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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

作　者: 刘张
导　师: 宁平
学　校: 昆明理工大学
专　业: 环境工程
关键词: 牛粪堆肥木质纤维素降解三阶段接种微生物菌剂
分类号: S141.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

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。

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摘要 4-5Abstract 5-7目录 7-10第一章绪论 10-35 1.1 课题来源 10 1.2 大理牛粪现状、处理方法及危害 10-13 1.2.1 大理牛粪现状 10-11 1.2.2 大理牛粪处理方法及潜在危害 11-13 1.3 有机固体废弃物的堆肥和技术 13-19 1.3.1 堆肥技术原理 13-14 1.3.2 堆肥化过程中的物理变化 14-15 1.3.3 堆肥化过程中的化学变化 15-17 1.3.4 堆肥过程中的生物变化 17-19 1.4 影响堆肥过程的因素 19-22 1.5 传统堆肥存在的问题 22-24 1.5.1 堆体升温慢、温度低 22-23 1.5.2 降解效果差 23 1.5.3 腐熟时间长 23-24 1.6 微生物菌剂在堆肥化过程中的作用 24-27 1.6.1 加速高温期的到来,维持堆体高温 24-25 1.6.2 缩短堆肥周期、加速堆肥进程 25-26 1.6.3 促进木质纤维素降解、提高 26-27 1.7 目前应用于堆肥的微生物接种剂 27-30 1.7.1 常用的复合微生物制剂 27-30 1.8 微生物接种剂在堆肥应用中存在的问题 30-31 1.8.1 如何使菌剂微生物在堆肥中成为优势菌 30-31 1.8.2 如何有效实现复合菌剂微生物的作用 31 1.8.3 稳定、高效木质纤维素降解菌剂的研制 31 1.9 堆肥微生物接种剂问题的可能解决策略 31-33 1.9.1 增加菌剂微生物的竞争能力 31-32 1.9.2 最大限度的发挥复合微生物菌剂的作用 32 1.9.3 稳定、高效的降解木质纤维素 32-33 1.9.4 三阶段微生物接种剂策略 33 1.10 本课题的研究目的和主要研究内容 33-35 1.10.1 本课题的研究目的 33 1.10.2 技术路线 33-34 1.10.3 本课题的主要研究内容 34-35第二章接种剂所需微生物的分离、筛选与纯化 35-47 2.1 引言 35 2.2 材料方法 35-44 2.2.1 材料 35-36 2.2.2 仪器设备 36 2.2.3 方法 36-44 2.2.3.1 培养基制作方法 36-38 2.2.3.2 高温菌的分离纯化方法 38-41 2.2.3.3 木质素降解菌的分离纯化方法 41-43 2.2.3.4 纤维素降解菌的分离纯化方法 43-44 2.3 实验结果与讨论 44-46 2.3.1 高温菌的分离 44 2.3.2 木质素降解菌的分离 44-45 2.3.3 纤维素降解菌的分离 45-46 2.4 小结 46-47第三章复合微生物菌剂的制备 47-53 3.1 引言 47 3.2 材料方法 47-50 3.2.1 材料 47 3.2.2 仪器设备 47 3.2.3 方法 47-50 3.2.3.1 高温菌剂的制备方法 48-49 3.2.3.2 木质素降解菌剂的制备方法 49-50 3.2.3.3 纤维素降解菌剂的制备方法 50 3.3 实验结果与讨论 50-52 3.3.1 高温菌剂的制备 50-51 3.3.2 木质素降解菌剂的制备结果 51 3.3.3 纤维素降解菌剂的制备结果 51-52 3.4 小结 52-53第四章微生物接种菌剂在牛粪堆肥中的应用 53-76 4.1 引言 53 4.2 材料方法 53-63 4.2.1 材料 53 4.2.2 仪器设备 53 4.2.3 实验药品 53-54 4.2.4 方法 54-63 4.2.4.1 堆体的制作方法 54 4.2.4.2 堆体湿度的保持方法 54-55 4.2.4.3 接种剂的使用方法 55 4.2.4.4 温度检测方法 55-56 4.2.4.5 pH检测方法 56 4.2.4.6 含水率的测定方法 56 4.2.4.7 C/N检测方法 56-59 4.2.4.8 木质素检测方法 59-61 4.2.4.9 纤维素检测方法 61-62 4.2.4.10 减量化检测方法 62-63 4.3 结果与讨论 63-76 4.3.1 堆体物料性状的变化 63 4.3.2 温度变化 63-65 4.3.3 pH变化 65-66 4.3.4 C/N变化 66-69 4.3.5 木质素变化 69-70 4.3.6 纤维素变化 70-71 4.3.7 堆体物料的减量化 71-74 4.3.9 三阶段接种工艺的可行性 74-76第五章结论和建议 76-77 5.1 结论 76 5.2 建议 76-77致谢 77-78攻读硕士学位期间发表文章、专利 78-79参考文献 79-86

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