蔬菜废弃物肥料化处理研究

摘要

为了缓解蔬菜废弃物对生态环境所造成的污染压力，提高其资源化利用水平。本研究分别通过人工发酵堆肥和蚯蚓转化两种方式对蔬菜废弃物、畜禽粪便、秸秆等固体废弃物进行资源化处理。研究了处理过程中混合底料的pH、有机质、氮磷钾和速效养分的动态变化规律；并分析了蚯蚓处理产物的细菌群落结构特征、有效活菌等指标。主要得出以下结论： （1）人工发酵堆肥处理蔬菜废弃物、牛粪和秸秆等混合底料的过程中，各处理的高温期（＞50℃）持续时间为6~11天，其中M2（蔬菜废弃物∶牛粪∶秸秆3∶1∶1）效果最好，高温期持续时间为11天。蔬菜废弃物、牛粪和秸秆为混合底料时堆体最高温度为61℃左右，混合底料只含蔬菜废弃物和秸秆时堆体最高温度为55℃，表明底料中添加适量牛粪，可以调节底料C/N，提高堆体的最高温度；添加外源菌剂对堆体最高温度没有显著的影响，但可以提升堆体的升温速率并延长高温期持续时间。 （2）人工发酵堆肥处理混合底料的过程中，各处理的有机质含量在0-15d高温期大幅下降，之后趋于平稳，底料中添加外源微生物菌剂和牛粪可以促进有机质的分解。混合底料中全氮和有效氮含量降低；因有机质分解产生的“浓缩”效应，全磷、全钾、有效磷和速效钾的含量逐渐增加；添加外源菌剂的处理总养分含量均大于未添加的处理，说明添加外源微生物菌剂有利于总养分含量的积累。堆肥产物的种子发芽率为88.10~93.33%、成品率为49.92~54.53%、减容率为34~45%，添加牛粪的处理种子发芽率、成品率、减容率均大于未添加的处理。 （3）以蔬菜废弃物、牛粪和猪粪为原材料，设置蔬菜废弃物+牛粪、蔬菜废弃物+猪粪两个实验组，每个实验组分别控制蔬菜废弃物比例为30%、40%、50%和60%等共10个处理用于饲养蚯蚓；经蚯蚓处理后，混合底料的臭味显著减少。10组蚯蚓处理产物的有效活菌总数均达到了107数量级，菌落中主要以硅酸盐菌和根瘤菌的含量为主，占有效活菌总数的83.11%~97.79%；猪粪处理组与牛粪组相比较，在硅酸盐菌、固氮菌和根瘤菌的数量上无显著差异，但无机磷细菌和有机磷细菌的数量显著高于牛粪组。 （4）蚯蚓处理混合底料的过程中，所有处理的全氮含量在0~45d逐渐降低，之后在45~60d呈上升趋势，牛粪实验组氮素降低率高于猪粪实验组，添加秸秆辅料有助于改善氮素损失。全磷和全钾含量随时间逐渐升高，蔬菜废弃物和牛粪为混合底料时更有利于总养分的累积。 （5）蚯蚓处理产物的Shannon指数和Chao指数均显著高于常规有机肥（＜0.05），表明蚯蚓处理产物中微生物的多样性和物种总数均显著优于常规有机肥。蚯蚓处理产物中细菌的优势菌门为Actinobacteria（放线菌门）、Proteobacteria（变形菌门）、Chloroflexi（绿弯菌门）、Firmicutes（厚壁菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）和Planctomycetes（浮霉菌门）。在门水平下，细菌丰度因底料类型不同存在一些差异；在属水平下，蚯蚓处理产物中的属分布比较均匀分散，而常规有机肥中的属分布比较集中，蚯蚓处理产物特有Nocardioides、Rhodobacter、Microbacterium和Gaiella四种菌属。主坐标分析结果显示：蚯蚓处理产物具有独特的群落结构并聚集在一起。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.1.1 蔬菜废弃物生产现状

1.1.2 蔬菜废弃物危害

1.1.3 蔬菜废弃物处理技术

1.2 堆肥处理技术

1.2.1 堆肥处理技术机理

1.2.2 堆肥处理蔬菜废弃物的研究进展

1.2.3 堆肥处理影响因素

1.3 蚯蚓处理技术

1.3.1 蚯蚓处理技术机理

1.3.2 蚯蚓处理蔬菜废弃物的研究进展

1.3.3 蚯蚓处理影响因素

1.3.4 蚯蚓处理产物细菌群落结构的研究

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 技术路线

第二章 人工发酵堆肥处理蔬菜废弃物

2.1 引言

2.2.1 供验原料

2.2.2 实验设计

2.2.3 测定指标及分析方法

2.2.4 堆肥产品评价标准

2.2.5 数据统计与分析

2.3 结果与分析

2.3.1 堆肥过程中pH的动态变化

2.3.2 堆肥过程中温度的动态变化

2.3.3 堆肥过程中有机质含量的动态变化

2.3.4 堆肥过程中全氮和有效氮的动态变化

2.3.5 堆肥过程中全磷和有效磷的动态变化

2.3.6 堆肥过程中全钾和速效钾的动态变化

2.3.7 堆肥产品的其他指标

2.4 本章小结

第三章 蚯蚓处理蔬菜废弃物

3.1 引言

3.2 材料和方法

3.2.1 供验原料与蚯蚓

3.2.2 实验设计

3.2.3 测定指标及分析方法

3.2.4 数据统计与分析

3.3 结果与讨论

3.3.1 蚯蚓处理过程中pH和有机质的动态变化

3.3.2 蚯蚓处理过程中全氮、全磷、全钾的动态变化

3.3.3 蚯蚓处理产物中有效活菌含量

3.3.4 蚯蚓处理脱臭效果评价

3.4 本章小结

第四章 蚯蚓处理产物细菌群落结构研究

4.1 引言

4.2.1 样品前处理

4.2.2 DNA提取

4.3 数据统计与分析

4.4.1 细菌α多样性特征

4.4.2 细菌群落组成特征

4.4.3 主坐标分析（PCoA）

4.4.4 环境因子冗余分析

4.4.5 优势微生物分析

4.5 本章小结

第五章 研究结论与展望

5.1 研究结论

5.2 研究展望

参考文献

致谢

个人简历