【摘要】：自國(guó)家實(shí)施了“菜籃子工程”以來,隨著居民對(duì)蔬菜品質(zhì)要求的提高,我國(guó)蔬菜種植面積、蔬菜產(chǎn)量快速發(fā)展,蔬菜廢棄物也急劇增長(zhǎng),處理不當(dāng)則污染環(huán)境。好氧堆肥是處理這些廢棄物的一種較有效的方法。但好氧堆肥中氮素?fù)p失是影響堆肥質(zhì)量、造成二次污染的主要問題。有機(jī)氮是堆肥過程中主要的氮形態(tài),其轉(zhuǎn)化和固存影響著堆肥的質(zhì)量和堆肥化的二次污染問題,探究堆肥中有機(jī)氮組分的轉(zhuǎn)化及其對(duì)銨形成的貢獻(xiàn),對(duì)于控制堆肥過程氮素?fù)p失,提高堆肥質(zhì)量,減小環(huán)境污染具有重大意義。本文以蔬菜廢棄物為原料,以小麥秸稈和玉米秸稈為調(diào)理劑、以生物質(zhì)炭、過磷酸鈣和兩種不同菌劑作為添加劑探究不同堆肥過程中有機(jī)氮組分的轉(zhuǎn)化以及其轉(zhuǎn)化過程對(duì)銨形成的貢獻(xiàn),探討蔬菜廢棄物堆肥過程中與氮轉(zhuǎn)化相關(guān)的功能微生物在氮轉(zhuǎn)化過程的微生物機(jī)理。主要研究結(jié)論如下:(1)在蔬菜廢棄物中添加小麥秸稈和玉米秸稈,堆肥銨態(tài)氮含量分別減少了79.6%和51.4%,添加小麥秸稈處理全氮含量增加了34.29%,添加玉米秸稈處理全氮含量減少了6.22%;添加生物質(zhì)炭和過磷酸鈣兩種固氮添加劑時(shí),銨態(tài)氮含量的減少量分別比對(duì)照減少了3.14倍和1.42倍,全氮含量的增加量比對(duì)照少了98.97%和91.65%;添加兩種高效菌劑:菌劑一號(hào)和菌劑二號(hào),堆肥中處理銨態(tài)氮含量的減少率分別比對(duì)照減少了3.12%和17.07%,添加菌劑一號(hào)全氮含量的減少率比對(duì)照減少了61.03%,添加菌劑二號(hào)處理全氮含量的減少率比對(duì)照增加了89.32%。(2)通過路徑分析,結(jié)合有機(jī)氮組分轉(zhuǎn)化對(duì)NH_4~+形成過程產(chǎn)生總影響發(fā)現(xiàn):在蔬菜廢棄物堆肥過程以小麥秸稈為調(diào)理劑時(shí),NH_4~+-N主要來源于酸解氨態(tài)氮(0.891);以玉米秸稈為調(diào)理劑時(shí),NH_4~+-N主要來源于酸解氨基酸態(tài)氮(0.983);NH_4~+-N主要轉(zhuǎn)化為酸解氨基糖態(tài)氮。添加生物質(zhì)炭時(shí),NH_4~+-N主要來源于酸解氨基糖態(tài)氮(0.782)和酸解氨基酸態(tài)氮(0.624);添加過磷酸鈣時(shí),NH_4~+-N主要來源于酸解氨基糖態(tài)氮(0.665)和酸解氨態(tài)氮(0.485);NH_4~+-N主要轉(zhuǎn)化為酸解未知氮。在蔬菜廢棄物堆肥過程中添加微生物菌劑一號(hào)時(shí),NH_4~+-N主要轉(zhuǎn)化為四種有機(jī)氮組分;添加微生物菌劑二號(hào)時(shí),NH_4~+-N主要來源于酸解氨基酸態(tài)氮(0.317),NH_4~+-N主要轉(zhuǎn)化為酸解氨基酸態(tài)氮和酸解氨基糖態(tài)氮。(3)亞硝酸還原酶、脲酶、天冬酰胺酶和蛋白酶能夠促進(jìn)NH_4~+-N的形成。硝酸還原酶能夠促進(jìn)NH_4~+-N轉(zhuǎn)化為有機(jī)氮等固定銨的物質(zhì),其中硝酸還原酶、亞硝酸還原酶和脲酶是影響銨轉(zhuǎn)化和有機(jī)氮礦化的主要因素�？傆袡C(jī)碳和電導(dǎo)率能夠促進(jìn)有機(jī)氮礦化為NH_4~+-N,而溫度和pH能通過抑制亞硝酸還原酶的活性減少氮素的礦化作用。在整個(gè)堆肥周期中,總有機(jī)碳是影響酶活性的最主要因素。在蔬菜廢棄物堆肥過程添加生物質(zhì)炭和過磷酸鈣兩種固氮物質(zhì)時(shí),富里酸類物質(zhì)和胡敏酸類物質(zhì)將NH_4~+ N固定下來,減少NH_4~+ N轉(zhuǎn)化氨,促進(jìn)有機(jī)氮礦化成NH_4~+ N。此外pH值也可促進(jìn)NH_4~+ N形成,而微生物量氮、溶解性有機(jī)碳、含水率和總有機(jī)碳能減少NH_4~+ N形成。富里酸類物質(zhì)(28.3%)和微生物量氮(19.0%)是影響氮素轉(zhuǎn)化的主要因素。在蔬菜廢棄物堆肥過程添加不同的菌劑時(shí)發(fā)現(xiàn),含水率在60%~80%內(nèi)能促進(jìn)NH_4~+-N的形成,同時(shí)堆肥過程中大量NH_4~+-N被微生物轉(zhuǎn)化成富里酸類物質(zhì)和胡敏酸類物質(zhì)。富里酸類物質(zhì)(21.0%)是影響氮素轉(zhuǎn)化的重要因素。(4)在蔬菜廢棄物堆肥的樣品中共檢測(cè)到19個(gè)門、54個(gè)綱、109個(gè)目、249個(gè)科和611個(gè)屬。魏斯氏菌(Weissella)、乳桿菌(Lactobacillus)、藍(lán)藻(Cyanobacteria-unidentified)、明串珠菌(Leuconostoc)、志賀氏大腸桿菌(Escherichia-shigella)、鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacter)是aprA基因重要的宿主細(xì)菌;魏斯氏菌(Weissella)、乳桿菌(Lactobacillus)、藍(lán)藻(Cyanobacteria-unidentified)、明串珠菌(Leuconostoc)、志賀氏大腸桿菌(Escherichia-shigella)、鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacter)是chiA基因重要的宿主細(xì)菌;不可培養(yǎng)厚壁菌門1(Firmicutes-uncultured-1)、賴氨酸芽孢桿菌(Lysinibacillus)、好氧芽孢桿菌(Aeribacillus)、不可培養(yǎng)厚壁菌門2(Firmicutes-uncultured-2)、尿素芽孢桿菌(Ureibacillus)、棒狀桿菌(Corynebacterium)是amoA基因重要的宿主細(xì)菌;不可培養(yǎng)厚壁菌門1(Firmicutes-uncultured-1)、棒狀桿菌(Corynebacterium)、梭狀芽孢桿菌(Peptoclostridium)是HAO基因重要的宿主細(xì)菌。堆肥的腐殖化過程可減少與蛋白質(zhì)降解相關(guān)基因的豐富度,進(jìn)而減少了由蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生銨而造成的損失,同時(shí)腐殖化過程還促進(jìn)氨氧化作用。
【圖文】：

技術(shù)路線圖

C/N 16.49 17.77 89.74 58.622.1.2 反應(yīng)裝置本實(shí)驗(yàn)反應(yīng)器裝置如圖2-1所示，是由一個(gè)圓柱狀不銹鋼筒（直徑40cm，高50cm）、測(cè)溫探頭和強(qiáng)制通風(fēng)裝置（4.7L/min）組成。圖 2-1 堆肥裝置簡(jiǎn)圖。其中 A 是溫度探頭，B 是反應(yīng)容器（不銹鋼桶），C 是帶孔隔板，，D 是鼓風(fēng)泵。Fig 2-1Asketch of the composting. WhereAis the temperature probe, B is the reaction vessel (stainlesssteel barrel), C is the perforated partition, and D is the blast pump.2.1.3 堆肥處理與采樣堆肥試驗(yàn)包括兩個(gè)處理：蔬菜廢棄物（21kg）+雞糞（4.5kg）+小麥秸稈（4.5kg），蔬菜廢棄物（21kg）+雞糞（4.5kg）+玉米秸稈（4.5kg），分別簡(jiǎn)稱為 WS 和 CS。兩個(gè)處理混合后的物料含水率大約為 65%
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S141.4;X705

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1 魏自民;吳俊秋;趙越;楊天學(xué);席北斗;時(shí)儉紅;文欣;李東陽;;堆肥過程中氨基酸的產(chǎn)生及其對(duì)腐植酸形成的影響[J];環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào);2016年04期

2 ;默默分解的英雄們[J];少兒科學(xué)周刊(少年版);2016年12期

3 楊宗諺;劉志聰;杜卓明;;固體廢棄物堆肥過程中影響因素分析[J];城市地理;2017年10期

4 李sズ

本文編號(hào)：2593499