生物碳基畜禽粪便发酵有机肥菌种的筛选与功效研究

摘要

生物碳(Biochar)是指生物质原料（木材、作物秸秆、畜禽粪便等）在无氧或低氧的密闭环境，温度＜700℃条件下，经热解而产生的富含碳的黑色物质。由于生物碳含有较多的官能团和多孔结构，使其具有吸附性和持水性。生物碳的pH值呈碱性，可用来中和酸性土壤。生物碳有机肥是指将生物碳与有机肥共同发酵制备的碳基肥，使用后可将肥料缓慢地释放到土壤中，提高肥料的利用率。生物碳有机肥的使用，可以改善土壤理化性质，增加土壤养分的含量、增加土壤中有益微生物的数量、减少土壤板结问题。
　　本研究通过筛选高效降解纤维素的菌种，与其他微生物结合制成复合菌剂，添加到生物碳与畜禽粪便共同发酵的生物碳有机肥中，取得的研究结果如下:
　　1.从兰州养牛场采集的牛粪中筛选出2株纤维素酶活和滤纸酶活力较高的真菌，通过对ITS序列进行DNA测序，鉴定G1菌和HE菌株分别为黄曲霉(Aspergillus flavus)和黑曲霉（Aspergillus nige）。将这2株菌与实验室保藏的解脂假丝酵母（Clipolytica）、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)按照1∶1∶1∶1发酵制成微生物复合菌剂，加快生物碳有机肥的发酵的升温速度。
　　2.通过扫描电镜分析，小麦秸秆生物碳、花生壳生物碳、水稻秸秆生物碳的碳元素含量分别为74.23％、69.08％和7.45％。
　　3.通过添加稻草粉调节生物碳有机肥发酵时的C/N比为30，经单因素实验确定生物碳有机肥发酵的最优化条件，为含水率65％，堆肥原料采用牛粪和羊粪，选择的生物碳为小麦秸秆生物碳，菌剂添加量为10％。与对照组相比，实验组的堆肥升温速度快2-3d，发酵的时间缩短了2d，生物碳有机肥发酵完成后检测重金属Pb、Cd、As、Hg、Cr的含量，分别为11.62 mg/kg、1.21 mg/kg、9.6 mg/kg、0.54 mg/kg、39.82 mg/kg，以生物有机肥国家标准NY525-2012为参照，含水率、有机质含量、重金属含量等均符合国家标准，可作为基肥与其他肥料配施。
　　4.小麦秸秆生物碳、花生壳生物碳、水稻秸秆生物碳之间存在结构、元素种类、元素含量的差异，对作物的生长也有不同的影响。通过盆栽试验，选取株高相同的小麦苗栽种30d后，添加生物碳有机肥、小麦秸秆碳、水稻秸秆碳、花生壳碳、纯土壤的的小麦株高总生长量分别为15.09cm、10.18cm、12.45cm、8.7cm、13.42cm，证明生物碳有机肥可以促进植物的生长。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 生物碳

1．1．1 概念

1．1．2 制备

1．1．3 生物碳的性质

1．2 有机肥

1．3 生物碳有机肥

1．4 生物碳有机肥的腐熟指标

1．4．1 物理指标

1．4．2 化学指标

1．4．3 生物指标

1．5 本实验研究的意义

2 畜禽粪便发酵有机肥菌剂的配制

2．1．菌种的筛选

2．1．1 材料与方法

2．1．2 结果与分析

2．2 发酵菌剂的配制

2．2．1 菌种的选择

2．2．2 确定各菌种的比例

2．3 本章小结

3 利用畜禽粪便发酵生物碳有机肥

3．1 材料与方法

3．1．1 实验仪器

3．1．2 实验材料与药品

3．1．3 对发酵原料进行元素分析

3．2 发酵试验设计

3．2．1 单因素实验

3．2．2 正交实验

3．3 测定方法

3．3．1 单因素实验的测定方法

3．4 结果与分析

3．4．1 发酵原料的元素分析结果

3．4．2 单因素实验结果

3．4．3 正交实验结果

3．4．4 肥料中的重金属含量

3．5 本章小结

4 生物碳有机肥的发酵

4．1 材料与方法

4．1．1 发酵原料

4．1．2 堆肥发酵

4．2 结果与分析

4．3 本章小结

5 肥效的检测

5．1 材料与方法

5．1．1 材料

5．1．2 实验方法

5．2 结果与分析

5．2．1 小麦苗生长状况对比

5．2．2 小麦根生长状况对比

5．3 本章小结

6 讨论与结论

6．1 讨论

6．2 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果