复合微生物菌剂三阶段接种及牛粪堆肥中木质纤维素降解研究

论文摘要

随着大理奶牛养殖的大规模发展,奶牛粪便产生量逐年增加。奶牛粪便因分散养殖,或采用露天随意堆放,严重污染了周边环境；或采用传统方法坑沤,易使N、P等营养元素流失,降低肥效且对洱海的富营养化形成潜在的危险。通过在堆肥化中接种微生物菌剂能有效实现牛粪的减量化、无害化、资源化利用。然而,堆肥微生物接种剂的研制中存在诸如菌剂微生物与土著微生物竞争,木质纤维素的有效降解等问题。针对这些问题,本论文提出三阶段微生物接种剂策略,即从牛粪中分离、筛选出高温菌剂、木质素降解菌剂和纤维素降解菌剂,分别在堆肥初期、高温之后和堆肥后期投加,以实现高温维持、木质素和纤维素的有效降解。试验研究了此策略的可行性和有效性。模拟堆肥条件将牛粪进行培养,分离、纯化、筛选后获得高温细菌1株,高温放线菌2株；通过胞外酶检测分析后获得2株木质素降解菌；通过纤维素降解实验获得木霉、根霉各1株。进一步扩大培养获得微生物菌剂,其中,木质素降解菌采用菌丝体接种,其余均采用孢子接种。利用牛粪和稻草进行实验,在堆肥初期、高温后期、堆肥后期分别接种高温菌、木质素降解菌、纤维素降解菌。结果表明：55℃以上的堆肥温度维持了7天；经45天的堆置,木质素降解率达到35.21%；纤维素降解率达到43.19%；C/N从29降低至16.488。而在对照试验中,55℃以上的堆肥温度仅维持4天；木质素和纤维素的降解率分别率达到15.27%,25.21%；C/N从29降低至21.745。以上结果表明：在堆肥初期、高温后期、堆肥后期分别接种高温菌、木质素降解菌、纤维素降解菌可以实现堆体高温的维持、促进木质素和纤维素的有效降解；本论文提出的三阶段微生物接种剂策略是可行且有效的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 大理牛粪现状、处理方法及危害
• 1.2.1 大理牛粪现状
• 1.2.2 大理牛粪处理方法及潜在危害
• 1.3 有机固体废弃物的堆肥和技术
• 1.3.1 堆肥技术原理
• 1.3.2 堆肥化过程中的物理变化
• 1.3.3 堆肥化过程中的化学变化
• 1.3.4 堆肥过程中的生物变化
• 1.4 影响堆肥过程的因素
• 1.5 传统堆肥存在的问题
• 1.5.1 堆体升温慢、温度低
• 1.5.2 降解效果差
• 1.5.3 腐熟时间长
• 1.6 微生物菌剂在堆肥化过程中的作用
• 1.6.1 加速高温期的到来,维持堆体高温
• 1.6.2 缩短堆肥周期、加速堆肥进程
• 1.6.3 促进木质纤维素降解、提高
• 1.7 目前应用于堆肥的微生物接种剂
• 1.7.1 常用的复合微生物制剂
• 1.8 微生物接种剂在堆肥应用中存在的问题
• 1.8.1 如何使菌剂微生物在堆肥中成为优势菌
• 1.8.2 如何有效实现复合菌剂微生物的作用
• 1.8.3 稳定、高效木质纤维素降解菌剂的研制
• 1.9 堆肥微生物接种剂问题的可能解决策略
• 1.9.1 增加菌剂微生物的竞争能力
• 1.9.2 最大限度的发挥复合微生物菌剂的作用
• 1.9.3 稳定、高效的降解木质纤维素
• 1.9.4 三阶段微生物接种剂策略
• 1.10 本课题的研究目的和主要研究内容
• 1.10.1 本课题的研究目的
• 1.10.2 技术路线
• 1.10.3 本课题的主要研究内容
• 第二章 接种剂所需微生物的分离、筛选与纯化
• 2.1 引言
• 2.2 材料方法
• 2.2.1 材料
• 2.2.2 仪器设备
• 2.2.3 方法
• 2.2.3.1 培养基制作方法
• 2.2.3.2 高温菌的分离纯化方法
• 2.2.3.3 木质素降解菌的分离纯化方法
• 2.2.3.4 纤维素降解菌的分离纯化方法
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 高温菌的分离
• 2.3.2 木质素降解菌的分离
• 2.3.3 纤维素降解菌的分离
• 2.4 小结
• 第三章 复合微生物菌剂的制备
• 3.1 引言
• 3.2 材料方法
• 3.2.1 材料
• 3.2.2 仪器设备
• 3.2.3 方法
• 3.2.3.1 高温菌剂的制备方法
• 3.2.3.2 木质素降解菌剂的制备方法
• 3.2.3.3 纤维素降解菌剂的制备方法
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 高温菌剂的制备
• 3.3.2 木质素降解菌剂的制备结果
• 3.3.3 纤维素降解菌剂的制备结果
• 3.4 小结
• 第四章 微生物接种菌剂在牛粪堆肥中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 材料方法
• 4.2.1 材料
• 4.2.2 仪器设备
• 4.2.3 实验药品
• 4.2.4 方法
• 4.2.4.1 堆体的制作方法
• 4.2.4.2 堆体湿度的保持方法
• 4.2.4.3 接种剂的使用方法
• 4.2.4.4 温度检测方法
• 4.2.4.5 pH检测方法
• 4.2.4.6 含水率的测定方法
• 4.2.4.7 C/N检测方法
• 4.2.4.8 木质素检测方法
• 4.2.4.9 纤维素检测方法
• 4.2.4.10 减量化检测方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 堆体物料性状的变化
• 4.3.2 温度变化
• 4.3.3 pH变化
• 4.3.4 C/N变化
• 4.3.5 木质素变化
• 4.3.6 纤维素变化
• 4.3.7 堆体物料的减量化
• 4.3.9 三阶段接种工艺的可行性
• 第五章 结论和建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表文章、专利
• 参考文献