發(fā)布時(shí)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(duì)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(yíng)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(duì)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(duì)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(dòng)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(zhǎng)率分別為24%、36%、24%和33%,有效磷增長(zhǎng)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(zhǎng)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(dòng)因素。對(duì)土壤中細(xì)菌的代謝功能預(yù)測(cè)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(duì)碳水化合物及其衍生物的代謝能力隨培肥時(shí)間延長(zhǎng)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(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：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(píng)估土壤微生物代謝功能對(duì)不同堆肥產(chǎn)品的響應(yīng)，對(duì)堆肥產(chǎn)品質(zhì)量以及施用方案做出綜合評(píng)價(jià)。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(lái)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(gè)體總量量和以及個(gè)體分配的均勻度。H’= -∑pi lnpi( 2-2 )其中，pi為第 i 孔的相對(duì)吸光度數(shù)值（Ci-R）與總相對(duì)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(duì)吸光度值（Ci-R）與相對(duì)吸光值總和的比值。2.5 試驗(yàn)儀器本研究分析檢測(cè)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(hào) 儀器名稱 型號(hào)

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(gè)群落，這一結(jié)果也得到 coverage 指數(shù)的認(rèn)證，不同時(shí)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(shí)（>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(gè)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

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