的工艺参数组合及菌剂类型。(1)以农贸蔬菜废弃物为堆肥主要物料,以玉米秸秆和牛粪作为堆肥辅料,玉米粉用来调节堆体的碳氮比及含水率,选择含水率、C/N比和通风量三个参数的三个水平条件,设计堆肥L9(3~4)正交实验。综合分析GI值和T值两个评价指标,得到蔬菜废弃物与牛粪秸秆堆肥的最优工艺条件:A2B2C3和A3B2C1,即含水率55%、C/N比22.5:1、通风量1200m L/min的组合和含水率为60%、C/N比为22.5:1、通风量为400m L/min的组合。(2)对A2B2C3(S1)和A3B2C1(S2)2组不同工艺组合处理从理化参数腐熟度方向看S2处理的效果更好。从氮素转化方向看认为S1处理更具优势。对GI值、E4/E6值、HS、HA、FA和腐殖化系数(HR、HI、PHA和HA/FA)等指标的变化进行描述表明S2处理堆肥的腐殖化程度更高。综上所述,认为S2处理的工艺参数更适宜农贸蔬菜废弃物的堆肥,即含水率为60%,C/N比为22.5:1,通风量为400m L/min的工艺设计参数更好。(3)对含水率为60%,C/N比为22.5:1,通风量为400m L/min的工艺设计进行EM菌种发酵剂(D1)、复合有机肥发酵剂(D2)、胶质芽孢杆菌(D3)和对照组CK的实验结果进行分析。从菌剂对堆肥过程的影响来看:接种微生物菌剂的堆肥处理保持更长的高温阶段,最高温也高于对照处理;p H值满足5.50-8.50的要求;EC值低于限值4 ms/cm;E4/E6值逐渐下降,反应腐殖化过程;4组处理的GI值高于对照组且腐熟,说明接种微生物菌剂获得良好无毒堆肥产品;C/N比呈缓慢下降趋势。(4)取D1-D3的第3 d(高温初期)和16 d(高温期结束)的样品进行微生物分析,分别命名为A1和B1(D1)、A2和B2(D2)和A3和B3(D3)。A1与B1二者两个阶段的细菌群落有所变化,但其细菌功能大致一致。A2和B2相比,高温期后热裂孢菌属和糖单孢菌属2类细菌丰度明显增加。从A3到B3,该菌剂的添加使芽孢杆菌成为最为强势的细菌种类,对堆肥有促进作用。从三维荧光分析看:农贸蔬菜废弃物样品后期类蛋白物质逐渐被分解,富里酸等复杂大分子形成,堆肥后期,对照组类富里酸物质即峰C与峰D相对含量较低,D2和D3的类蛋白物质其三维荧光光谱类蛋白荧光峰基本消失,而类富里酸荧光峰增强,D3的类富里酸荧光峰C和D最强,认为添加胶质芽孢杆菌菌剂可获得较好的腐熟产品。
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