【摘要】：隨著人們對(duì)奶制品需求量的增大,奶牛飼養(yǎng)量不斷提高,養(yǎng)殖場(chǎng)糞污排放造成的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。生物發(fā)酵床技術(shù)是一種利用微生物發(fā)酵進(jìn)行畜禽糞便處理的無(wú)污染、零排放的有機(jī)農(nóng)業(yè)技術(shù),可以同時(shí)解決污染控制與廢棄物資源化利用的問(wèn)題,是當(dāng)前環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本研究首次將異位發(fā)酵床技術(shù)應(yīng)用于奶牛場(chǎng)糞污控制,避免了原位發(fā)酵床中由于奶牛尿量大而造成的墊料“死床”問(wèn)題,具有較好的研究?jī)r(jià)值。本研究根據(jù)異位發(fā)酵床墊料以纖維素為主要成分和奶牛場(chǎng)廢水含大量銨態(tài)氮的特點(diǎn),篩選獲得具備高效纖維素降解能力和氨氮降解能力的耐熱細(xì)菌6株,確定了其分類學(xué)地位和生物學(xué)特性。菌株鑒定結(jié)果如下:G21、G4-1和CR-15為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis),G14為乳酪類芽孢桿菌(Paenibacillus lactis),CR-14為地衣芽孢桿菌(B.licheniformis) CR-3為甲基營(yíng)養(yǎng)型芽孢桿菌(B.methylotrophicus)。將6株菌按比例制成菌劑應(yīng)用于異位發(fā)酵床體系,并通過(guò)對(duì)發(fā)酵過(guò)程中相關(guān)理化因子、小分子物質(zhì)、特征官能團(tuán)、以及微生物群落結(jié)構(gòu)變化規(guī)律的分析初步探討了異位發(fā)酵床的運(yùn)行機(jī)理。通過(guò)小試研究表明,添加菌劑比不添加菌劑的發(fā)酵效果更好,其中以油菜秸稈和玉米秸稈為主要墊料、添加20%牛糞的處理發(fā)酵效果最佳。通過(guò)中試研究發(fā)現(xiàn),添加菌劑處理組發(fā)酵高溫(50℃以上)可維持18天;發(fā)酵過(guò)程中含水量維持在60%～70%,墊料可吸納廢水的質(zhì)量是墊料質(zhì)量的2.417倍;墊料的全氮磷鉀、有效磷和有效鉀含量、種子發(fā)芽指數(shù)和蛔蟲(chóng)卵死亡率等在發(fā)酵后均比發(fā)酵前顯著上升,而有機(jī)質(zhì)含量、碳氮比(C/N)和糞大腸菌群數(shù)則顯著下降,且均達(dá)到了國(guó)家農(nóng)業(yè)行業(yè)生物有機(jī)肥標(biāo)準(zhǔn);胡敏酸和富里酸的比值整體呈上升趨勢(shì),說(shuō)明菌劑的添加有利于胡敏酸的形成和腐殖質(zhì)質(zhì)量的提高。利用紅外光譜和核磁共振分析發(fā)酵墊料成分,表明有機(jī)物在微生物的作用下分解為酰胺類物質(zhì)、小分子糖類物質(zhì)(β-糖類、半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖)及多糖等,引起了發(fā)酵墊料的礦化和腐殖質(zhì)化�；趓ep-PCR和T-RFLP技術(shù)分析發(fā)酵中微生物群落結(jié)構(gòu)的變化。結(jié)果顯示添加菌劑的處理組中細(xì)菌數(shù)量更多、種類更豐富,墊料中的菌群以芽孢桿菌為主,其豐度與發(fā)酵過(guò)程中的溫度、pH、養(yǎng)分含量以及C/N等多個(gè)因子呈顯著正相關(guān)性,說(shuō)明發(fā)酵墊料的環(huán)境更利于所添加菌株的生長(zhǎng)繁殖。處理組和對(duì)照組的微生物類群在發(fā)酵后期的差異明顯,說(shuō)明菌劑在墊料發(fā)酵中起到一定作用。G21、G14、CR-15和G4-1分別在發(fā)酵不同階段被檢測(cè)到,結(jié)合其發(fā)酵效果,說(shuō)明這4株菌在發(fā)酵的不同階段對(duì)于加快異位發(fā)酵進(jìn)程具有重要作用。研究初步確定了異位發(fā)酵床運(yùn)行的工藝參數(shù)。主要包括:發(fā)酵前pH 7.50～7.75,含水量50%～60%, C/N45～50;菌劑接種量為2%。;發(fā)酵高溫(50℃以上)維持18天以上;發(fā)酵后pH 7.75～8.25,含水量為65%左右,C/N約為18,墊料的減少量為65%左右,達(dá)到腐熟效果。此參數(shù)為該技術(shù)的大規(guī)模推廣奠定了基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：X713;S823
【圖文】：

畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的糞便污染主要包括惡臭氣體污染、氮磷污染、藥物、添加劑污染、有害病逡逑原微生物污染以及重金屬元素污染等（Ｃａｂｒｅｒａ邋ｅｔ邋ａｌ．，２００９；邋Ｓｉｎｇｈ邋ａｎｄ邋Ｆｕｌｅｋａｒ，邋２０１０），而這些都對(duì)逡逑水體環(huán)境、大氣環(huán)境和土壤環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。圖１－１為安徽省肥西縣某養(yǎng)殖廠畜禽糞便的污染逡逑狀況。逡逑（１）水體污染逡逑與其他污染物質(zhì)一樣，當(dāng)排入水體環(huán)境的畜禽糞便總量超過(guò)水體自然凈化能力時(shí)，就會(huì)改變逡逑水體的物理、化學(xué)性質(zhì)以及生物群落結(jié)構(gòu)組成，造成水體變質(zhì)，使得原有功能受到破壞，進(jìn)而給逡逑人和動(dòng)物的健康造成危害。根據(jù)環(huán)保部門(mén)的檢測(cè)結(jié)果，大型奶牛場(chǎng)排放糞便的化學(xué)需氧量（ＣＯＤ）逡逑超標(biāo)５０？７０倍，生化需氧量（ＢＯＤ）超標(biāo)７０￣８０倍。糞便中的含氮有機(jī)物在微生物作用下會(huì)分解為逡逑ＮＨ３、ＮＣＶ、胺、ＮＯ／和ＮＨ／等。在有氧狀態(tài)下胺和ＮＨ３會(huì)在硝化細(xì)菌作用下轉(zhuǎn)變?yōu)椋危茫趾停危茫皱义系葋喯趸衔锏那绑w物質(zhì)，而很多亞硝基化合物都是強(qiáng)化學(xué)致癌物質(zhì)（Ｗａｒｔｈｅｓｅｎｅｔａｌ．，邋１９７５）。逡逑這些硝酸鹽或亞硝酸鹽類物質(zhì)會(huì)滲入或通過(guò)雨水沖刷匯入地下水或地表水源，造成嚴(yán)重污染。美逡逑國(guó)環(huán)保署規(guī)定了公共用水硝態(tài)氮含量的最高標(biāo)準(zhǔn)為１０邋ｍｇ／Ｌ，人長(zhǎng)期飲用超標(biāo)水，會(huì)誘發(fā)癌癥逡逑（Ｂａｔｔ邋ｅｔ邋ａｌ．

富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，可用于生產(chǎn)有機(jī)肥，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)廢棄物的資源化利用（Ｍｏｒｒｉｓｏｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００７ａ；逡逑Ｄｅｉｎｉｎｇｅｒ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００７；邋Ｗｅｓｔｅｒａｔｈ邋ｅｔ邋ａｌ”邋２００９）。該方法的主要技術(shù)路線如圖卜２所示。逡逑國(guó)內(nèi)外對(duì)于原位發(fā)酵床技術(shù)應(yīng)用在養(yǎng)豬模式中的研究較多且比較成熟（圖１－３）。研究者分別逡逑對(duì)原位發(fā)酵床養(yǎng)殖豬只的生長(zhǎng)性能與傳統(tǒng)養(yǎng)豬模式的豬只進(jìn)行比較研究，發(fā)現(xiàn)在幼豬被詞養(yǎng)到第逡逑２２周時(shí)，發(fā)酵床中的豬只利用更多的時(shí)間站立、運(yùn)動(dòng)以及在墊料中翻拱；在飼養(yǎng)第９周時(shí)發(fā)酵床逡逑中豬只的唾液皮質(zhì)醇濃度較高，但是在第１７、２２周則與傳統(tǒng)模式詞養(yǎng)豬只的唾液皮質(zhì)醇濃度相同，逡逑說(shuō)明幼豬在飼養(yǎng)初期對(duì)發(fā)酵床環(huán)境產(chǎn)生了一定的應(yīng)激反應(yīng)，到第１４９天就己適應(yīng)（Ｍｏｒｒｉｓｏｎ邋ｅｔ邋ａｌ．，逡逑２００７ａ）。另一研究則通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了原位發(fā)酵床養(yǎng)豬可以減少豬只取食距離，進(jìn)而提高豬只的取逡逑食量、取食次數(shù)以及體重（Ｍｏｒｒｉｓｏｎ邋ｅｔａｌ．，２００７ｂ）。因此，發(fā)酵床提供了更適于豬只運(yùn)動(dòng)、生長(zhǎng)的逡逑環(huán)境，同時(shí)更方便豬只的喂養(yǎng)和管理。分別利用水泥地面和原位發(fā)酵床技術(shù)飼養(yǎng)相同的豬只，來(lái)逡逑源于豬只的尺》３釋放量分別達(dá)到８．８２ｇ／ｄ和２．１６ｇ／ｄ

【參考文獻(xiàn)】

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2 胡海燕;于勇;張玉靜;徐晶;孫建光;;發(fā)酵床養(yǎng)豬廢棄墊料的資源化利用評(píng)價(jià)[J];植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2013年01期

3 肖佳華;劉云浩;郭萍;朱昌雄;;蔗渣墊料在零排放發(fā)酵床養(yǎng)豬中的應(yīng)用研究[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年01期

4 尹紅梅;吳迎奔;張德元;王震;陳薇;賀月林;;發(fā)酵床中耐高溫地衣芽孢的分離鑒定及產(chǎn)酶分析[J];家畜生態(tài)學(xué)報(bào);2012年06期

5 王亮;劉克鋒;孫向陽(yáng);遇玲;王紅利;;牛糞好氧發(fā)酵規(guī)�；a(chǎn)參數(shù)優(yōu)化[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2012年01期

6 鄭雪芳;劉波;藍(lán)江林;蘇明星;盧舒嫻;朱昌雄;;微生物發(fā)酵床對(duì)豬舍大腸桿菌病原生物防治作用的研究[J];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué);2011年22期

7 國(guó)輝;毛志泉;宋振;張本峰;仇念全;劉訓(xùn)理;;蘋(píng)果樹(shù)根際促生細(xì)菌種群分析[J];中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào);2011年06期

8 汪開(kāi)英;魏波;應(yīng)洪倉(cāng);羅皓杰;;不同地面結(jié)構(gòu)育肥豬舍的惡臭排放影響因素分析[J];農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào);2011年09期

9 關(guān)正軍;李文哲;鄭國(guó)香;畢蘭平;;固液分離對(duì)牛糞利用效果的影響[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2011年04期

10 顧文杰;張發(fā)寶;徐培智;解開(kāi)治;唐拴虎;;堆肥反應(yīng)器中硫磺對(duì)牛糞好氧堆肥的保氮效果研究[J];植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào);2011年01期

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2 李吉進(jìn);畜禽糞便高溫堆肥機(jī)理與應(yīng)用研究[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

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2 劉云浩;發(fā)酵床養(yǎng)豬中益生菌對(duì)主要病原細(xì)菌的控制效果初探[D];中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2012年

3 張一;環(huán)渤海灣蘋(píng)果產(chǎn)區(qū)再植障礙園與豐產(chǎn)園土壤細(xì)菌遺傳多樣性分析[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

4 盧舒嫻;養(yǎng)豬發(fā)酵床墊料微生物群落動(dòng)態(tài)及其對(duì)豬細(xì)菌病原生防作用的研究[D];福建農(nóng)林大學(xué);2011年

5 邱凌;微生物在發(fā)酵床奶牛養(yǎng)殖中的動(dòng)態(tài)變化、作用機(jī)理及其對(duì)奶牛生產(chǎn)性能的影響[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 吳凡;桑樹(shù)根際微生物研究[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2007年

7 尚謙;城市生活垃圾好氧堆肥過(guò)程參數(shù)的探討[D];湖南大學(xué);2002年

本文編號(hào)：2722445