稻秸蚯蚓堆制后的物理_化学及微生物特性变化
稻秸秆生物质成型燃料物理特性的研究
稻秸秆生物质成型燃料物理特性的研究李庆达;于海明;张伟;胡军;王黎明;汪春;孙勇【摘要】试验研究了稻秸秆的含水率和原料粒径对其成型燃料物理特性的影响。
试验结果表明,随着含水率的提高,稻秸秆成型燃料的松弛密度和抗渗水性呈现先增大后减小的变化趋势,成型燃料的抗跌碎性随着稻秸秆含水率的增加而降低,稻草和稻壳的最佳含水率区间分别为6.50%～7.80%和6.80%～8.50%。
随着粒径的增大,稻草成型燃料的松弛密度逐渐减小,抗渗水性明显增强。
稻草粒径对成型燃料的抗跌碎性影响不显著。
%The effect of the moisture content and size of the straw on physical performance of the biomass densification briquetting fuel was studied.The results indicated that with the moisture content increasing,the relax density and water resistance increased firstly and then decreased,and the shatter resistance of briquetting fuel decreased.The optimal interval of moisture content of straw and rice husk were 6.50%～7.80% and 6.80%～8.50%.With the size of the straw increasing,the relax density of straw decreased,and water resistance improved.Influence of size of the straw on the shatter resistance of briquetting fuel was not notable.【期刊名称】《黑龙江八一农垦大学学报》【年(卷),期】2012(024)004【总页数】5页(P11-14,17)【关键词】生物质成型燃料;松弛密度;抗跌碎性;抗渗水性【作者】李庆达;于海明;张伟;胡军;王黎明;汪春;孙勇【作者单位】黑龙江八一农垦大学工程学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学工程学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学工程学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学工程学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学工程学院,大庆163319;黑龙江八一农垦大学工程学院,大庆163319;东北农业大学工程学院【正文语种】中文【中图分类】X712水稻植质钵育秧盘是黑龙江八一农垦大学研制的以稻草秸秆为原料配以固体胶黏剂及其他特殊物质的钵育秧盘[1]。
化学处理和微生物混合培养对水稻秸秆腐解和组分变化的影响
由表 " 可以看出， 培养 "%# 后， 接 腐解效果见表 "， 种微生物后各处理秸秆的不溶性碳源均出现不同程 度的降低， 其中无论是未处理秸秆还是化学处理后 的秸秆， 混合培养时的半纤维素、 纤维素、 木质素的 分解速率均比单独培养时快， 其降解率均有极显著 。说明两种微生物混合培养时有较好的 差异 （表 1） 万方数据 协同作用， 纤维分解菌分解秸秆中的不溶性碳源为
生物的生命活动， 促进土壤有机物质矿化作用和土
［%8］ 。纤维分解菌可以加速水稻秸秆 壤结构的改良 ［%*］ 的分 解， 促进秸秆中养分的转化 。蒲 一 涛 等 ［%0］ 人 的研究结果表明， 两种菌混合培养时能相互利
用、 相互促进， 纤维分解菌能将秸秆中复杂的有机碳 源物质分解成简单物质， 作为自生固氮菌的碳源。
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有机固体废弃物蚯蚓堆制处理
有机固体废弃物蚯蚓堆制处理钟贤文身份证号码：******************：本文叙述了有机固体废弃物的污染状况以及对环境造成的压力，并从堆置处理技术、影响因素等几方面概述了蚯蚓处理有机固体废弃物的相关研究和成果进展。
：有机固体废弃物；蚯蚓处理；影响因素：C35 ：A1.研究背景1.1国内的现状随着人类文明的进步、社会经济发展以及人口增长，各种生态系统分解功能的减弱，废弃物的产生量剧增，大量的废弃物释放到环境当中，其所带来的污染也就越来越严重。
据统计，2003年上海生活垃圾总量达645万t，北京年产400万t，广州年产248万t，全国663座城市生活垃圾年产量己超过1.4x104万t，并且正以每年8%-10%的速度增长[1]。
2003年我国总有机废物排放量为41.3一43.3x108t，其中蕴含粗有机质为12.27x108t，氮、磷、钾总贮量约为8.734x107 t。
在这些有机固体废弃物中，从氮、磷、钾养分资源来看，占主要地位的是畜禽粪便，其氮、磷、钾总贮量约为6.33x108t，相当于4.93x108t尿素，1.194x109t的过磷酸钙和3.38x108t的氯化钾;占第二位的是城市生活垃圾;其次是农业秸秆，其氮、磷、钾总贮量约为9.14x107t。
这种现象不仅造成巨大的资源浪费、而且带来一系列的生态破坏和环境污染问题。
因此，如何有效的处理日益增多的废弃物己经成为当代世界各国普遍关注的问题。
1.2蚯蚓的作用蚯蚓能疏松土壤，增加土壤有机质并改善结构，还能促进酸性或碱性土壤变为中性土壤，增加磷等速效成分，使土壤适于农作物的生长。
由于蚯蚓含有丰富的蛋白质，因此，用作畜、禽和水产养殖业的饲料都能够取得增产的效果。
蚯蚓体内可分泌出一种能分解蛋白质、脂肪和木质纤维的特殊酶，因此，树叶、稻草、畜禽粪便、生活垃圾、活性污泥和造纸、食品工业的下脚料等，都可以是它的食料。
蚯蚓能够在一定程度内消除环境污染。
因此，近年来，许多国家都成立了蚯蚓养殖工厂，并把蚯蚓养殖工厂称为“环境净化装置”。
稻-菜-蚓循环模式
稻-菜-蚓循环模式1.系统生态学原理及模式内涵稻-菜-蚓循环模式即将稻麦轮作改为稻菜的水旱轮作，通过水稻和耐寒蔬菜完成一个水旱轮作的生产周期，秸秆还田的同时施用一定量的有机肥，并添加蚯蚓这一地球上最有价值的土壤动物，使得水稻秸秆、蔬菜茎叶、有机肥和土壤腐殖质综合起来成为蚯蚓的饵料，利用蚯蚓生命活动的取食，调节土壤微生物等方式，不仅可以利用蚯蚓对水稻秸秆和蔬菜残叶的吞食利用加速了秸秆还田处理速度，还可以通过蚯蚓活动改变土壤物理性质，调节土壤微生物活性，加快秸秆腐解，实现秸秆的原位还田快速处理。
此模式，可改变稻麦茬口转换期短而造成的秸秆无法充分腐解归田，从而影响稻麦种植过程中的诸多问题，尤其是水稻种植前泡田对小麦秸秆的影响；而且既实现稻-菜-蚓三收，又可原位处理秸秆和残叶，减少化肥用量，提高单位土地产出效益，达到增收、节支和绿色的可持续发展目的。
图5-21 稻-菜-蚓循环模式场景2.模式原理图图5-22 稻-菜-蚓循环模式原理3.模式特点①更加丰富生产模式，增加经济效益，结合当地实际，建立“冬闲利用、春荒填补、冬春兼顾、综合发展、常年栽培”等稻-菜-蚓循环模式，增加了单位土地产出，提高了农民收入（图5-23）。
②改善农田环境，增强示范带动作用，秸秆等农业废弃物得到循环再利用，提高了资源利用率，改善生态环境。
此模式培育了一批规模主体，发挥了积极的示范带动作用，社会生态效益显著。
图5-23 稻-菜-蚓循环模式田型4.技术操作规范（1）水稻技术操作规范①品种选择。
选用高产、优质、矮秆、抗逆性强的水稻品种或组合，如“花优14”“寒优香晴”等。
②种子处理。
以日平均气温稳定通过15℃的初日为始播期指标，每年3月20日播种，播种前对种子进行精选、晒种，然后间歇浸种催芽24～48小时。
催芽分为3个阶段：第一阶段高温破胸，32～35℃保持10小时；第二阶段适温催根长芽，24～30℃保持24小时；第三阶段摊晾催芽。
③秧田准备。
蚯蚓生物堆肥技术处理城污泥
蚯蚓生物堆肥技术处理城市污泥及系列产品开发〔节选〕。
3蚯蚓生物堆肥技术概述3.1 蚯蚓堆肥处理技术机理蚯蚓堆肥技术是基于蚯蚓在自然生态系统中所具有的促进有机物质分解转化功能以及固体废弃物堆肥处理的根底上，开展起来的一项针对城市生活垃圾、农业废弃物和城市生活污水污泥中的有机局部的生物处理技术。
它是在污泥堆肥根底上引入蚯蚓，蚯蚓在堆肥处理污泥过程中，寻觅适宜的营养物质作为食物，污泥进入蚯蚓体到最后以蚯蚓粪的形式排出，相当于一套完整的污泥处理工艺，此间既有蚯蚓体分泌物的化学作用以及蚯蚓体肠道微生物的生化作用，还有研磨、消化等物理化学作用，其整个流程如图3.1所示。
在整个过程中，不仅有蚯蚓的吞噬消化作用，而且由于蚯蚓在污泥中的活动再加上其特殊的生物学功能，加速了污泥中的微生物的活动，蚯蚓与微生物协同作用从而加速污泥中有机物质的分解转化。
图3.1 蚯蚓堆肥处理污泥流程图3.2蚯蚓堆肥技术的优点与其它国目前国普遍使用的处理技术相比，它克制了污泥资源化最大的限制因素，避开了其它技术的缺点，充分表达了其优越性。
与污泥农用技术相比，它解决重金属污染的难题；与填埋技术相比，它不仅不需要大量的土地，而且彻底解决了污泥的问题，而填埋并未最终防止环境污染，而只是延缓了污染发生的时间；与燃烧相比，它不需要巨额投资而且也不产生二次污染；与堆肥技术相比，它可以缩短污泥的堆肥周期，解决了重金属残留问题，提高了养分增加了肥料中的微生物。
富集重金属污泥中含有多种重金属、有机污染物和病原物，这些环境危险物质随污泥进入土壤，对生态环境平安和人类**带来风险，甚至构成威胁。
其中，污泥中重金属含量的增加对人类、动物、植物和土壤生态系统存在的潜在危害一直是人们所关注的环境问题，因城市污泥中的重金属具有难迁移、易富集、危害大等特点，因此把城市污泥所含的重金属问题看作是限制其农用的主要障碍。
目前去除污泥中重金属的方法主要使用无机酸络合剂或者利用微生物将污泥中的重金属浸提到液相中加以去除，而近年来利用生物的*些习性来适应、抑制和改进重金属污染的生物治理法已成为人们关注的热点之一。
不同畜禽粪对蚯蚓生长、繁殖及其理化性质的影响
宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023，64（04）：39-44基金项目：本项目获宁夏优秀人才支持计划资助。
作者简介：李昱（1991—），女，宁夏固原人，硕士研究生，农艺师，主要从事农业技术推广与农民培训工作。
收稿日期：2021-12-09修回日期：2022-01-11近年来，随着人民生活水平提升，消费者对肉、蛋、奶的需求量增加，各地畜牧养殖产业快速发展。
在畜禽养殖过程中会产生大量畜禽粪便，处理不当将会对土壤、大气和水体造成严重危害[1-2]。
此外，农业生产中产生大量的作物秸秆[3]，作物秸秆没有得到及时有效的处理会导致环境污染、病虫害传播。
蚯蚓为环节动物门寡毛纲动物，具有很强的分解有机质的能力，可将有机质转化为供自身或微生物利用的营养物质[4]。
转化的蚯蚓粪含有氮、磷、锌等大量元素，以及微量元素和18种氨基酸等活性物质，具有颗粒均匀、干净卫生、无异味、吸水、保水、透气性强等物理特性[5]。
因此，利用蚯蚓生物技术可以循环利用农业废弃物。
试验以畜禽粪肥和不同作物秸秆为材料，研究不同畜禽粪肥、不同不同畜禽粪对蚯蚓生长、繁殖及其理化性质的影响李昱，王雪宁夏中卫市农业技术推广与培训中心，宁夏中卫755000摘要：设置3个单项试验，研究不同畜禽粪与作物秸秆物料对蚯蚓生长繁殖、粪肥腐熟及其理化性质的影响。
结果表明，牛粪、羊粪与作物秸秆混合物料适宜养殖蚯蚓。
其中：牛粪1.26m 3+玉米秸秆1.26m 3（1∶1）、牛粪1.76m 3+玉米秸秆0.76m 3（7∶3）、牛粪1.56m 3+玉米秸秆1.01m 3（6∶4）、羊粪1.26m 3+玉米秸秆1.26m 3（1∶1）、羊粪1.26m 3+稻草秸秆1.26m 3（1∶1）混合物料养殖蚯蚓，蚯蚓生长、繁殖较快，粪肥腐熟时间短、有害菌较少，蚯蚓粪理化性质较好、产量较高。
猪粪和鸡粪不适宜养殖蚯蚓：猪粪1.26m 3+玉米秸秆1.26m 3（1∶1）、鸡粪1.26m 3+玉米秸秆1.26m 3（1∶1）养殖蚯蚓，粪肥腐熟时间长，堆肥过程中释放有毒气体较多，蚯蚓粪理化性质较差，蚯蚓生长繁殖较慢。
蚯蚓对林地土壤作用分析
蚯蚓在林地土壤中的作用分析项伟波（浙江农林大学杭州临安311300）摘要：蚯蚓对许多决定土壤肥力、结构的过程能产生重要影响,被称为“土壤工程师”。
它通过取食、消化、排泄和掘穴等活动在其体内外形成众多的反应圈,从而对生态系统的生物、化学和物理过程产生作用。
蚯蚓在生态系统中既是消费者、分解者,又是调节者,它在功能具体表现在：1、处理土壤,促进了被微生物固持的养分的释放和土壤微生物种群的活性增强，从而促进土壤肥力和植物生长。
2、以枯枝落叶为能源进行代谢活动,从而不断地将其能量释放出来。
促进生态系统中的能量流动。
3、改变土壤结构，增加土壤生物的活动量与活动范围。
4、通过对重金属物质的吸附，修复污染土地。
5、提高土壤中可利用氮磷钾的水平。
6、促进林木的生长。
关键词：蚯蚓，土壤结构，微生物，生态系统，森林凋落物，重金属污染蚯蚓是常见的一种陆生环节动物，生活在表层土壤，蚯蚓可通过自身的新陈代谢和活动使土壤疏松、改良土壤、提高肥力，促进地表植物生长。
有学者称其为少数几种能够对许多决定土壤肥力的过程产生重要影响的大型土壤无脊椎动物(主要是蚯蚓、螨和蚂蚁)之一,被称为“土壤工程师”。
它通过排泄(蚯蚓粪),掘穴,取食和消化等对土壤过程作贡献,并由此而影响地上植被。
森林作为由树木组成的地表生物群落，在自然界的生态系统中发挥着重要的作用。
林地土壤是森林生长的基础和摇篮，其生理生化特性决定了该林地林木生长的种类与好坏。
本文通过综合前人的研究工作基础上来介绍蚯蚓对林地土壤在各方面的作用及其影响因素并举例说明对林木生长的影响。
1、蚯蚓的生物学特性蚯蚓是一种营土栖生活的低等动物,是完全的土壤环节动物,寡毛纲。
雄性生殖孔通常一对,开口在具有精巢、精漏斗这一体节的后一节或后几节,例如环毛蚓、异唇蚓、杜拉蚓等。
蚯蚓喜食土壤中的腐殖质,适于生活在温暖、湿润、疏松、有机质丰富的中性土壤中，可利用皮肤呼吸,在氧分压低于2.533 kPa时也能维持正常呼吸,在暂时缺氧条件下还能利用体内糖元进行分解,为生命活动提供能源，对环境变化具有较强的适应能力。
水稻秸秆堆肥发酵粗制肥料中微生物多样性研究
猪粪蚯蚓堆肥过程中可培养微生物对温度的响应
猪粪作为一种有机肥料,过去通过传统的自然堆肥的方式用于耕作土壤的肥料补充,添加到庄稼地里。
此种方式因为猪粪的气味浓郁,且猪粪中携带大量大肠杆菌、沙门氏菌、寄生蠕虫等病原微生物,影响土地收成,因此有学者提出采用蚯蚓堆肥的方式处理猪粪。
蚯蚓堆肥的原理是通过蚯蚓与微生物的相互作用完成有机物的生物降解与稳定,此项技术不仅保护了环境,而且蚯蚓激酶、蚯蚓粪等蚯蚓提取物,具有一定经济价值,可为蚯蚓养殖户带来一定经济效益。
目前国内外用猪粪养殖蚯蚓的研究已有报道,但在蚯蚓堆肥过程中,研究可培养微生物对温度的响应鲜见报道。
本试验研究控温条件下猪粪蚯蚓堆肥过程中各类生物指标变化趋势,初步分析变化机理,为猪粪蚯蚓堆肥的过程管理提供试验数据支撑。
1材料与方法1.1试验材料试验所用猪粪取自泉州郊县养猪户,去掉猪粪中肉眼可见的大颗粒物,用塑料薄膜包裹,在室温条件下存放待猪粪呈半腐熟状态,将其存放于4℃冰箱,备用,猪粪材料的基本理化性质见表1。
试验所用赤子爱胜蚯蚓(Eisenia fetida )购于网店。
基金项目:泉州市科技计划项目“微生物与蚯蚓的协同作用对猪粪降解和制肥的影响研究”研究成果(2018N005)。
作者简介:周泳(1981-),男,副教授,从事农村废弃物资源化研究。
猪粪蚯蚓堆肥过程中可培养微生物对温度的响应周泳柯景诗陈德利李子蓉(泉州师范学院资源与环境科学学院福建泉州362000)摘要:为配合农业农村部提倡的畜禽粪污资源化利用行动工作,在福建省泉州市开展了猪粪蚯蚓堆肥的系列试验。
试验结果表明:在各类温度条件下,细菌受蚯蚓抑菌作用影响最大;蚯蚓可以真菌为食,在长期堆肥过程中待蚯蚓的活性减弱后,真菌数量会缓慢恢复;放线菌在蚯蚓堆肥的后期逐渐成为优势菌种。
该研究对猪粪蚯蚓堆肥的过程管理有参考价值。
关键词:猪粪;蚯蚓堆肥;可培养微生物;酶活性表1猪粪材料的理化性质总有机碳(g/kg )总氮(g/kg )碳氮比总磷(g/kg )总钾(g/kg )含水率(%)pH 值373.5023.8815.6417.703.4018.008.05在试验开始前48h ,称取5份1000g 猪粪,分别放入5只塑料培养盒中,将培养盒中的猪粪布置均匀,补充一定水分,湿度控制在65%±5%,并将环境温度控制在10℃。
稻田生态系统中蚯蚓的生态学角色及其意义研究
稻田生态系统中蚯蚓的生态学角色及其意义研究第一章稻田生态系统概述稻田是中国重要的农业生产区之一，是我国主要的粮食生产基地之一。
稻田生态系统复杂，包括了众多生物种类，产生大量的有机废物和营养物质。
因此，稻田生态系统中各种生物之间有着复杂的相互作用。
稻田作为生物生存和繁衍的场所，不同生物群落之间的相互作用对于稻田生态系统的正常运转和物质循环具有重要的作用。
稻田中蚯蚓作为小型脊椎动物群落的重要成员，对于稻田的生态系统起到了不可替代的作用。
第二章蚯蚓生态学蚯蚓，是一种广泛分布在全球的小型脊椎动物，其身体长约20-25厘米，呈圆柱形，通常由100-150个环节组成。
蚯蚓通过口吞食物，进入肠道，经过消化、吸收后产生的排泄物被排放成粪球并且把细菌和真菌的分解后的无机物质融合后形成肥料。
在稻田内，蚯蚓也是组成生态系统的关键之一。
第三章稻田中蚯蚓的生态学角色稻田中的蚯蚓具有很多重要的生态学角色。
首先，蚯蚓在稻田中担任着土地改良的重要角色。
蚯蚓能够挖掘土壤并加强土壤通气、透水性和肥力。
其次，蚯蚓可以加速有机质的分解。
蚯蚓通过消化和吸收有机物，在排泄物中形成高质量的肥料，丰富稻田土壤的养分。
此外，蚯蚓还是土壤微生物和其他生物的重要食物，通过食物链影响着稻田的营养循环。
同时，蚯蚓的挖掘和移动也实现了土壤的混合，从而使得土壤的物理性质得到优化。
第四章稻田中蚯蚓的意义稻田中的蚯蚓对于稻谷的生长及其影响很大。
中国水稻产量的提高离不开高产优质的稻谷，而蚯蚓给水稻的生长带了很多益处。
首先，蚯蚓可以增加土壤透气性，减轻因水浸稻田过多而造成的病害。
其次，蚯蚓还能帮助稻根疏松土壤，增加养分和水分的吸收率。
此外，蚯蚓在土壤中活动、繁殖和消耗有机物，这些有机物可以摄取更多微生物，从而降低了微生物的生存所需的氧气，有利于氮的代谢产生，使稻田保持更加健康的微生物态势，促进稻谷生长。
第五章结论从生态学的角度看，稻田中的蚯蚓是稻田生态系统中重要的成员之一。
蚯蚓堆肥影响土壤健康和作物生长的研究进展
庞博文，李永梅，徐昆龙，等．蚯蚓堆肥影响土壤健康和作物生长的研究进展［Ｊ］．江苏农业科学，２０２０，４８（１２）：２９－３５．ｄｏｉ：１０．１５８８９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２－１３０２．２０２０．１２．００７蚯蚓堆肥影响土壤健康和作物生长的研究进展庞博文１，李永梅１，徐昆龙２，范茂攀１（１．云南农业大学资源与环境学院，云南昆明６５０２０１；２．云南农业大学，云南昆明６５０２０１） 摘要：对蚯蚓堆肥发展的历史进行简单的介绍，综合近年的研究情况，分析蚯蚓堆肥未来的发展方向。
蚯蚓堆肥自身具有良好的结构，并含有大量的营养元素和植物生长激素。
蚯蚓堆肥作为一种良好的土壤改良剂，可以改善土壤结构，增加土壤中微生物群落结构多样性，吸附更多的重金属离子。
蚯蚓堆肥可以促进作物的生长，并起到增产增收的效果。
在盐渍化的土壤中，蚯蚓堆肥可以显著增强作物对盐胁迫的抗性；在连作的土壤中，蚯蚓堆肥可以控制土传病害的传播。
蚯蚓堆肥可以消耗大量的固体废弃物，并将其转化为有效的肥料、土壤调节剂、植物生长调节剂。
关键词：蚯蚓堆肥；土壤改良；作物生长调节 中图分类号：Ｓ１４１．４ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００２－１３０２（２０２０）１２－００２９－０７收稿日期：２０２０－０２－１８基金项目：云南省外专引智项目（编号：ＹＮＳ２０１９００８）；云南省重点研发专项课题（编号：２０１８ＢＢ０１５－０４）；云南农业大学学生科技创新创业行动基金（编号：２０２０ＸＮＫＸ０１７）。
作者简介：庞博文（１９９５—），男，黑龙江伊春人，硕士研究生，主要从事土壤培肥与土壤微生物方面的研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｐａｎｇｂｏｗｅｎ１９９５１１２９＠１６３．ｃｏｍ。
通信作者：范茂攀，副教授，硕士生导师，主要从事土壤培肥与水土保持方面的研究。
Ｅ－ｍａｉｌ：ｍｐｆａｎ＠１２６．ｃｏｍ。
近年来，由于耕作方式的不合理和保护措施的不完善，我国土壤面临着酸化、盐渍化、污染等一系列严重的问题。
蚯蚓堆制处理对不同物料中4种酶活性的影响
蚯蚓堆制处理对不同物料中4种酶活性的影响周颖;陈泽光;宦霞娟;薛鹏;徐伟佳;马雄;陈玉林【期刊名称】《西北农业学报》【年(卷),期】2009(018)006【摘要】旨在研究蚯蚓堆置处理作用对纤维素、半纤维素、木质素降解的影响.采用室内接种的方法,用不同C/N的玉米秸秆与纯牛粪混合物为物料饲养赤子爱胜蚓(Eisenia foetida),以成蚓与幼蚓总数和物料中纤维素酶、木聚糖酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的酶活性为检测指标.结果表明,接种蚯蚓的试验组比未接种蚯蚓的对照组能显著增强物料中4种酶的活性;接种蚯蚓的物料C/N为25时,成蚓与幼蚓总数、纤维素酶、过氧化物酶和多酚氧化酶的酶活性较其他组高,3种酶活性随时间逐渐增强;C/N为30时,木聚糖酶活性较其他组高,并随时间逐渐减弱.蚯蚓能在堆制处理过程中加速纤维素、半纤维素和木质素的降解;当C/N=25时,蚯蚓繁殖较好,比较有利于纤维素、半纤维素、木质素降解.【总页数】4页(P66-69)【作者】周颖;陈泽光;宦霞娟;薛鹏;徐伟佳;马雄;陈玉林【作者单位】西北农林科技大学,动物科技学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,动物科技学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,动物科技学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,动物科技学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,动物科技学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,动物科技学院,陕西杨凌,712100;西北农林科技大学,动物科技学院,陕西杨凌,712100【正文语种】中文【中图分类】X705【相关文献】1.猪粪、木屑混合物蚯蚓堆制处理中蚓体Cu、Zn富集的影响因素 [J], 胡安;梅凌斐;张志;单监利;贾秀英;朱维琴2.畜粪、木屑混合物蚯蚓堆制过程中蚓体生长的影响因素研究 [J], 单监利;张志;朱维琴;梅凌斐3.饲料中三种不同碳水化合物对大黄鱼生长性能和r肝脏糖代谢关键酶活性的影响[J], 袁野;王猛强;马红娜;陆游;孙蓬;申屠基康;金敏;周歧存4.奶牛粪蚯蚓堆制物对生菜生长及品质的影响 [J], 郑金伟;杨文霞;李辉信;胡锋;龚建东5.蚯蚓堆制处理对牛粪性状的影响 [J], 李辉信;胡锋;仓龙;陈庆青;何锋因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蚯蚓堆肥技术处理泔脚产物的还田效果评价
蚯蚓堆肥技术处理泔脚产物的还田效果评价摘要：分别添加体积比为0、10%、20%、30%、40%和50%的稻秆作为调理剂对泔脚进行蚯蚓堆肥处理，然后以堆肥产物中的总氮（TN）含量、总磷（TP）含量、总钾（TK）含量、过氧化氢酶（CAT）活性4个指标和堆肥产物中种植小白菜1个月后的株高、叶面积指数、根长、干重及鲜重5个指标建立起评价指标体系，采用因子分析法结合灰色关联模型对添加不同比例稻秆调理剂的泔脚堆肥产物的还田效果进行评价。
结果表明，稻秆加入比例为0～30%时，堆肥产物的还田效果一直处于Ⅲ、Ⅳ级之间并无明显变化；当稻秆加入比例增至40%时，堆肥产物的还田效果提高到Ⅰ级；而继续增加至50%时，综合还田效果又降低为Ⅱ级。
说明蚯蚓堆肥技术处理泔脚时加入40%的稻秆调理剂其堆肥产物还田效果最佳。
关键词：蚯蚓堆肥技术；泔脚；稻秆；因子分析法；灰色关联分析法；还田效果中图分类号：S144 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2018）03-0041-04DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2018.03.010Abstract：Byproduct from hogwash was treated by vermicomposting with different volume proportion （0，10%，20%，30%，40%，50%）of rice straws as amendments firstly，and then the evaluation index system was established with Total N（TN）content，total P（TP）content，total K （TK）content，catalase （CAT）activity，plant height，leaf area index，root length，dry weight and fresh weight of plant as evaluation indexes. Factor analysis combined with gray correlation model was employed to evaluate the fertilizer effect of byproduct from hogwash. The results indicated that the fertilizer effect of byproduct from hogwash had been fluctuating between level Ⅲ or level Ⅳ without obviously change when rice straws were added to 0～30%，while fertilizer effect was increased tolevelⅠwith 40% rice straws content.However，the fertilizer effect was decreased to levelⅡ when the addition of rice straws continued to increase to 50%. The results concluded that when 40% of rice straws as amendments，fertilizer effect of byproduct from hogwash reached the best performance.Key words：vermicomposting technology；hogwash waste；rice straws；factor analysis；gray correlation model；fertilizer effect蚯蚓堆肥技术是近年发展起来的一项能耗低、投入少且可实现废物资源化的有机固体废物处理技术，已经在多种有机生活垃圾处理中得到应用[1-3]。
稻秸蚯蚓堆制后的物理、化学及微生物特性变化
稻秸蚯蚓堆制后的物理、化学及微生物特性变化于建光;常志州;沈磊;张建英;杜静;徐跃定【期刊名称】《植物营养与肥料学报》【年(卷),期】2010(016)006【摘要】利用水稻秸秆与畜禽粪便(牛粪、猪类和鸡粪)等干重混合物(RCD、RPM、RCE)接种蚯蚓(Eisenia foetida)进行堆制,研究堆肥产物的物理、化学及微生物特性变化.结果表明,蚯蚓堆制30 d后,稻秸牛粪、稻秸猪粪堆肥产物MBC含量显著下降;3种稻秸粪便混合物经蚯蚓堆制后,堆肥产物微生物代谢熵、脱氢酶和碱性磷酸酶活性增加,尤以RCD的变化明显.稻秸牛粪、稻秸猪粪及稻秸鸡粪混合物经蚯蚓堆制后,总固形物平均重量损失分别增加6.45%、4.22%和3.82%;pH值均降低,其中RCD显著降低.蚯蚓堆制有助于提高堆肥产物全氮、全磷和全钾含量,同时使碳氮比降低.水稻秸秆混入部分畜禽粪便经蚯蚓堆制可减少堆肥时间并提高堆肥质量,混入的粪便以牛粪最好,猪粪次之,鸡粪最差.【总页数】6页(P1503-1508)【作者】于建光;常志州;沈磊;张建英;杜静;徐跃定【作者单位】江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京,210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京,210014;江苏农林职业技术学院生物工程系,江苏句容,212400;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京,210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京,210014;江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京,210014【正文语种】中文【中图分类】S141.4【相关文献】1.水葫芦渣粪便混合物蚯蚓堆制后微生物活性及物理化学性质的变化 [J], 于建光;常志州;李瑞鹏2.农业有机废弃物蚯蚓堆制因素优化及堆制产物主要性状变化特征 [J], 朱维琴;贾秀英;王玉洁;吴丽萍;周瑜3.明胶氧化后物理和化学性质的变化 [J], 高桥真哉;伊藤典一4.蚯蚓堆制猪粪过程中Cu、Zn形态变化与关键酶活性间关系的研究 [J], 周东兴;李晶;宁玉翠;金聪敏;王恩泽;李欣;刘多5.牛粪矿物混合蚯蚓堆肥中堆制物Pb和Cd吸附性能变化 [J], 王峰;缪丽娟;张明月;应雨璀;张承业;王依凡;张炜文;朱维琴因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
蚯蚓堆肥与益生菌配施对土壤肥力及微生物特性的影响
蚯蚓堆肥与益生菌配施对土壤肥力及微生物特性的影响曾令涛;王东升;王祯祎;王斯琪;盛雄杰;常江杰;李辉信;胡锋;焦加国【摘要】The effects of the application of vermicompost mixed with two different functional probioticsBacillus amyloliquefaciens (X) andFluorescent pseudomonas (Y) on the fertility and microbial properties of soil were studied under the same nutrient level. The results showed that whether mixed with probiotics or not, compared with chemical fertilizer and conventional compost, vermicompost could improve soil available nutrient contents,increase soil microbial biomass and enzyme activities significantly. In terms of soil NO3– content, the application of vermicompost was 14.7% higher than conventional compost. The application of probiotics promoted the activation of soil nutrients, increased the number of soil bacteria, actinomycetes, bacillus amyloliquefaciens and fluorescent pseudomonas, decreased the number of soil fungi, and improved soil enzyme activities significantly. The application of vermicompost mixed with probiotics was more obvious in increasing soil available nutrient contents, soil microbial biomass carbon and nitrogen, the amounts of soil microbial biomass and enzyme activities than other treatments, and soil bacteria number and invertase of vermicompost mixed with probiotics XY were 32.0% and 14.4% higher than conventional compost mixed with probiotics XY. Variance analysis showed that significant interactions between organic compost and probiotics on soil available phosphorus, available potassium, microbial biomass carbon, bacteria and fungi numbers, urease and invertaseactivities. These results indicated that the vermicompost mixed with probiotics has significant improving effects on soil fertility and microbial properties, which is a good choice of the replacement of chemical fertilizers for protecting vegetable green production and soil fertilities improvement.%基于等量养分条件，本试验研究了蚯蚓堆肥与解淀粉芽孢杆菌(X)和荧光假单胞菌(Y)两株不同功能益生菌配施对西瓜地土壤肥力和微生物特性的影响。
蚯蚓堆肥及蝇蛆生物转化技术在有机废弃物处...
第34卷第5期2013年5月环境科学ENVIRONMENTAL SCIENCEVol．34，No．5May ，2013蚯蚓堆肥及蝇蛆生物转化技术在有机废弃物处理应用中的研究进展张志剑1，刘萌1，朱军2（1.浙江大学环境与资源学院，杭州310058；2.Department of Bioproducts and Biosystems Engineering ，University of Minnesota ，St．Paul 55108，USA ）摘要：有机废弃物处置不当引起的环境污染与潜在资源浪费已引起广泛关注，生物堆肥处理是解决有机废弃物污染与再利用的主要技术手段之一．蚯蚓堆肥和蝇蛆生物转化是废弃物生物处理与利用的两项代表性技术，不仅可将废弃物基质转化为均匀且稳定的类腐殖质化合物，同时收获丰富的虫体蛋白．本文在介绍蚯蚓堆肥和蝇蛆生物转化基本定义与原理的基础上，重点综述了两种技术的工艺过程与机制、影响因素与控制、以及废弃物生物质特性演变规律等；进而阐述了虫体生物量转化、肠道消化分解、生物酶降解、以及微生物区系等多重物理及生化机制共同实现有机废弃物减量化-增值化-稳定化处理的共性与差异，以及工程应用潜力与发展前景．关键词：蚯蚓堆肥；蝇蛆生物转化；有机废弃物；减量化；增值化中图分类号：X705文献标识码：A文章编号：0250-3301（2013）05-1679-08收稿日期：2012-07-31；修订日期：2012-11-12基金项目：国家自然科学基金项目（40701162）；环境保护公益性行业科研专项（2010467014）作者简介：张志剑（1973 ），男，博士，副教授，主要研究方向为废弃物利用与水生态安全，E-mail ：zhangzhijian@zju．edu．cn Organic Waste Treatment by Earthworm Vermicomposting and Larvae Bioconversion ：Review and PerspectiveZHANG Zhi-jian 1，LIU Meng 1，ZHU Jun 2（1.College of Environmental ＆Resource Sciences ，Zhejiang University ，Hangzhou 310058，China ；2.Department of Bioproducts and Biosystems Engineering ，University of Minnesota ，St．Paul 55108，USA ）Abstract ：There is a growing attention on the environmental pollution and loss of potential regeneration of resources due to the poor handling of organic wastes ，while earthworm vermicomposting and larvae bioconversion are well-known as two promising bio-technologies for sustainable wastes treatments ，where earthworms or housefly larvae are employed to convert the organic wastes into humus like material ，together with value-added worm product．Taken earthworm （Eisenia foetida ）and housefly larvae （Muscadomestica ）as model species ，this work illustrates fundamental definition and principle ，operational process ，technical mechanism ，main factors ，and bio-chemical features of organisms of these two technologies．Integrated with the physical and biochemicalmechanisms ，processes of biomass conversion ，intestinal digestion ，enzyme degradation and microflora decomposition are comprehensively reviewed on waste treatments with purposes of waste reduction ，value-addition ，and stabilization．Key words ：vermicomposting ；larva bioconversion ；organic waste ；reduction ；value-added城市化进程及人口膨胀和生活方式的改变都在无形中加速有机废弃物的生成，如何进行减量化、资源化（增值化）、稳定化处理越来越受到人们的关注．常规处置技术手段如填埋、农田直接利用、焚烧等［1］虽然能一定程度地解决废弃物环境污染，但不可避免地产生新的环境问题．20世纪70年代末，Hartemtein 等［2］将赤子爱胜蚯蚓（Eisenia foetida ）引入污泥处理过程并将最终产品加工成土壤基质．几乎在同一时期，又有学者以蝇蛆为生物反应器，将动物粪便转化为腐熟度高、稳定性好且养分充足的有机堆肥，并获得数量可观且高附加值的蝇蛆蛋白［3］．随后，根据蚯蚓等食腐性生物的生理特性及其处理废弃物的效能，学者与从业者逐步发展并总结了“蚯蚓堆肥”（vermicomposting ）［4］和“蝇蛆生物转化”（larvae bioconversion ）［5］这一廉价、经济、环保的有机废弃物处理技术，不仅解决了普通堆肥因嗜热过程造成的氨氮流失［6］，同时将废弃物生物质迅速转化为更为稳定的堆肥产品［7］．本文对这两种代表性技术的研究动态进行总结，并结合工程应用进行研发探讨，服务于废弃物减量化-增值化-稳定化处理与污染控制．1蚯蚓堆肥及蝇蛆生物转化的定义及技术类型1.1蚯蚓堆肥及蝇蛆生物转化的定义环境科学34卷生物堆肥的实质是生物/微生物在适宜条件下的代谢作用［6］．虽然蚯蚓属环节动物门寡毛纲（Annelida Oligochaeta）［1］可归于蠕虫，而蝇蛆为双翅目蝇科（Cyclorrhapha）的幼虫体隶属昆虫［8］，但两种生物降解技术均利用引入的虫体将有机废弃物转化为类腐殖质，其生物质产品主要为富含高蛋白蚯蚓、蝇蛆本身与堆肥［4，5］．生物堆肥含较高的类腐殖质化合物、活性微生物、生物酶和氮磷等养分，将其农用（蝇蛆转化技术则需二次堆制工艺）则土壤肥效显著提高，故在工艺过程、基质-虫体-微生物作用原理等方面具有共性．1.2两种生物降解技术1.2.1蚯蚓堆肥技术蚯蚓堆肥技术，又称蚯蚓生物稳定化技术，是利用蚯蚓特殊的生态学功能及其与环境微生物的协同作用，将动物粪便［9］、污水污泥［10］、工业固废［4］、食品垃圾［11］等有机废弃物高效降解与腐熟的生物处理工艺．蚯蚓虽然品种繁多，但可用于有机废弃物处理的主要集中在Epigeic、Endogeic和Anecic这3个种属［1，4，7］．目前国内外研究最多且大量应用于废弃物处理的蚓种是爱胜属（Eisenia）［4，12，13］，这种蚯蚓生长周期短（最适条件下成熟期为4 6周），繁殖率高，食谱广泛，对有机质的处理效果好；此外Eudrilus eugeniae［14］及Perionyx excavatus［15］也应用于实验研究及工程处理．蚯蚓堆肥通过虫体与微生物的相互作用完成有机物的生物降解与稳定［4，6，16］，可分为两个阶段：①活跃期，蚯蚓改变基质物理性能及微生物组成；②类腐熟期，微生物代替蚯蚓进一步降解基质．蚯蚓堆肥体系涵盖复杂的食物网结构［17］，除微生物对有机质的生化降解外，蚯蚓嚼碎过程促进有机质原料的物理分解，增加供给微生物生长代谢作用的表面积并刺激其活性［14］，其内脏中多种酶（如蛋白酶、酯酶、淀粉酶、纤维素酶、几丁质酶等）及肠道内微生物群落［4］可加速分解基质纤维素及蛋白质成分，同时促进β-糖苷酶、纤维素酶、蛋白酶、磷酸酶等胞外酶的分泌，加快有机碳、含氮化合物及有机磷等生物降解［18］，最终将有机废弃物中诸如N、P、K、Ca等重要营养元素转化为比原废弃物更易溶、易吸收的形态［10］，而收获的蚯蚓除用于动物饲料外［19］，还可综合运用于医疗保健［20］．1.2.2蝇蛆生物转化技术蝇蛆生物转化技术利用家蝇（Musca domestica）［21］、绿光蝇（Lucilia Sericata）、麻蝇（Sarcophaga Carnaria）［5］、黑兵蝇（Diptera Stratiomyidae）［22］等幼虫体的生长代谢过程，在适宜条件下将有机废弃物转化为虫体生物量并显著改善有机物生化性状［5］．由于种源广泛，加之从卵孵化至化蛹时段一般为5 7d（夏季）［3］，家蝇蝇蛆是有机质生物转化与降解的天然生物反应器［21，23］，其生物转化有机废弃物过程见图1．除对基质的嚼碎、翻转、生物通风等物理作用外，杂食性蛆体的内脏及唾腺亦能生化降解有机废弃物，其丰富的酶结构（淀粉酶、酯酶、蛋白酶及胰蛋白酶等［24］）不仅能降解基质碳水化合物、脂肪及蛋白成分，还能储存脂肪，并还原降解含氮化合物［3，25］，最终将高黏度粪便转化为气味低、结构松散的堆肥产物［5，21］，作为有机肥料还田将带来额外经济效益．收获的蝇蛆本身富含50%（干重）以上的粗蛋白，是赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸的有效来源［20，25］．除以高蛋白部分替代动物饲料这种常规资源化再利用途径之外，蝇蛆体内抗菌肽等特殊活性物质还能清除伤口坏死组织，刺激纤维原细胞生长，抑制病原体并治愈伤口［26］；而从其体内提取的壳聚糖或甲壳素还可用于污水重金属富集分离［27］．1.蝇蛆生长代谢作用；2.虫体物理作用；3.菌-酶协同作用；4.蝇蛆收获图1蝇蛆生物转化有机废弃物过程示意Fig．1A schematic processes of larvae bioconversionfor organic waste treatment2处理过程控制因素蚯蚓堆肥和蝇蛆生物转化技术集好氧、生物氧化固定、非嗜热过程于一体［3，4，19，23，28］，利用虫体嚼碎、混合基质底物并促进微生物活性，最终实现有机废弃物的降解与稳定．处理全过程的控制要素主要包括基床（bedding）、基质、湿度、氧含量、温度、pH和虫体接种密度等．08615期张志剑等：蚯蚓堆肥及蝇蛆生物转化技术在有机废弃物处理应用中的研究进展2.1基床与基质基床为适宜虫体稳定生长的任何材料，一般具有良好的吸水性、膨胀潜质及高碳氮比［1］，如龙糠、木屑等．基质为供虫体生长代谢的食物源，如需降解处理的有机质废弃物：蚯蚓可摄食动物粪便［9］、城市垃圾［29］及多种工业固废［4］；而目前研究应用较多的供蝇蛆降解的基质主要集中于禽畜养殖粪便［3，5，21］．2.2湿度与需氧量充足的水分能保证降解体系内虫体和微生物活性，并充当化学反应与元素转化的介质［4］．蚯蚓堆肥的理想湿度为60% 70%［1，4］，蝇蛆为50% 80%［3，23，30］．体系内过多的水分将造成厌氧环境消弱降解过程或致死虫体［1］，另外油脂类底物的添加也将降低体系氧含量，故未经过预堆肥处理的油脂类废弃物不可直接添加在基质中［4］．为改变体系缺氧环境，如当基质氧化还原电位低于160mV时，可适当通过机械或人工手段曝气［12］维持虫体正常生理活性．2.3温度温度影响虫体活性、新陈代谢、生长繁殖及呼吸，用于堆肥的绝大多数蚓种的耐温范围是10 35ħ［1，19］，温度过高（超过35ħ）则蚯蚓新陈代谢活动及繁殖受阻甚至导致虫体死亡［4］．蝇蛆生长的最适温度在13 38ħ之间，过高的环境温度能致死蛆虫［30］，在耐温范围内温度越高蝇蛆繁殖速率越快，如16ħ时家蝇的平均生命周期为45d而35ħ时只需7d［3］．2.4虫体接种密度幼虫的接种密度直接影响虫体呼吸率、繁殖率及生理活性［4］，继而影响废弃物处理效率．堆肥系统中，蚯蚓最佳接种密度为1.60kg·m－2，每kg蚯蚓日摄食量约为0.75kg（基质）［31］．蛆虫的最佳接种密度为3 8kg·m－2，每条蛆虫每日平均摄食100 mg基质来满足营养物质的需求及有机成分的降解［32］．一定范围内，基质处理效率与幼虫接种密度成正比［23］，但因卵茧卵化生成的成虫重量与其可摄食的基质重量呈线性关系并以对数函数增长［30］，故当基质中投加过量幼虫时，每只卵茧因摄食不足导致卵化生成的成虫生物量降低［4］，继而影响虫体代谢强度而降低处理效率．2.5其他影响参数除上述参数外，pH同样影响堆肥过程．pH在5.5 8.5之间有利于维持虫体及微生物活性［4］，最适pH接近中性或弱碱性（7.5 8.0）［1］．此外有机废弃物的前处理、盐浓度、害虫疾病及有毒成分［28］均能对虫体的生长、代谢及繁殖造成不同程度的影响而导致降解进程滞后或终止．3废弃物处理过程中基质的生化性质变化不论蚯蚓堆肥还是蝇蛆生物转化，在降解废弃物时，基质水分、有机碳、营养成分、酸碱度、生物酶、以及生物群落等参数均将发生规律性的显著变化．3.1水分虫体在降解有机物的同时对其进行固化，其新陈代谢过程及空气流动引起的水分蒸发均能造成体系水分消减．蚯蚓堆肥可在45d内使基质水分从80%降至30%左右［33］，而蝇蛆仅在一周内实现与蚯蚓等效的水分消减水平［21］．但堆体基质水分流失过多将影响虫体活性，故可在基质表层覆盖稻草秸秆防止水分过分蒸发使体系维持在理想湿度范围内［34］，从而确保废弃物彻底降解及稳定．3.2有机碳反应体系中虫体的投加一方面促进体系微环境的形成，使微生物群落大量繁殖［14］．为构建细胞结构并获取能量来源，虫体及微生物摄食大量碳素并通过呼吸作用使碳以CO2的形式释放于空气［18，35，36］．另一反面，在与微生物的共同作用中，蚯蚓、蝇蛆体内各类消化酶系活性增强，不断消解半纤维素、纤维素及木质素成分［4，22，37］，水解淀粉类物质［3，38］及长链多糖［21，39］，致使有机碳总量降低．如蚯蚓堆肥90d后牛粪、马粪中有机碳分别减少58%、55%［40］；而黑兵蝇蛆可在生物转化过程中分解基质内50%纤维素及29%的半纤维素成分［22］．3.3养分物质生物堆肥会使堆肥干物质氮含量明显上升［6，13，18，21］．在有机质矿化及水分减量化过程中，虫体内脏中的蛋白酶催化含氮化合物的解聚反应，将其分解为溶解性有机氮［41］，再通过虫体及微生物进一步降解使堆肥干物质总氮含量上升．堆肥含氮量取决于原基质氮含量及降解转化程度［4］，而转化过程中体系pH的降低亦有利于氮固定，防止氮元素在高pH条件下以氨氮形态散失［1］．与氮素不同，因为气态磷挥发几乎不计，除生物吸收之外蚯蚓堆肥和蝇蛆转化可使堆肥总磷含量高于处理前基质［13，21］．虫体肠道分泌的碱性磷酸酶将有机磷酸酯水解为能被植物吸收的无机磷酸盐，而降解基质时1861环境科学34卷产生的有机酸可增强磷酸酶活性［42］，促进底物有机磷生物降解，同时体系微生物群落也能间接刺激磷素的转化［4］．其他元素如K、Ca、Mg、Al亦会在虫体内脏酶系的直接分解有机质作用和底物微生物群落间接代谢过程中使相应盐基离子活性增强［1，21］．3.4pH有机废弃物在生物降解过程（如氮磷化合物矿化，呼吸及CO2释放，微生物新陈代谢积累的有机酸、腐植酸或富里酸等）都会造成整个体系pH的波动［1，4，6］，通常情况下这些过程将导致pH由碱性变为中性或酸性［9］．不同基质在降解时因产生不同中间产物，使pH的变化方式不同，如有机质降解时产生的铵根离子会使体系pH升高，而CO2和腐殖酸中羧基、酚基组分又使pH降低，两者综合作用导致pH向中性转变［4］．3.5酶活性基质中酶活性的变化可表征堆肥腐熟性及元素循环规律［4，23，18］．与碳循环相关的β-糖苷酶在其引物催化下不断合成释放［43］．例如，经蝇蛆生物转化后的粪便中β-糖苷酶活性是未处理底物的45倍，但在最终产物中纤维素酶活性却只有原底物的1/69［21］，而在蚯蚓堆肥的研究中也出现相似的结论［43］，原因在于纤维素降解的产物恰是β-糖苷酶催化反应的底物［21］，碳元素在两种酶的共同作用下，最终导致有机碳含量降低并促进产物稳定化．降解初期，虫体和微生物新陈代谢作用消耗大量涉及N、P循环的物质，生成的磷酸盐和溶解性有机氮有利于增强磷酸酶及蛋白酶合成［44］，但随反应时间的推移，基质中含氮化合物（如蛋白质、多肽）及含磷化合物（如磷酸二酯、DNA）迅速分解导致无机氮和无机磷的积累，致使蛋白酶、磷酸酶活性降低［21］．与此类似，降解初期脱氢酶活性与虫体及微生物活性呈正相关［1］，如在蚯蚓堆置植物残体初期脱氢酶活性可高达400μg·（g·h）－1，随后可利用有机质耗尽抑制微生物生长及酶合成，故脱氢酶活性又急剧下降最终达到恒定状态［45］．3.6微生物群落变化蚯蚓堆肥和蝇蛆生物转化可在分子水平上改变微生物群落结构．细菌和真菌群落的变化在蚯蚓堆肥中起主要作用［14］，影响有机质降解过程．例如用蚯蚓处理工业污泥与猪粪的混合物，堆肥前30d真菌生物量大幅上升，随后生物量降低并保持稳态直至堆肥完成，但仍高于原基质［46］．就细菌群落而言，利用PCR-DGGE技术分析有机质底物（橄榄废渣与羊粪8ʒ1混合）及其堆肥产物的细菌16S rRNA 基因序列，分别得到20、30条清晰条带，且堆肥产物的基因条带亮度明显高于对照，表明蚯蚓堆肥不仅丰富了基质细菌群落多样性，同时增加了细菌多样性并增强其活性［47］．此外蚯蚓通过嚼碎、翻转、疏散直接或间接影响基质原生动物群及线虫数量，在刺激微生物活性的同时刺激原生动物［48］．蚯蚓能通过直接吞噬大幅降低有机废弃物中线虫的数量（＞50%），但其新陈代谢活动会增加原生动物尤其是鞭毛虫丰度，而线虫数量的降低又能促进原生动物数量的增加［49］．例如L．terrestris的接种能使基质中原生动物数量增加3 19倍［50］，而食真菌类线虫也会因与真菌的竞争而减少［49］．蝇蛆生物转化家禽粪便的实例中，细菌16S rRNA基因序列发现堆肥产品共有4种细菌占优势，其中变形菌门最为丰富，控制有机质降解过程中水解酶活性；而降解底物中假单胞菌的存在也说明磷酸酶基因在底物有机磷降解中起重要作用［21］．可见，生物堆肥的效能动态地取决于基质-虫体-微生物特定的协同作用机制．由于待处理废弃物种类的多样性，加之蚯蚓与蝇蛆生理及其代谢机制的差异，剖析这种协同机制的多样性及功能是废弃物处理的关键之一．3.7基质后期变化堆肥产物的微生物性能（如微生物量及相关活性）在腐熟过程中控制基质养分含量，导致营养元素的固定和释放［51］，但基质后熟过程显然受前期虫体处理特性差异而不同．一旦蚯蚓离开基质即进入腐熟阶段，由微生物代替蚯蚓进一步降解基质［6，23］．堆肥后期阶段，微生物活性及生物量衰减，无法刺激酶系合成，导致胞外酶更新中断，微生物量N、基础呼吸、及相关酶活性都将持续降低［52］．随微生物量N的减少，蛋白酶、纤维素酶活性明显降低，而β-糖苷酶活性呈先增加后下降趋势，但碱性磷酸酶活性却可随腐熟进程持续增加［43］．基质腐熟性是生物堆肥过程的关键步骤［4，19，23］，由于蚯蚓和蝇蛆虫体在与废弃物基质作用的物理-生化机制不同，在深入分析后熟机制的基础上有必要针对性地设计这两种技术的后熟工艺，以优化产品的稳定化过程．4两种生物降解技术的应用4.1蚯蚓堆肥技术应用近年来蚯蚓堆肥技术引入各类废弃物的处理处置中，不仅获得优质高值的堆肥产品及虫体蛋白，更在很大程度上解决了排放固废所带来的一系列环境28615期张志剑等：蚯蚓堆肥及蝇蛆生物转化技术在有机废弃物处理应用中的研究进展问题．这说明蚯蚓堆肥应用领域的广泛性与可行性，不啻为一种经济、环保、高效的生物处理工艺．在工程应用方面，Paul等［29］将牛粪和生活垃圾按不同比例混合，用P．ceylanensis蚓种对其进行堆肥降解，培养50d后，各基质降解效率达到55% 78%，养分含量均高于未加虫体的对照组，其中两种废弃物比例为10ʒ1的基质处理效果最优．Kaviraj等［53］开展了相似的工程，发现E．fetida和L．mauritii蚓种的最大碳降解率分别为44.3%和44.1%，用E．fetida堆置的产物中有机质、总氮、养分浓度均高于普通堆肥产物．此外蚯蚓还能以污泥成分为食，不仅提高好氧降解和有机堆肥的速率，将有机残渣固化，并通过体腔中的抗菌液去除病原体［10］．Garg 等［9］比较了Eisenia foetida在牛、马、猴、羊、骆驼等7种不同哺乳动物粪便中的生长繁殖及基质降解情况，结果表明蚯蚓生物量在羊粪中最高（55.3 mg·g－1ʃ1.9mg·g－1）而在骆驼粪便中最小（32.5 mg·g－1ʃ1.40mg·g－1）．我国在“十五”及“十一五”期间，规模化畜禽养殖场采用蚯蚓堆肥较为普遍，而且研发了“集约养殖-蚯蚓处理-水产/作物利用”为特色的多种高效集约新型农业循环经济模式．4.2蝇蛆生物转化技术应用蝇蛆处理有机废弃物的工程应用也有不少成功实例．El Boushy［3］早在1991年就总结了家蝇蛆虫对猪粪的处理效果．另外还有学者用L．sericata和S．carnaria蛆虫降解动物粪便，使降解底物干重减少60% 80%，鲜蛆平均产量接近304g·kg－1，生物转化率在16.6% 39.6%之间［5］．在我国浙江省德清县，2008年一家生物技术公司应用全天候蝇蛆生物转化技术大规模处理生猪粪便（最大日处理量为35t），并研发相应的温室大棚辅助蝇蛆反应器［21］．该应用工程由4个工艺单元组成：①种蝇繁殖与育种；②工厂化蝇蛆粪便转化；③蛆卵储存与羽化；④蝇蛆加工，其中利用温室大棚辅助蝇蛆反应器降解废弃物的技术设计是该流程最重要的环节．经过蝇蛆5 7d的处理期，基质不匀并伴有恶臭的半流质粪便迅速转化为暗棕色均质化产物，平均水分减少80.2%，恶臭降低95%．同时鲜蛆平均产量高达105 120kg·t－1（干蛆，30 35kg·t－1），转化后堆肥产量约为350 450kg·t－1，平均收入在210 280元·t－1之间．这种全年运行的温室大棚辅助蝇蛆反应器具有显著的经济效益，为畜禽养殖粪便的生物转化与深度资源化利用提供了有利的技术支撑．4.3蝇蛆生物转化与蚯蚓堆肥的技术比较蝇蛆生物转化与蚯蚓堆肥均属虫体堆置有机废弃物的生物降解技术，但就工艺模式、处理周期及效果等方面［3，4，20，21，54 57］存在较大差异，具体见表1．表1蝇蛆生物转化与蚯蚓堆肥的技术比较Table1Comparison between larvae bioconversion and vermicomposting项目蝇蛆生物转化技术蚯蚓堆肥技术工艺模式序批式连续式处理周期（夏季）/d5 920 40虫体产量（以猪粪为例）/kg·t－1166 260100 334废弃物减量化效率有机固废总重量/%55 6545 70水分重量/%50 8240 60蛋白质含量/%40 6353 60蚓体/蝇蛆营养成分不饱和脂肪酸含量/%8 126 10脂肪含量/%12 35 4.5 18剩余产物是否需要堆放熟化需要不需要虫体与基质的分离光照分离、高温逃逸光照分离、引诱、漂离虫体去向饲料、食品工业、医药、造纸、日用化工、印染纺织及农业等饲料、食品工业、医药、农业等由表1可知蝇蛆转化技术的废弃物减量化效率高，而且对基质脱水、除臭、杀菌等作用显著［57，58］．收获蝇蛆营养成分丰富，是赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸等必需氨基酸的有效来源［25］，产品深加工潜力大．与蚯蚓堆肥相比，蝇蛆生物转化废弃物处理周期短（主要取决于温度条件，夏季温度较高时处理周期极短）．但蚯蚓堆肥生成的堆肥产物无需二次熟化，可直接用作高效肥料；而经蝇蛆生物转化降解得到的产物仍未熟化，直接用于农作物将导致“烧苗”．在实际应用中，通常将蝇蛆转化后的半成品再经过2 4周（如条垛式强化通风）二次堆肥工艺后方可农用．另外，虽然少量蝇蛆在废弃物处理过程中从控制区逃逸或变成成虫，但蝇蛆生物转化的最终阶段并不是苍蝇，而是生长为蝇蛆成虫后人3861环境科学34卷工快速中止蝇蛆生活史（除留作种蝇之外），生成的鲜蛆经加工用于饲料、食品工业、医药、造纸、日用化工、印染纺织及农业等诸多领域［3，20，27，56］，因此不会增加大量苍蝇影响作业环境．5展望目前，蚯蚓堆肥已广泛应用于城市生活各行各业的有机废弃物处理处置过程．该技术不仅能提高基质生物化学性能、储存营养，同时还可减少恶臭释放，实现废弃物减量化与稳定化效果．但因虫体生理性能的特殊需求使反应体系温度通常在常温范围内变动，故较普通堆肥而言，病原体去除率仍不确定［6］．因此可结合常规堆肥技术，即“堆肥-蚯蚓堆肥”一体化降解技术，利用普通堆肥嗜热过程产生的高温（＞50ħ）［7］去除废弃物病原体、降解有毒化合物，随后通过蚯蚓堆肥进一步降解有机质，获得改良的均质化高价值堆肥产物［59］．而用蚯蚓堆置源自普通堆肥在嗜热阶段降解的基质，不仅可防止普通堆肥造成的氨氮流失［6］，同时降低反应全过程耗费的堆肥时间及处理费用［7］，节约电力、人力资源，因此在工程应用中将两种堆肥技术结合更能快速有效的实现有机废弃物减量化、资源化、无害化处理．蝇蛆生物转化技术主要应用于家禽粪便的处理过程，现有技术工艺存在以下缺点：蝇蛆工厂化生产技术模式在调控蝇蛆生长因子（温度、光照、通风等）与虫体-残渣分离等方面存在不足，且缺少专门用于满足蝇蛆所需适宜温度-湿度-光照的调控装置，难于在季节、昼夜交替的条件下保障蝇蛆高产及废弃物处理效能，因此研发适用于产业化大型蝇蛆生物反应器势在必行．另外较蚯蚓堆肥而言，蝇蛆生物转化多用于处理家禽粪便，在生活垃圾、农业废弃物及污泥废渣等方面鲜有报道，其技术瓶颈主要在于对不同废弃物与蝇蛆生长的相互作用机制认识不足，因此有必要研究整个体系生物活性的动态变化并与微生物群落遗传信息将结合［21］，从分子生态学层面揭示降解过程机制，进而优化现有蝇蛆转化技术同时促进工程增效．6结论有机固体废弃物（如工农业废弃物、畜禽粪便、剩余污泥、食品废弃物等）的产生与堆放造成了明显的环境污染，并危及公众健康，尤其对发展中国家造成巨大的经济负担和环境压力．蚯蚓堆肥和蝇蛆生物转化是一种廉价、经济、环保的废弃物生物转化技术，通过虫体生物量转化、肠道消化分解、生物酶降解、以及微生物区系分解等多重物理、生化及生物过程降解有机废弃物，同时获得高稳定性堆体及高蛋白鲜虫，实现废弃物最大限度减量化、增值化、稳定化．较蚯蚓堆肥技术而言，蝇蛆转化技术在有机废弃物生物处理领域内更具技术优势．参考文献：［1］Pandey A，Soccol C R，Larroche C．Current developments in solid-state fermentation［M］．India：N．K．Muraleedharan forAsiatech Publisfers，2008.468-511．［2］Hartenstein R，Hartensein F．Physicochemical changes effected in activated sludge by the earthworm Eisenia foetida［J］．Journalof Environmental Quality，1981，10（3）：372-376．［3］El Boushy A R．House-fly pupae as poultry manure converters for animal feed：A review［J］．Bioresource Technology，1991，38（1）：45-49.［4］Yadav A，Garg V K．Industrial wastes and sludges management by vermicomposting［J］．Reviews in Environmental Science andBio/Technology，2011，10（3）：243-276．［5］Yehuda B，Marchaim U，Glatman L，et al．Bioconversion of poultry and fish waste by Lucilia Sericata and SarcophagaCarnaria larvae［J］．Asian Journal of Water，Environment andPollution，2011，8（4）：69-75．［6］Lazcano C，Gómez-Brandón M，Domínguez J．Comparison of the effectiveness of composting and vermicomposting for the biologicalstabilization of cattle manure［J］．Chemosphere，2008，72（7）：1013-1019．［7］Ndegwa P M，Thompson S A．Integrating composting and vermicomposting in the treatment and bioconversion of biosolids［J］．Bioresource Technology，2001，76（2）：107-112．［8］Ferrar P．A guide to the breeding habits and immature stages of Diptera Cyclorrhapha［J］．Entomonograph，1987，8（1-2）：907．［9］Garg V K，Chand S，Chhiliar A，et al．Growth and reproduction of Eisenia foetida in various animal wastes duringvermicomposting［J］．Applied Ecology and EnvironmentalResearch，2005，3（2）：51-59．［10］Gupta R，Garg V K．Stabilization of primary sewage sludge during vermicomposting［J］．Journal of Hazardous Materials，2008，153（3）：1023-1030.［11］Fernádezf-gómez M J，Romero E，Nogales R．Feasibility of vermicomposting for vegetable greenhouse waste recycling［J］．Bioresource Technology，2010，101（24）：9654-9660．［12］Ismail S A．Vermicology：the biology of earthworms［R］．Chennai：Orient Longman Ltd，1997．［13］Garg P，Gupta A，Satya S．Vermicomposting of different types of waste using Eisenia foetida：A comparative study［J］．Bioresource Technology，2006，97（3）：391-395．［14］Pramanik P，Chung Y R．Changes in fungal population of fly ash and vinasse mixture during vermicomposting by Eudrilus eugeniae4861。
蚯蚓堆资源化处理畜禽粪便
蚯蚓堆资源化处理畜禽粪便徐盛洪;程全国【摘要】采用蚯蚓堆处理方式对养殖场产生的畜禽粪便进行资源化处理,添加废弃稻草、添加EM菌、发酵剂设计4种不同配比组合实验.结果表明发酵剂与EM菌联合蚯蚓堆处理效果最佳,发酵剂蚯蚓堆处理效果较好于EM菌蚯蚓堆处理效果,直接进行蚯蚓堆处理效果最差.【期刊名称】《沈阳大学学报》【年(卷),期】2017(029)003【总页数】5页(P201-205)【关键词】畜禽粪便;堆肥发酵;蚯蚓堆肥;赤子爱胜蚓【作者】徐盛洪;程全国【作者单位】沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室,辽宁沈阳110044;沈阳大学区域污染环境生态修复教育部重点实验室,辽宁沈阳 110044【正文语种】中文【中图分类】S181随着我国改革开放实行的诸多惠民政策,畜禽业从副产业逐渐发展成为独立的行业,规模化、集约化养殖场急速增加,养殖场规模与产值的年增长速率大于10%.据统计,全国肉类、禽蛋总产量分别为8 535万吨和2 876万吨,分别比前一年增长1.8%和0.5%,已数年保持着猪肉、禽肉、蛋类产量世界第一[1],作为第一大畜禽产品国的同时,我国也成为世界上第一大污染国.研究表明,我国畜禽粪便产生量在2011年是 21.21亿吨,随着畜禽产业的逐步扩大,预计到2020年将达到28.75亿吨、2030年将达到37.43亿吨,由于不同地区产生畜禽粪便的量存在很大差异,不仅能够导致恶臭污染,而且由于含有较多的氮、磷、重金属、微生物病毒等物质,容易造成大气、水体、农田、微生物等环境污染.因为养殖场获得利润相对较低,大多数场主对产生的畜禽粪便没有经过无害化处理,加之管理意识不到位,不经处理的畜禽粪便等污染物胡乱排放,造成了农业环境严重的污染.排放量在前5名的地域其单位面积中粪便的所能容量远远超过最适负荷量[2],因此对畜禽粪便的处理已刻不容缓.国内外对于畜禽粪便的处理,主要原则是减量化、无害化和资源化,目前最需要解决的就是对畜禽粪便的资源化处理,对畜禽粪便的资源化按照处理机制可分为:物理法、化学法和生物法三大类.物理法主要有分离、脱水、离心等,化学法主要有吸附、焚烧等,生物法主要有堆肥发酵、利用蝇蛆、蚯蚓处理等.蚯蚓堆(vermicomposting)被认为是一种新型的、有前景的符合可持续发展的一种生物处理法.通过将传统的堆肥与生物相结合进行处理,利用蚯蚓吞食过腹消化和微生物的分解作用对有机废弃物进行处理,并以蚓粪的形式排出[3].蚯蚓和微生物的联合作用可以促进蚯蚓体内与环境中具有分解作用的相关酶的合成以及发挥出活性,从而对有机物起到破碎作用,在分解过程中,可以将有机物中的氮、磷、钾等养分转化为可被植物利用的形态,最终形成强有效态养分的蚓粪,可作为优质有机肥应用于农业生产中[4-5].蚯蚓堆处理的关键是蚯蚓能否良好的生活,保证生物量的积累达到更好的处理效果.由于新鲜的畜禽粪便不适宜直接进行蚯蚓堆处理,因此需要对其进行预发酵后才能处理.因此本实验以预发酵后的新鲜畜禽粪便为研究对象,探究蚯蚓堆处理对畜禽粪便的转化过程,一方面对面源污染中的畜禽粪便的治理有重要意义,另一方面对实现畜禽粪便的资源化利用意义重大.1.1 实验材料畜禽粪便:取自沈阳市于洪区解放村畜禽养殖场已混合后的牛粪、羊粪、鸡粪,由于新鲜的畜禽粪便含水量极高,使用前将其风干使其含水率降至60%～70%,备用. 发酵剂:主要微生物是放线菌属、酵母菌属、木霉菌属等多种微生物及其各自分泌性孢外酶类.产地山东君德生物科技有限公司.发酵剂配置比例是发酵剂原液与水的体积比为1∶50.EM菌剂:主要由芽孢杆菌、木霉菌、乳酸菌和放线菌属等多种微生物经特殊发酵制成的干燥型复合菌肥.产地山东君德生物科技有限公司.EM菌配置比例是EM菌原液与水的体积比为1∶50.稻草:取自沈阳于洪区解放村.将稻草粉碎使其在1～2 cm,备用.赤子爱胜蚓(Eisenia foetida):购自辽宁省沈阳市法库某蚯蚓养殖场.1.2 试验方案选用按表1进行组合发酵处理后的4种畜禽粪便进行蚯蚓堆处理,每种处理重复3次,共计12组.选用的桶为下口直径10 cm,上口直径18 cm,高12 cm,底部有透水孔,每个塑料桶中均投放500 g发酵后的畜禽粪便,蚯蚓堆实验前用相应的畜禽粪便进行训养2周.接种的蚯蚓为每桶40条体重、体长差别不大、环带明显的蚯蚓,均重为160 mg左右.用纱网进行遮盖以防蚯蚓逃出.1.3 测试指标有机质采用重铬酸钾容量法----稀释热法; C/N比中碳素采用K2Cr2O----外热源法,氮素采用硫酸-过氧化氢消煮后,蒸馏滴定法;速效氮测定用扩散吸收法;速效磷测定采用NaHCO3浸提钼锑抗比色法;测定采用NH4OAC浸提火焰光度计法.蚯蚓体重:每周测定蚯蚓个体重量(mg/条)取平均值.蚯蚓周增重倍数=(周末蚯蚓平均重量-初始蚯蚓平均重量)/周数.蚯蚓和蚓茧计数通过观察直接记录成蚓、幼蚓和蚓茧的数量.1.4 数据统计分析方法在Excel 2013下建立数据库,分析试验数据,制作相关图表.2.1 蚯蚓堆处理对畜禽粪便中C/N比影响C/N比普遍用于表示有机质腐熟的指标之一,由于C跟N能够间接通过微生物分解有机质而释放出来,C/N比的大小反应出处理的效果.添加稻草相当于增加了C源,调整了初始C/N比,在图1显示的4组蚯蚓堆处理中,C/N比随处理天数的增加而降低.降低的百分比分别为D1:23.76%、D2:24.18%、D3:25.28%、D4:26.16%.通过Senesi等[6]研究表明C/N比下降率在20%以上时,表明有机质在高度稳定状态即说明有机质腐熟的完全程度.各组C/N比下降率均在20%以上,表明蚯蚓堆能够有效的腐熟畜禽粪便,处理效果为D1<D2<D3<D4.2.2 蚯蚓堆处理对畜禽粪便中速效氮影响图2结果显示:4组蚯蚓堆处理中速效氮含量随堆制时间的延长呈升高趋势,增加幅度为D4>D3>D2>D1,其中各组在第2周上升幅度最大.速效氮为可以直接被植物根系吸收的氮.包括游离态、水溶态的一些氨态氮、硝态氮.氨态氮指以氨根(N)形式存在的氮,硝态氮是指以硝酸根(N)形式存在的氮,氨态氮和硝态氮中游离、水溶的部分就是速效氮.蚯蚓对物料中的氮素转化作用影响较大,主要因为蚯蚓可以加速氮的矿化,使氮素以硝态氮的形式留在物料中,由于有机质矿化的作用能够促进结合态氮转为矿质氮,进而释放速效氮.速效氮含量的增加说明蚯蚓及某些微生物分泌的酶类可能会加快有机质的矿化,蚯蚓的活动使硝化细菌、氨化细菌的活性和数量大大增加,加快了有机物质的分解,整体量减少了,速效氮含量因此增加;也有可能是因为蚯蚓活动加快了物料中局部酸生成,造成周围环境呈现酸性,从而铵态氮在H+作用下被氧化成硝态氮,由于硝态氮具有稳定性、不易挥发性,避免速效氮损失[7].2.3 蚯蚓堆处理对畜禽粪便中速效磷影响图3中结果显示:4组蚯蚓堆处理中速效磷含量随堆制时间的增加呈升高趋势,增幅为D4>D3>D2>D1.可以看出在前3周,所有处理组速效磷含量上升明显,但差异很大,D4组与D1组差异最大,趋势相近,说明蚯蚓可以明显增加速效磷的产生,之后2周速效磷含量趋于平稳增长状态.蚯蚓堆制处理中速效磷含量增加的原因可能是蚯蚓肠道产生的磷酸酶及解磷细菌活性及数量的增加,使得有机质的矿化水解及脱磷加快,进而使更多的速效磷从结合态磷中转化生成.Ghosh等[8]认为,速效磷含量的增加是由于蚯蚓体内的酶和蚯蚓共生微生物共同作用于底物物料的结果,蚯蚓处理能够明显提高速效磷含量的增加.2.4 蚯蚓堆处理对畜禽粪便中速效钾影响图4结果显示:4组投加蚯蚓堆处理中速效钾含量随时间的增加呈现升高趋势,其中D2在第3周出现下降趋势之后上升,而其他组均平稳增长,上升的幅度为D4>D3>D2>D1.明显看出D1与D4速效钾含量差别很大.速效钾指的是水溶性钾和交换性钾,水溶性钾可被作物直接利用,因此其可作为施肥的重要指标.从结果可以看出随着蚯蚓堆处理天数的延长各组速效钾含量明显增加,说明蚯蚓堆有利于物料中速效钾的释放.Suthar[9]认为蚯蚓处理一些废弃物的过程中,当微生物的活性增加可使蚯蚓体内交换性钾浓度增高.Kavirag等[10-17]认为蚯蚓堆制时,随着蚯蚓共生微生物增多快速进行生长代谢,能够生成酸性物质,因此提高了速效钾生成的速率.2.5 蚯蚓堆处理中蚯蚓体重变化从图5中可以看出,在4组蚯蚓堆处理中蚯蚓个体重变化情况先升高再平稳,在前3周蚯蚓个体重急速增加,在第4、5周趋于稳定增重,蚯蚓在4组处理中体重增重程度最大的是D4,D1组增重程度最小.表明前期堆肥的效果显著影响蚯蚓的生长情况,进而决定最终处理效果.随着蚯蚓堆的处理,畜禽粪便中的营养物质逐渐被消耗,蚯蚓体重出现减缓现象.2.6 蚯蚓堆处理中蚯蚓周增重倍数变化由图6中显示,蚯蚓周增重倍数变化在前3周呈现增长趋势,之后第4、5周呈现下降,蚯蚓在4组处理中体重增重最大的是D4,D1增重最小.周增长倍数与蚯蚓体重密切相关,可以看出蚯蚓的生长情况与蚯蚓堆腐熟情况呈正相关.蚯蚓周增重倍数变化在前3周呈现增长趋势,在第4、5周呈现下降,周增重倍数与蚯蚓体重呈正相关.2.7 蚯蚓堆处理中蚓茧数变化由图7中可知,前3周蚓茧个数逐渐增多,在第4、5周出现减少的情况,蚓茧数在D4组处理中最多,D1组最少.蚓茧数与蚯蚓体重、周增重倍数密切相关,表明D4组中蚯蚓生长状况最好,D1最差.前期蚓茧数的增加说明蚯蚓繁殖能力良好,之后蚓茧数出现下降原因是物质消耗.(1) 蚓堆养分含量变化中:4组处理的C/N比下降率均在20%以上,说明处理效果好,同时各种速效氮含量、速效磷含量、速效钾含量均明显升高,各组升高差异明显,说明处理效果D4>D3>D2>D1.(2) 蚯蚓体重变化:4组蚯蚓堆处理中,蚯蚓个体重呈现先升高并在3周趋于平稳、蚯蚓周增重倍数、蚓茧数呈现先升高并在3周出现小幅度下降,增重的大小为D4>D3>D2>D1.(3) 蚯蚓堆处理中未发现苍蝇及其他虫卵,蚯蚓长势良好,处理3周左右,由于蚯蚓的代谢及蚓粪的产生,各组畜禽粪便检测出的养分含量明显增加,能够进行资源化利用,但各组存在差异,D4处理效果最好,D3、D2、D1次之,说明发酵剂与EM菌联合蚯蚓堆处理效果最佳,发酵剂蚯蚓堆处理效果较好于EM菌蚯蚓堆处理效果,直接进行蚯蚓堆处理效果最差.[ 1 ] 中华人民共和国农业部. 中国农业年鉴[M]. 北京:中国农业出版社, 2003. (Ministry of Agriculture. China agriculture yearbook[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2003.)[ 2 ] 朱宁,马骥. 中国畜禽粪便产生量的变动特征及未来发展展望[J]. 农业展望, 2014,10(1):46-48. (ZHU N,MA J. China’s change of poultry and animal feces discharge characteristic and future development prospects[J]. Agricultural Outlook, 2014,10(1):46-48.)[ 3 ] 廖新俤,吴银宝,汪植三,等. 堆体大小对猪粪堆肥影响和袋装堆肥的研究[J]. 农业工程学报, 2003,19(4):287-290. (LIAO X T,WU Y B,WANG Z S,et al. Heap size effect on pig manure composting and compost bags[J]. Journal of Agricultural Engineering, 2003,19(4):287-290.)[ 4 ] 李传红,朱文转. 集约化禽畜养殖业废弃物污染及其综合防治[J]. 环境保护, 2001(12):32-34. (LI C H,ZHU W Z. Intensive livestock farming pollution and its comprehensive prevention and control[J]. Environmental Protection, 2001(12):32-34.)[ 5 ] 辛世杰. 微生物菌剂在有机废弃物堆肥中的作用及其机理研究[D]. 上海:上海交通大学, 2012. (XIN S J. The role of microbial agents in composting of organic wastes and its mechanism[D]. Shanghai: Shanghai Jiaotong University, 2012.)[ 6 ] SANTINI J M,SLY L I,SCHNAGL R D,et al. A new chemolithoautotrophic arsenite-oxidizing bacterium isolated from a gold mine: phylogenetic, physiological, and preliminary biochemical studies[J]. Applied & Environmental Microbiology, 2000,66(1):92-97.[ 7 ] SNCHEZMONEDERO M A,ROIG A,PAREDES C, et al. Nitrogen transformation during organic waste composting by the Rutgers system and its effect on pH, EC and maturity of the composting mixtures[J]. Bioresource Technology, 2001,78(3):301-308.[ 8 ] GHOSH M,CHATTOPADHYAY G N,BARAL K. Transformation of phosphorus duringvermicomposting[J]. Bioresource Technology,1999,69(2):149-154.[ 9 ] SUTHAR S. Nutrient changes andbiodynamics of epigeic earthwormPerionyx excavatus(Perrier)during recycling of some agriculture wastes[J]. Bioresource Technology, 2007,98(8):1608-1614.【相关文献】[10] KAVIRAG,SHARMA S. Municipal solid waste management through vermicomposting employing exotic and local species of earthworms[J]. Bioresource Technology,2003,90(2):169-173.[11] 赵明安. 畜禽场废弃物的分类处理[J]. 中国禽业导刊, 2014(11):75-75. (ZHAO M A. Livestock and poultry waste classification processing[J]. Guide to Chinese Poultry, 2014(11):75-75.)[12] 方亚曼. 复合微生物菌剂的研制及其在堆肥上的应用研究[D]. 上海:上海师范大学, 2011. (FANG Y M. The development of the composite microbial agents and their application in compost[D]. Shanghai: Shanghai Normal University, 2011.)[13] 赵瑞廷. 以牛粪为基质蚯蚓饵料的研制[D]. 哈尔滨:东北农业大学, 2010. (ZHAO R T. The development of the cow dung as matrix of earthworm bait[D]. Harbin: Northeast Agricultural University, 2010.)[14] 王康英,王黎虹,马成. 不同基料对日本大平2号蚯蚓生长及繁殖的影响[J]. 贵州农业科学, 2013,41(10):135-137. (WANG K Y,WANG L H,MA C. Different binders for Japanese level 2 earthworm growth and reproduction[J]. Guizhou Agricultural Sciences, 2013,41(10):135-137.)[15] 丛林. 微生物菌剂对畜禽粪便堆肥过程中养分及腐熟度动态变化规律的研究[D]. 长春:吉林农业大学, 2013. (CONG L. In the process of livestock and poultry manure composting microbial agents to study the dynamic change law of nutrient and rotten degree[D]. Changchun: Jilin Agricultural University, 2013.)[16] 袁顺全,曹婧,张俊峰,等. 蔬菜秧与牛粪好氧堆肥试验研究[J]. 中国土壤与肥料, 2010(4):61-64. (YUAN S Q,CAO J,ZHANG J F,et al. Vegetable seedling and cow dung aerobic composting experiment research[J]. Soil and Fertilizer Sciences in China, 2010(4):61-64.)[17] 李文圣. 不同组群奶牛粪便堆积过程中温室气体排放及碳氮转化规律[D]. 杨凌:西北农林科技大学, 2015. (LI W S. Different group cow dung in the process of accumulation of greenhouse gas emissions and carbon and nitrogen transformation rule[D]. Yangling: Northwest A&F University, 2015.)。
蚯蚓和微生物的协同作用对有机质降解和肥效的影响
蚯蚓和微生物的协同作用对有机质降解和肥效的影响许第发【摘要】：蚯蚓处理(vermicomposting)是指利用蚯蚓特殊的生态学功能,与环境中微生物协同作用而加速有机物质分解和转化的处理技术,它是资源化有机固体废弃物的重要途径之一。
微生物对于蚯蚓具有重要意义,蚯蚓与微生物的相互作用促进了有机质的分解和矿物营养的释放。
本文以猪粪为基质,研究了外源微生物菌群EM菌与蚯蚓联合作用对有机质分解和稳定的影响;同时我们还分离筛选出四种肥料菌:根瘤菌、钾细菌、磷细菌和纤维素分解菌,考察了这四种肥料菌与蚯蚓联合作用对有机质分解和产物肥效的影响。
研究表明,蚯蚓具有快速分解有机质的能力,30天内使废弃物的碳氮比下降了30%;EM菌虽然也有一定的分解有机质的能力但以喷洒这种简单的方式接种到废弃物中效果不是很理想。
30天内蚯蚓与EM的联合作用效果不明显,30天后才观察到蚯蚓与微生物联合处理与其它之间的显著差异;试验结束时,联合处理其产物的腐熟度(以碳氮比表征)分别是蚯蚓处理、E M菌处理和对照试验的1.24倍、2.52倍和4.17倍,这说明蚯蚓能够快速有效地稳定有机质,蚯蚓与EM菌的联合作用则进一步促进了有机质的腐熟。
相对于EM菌而言,蚯蚓能快速有效地减少废弃物中NH_4~+-N的含量,但是两者的联合作用与单独的蚯蚓处理相比无显著性差异;45天时,联合处理显著提高了产物中的硝态氮的含量并提高了硝态氮与铵态氮的比,这说明它们的协同作用在这一时期更好地促进了有机质的矿化。
蚯蚓显著降低了产物中脱氢酶的活性,这是有机质在蚯蚓处理中被迅速消耗的结果;联合处理中我们观察到了最低浓度的水溶性碳,表明联合处理的产物最稳定。
由DH-ase/WSC表征的土壤代谢反应能力表明:在我们的试验中,蚯蚓存在的处理30天后废弃物开始趋于腐熟,45天后则基本稳定,这与我们前面指标分析得出的结论一致。
蚯蚓处理中接种肥料菌对铵态氮、碳氮比以及水溶性碳的影响不足很明显,【关键词】：蚯蚓蚯蚓处理有效微生物EM根瘤菌钾细菌磷细菌纤维素分解菌协同作用【学位授予单位】：浙江大学【学位级别】：硕士【学位授予年份】：2005【分类号】：X705【目录】：∙中文摘要4-6∙Abstract6-8∙目录8-11∙第一章研究现状、背景及意义11-28∙ 1 蚯蚓处理的研究现状11-19∙ 1.1 蚯蚓处理效果的研究11-14∙ 1.2 影响因素的研究14-17∙ 1.3 蚯蚓处理系统17-19∙ 2 蚯蚓处理的意义19-24∙ 2.1 有机废弃物处理方法比较19-21∙ 2.2 蚯蚓处理的优势21-24∙ 3 蚯蚓与微生物的相互作用24-26∙ 4 小结26-27∙ 5 研究目的及意义27-28∙第二章接种EM菌对蚯蚓处理效果的影响28-48 ∙ 1 引言28-29∙ 2 材科和方法29-35∙ 2.1 试验材料29∙ 2.2 实验设计29-31∙ 2.3 分析方法31-35∙ 2.4 统计分析方法35∙ 3 结果与结论35-45∙ 3.1 对废弃物腐熟程度的影响35-38∙ 3.2 对废弃物矿化程度的影响38-41∙ 3.3 对废弃物稳定程度的影响41-44∙ 3.4 化学和生物学指标的相关性矩阵44-45∙ 4 讨论45-47∙ 4.1 处理过程中成分的转化规律3545-46∙ 4.2 协同增效的理沦探讨46-47∙ 5 小结47-48∙第三章微生物肥料菌的筛选与分离48-56∙ 1 引言48∙ 2 材科和方法48-52∙ 2.1 试验材料48-50∙ 2.2 菌种的分离与纯化50-51∙ 2.3 菌种的镜检51∙ 2.4 基质的制备与发酵51-52∙ 2.5 菌肥保藏实验52∙ 3 结果与讨论52-56∙ 3.1 肥料菌的形态特征52-55∙ 3.2 温度和时间对活菌数的影响55-56∙第四章接种肥料菌对处理产物肥效的影响56-69 ∙ 1 引言56∙ 2 材科和方法56-59∙ 2.1 试验材料56-57∙ 2.2 实验设计57∙ 2.3 分析方法57-59∙ 2.4 统计分析方法59∙ 3 结果与结论59-66∙ 3.1 预处理对处理产物成分的影响59-62∙ 3.2 接种肥科菌对产物成分及其肥效的影响62-65 ∙ 3.3 三种处理方法的比较65-66∙ 4 肥料菌与微生物协同增效的理论探讨66-67∙ 5 小结67-69∙第五章主要结论与未来工作设想69-71∙ 1 论文主要结论69-70∙ 2 未来工作设想70-71∙参考文献71-81∙攻读硕士学位期间发表的学术论文81-82∙致谢82。
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植物营养与肥料学报2010,16(6):1503-1508P lant N utriti on and F ertili zer Sc i ence稻秸蚯蚓堆制后的物理、化学及微生物特性变化于建光1,常志州1*,沈磊2,张建英1,杜静1,徐跃定1(1江苏省农业科学院农业资源与环境研究所,江苏南京210014;2江苏农林职业技术学院生物工程系,江苏句容212400)摘要:利用水稻秸秆与畜禽粪便(牛粪、猪粪和鸡粪)等干重混合物(RCD、RP M、RCE)接种蚯蚓(E isenia foetida)进行堆制,研究堆肥产物的物理、化学及微生物特性变化。
结果表明,蚯蚓堆制30d后,稻秸牛粪、稻秸猪粪堆肥产物M BC含量显著下降;3种稻秸粪便混合物经蚯蚓堆制后,堆肥产物微生物代谢熵、脱氢酶和碱性磷酸酶活性增加,尤以RCD的变化明显。
稻秸牛粪、稻秸猪粪及稻秸鸡粪混合物经蚯蚓堆制后,总固形物平均重量损失分别增加6 45%、4 22%和3 82%;p H值均降低,其中RCD显著降低。
蚯蚓堆制有助于提高堆肥产物全氮、全磷和全钾含量,同时使碳氮比降低。
水稻秸秆混入部分畜禽粪便经蚯蚓堆制可减少堆肥时间并提高堆肥质量,混入的粪便以牛粪最好,猪粪次之,鸡粪最差。
关键词:水稻秸秆;蚯蚓堆制;物理化学特性;微生物中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:1008-505X(2010)06-1503-06Changes i n physical che m ical and m icrobi a l properties of rice strawthrough ver m ico mposti ngYU J i an guang1,CHANG Zh i z hou1*,S H E NG L ei2,Z HANG Jian y i ng1,DU Ji ng1,XU Y ao di ng1(1Institute of A gricult ura l Resource and Environ m ental S ciences,J i angsu A cade my ofAgr icultural Science,N anjing,J i angsu210014,China;2D e p ar t m ent of B ioengineer i ng,J iang su Poly technic C ollege of Agr iculture and F ores t ry,Jurong,J i angsu212400,China)Abst ract:V er m ico m posti n g is a popu l a r technique used for w aste trea t m ent(e.g.cow dung,p i g m anure and ch icken excre m ent).I n o r der to evaluate the feasi b ility of ver m ico m posti n g used for rice stra w treat m en,t three ki n ds of rice stra w and dung m ixture(stra w dung=11,dry w e i g ht)w ere set up:rice stra w plus ca ttl e dung (RCD),rice stra w plus p i g m anure(RP M)and r i c e stra w p l u s ch icken excre m ent(RCE).The physica l c he m ica l and m icrobia l properties o f end products obtained through co mposti n g and ver m ico m posti n g w ere ana l y zed respec ti v e l y.The results indicated that ver m ico m posti n g decreased the m i c rob ial b i o m ass car bon(MBC)in the end prod ucts of RCD and RP M si g nificantl y a fter th irty days,wh ile increased the m icrob ial resp iration quotient(q CO2), dehydrogenase and a l k aline phosphatase activ ities i n the end products o f RCD,RP M and RCE,especially for RCD.The to tal so lid loss(TS l o ss)i n the RCD,RP M and RCE w ere i n creased t h rough ver m ico m posti n g by 6 45%,4 22%and3 82%,respecti v ely.V er m ico m posti n g decreased the pH i n the end products o f three stra w and dung m i x ture.The ver m ico m post obta i n ed fro m RCD,RP M and RCE increased the contents o f tota l n itrogen (TN),to ta l phosphorus(TP)and tota l po tassium(TK),w hile reduced C N ratio co m pared w ith co m pos.t The ver m ico m posti n g effects used for rice stra w w as fo llo w ed w it h t h e o r der:RCD>RP M>RCE.The best dung suit able for ver m ico m posti n g w as cattle dung fo ll o w ed by pig m anure and ch icken excre m en.tK ey w ords:rice stra w;ver m ico m posti n g;physica l che m ical property;m icrobe收稿日期:2009-11-17 接受日期:2010-05-19基金项目:中国博士后科学基金(20080431110);国家科技支撑计划(2006BAD17B01-01)资助。
作者简介:于建光(1975 ),男,山西忻州人,博士,助理研究员,主要从事农业废弃物处理与处置研究。
Te:l025-********,E m a i:l yu j g@j *通讯作者T e:l025-********,E m ai:l cz h iz hou@hot m ai.l co m植物营养与肥料学报16卷秸秆养分含量丰富,直接还田有利于提高土壤的肥力与质量[1-2],但大量秸秆还田会对作物生长产生不利影响。
秸秆堆肥后再还田有助于克服上述矛盾,但秸秆堆肥进程受到堆肥材料质量、环境、参与分解生物等的影响。
通过将秸秆和畜禽粪便、城市污泥、生活垃圾等混合堆制,有助于降低秸秆的碳氮比以及木质素、纤维素和多酚含量,进而促进物料的腐熟与稳定[1,3]。
水稻秸秆由于本身体积大以及具结晶状纤维结构,即便与畜禽粪便混合堆肥,在堆肥过程中因吸水困难导致微生物难以深入秸秆内部,如不粉碎,需较长时间才能达到腐熟程度。
蚯蚓常被称为!生态系统工程师∀[4],可加快土壤中植物性材料的分解与转化[5]。
利用蚯蚓处理有机废弃物,如树叶、城市污泥、生活垃圾、牲畜粪便、粪便秸秆混合物等作为原料进行堆制均取得了较好的效果[6-13];而且堆肥产品也有利于作物生长和土传病害的控制[14-15]。
接种蚯蚓用于各种废弃物堆肥化的过程称为!蚯蚓堆制∀(V er m ico m post i n g),蚯蚓通过混合、加工与破碎堆肥材料并改变其微生物群落的组成和活性而起作用[16-17]。
上述报道涉及了部分秸秆的堆肥处理,秸秆在堆肥材料中所占比例较小,而接种蚯蚓用于秸秆为主要物料进行堆制处理的研究还少有报道。
本研究拟通过蚯蚓与稻秸粪便混合物进行堆肥处理,以期为构建水稻秸秆蚯蚓堆制与综合评价体系,推广成本低、简单实用的稻秸堆肥技术提供科学依据。
1 材料与方法1 1 试验设计供试水稻秸秆和畜禽粪便均来自南京市周边农场或养殖场。
水稻秸秆风干切碎至5c m左右,粪便风干粉碎过4mm筛,水稻秸秆和粪便的基本性状见表1。
供试蚯蚓为赤子爱胜蚓(E isenia foeti d a),购自南京市某蚯蚓养殖场,个体平均鲜重0 275g。
试验选用3种堆肥物料:水稻秸秆和牛粪等干重混合物(R ice stra w plus cattle dung,RCD,二者干重比为11,下同)、水稻秸秆和猪粪等干重混合物(R ice stra w p l u s p i g m anure,RP M)、水稻秸秆和鸡粪等干重混合物(R ice stra w p l u s chicken excre m en,t RCE)。
每种堆肥物料设4次重复用于常规堆肥(Co m posti n g),4次重复用于蚯蚓堆肥(V er m ico m posting)。
所有物料在试验开始前均初始堆制30d以便达到热稳定、初始微生物降解与软化,堆制后堆肥物表1 供试物料基本性状Tab le1 Ch e m i cal properties of exper i m en t m ater i al物料M ater ial总有机碳TOC(g/kg)全氮TN(g/kg)全磷T P(g/kg)全钾TK(g/kg)碳氮比C/N稻秸R S421 998 490 854 3749 70牛粪CD326 2319 358 0612 6016 86猪粪P M329 528 058 410 4540 93鸡粪CE298 8114 796 3719 5620 20 注(N ot e):RS R ice stra w;CD Cattl e dung;P M Pi g m anu re; CE Ch i ck en excre m en t.TOC T otal organ i c carbon;TN Total N; TP T ot al P;TK TotalK.料的理化性状见表2。