低温缺氧环境下屠宰废弃物快速堆肥复合菌剂的制备与应用基础研究

摘要

本文针对青藏高原低温缺氧的自然条件导致屠宰废弃物堆肥处理时间长、效率低下的难题，研究特殊条件堆肥过程中的微生物群落变化，并筛选出适用于低温缺氧堆肥处理的史式芽孢杆菌、凝结芽孢杆菌、硫胺素芽孢杆菌、嗜热地芽孢杆菌等四种微生物。采用单因素实验研究了四种微生物对堆肥理化参数的影响，通过正交实验研究了复合条件下多因素对堆肥理化参数的影响。为屠宰废弃物资源化利用提供一定的参考。主要结论如下： (1)自然堆肥条件下，腐熟肥料与原始堆料差异显著，主要体现在Firmicutes，Proteobacteria，Actinobacteria，Bacteroidetes门微生物含量上，Firmicutes、Actinobacitera门数量升高，在腐熟肥料中相对含量分别为0.503和0.078。采用高温快速堆肥模式，细菌群落多样性在高温烘干后迅速降低，其后在堆肥过程中变化不显著；在堆肥过程中，不同时期群落结构差异显著(p＜0.05)，Firmicutes门、Bacilli纲、Bacillales目在各时期差异均极显著(p＜0.01)，表明其在堆肥过程中作用较大，可以用于后续堆肥研究，也是研究堆肥过程的Biomarker。 (2)通过单因素模拟实验，四种微生物均能促进堆肥的腐熟，含水率在70℃对照组中最低，为23.74%，60℃对照组中最高，为35.89%，添加菌剂在60℃时表现为含水率下降，65℃和70℃时表现为含水率上升。pH在嗜热地芽孢杆菌浓度为10%，65℃时最低，为6.41，在硫胺素芽孢杆菌浓度为10%，65℃时最高，为8.16。EC在70℃对照组最低，为3.32 mS/cm，在史式芽孢杆菌浓度为20%，65℃时最高，为5.11 mS/cm。C/N在凝结芽孢杆菌浓度为10%，65℃时最低，为13.07，在硫胺素芽孢杆菌浓度为10%，60℃时最高，为17.46。发芽指数在70℃对照组中最低，为0.55，在史式芽孢杆菌浓度为20%，70℃时最高，为1.84。 (3)在复合条件下，温度和四种微生物对堆肥结果均有显著影响(p＜0.05)。其中，含水率受温度影响极显著(r=-0.9314**)，含水率随温度升高而降低；pH受温度(r=-0.6822**)影响极显著；EC受温度(r=0.6070**)、嗜热地芽孢杆菌(r=0.7265**)影响显著。全碳含量受嗜热地芽孢杆菌(r=0.5070*)、史式芽孢杆菌(r=-0.5199*)、凝结芽孢杆菌(r=0.5678*)影响显著；全氮含量受温度(r=0.6682**)影响极显著；C/N受温度(r=-0.6206**)影响极显著。发芽指数受史式芽孢杆菌(r=0.5886*)影响显著。凝结芽孢杆菌和硫胺素芽孢杆菌对pH(r=0.6176**)、EC(r=-0.6528**)、发芽指数(r=-0.5044*)存在显著交互作用。

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