發(fā)布時間：2020-08-21 03:24

【摘要】：畜禽糞便和城市污泥是城市環(huán)境中重要的固體廢棄物,必須經(jīng)過有效的處理和處置才能減少其對環(huán)境的污染。好氧堆肥是降解、穩(wěn)定有機(jī)物、滅活病原體以及回收養(yǎng)分的有效生物方法。本研究探究了污泥和木屑堆肥過程中微生物種群結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)模式、代謝功能的變化規(guī)律及其與環(huán)境因子的相關(guān)關(guān)系,揭示了堆肥過程中污泥和木屑生態(tài)系統(tǒng)的差異和影響,為進(jìn)一步探究堆肥系統(tǒng)中微生物的相互作用提供了新思路。此外,探究了堆肥產(chǎn)品對土壤碳素、氮素、磷素、鉀素等養(yǎng)分含量和土壤微生物種群及其碳源代謝能力的影響,對堆肥產(chǎn)品質(zhì)量的檢驗(yàn)、養(yǎng)分釋放效率的提高以及施肥方案的優(yōu)化具有重要意義。本研究主要結(jié)果如下:污泥中真菌種群的演替主要受pH值(42.4%)、含水率(35.9%)和氧化還原電位(21.7%)的影響,細(xì)菌種群的演替主要受到揮發(fā)性有機(jī)質(zhì)(42.6%)、C/N(34.9%)和溫度(22.5%)的影響。然而,木屑中的真菌種群的演替主要受VS(41.1%)、溫度(34.7%)和含水率(24.2%)影響,木屑中細(xì)菌種群的演替主要受ORP(42.9%)、溫度(31.9%)和含水率(25.2%)的影響。污泥和木屑環(huán)境因子的差異及其物質(zhì)傳遞,是微生物轉(zhuǎn)移的驅(qū)動力。豬牛雞糞和污泥堆肥產(chǎn)品促進(jìn)了土壤全磷和速效磷含量的上升,150天后,全磷增長率分別為24%、36%、24%和33%,有效磷增長率分別為CK處理的1.70、1.69、1.66和1.64倍。豬牛雞糞和污泥堆肥產(chǎn)品施肥初期,土壤全鉀分別提高了32.0%、23.7%、19.0%和14.6%。經(jīng)過150天培肥后,全鉀含有所下降,土壤速效鉀分別提升了46.2%、43.5%、39.1%和36.3%。豬牛雞糞和污泥的堆肥產(chǎn)品培肥土壤150天后,全氮含量分別增長了24.6%、21.4%、17.1%和16.6%;溶解性總氮分別增加了51.4%、58.8%、69.3%和57.9%;土壤銨態(tài)氮分別增加了238%、163%、219%和144%;土壤硝態(tài)氮分別增加了72.0%、20.0%、52.0%和32.0%,均高于新鮮的豬牛雞糞和污泥處理。豬牛雞糞和污泥堆肥產(chǎn)品施用于土壤150天后,土壤總碳提高了19%、9%、12%、7%;土壤有機(jī)質(zhì)水平分別提高了39.1%、21.4%、34.5%、29.7%,均高于堆肥原料;可溶性有機(jī)碳含量提高了44.4%、14.5%、27.8%、23.7%,低于其堆肥原料。就碳素提升作用而言,豬牛雞糞和污泥處理短期內(nèi),土壤總碳含量均高于其余處理;就碳素?fù)p失量而言,堆肥產(chǎn)品處理后土壤的碳損失最小。ORP值(40.8%)、土壤有機(jī)質(zhì)(38.2%)和總氮(21.0%)是土壤細(xì)菌種群演替的主要驅(qū)動因素。對土壤中細(xì)菌的代謝功能預(yù)測表明,各堆肥產(chǎn)品施用于土壤后,土壤中與代謝相關(guān)的功能基因豐度指數(shù)均顯著升高。豬糞堆肥產(chǎn)品處理后增幅最大,氨基酸代謝、碳水化合物代謝和能量代謝相關(guān)基因分別增加了30%、20%和170%。土壤微生物對碳水化合物及其衍生物的代謝能力隨培肥時間延長而增強(qiáng),豬牛雞糞和污泥的堆肥產(chǎn)品施用于土壤150天后,AWCD均值分別增加了1.67、1.43、1.03、1.07倍。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S141.4;X70
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文關(guān)關(guān)系；評估土壤微生物代謝功能對不同堆肥產(chǎn)品的響應(yīng)，對堆肥產(chǎn)品質(zhì)量以及施用方案做出綜合評價。1.5.2 技術(shù)路線本研究技術(shù)路線如圖 1-1 所示。

圖 2-1 Biolog Ecoplate 碳源分布2） 土壤微生物群落功能多樣性分析采用 Biolog 微平板培養(yǎng) 168h 的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，Shannon 指數(shù)（H’）和Mclntosh 指數(shù)（U）可用來綜合反映細(xì)菌群落代謝功能的多樣性。Shannon 指數(shù)用于反映群落包含的個體總量量和以及個體分配的均勻度。H’= -∑pi lnpi( 2-2 )其中，pi為第 i 孔的相對吸光度數(shù)值（Ci-R）與總相對吸光度值總和的比率。Mclntosh 指數(shù)（U）是反映微生物群落種群分布均勻性的指標(biāo)，計(jì)算公式為：( 2-3 )其中，ni為第 i 孔的相對吸光度值（Ci-R）與相對吸光值總和的比值。2.5 試驗(yàn)儀器本研究分析檢測所用的儀器見下表 2-5 所示。表 2-5 主要試驗(yàn)儀器一覽表序號 儀器名稱 型號

隨著樣本容量即 ITS 和 16s rRNA 序列數(shù)的增加，OTU 的增加速率趨于 0，OTU總量趨于定值。這也表明，取樣的數(shù)量及深度在一定程度上可以覆蓋整個群落，這一結(jié)果也得到 coverage 指數(shù)的認(rèn)證，不同時期的堆肥樣品的覆蓋指數(shù)均大于0.99。當(dāng)取樣量足夠大時（>15000），污泥中真菌 OTU 總數(shù)分別在第 0 天、第 10天、第 30 天和第 60 天達(dá)到 295、257、142 和 11。木屑中真菌 OTU 總數(shù)分別在第0 天、第 10 天、第 30 天和第 60 天達(dá)到 104、130、44 和 13。堆肥末期污泥和木屑中真菌的多樣性較堆肥初期發(fā)生了急劇的減少，不同的是污泥中真菌的多樣性在第 0 天表現(xiàn)更為豐富，而木屑中真菌則是在高溫階段。同樣地，污泥中細(xì)菌 OTU 總數(shù)分別在第 0 天、第 10 天、第 30 天和第 60 天達(dá)到 366、428、405、310。木屑中細(xì)菌 OTU 總數(shù)分別在第 0 天、第 10 天、第 30天和第 60 天達(dá)到 114、346、165 和 155。隨著堆肥過程的進(jìn)行，污泥和木屑中細(xì)菌的 OTU 總數(shù)均在高溫期間達(dá)到峰值。但是在整個堆肥過程中，污泥中細(xì)菌的多樣性顯著高于木屑中細(xì)菌的多樣性。堆肥前后，污泥中細(xì)菌多樣性小幅降低，而木屑中細(xì)菌的多樣性略微增加。3.3.2 Venn 圖分析

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈玉君;李冉;孟海波;趙立欣;李國學(xué);周海賓;程紅勝;丁京濤;張曦;王健;;國內(nèi)外堆肥標(biāo)準(zhǔn)分析及其對中國的借鑒啟示[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報;2019年12期

2 韓華國;杜康;丁佳云;蔡龍飛;;園林廢棄物堆肥應(yīng)用及技術(shù)的研究進(jìn)展[J];山西農(nóng)業(yè)科學(xué);2018年12期

3 唐仕華;;尾菜堆肥處理及對娃娃菜的產(chǎn)量影響試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)科技與信息;2017年14期

4 陳巧燕;楊健;王志強(qiáng);張國貞;;蚯蚓堆肥處理有機(jī)廢棄物的國外研究進(jìn)展[J];中國資源綜合利用;2006年12期

5 陳世和;李國建;邵立明;謝錫坤;;城市生活垃圾快速高溫堆肥二次發(fā)酵工藝[J];上海環(huán)境科學(xué);1987年01期

6 覃家金;結(jié)合當(dāng)?shù)赜梅柿?xí)慣處理沼氣池池渣和衛(wèi)生效果的研究[J];環(huán)境與健康雜志;1988年03期

7 彭定一;邵軍;;城市垃圾的堆肥處理[J];中國紡織大學(xué)學(xué)報;1989年01期

8 孫林;劉平;卓偉偉;曾作財;堯國榮;;國內(nèi)畜禽糞便高溫堆肥處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J];養(yǎng)豬;2019年05期

9 王璐;楊淑芳;林志魁;區(qū)仲甜;;休閑農(nóng)業(yè)園區(qū)排泄物與綠化廢棄物共堆肥效果研究[J];廣東農(nóng)業(yè)科學(xué);2018年01期

10 王友斌,王俊起;美國蚯蚓堆肥處理生物廢棄物簡介[J];中國衛(wèi)生工程學(xué);2002年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 文斌;傅祥超;范康;劉寧;白林;范成強(qiáng);岳鐵軍;;兔糞堆肥處理技術(shù)簡介[A];第二屆(2012)中國兔業(yè)發(fā)展大會專輯四[C];2012年

2 林可聰;;畜禽糞便資源的高溫堆肥處理[A];第八屆全國青年土壤暨第三屆全國青年植物營養(yǎng)與肥料科學(xué)工作者學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2002年

3 陳建軍;陳海燕;湛方棟;秦麗;;城市污泥堆肥處理養(yǎng)分及重金屬變化研究[A];2012年云南農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)協(xié)會論文集[C];2012年

4 滿達(dá);敖日格樂;斯木吉德;張?zhí)旎?湯靈姿;;牛糞通風(fēng)靜態(tài)堆肥添加抑菌劑對沙門氏菌的殺滅效果[A];中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會2014年家畜環(huán)境衛(wèi)生學(xué)分會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2014年

5 楊秋忠;林詩耀;黃欣怡;;長期水旱輪作及施肥對生物多樣性及功能研究[A];土壤科學(xué)與生態(tài)文明（下冊）——中國土壤學(xué)會第十三次全國會員代表大會暨第十一屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C];2016年

6 唐朱睿;席北斗;何小松;檀文炳;張慧;黃彩紅;;市政污泥堆肥不同階段胡敏酸的結(jié)構(gòu)變化特征[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會科學(xué)與技術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2017年

7 李妍;李夢陽;田秀平;吳迪;錢姍;;不同堆高對冬季園區(qū)秸稈堆肥處理過程中幾個參數(shù)的影響[A];2016中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集（第三卷）[C];2016年

8 朱兆華;官昭瑛;葉建軍;徐國鋼;陳曉蓉;;城市林木枯落物和河道底泥不同配比的堆肥效果[A];2017中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會科學(xué)與技術(shù)年會論文集（第二卷）[C];2017年

9 李文忠;何春利;常國梁;黃炳彬;;污泥堆肥農(nóng)用小區(qū)種植試驗(yàn)研究[A];北京水問題研究與實(shí)踐（2018年）[C];2019年

10 陳仁炫;沈佛亭;簡紹yP;;蚓糞堆肥之施用對萵苣生長及抗氧化能力之影響[A];土壤科學(xué)與生態(tài)文明（上冊）——中國土壤學(xué)會第十三次全國會員代表大會暨第十一屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C];2016年

相關(guān)重要報紙文章 前6條

1 本報記者 劉鴻燕;堆肥 3年攻克70℃超高溫好氧技術(shù)[N];農(nóng)民日報;2019年

2 李國江;日本奶牛場的環(huán)保型堆肥處理體系[N];東方城鄉(xiāng)報;2006年

3 梓銘;環(huán)保產(chǎn)業(yè)如何做大[N];人民日報;2004年

4 實(shí)習(xí)生 劉可新　記者 程誠;枯枝落葉化作肥料來護(hù)花[N];大慶日報;2011年

5 湖北日報全媒記者 張陽春;每300至500村民配備一名保潔員[N];湖北日報;2018年

6 黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院 王偉東;秸稈與畜禽糞便堆肥技術(shù)要點(diǎn)[N];北大荒日報;2017年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孟利強(qiáng);碳源調(diào)控污泥堆肥氮素轉(zhuǎn)化與含氮?dú)怏w釋放生物機(jī)制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

2 張旭;有機(jī)固體廢棄物堆肥培肥土壤的礦化特性研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

3 王偉東;木質(zhì)纖維素快速分解菌復(fù)合系及有機(jī)肥微好氧新工藝[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

4 李彥明;新型堆肥有機(jī)復(fù)混肥造粒粘結(jié)劑的研制與應(yīng)用[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

5 周文兵;鳳眼蓮秸稈堆肥與鉀素回收及其纖維改性材料的特性研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

6 汪洋;大慶油田石油污染土壤堆肥修復(fù)及微生物群落結(jié)構(gòu)研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

7 金誠;施用污泥堆肥對黃土性質(zhì)及鎘銅鋅生物有效性的影響研究[D];蘭州大學(xué);2017年

8 李麗君;長期施用堆肥對曲周農(nóng)田土壤健康影響[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

9 高軼楠;嫁接與基肥對設(shè)施土壤微生物性狀和黃瓜生長的影響[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

10 張?jiān)娙A;青霉素菌渣混合市政污泥好氧堆肥工藝效能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 劉皓;污泥堆肥去除苯并[a]芘及堆肥產(chǎn)品對鉛污染土壤修復(fù)的影響[D];華南理工大學(xué);2019年

2 黃榮焱;模擬降雨條件下露天蚯蚓堆肥對水土環(huán)境的影響研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2018年

3 尹小青;堆肥產(chǎn)品對土壤微生物種群及其碳源代謝能力的影響研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2019年

4 范學(xué)山;梨樹修剪枝條堆肥促進(jìn)早酥梨產(chǎn)量提高的機(jī)制初探[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

5 聶欣;基于蚯蚓堆肥的蔬菜、水稻、煙草育苗基質(zhì)開發(fā)及其持水性研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

6 劉超;規(guī)�；B(yǎng)殖場奶牛糞與豬糞高溫堆肥及其微生物區(qū)系變化研究[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2017年

7 張修順;蔬菜廢棄物肥料化處理研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

8 韓相龍;餌料配比與調(diào)理劑對蚯蚓生長繁殖與堆肥質(zhì)量的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

9 馬小龍;設(shè)施栽培廢棄物堆肥及其基質(zhì)化利用研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2019年

10 栗利娟;整合宏組學(xué)方法分析工農(nóng)業(yè)有機(jī)固廢堆肥的無害化過程[D];山東大學(xué);2019年

本文編號：2798849