快速生产蝇蛆饲用蛋白与有机肥的鲜猪粪二步堆酵技术研究

摘要

猪粪规模化生猪产业的副产物，量大面广，既是有机肥的重要来源，又是不可忽视的环境污染源。围绕利用蝇蛆对鲜猪粪进行生物脱水的主题，本研究较系统地考查了蝇蛆生物脱水堆肥过程中蝇蛆产量、蝇蛆品质、堆肥样品的理化性质、酶活、植物毒性及低分子有机物质等指标的动态变化，形成了利用鲜猪粪快速生产饲用蝇蛆和合格有机肥的二步堆酵技术。主要结果摘要如下:
　　 初孵蝇蛆（家蝇Musca domestica(一)龄幼虫）与麦麸组成的接种体（每克含蛆约2000头），按0.25％-1.5％的重量比接种到平堆于水泥池(2.4×2.3×0.2m)中的200 kg鲜猪粪中，每接种量处理三次重复，常温堆酵7天后收获蝇蛆。结果表明，0.5％接种量处理的蝇蛆产量最高，达鲜猪粪重量的11.5％。收获蝇蛆的蛋白质含量为54.62％，蛋氨酸MET含量为1.23％，赖氨酸LYS含量为4.16％，重金属含量As≤10mg/kg，Pb≤10 mg/kg，Hg≤0.5 mg/kg，Cd≤2.0 mg/kg，Cr≤8.0 mg/kg，均符合国家鱼粉标准GB13078-2001和GB/T19164-2003三级品的相应要求。经蝇蛆处理的粪渣呈小颗粒状，含水率由初始的72.3％降至56.3％，符合堆酵生产有机肥的含水率要求(50％-60％)。
　　 将上述优化的蝇蛆接种量用于扩大的二步堆酵试验中，鲜猪粪总量为1.8吨，分装于三个大水泥池(7.3×2.3×0.2 m)中，常温堆酵7天后收获蝇蛆193 kg，即鲜猪粪总重量的10.7％，与接种量试验中的蝇蛆产量相近。蝇蛆收获后，所有粪渣堆成长4.5 m、宽2.2 m、高0.8 m的峰堆，并设无蝇蛆处理的相应粪堆作为对照，进行为期12周的第二步堆酵。整个堆酵期间，定期取样测定各种理化、酶活和生物指标，以考查温度、pH、含水率、水溶性碳、总氮、过氧化氢酶、多酚氧化酶、脱氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、转化酶活性和发芽指数随堆肥过程的动态变化。结果表明，第一步为期一周的蝇蛆处理能有效降低猪粪含水率，第6天后含水率降至50-60％之间;堆肥快速升温，第10天堆温上升至50℃以上，连续9天保持平均温度55℃左右，而对照在第17天的温度才上升至50℃。与对照相比，蝇蛆处理的粪堆最终水溶性碳损失为35％，总氮损失16％。用定期抽取的堆肥样品进行大白菜和黄瓜种子的发芽试验，结果表明，蝇蛆处理样品的大白菜和黄瓜发芽指数分别在第10天和第25天达到71.4％和86.5％，其熟化比对照提早20天左右。在测定的酶活指标中，过氧化氢酶活更有堆肥腐熟的指标意义。
　　 为了研究堆肥过程中低分子有机物质随堆肥时间的变化情况，探索出顶空固相微萃取(HS-SPME)的优化条件为:CAR/PDMS萃取头，萃取温度60℃，萃取时间30 min。堆酵过程中被检测到的化学物质有87种，而且大部分低分子有机物质在堆酵22天后已检测不出，此后苯环类和烷类等有害物质的含量却增大。因此，基于蝇蛆处理的鲜猪粪二步堆酵的时间应控制在22-25天，如此生产的堆肥中吡啶和吲哚类物质含量较高而具有一定的抗病促生长作用。

目录

声明

论文说明

致谢

摘要

1 堆肥与蝇蛆产业研究现状

1．1 畜禽粪便脱水技术研究基础

1．1．1 含水率对堆肥的影响

1．1．2 堆肥的最佳含水率

1．1．3 降低堆肥含水率的方法

1．2 堆肥腐熟度指标

1．2．1 物理指标

1．2．2 化学指标

1．2．3 生物活性指标

1．2．4 其他简易方法

1．3 蝇蛆研究与利用现状

1．3．1 家蝇生活史

1．3．2 家蝇生长环境条件

1．3．3 蝇蛆营养和药用价值

1．3．4 蝇蛆应用

1．3．5 蝇蛆养殖

1．3．6 蝇蛆代谢有机肥

1．4 展望

2 鲜猪粪生物脱水和高效生产饲用蝇蛆的条件优化

2．1 试验设计

2．2 各参数测定方法

2．2．1 理化性质的测定方法

2．2．2 水溶性碳的测定

2．2．3 重金属测定方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 蝇蛆处理过程中理化性质变化

2．3．2 各接种处理的蝇蛆产量与品质

2．3．3 各处理蝇蛆重金属的含量

2．4 结论

3 鲜猪粪二步堆肥过程中理化和生物参数的动态分析

3．1 试验设计和方法

3．1．1 试验设计

3．1．2 样品理化、酶活与植物毒性指标测定

3．2 结果与讨论

3．2．1 两步法猪粪堆酵过程中理化参数动态

3．2．2 两步法猪粪堆酵过程中的微生物酶活动态

3．2．3 两步法猪粪堆酵过程中堆肥样品的植物毒性变化

3．2．4 结论

4 蝇蛆处理的堆肥过程中低分子有机物质的动态分析

4．1 材料与方法

4．1．1 仪器与试剂

4．1．2 仪器检测条件

4．1．3 顶空固相微萃取(HS-SPME)条件的优化

4．2．4 堆肥样品中低分子物质随堆酵时间的动态变化

4．2 结果与讨论

4．2．1 萃取涂层的选择

4．2．2 萃取温度的选择

4．2．3 萃取时间的选择

4．2．4 堆肥中低分子有机物质含量随堆酵时间的变化

4．2．5 结论

5 结语

参考文献

附录：攻读博士学位期间的主要成果