【摘要】： 本文針對四川養(yǎng)豬生產中突出的清潔生產技術問題，一方面采用生命周期評估(LCA)方法學和情景分析法相結合的方式對四川三種典型的養(yǎng)豬生產情景進行了系統(tǒng)的環(huán)境影響評估，提出了這種分析方法應用于當前養(yǎng)豬生產環(huán)境影響評估時的具體算法，并揭示出各種養(yǎng)豬生產系統(tǒng)中的環(huán)境友好和不利方面以及其資源利用效率；另一方面，，在豬糞無害化處理和資源化利用技術研究中，1、對好氧堆肥的實用工藝效果，堆肥化過程中主要控制參數對微生物群落的系統(tǒng)演替產生影響的規(guī)律進行了研究；2、對利用豬糞生產蠅蛆蛋白的物質、能量轉化規(guī)律進行了探索。 在豬肉生產的LCA分析中，得出了如下主要結論： 1、引入了生命周期概念之后，把原本局限于豬舍或豬場的生產過程向上擴展到原料(飼料)的生產甚至農資的原料開采和生產、運輸，向下延伸到豬場產生的各種廢物的處理利用之后，可以更加深刻地認識養(yǎng)豬生產系統(tǒng)的環(huán)境問題和生態(tài)效率高低的根本原因。 2、本文提出“農田資源耗竭當量”的概念并建立了相應的數學模型，有利于在現有統(tǒng)計資料的基礎上將飼料原料生產中不同生產模式下農資消耗量進行轉化，對以后開發(fā)相關的數據庫有一定的幫助。 3、研究結果表明四川省養(yǎng)豬生產中環(huán)境問題優(yōu)先序列為土地占用→富營養(yǎng)化潛勢→酸化效應→水資源消耗→氣候變暖→不可更新能源耗竭。 4、三種養(yǎng)殖模式的分析比較反映出不同的生產系統(tǒng)具有不同的環(huán)境影響方式：情景A(散養(yǎng)模式)下具有最大的氣候變暖潛勢，情景B(適度規(guī)模養(yǎng)豬)具有土地占用最多，不可再生能源消耗最大，酸化效應和富營養(yǎng)化最嚴重等，而情景C(集約化養(yǎng)豬)水資源消耗最大。 5、對不同生產階段的環(huán)境影響貢獻的分析表明，環(huán)境問題表現的關鍵環(huán)節(jié)有很大差別。在水資源消耗、土地占用和不可更新能源耗竭方面，飼料原料生產過程的環(huán)境影響貢獻最大，而氣候變暖、酸化和富營養(yǎng)化等方面則以廢物處理和利用階段的環(huán)境影響貢獻最大。但資源的消耗不僅在飼料生產過程中，動物生產過程的飼料轉化率低是間接導致原料生產資源消耗增大的重要原因。 6、提出了改善豬肉生產環(huán)境問題的具體措施：①是采取規(guī)�；�、集約化的農牧結合生產系統(tǒng)，加大有機肥還田的比例，合理配方施肥和測土施肥，提高飼料作物生產技術水平，增加土地單產，降低每功能單元的氮肥投入和養(yǎng)分流失，減少飼料原料運輸的能源消耗；②通過品種改良、科學合理配制飼料、改善飼養(yǎng)管理方式和養(yǎng)豬環(huán)境，提高飼料利用效率，減少廢物排放和營養(yǎng)物質損失；③改進廢物處理技術，并對處理產生的有機肥和甲烷加以充分利用。 在豬糞無害化處理和資源化利用技術研究中，采用自行設計的煙道加熱靜態(tài)垛好氧堆肥工藝(FHSC)，探索規(guī)�；i場糞便高溫堆肥化處理的快速腐熟技術，得出了以下結論： 1、FHSC系統(tǒng)在8h內迅速進入高溫階段，比對照組提前40h以上。從節(jié)約能源的角度出發(fā)，以加熱3h為宜。 2、添加菌劑有利于硝化作用的進行，相應試驗組溫度達到相對穩(wěn)定的時間只有20d，比對照組提前了18d左右，根據C／N和種子發(fā)芽指數的變化，表明添加菌劑對生物發(fā)酵也起到了顯著的促進作用。 3、在本研究中由于煙道上方設計了貯水空間，使堆肥產生的滲濾液不致流失，一方面消除了環(huán)境污染，另一方面由于水分蒸發(fā)，再次進入堆料中，保證了通風中物料含水率自然保持在適宜的水平。 4、FHSC具有獨特的殺滅病原微生物和最終干燥有機肥料的作用，在堆肥過程中能源投入上雖有所增加，但由于減少了專門進行發(fā)酵后產品干燥過程，降低了這部分能源消耗，對產品成本的影響較小。而且由于堆肥和干燥實現了一體化，減少了干燥設備設施的投入，同時提高了勞動生產率。 利用PCR—SSCP技術研究了堆肥化過程中主要控制參數對微生物群落的系統(tǒng)演替產生影響的規(guī)律。得出了以下結論： 1、在試驗中，通風、溫度和C／N等參數的變化對細菌和真菌類群數產生了很大的影響。強制通風堆體的細菌類群平均數(2.436個)遠比被動通風堆體高(1.54個)，真菌類群數表現了相同的規(guī)律(3.128個對2.641個)，可能是通風方式不同引起氧氣供應差異和通風散熱差異(強制通風堆1～20d的平均溫度只有51.6℃，而被動通風堆為56.3℃)的結果；溫度的變化對細菌和真菌類群數產生了明顯的直接影響，細菌在68℃以上，真菌在50℃以上都出現了類群數的劇烈下降。根據類群數量的變化，細菌群落最繁榮的階段為溫度48～65℃或堆肥的4～20d階段，真菌為42.5～50℃和堆肥的15～24d階段。對于細菌的類群數變化，溫度下限的確定還應當考慮C／N的變化，試驗中48℃時細菌的類群數劇烈下降與C／N已降到較低水平(17：1)也有很大關系，否則溫度可以更低一些。 2、在堆肥0～30d中，細菌和真菌類群數最終都大幅度降低，30d后小幅震蕩，持續(xù)走低，溫度、C／N、OC含量過低是主要因素，如果加強人工參數調控并在20d左右時加入細菌發(fā)酵制劑、在24d左右時加入真菌發(fā)酵劑，對堆肥的快速腐熟將會有促進作用。溫度、C／N和微生物類群數的下降，使得堆體二次發(fā)酵進程十分緩慢，因此，如何提高堆肥后期(30d后)的發(fā)酵效率是加速堆肥腐熟的關鍵。 3、堆肥全過程中，真菌類群數的變異要大于細菌，這可能說明真菌對堆體內微生態(tài)環(huán)境更為敏感。從整個微生物群落的角度看，第27d以前群落是興旺的，以后則趨向衰弱。通過調控參數可以讓細菌和真菌同時處于最活躍的狀態(tài)，從而極大地豐富微生物群落的多樣性，加速堆肥腐熟的進程。 4、由于堆肥30d以前堆體溫度主要在44～71℃，在SSCP圖譜上的條帶估計是好氧高溫細菌占主導，如果要通過添加微生物制劑提高這一階段的發(fā)酵效率，必須篩選耐高溫菌株。 5、在堆體排氣口處的二氧化碳釋放濃度27d或28d驟然下降，成為堆肥系統(tǒng)第一次發(fā)酵結束的最明顯的標志。 6、在本次SSCP分析中，選取的真菌引物長度小于細菌引物，因此擴增出了更多的操作分類單元(OTUs)，證明了PCR—SSCP中擴增片斷越長，得到的條帶數越少的規(guī)律。 對利用豬糞生產蠅蛆蛋白的物質、能量轉化規(guī)律的初步研究得出如下主要 結論： 1、蠅蛆在糞便中的活動可以快速降低糞便惡臭，同時在短期內(6d)使糞便總重量減少53.04％，其中干物質減少31.14％。2、蠅蛆沉積的干物質占總量的2.85％，生物分解消耗的干物質占總量的28.3％。豬糞中養(yǎng)分降低最多的是粗脂肪(EE)，達77.81％，其次是凱氏氮(KN)，達62.81％，粗纖維(CF)和無氮浸出物(NFE)只減少9.28％和22.03％，說明蠅蛆在糞便中利用的養(yǎng)分主要是粗脂肪EE和凱氏氮(KN)，CF和NFE利用和消耗較少。3、蠅蛆對糞便中的EE和KN的高效轉化和利用，可能正是糞便惡臭快速減輕的一個重要原因。4、在利用畜禽糞便生產昆蟲蛋白后，豬糞中總能降低了41.58％，但蠅蛆沉積的能量僅占總量的3.578％，殘留的豬糞中還有58.42％的能量，說明腐食食物鏈的其他環(huán)節(jié)對系統(tǒng)物質還原仍然十分重要。5、蠅蛆的活動對糞便的理化性質影響很大，這種影響對后續(xù)的微生物好氧分解極為有利，這可能是生態(tài)系統(tǒng)中物質高效還原的基本機制之一。生產上可直接利用這種糞便進行堆肥化處理，生產優(yōu)質有機肥料，但沒有進行堆肥化處理以前，絕大多數有機物質仍處于不穩(wěn)定狀態(tài)，用作肥料是不理想的。
【圖文】：

(EffectScore)〔側。如果不使用加權，僅僅把涉及到的物質的質量加起來是不夠的，因為有些物質可能會比其它物質造成更強烈的影響。這個問題是通過為不同的物質提供加權因子來解決的。這個步驟稱為特征化(見表1.3，圖1.5)。

標準化
【學位授予單位】：四川農業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：S828;X713

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本文編號：2708870