随着人们生活水平的提高及城市化进程加快,垃圾产生量逐年激增,其资源化处理已成社会共识.好氧堆肥作为厨余垃圾资源化的主要方式,具有巨大的研究潜力和研究前景.好氧堆肥处理厨余垃圾有助于土壤固碳,降低大气CO2含量,更可获得有机肥料,符合目前"碳中和"和化肥减量化的政策.基于此,本文总结了好氧堆肥基本机制及微生物菌剂的作用,并对厨余堆肥腐熟度的评价和相应的肥料应用进行了综述.堆肥方式、含水率、碳氮比、通气量、温度和辅料种类等会影响厨余堆肥的效果,未来应进一步优化工艺,在发酵时间和处理成本之间获得最佳的平衡,不断完善堆肥产品腐熟度的评价指标,加强厨余垃圾有机肥的肥效评估.

由于香菇菌糠纤维素含量过高,作为菌肥难以被农作物直接利用,为了更好地解决香菇菌糠降解缓慢的问题,本研究以菌株酶活力和菌糠失重率为指标对 8 株真菌和 6 株细菌菌株进行香菇菌糠降解优选菌株的筛选,确定了降解能力较高的 2 株真菌和 2 株细菌,分别为桦褶孔菌 Lenzites betulina和一色齿毛菌Cerrena unicolor,无丙二酸柠檬酸杆菌Citrobacter amalonaticus和变栖克雷伯氏菌Klebsiella variicola;在此基础上研究这4株菌在降解香菇菌糠过程中降解酶活、纤维素、半纤维素、木质素以及主要营养成分的动态变化和肥力测定.研究结果显示,桦褶孔菌对木质素降解效果显著,降解率达到 56.35%;无丙二酸柠檬酸杆菌对半纤维素降解效果良好,达到 61.51%.通过对全碳、全氮的测定,发现 4 种菌株降解后的菌糠氮含量均高于对照组,表明加入菌剂后在一定程度上缓解了氮元素的损失量,增加了菌糠肥力.本研究通过比较研究不同类型的微生物对菌糠降解的理化特征,明确真菌和细菌在菌糠降解过程中具有不同的功能特征,为今后对香菇菌糠发酵堆肥、制备微生物复合菌剂研究方面提供重要的参考价值.

中药固体废弃物(中药固废)除含有残留药用成分及微量元素外,还存在大量的木质纤维素资源.本文从处方常用的200种中药中选择了40种典型中药,采用美国可再生能源实验室研究方法,对中药原料及中药固废中木质纤维素组分含量进行定量分析.以木质纤维素总量和有效糖与木质素的比值为评判标准,将中药固废进行分类.结果表明:根茎类中药木质纤维素组分含量平均值为59.78％,叶花草果类木质纤维素组分平均值为58.96％,12种中药木质纤维素含量超过70％;煎煮后的根茎类中药固废木质纤维素组分含量平均值提升至68.82％,花叶草果类木质纤维素组分含量平均值提升至67.54％,18种中药固废木质纤维素含量超过70％;40种中药固废可分为制糖、发酵、制炭和焚烧四类,其中适合制糖的有8种,适合固态发酵或堆肥的有27种,适合制炭的有3种,可用于焚烧的有2种.该分类指导原则为中药厂药渣管理和利用提供了借鉴.

从菌糠鸡粪堆肥中筛选高效的解磷菌并优化其解磷能力,发掘多功能微生物资源以实现农业废弃物的有效利用.利用无机磷选择培养基从堆肥中筛选高效解磷菌,结合形态学观察、生理生化试验、分子生物学鉴定,对菌株进行鉴定.利用单因素和响应面试验优化菌株的解磷培养条件;通过解磷、解钾和产吲哚乙酸能力的测定确定菌株的堆肥潜力.筛选得到一株高效解磷菌株Pb1,经鉴定发现菌株隶属于Bacillus smithii strain;培养条件为葡萄糖 15.0 g/L、硫酸铵 3 g/L、磷酸三钙 7.0 g/L、无机盐 0.48 g/L、温度 55.0℃、摇床转速 225 r/min、初始pH 7.0、装液量 60.0 mL/250 mL、接种量 3.0%(V/V)时,菌株Bacillus smithii Pb1 的解磷能力最强;进一步通过响应面优化发现,当磷酸三钙 6.4 g/L、摇床转速 207 r/min、装液量 65.0 mL/250 mL时,菌株Pb1 培养3 d,发酵液中溶磷量可达 534.68 mg/L,是优化前的 1.58 倍.同时,发现B.smithii Pb1 解有机磷、解钾、产吲哚乙酸能力,分别为 238.99 mg/L、81.06 mg/L、23.26 mg/L.菌株B.smithii Pb1 在高温(55℃)条件下展现出了解无机磷、有机磷、解钾和产吲哚乙酸的能力,为菌株B.smithii Pb1 开发成好氧堆肥菌剂奠定基础.

为解决玉米秸秆固废污染和秸秆资源有效利用问题,采用刚果红染色法(水解圈法)和3,5-二硝基水杨酸(DNS)法从玉米秸秆还田土壤中筛选到一株纤维素降解菌,并对该微生物进行生理生化和分子生物学鉴定,发现该菌株降解纤维素效果较好,经鉴定该菌株为纤维素链霉菌(Streptomyces cellulosae),命名为SJS-15,并对该菌株的酶学特性及纤维素降解能力进行了初步研究.结果表明,菌株SJS-15在发酵培养基中的纤维素酶活(CMC)峰值为30.5 U/mL,最适反应pH为6.0,滤纸酶活(FPA)峰值为25 U/mL,最适反应pH为8.0,两种酶均能在温度20～60℃,pH 4.0～10.0范围内保持较高酶活性.纤维素分解实验表明菌株SJS-15对玉米秸秆和滤纸有分解能力,40 d时对玉米秸秆降解率为35.6％(质量分数,下同),对滤纸降解率为18.6％.扫描电镜结果显示经菌株处理的玉米秸秆较对照有明显降解痕迹.菌株SJS-15具有良好的抗逆性和玉米秸秆纤维素分解能力,可作为玉米秸秆还田和堆肥发酵的高效菌株进行进一步研究.

[目的]研究可降解成年泌乳奶牛粪中主要酸臭物的微生物群落的组成及动态变化.[方法]利用牛粪堆肥环境中的微生物进行了发酵优化、菌种驯化以及酸臭有机物降解规律的研究,结合rDNA高通量测序技术对有益微生物的组成及相对生物量进行了分析.[结果]实验发现,奶牛排泄物中的臭味来源主要为短链有机酸,堆肥自然环境中的微生物可以有效地对有机酸等污染物进行去除,经从低到高浓度的有机酸臭物(W/V,0.1％-0.2％)驯化发酵后,培养物中原核微生物以芽孢杆菌居多,而真核微生物主要由红曲霉及粉状毕赤酵母组成.[结论]进一步推测这几种微生物是耐受并降解有机酸臭物的优势微生物,可以应用于奶牛养殖过程中酸臭排泄物的生物控制.

为探索食用菌栽培废弃物资源的回收利用,以废弃菌袋和鸡粪为基质,按1∶1 (W/W)充分混匀,添加1％(W/W)的腐熟菌剂初发酵3周后,添加0.5％ (w/w)的功能菌剂进行复发酵.结果表明废弃菌袋和鸡粪腐熟充分,其种子发芽指数(GI)符合有机固体废弃物腐熟情况的公认指标.堆肥成品的酸碱度、有机质含量、全氮、全磷、全钾、重金属(总砷,总汞,铅,镉)含量等指标均符合行业标准NY525-2012,可用于农田、果园等作物的肥料,为后续废弃菌袋和鸡粪的资源化利用提供参考.

绿化废弃物资源化循环利用对树立环保理念,引领人们积极参与绿化垃圾收集、分类,提高农业绿色可持续发展和生态保护及实施"沃土工程"具有重要意义.该研究利用校园绿化产生的绿化废弃物,采用条垛发酵技术进行堆肥发酵,制成有机覆盖物和土壤改良剂,对土壤改良剂物理性质(容重、总孔隙度、持水孔隙、pH值、EC值等指标)和营养含量及土壤改良剂浸提液发芽率进行了测定.随后将土壤改良剂应用到校园试验田中进行土壤改良,并通过测定土壤改良前后大田土壤物理性质和营养含量及凤仙花和油菜生长状况对土壤改良剂进行效果评估;同时将有机覆盖物分别应用在校园树穴、校园裸土表面和花坛中进行示范,调查处理样方四个季节杂草含量及杂草抑制率进行有机覆盖物效果评价.结果表明:油菜在改良土壤中长势优于对照,土壤改良剂对土壤板结和土壤可耕性具有较好的改良效果.生长在土壤改良剂基质中的凤仙花长势不如购买基质,表明土壤改良剂不适合直接作为营养栽培基质;有机覆盖物应用在校园树穴、校园裸土表面和花坛中,对杂草具有显著抑制作用并具有很好的景观效果.此外,还对堆肥关键技术和目前绿化废弃物资源化存在的问题进行了讨论.

充分利用当地杂草资源生产双孢蘑菇对于降低生产成本和环境保护具有重要意义.在密云库区杂草多样性调查和配方工艺调整的基础上,对3个批次库区杂草的双孢蘑菇(Agaricus bisporus)生产进行全程监测,包括堆肥期和出菇期的培养料理化性质、物质变化、相关降解酶活性和培养料发酵过程中细菌菌群变化,统计产量等.结果显示,库区杂草种类繁多,株高茎粗,茎杆坚硬紧实,打捆后的杂草饱和吸水量为76.78％.堆肥期培养料的含水量、含碳量和碳氮比逐渐下降,出菇期变化不大;培养料的含氮量在培养料一次发酵结束(PI)均有下降的现象,二次发酵结束(PII)含氮量升高.培养料二次发酵过程中纤维素和半纤维素的利用率均介于40％-60％之间;木质素利用率介于20％-30％.在双孢蘑菇菌丝生长和出菇过程中木质素的利用率为16％-21％.培养料纤维素和半纤维素的含量变化与相关降解酶变化情况相一致.堆肥期样品Illumina测序得到432 595条有效序列,序列平均长度为441 bp;分类分析表明,堆肥时期优势菌群为拟杆菌门(Bacteroidetes)的普氏菌属(Prevotella),厚壁菌门(Firmicutes)的芽孢杆菌属(Bacillus),栖热菌门(Deinococcus-Thermus)的Thermus属、Truepera属、Caldicoprobacter属(一种木聚糖降解菌),放线菌门(Actinobacteria)的热多孢菌属(Thermopolyspora),变形菌门(Proteobacteria)的假黄单胞菌属(Pseudoxanthomonas).3个批次产量在17.1-19.7 kg/m2范围.本研究表明库区杂草取代麦草进行双孢蘑菇工厂化生产是可行的,结果可为其合理利用和工艺改进提供理论依据.

为从土壤环境中分离筛选产嗜热酯酶的菌株, 利用三丁酸甘油酯筛选培养基, 从沼气堆肥发酵周边的土壤中筛选到1株产酯酶的菌株YJ 1-1, 根据其形态特征、生理生化特征及16S r DNA序列分析, 初步确定为嗜麦寡养单胞菌 (Stenotrophomonas maltophilia) .菌株YJ 1-1生产的酯酶在以对硝基苯酚丁酸酯为底物时, 酶活性最高 (2.87 U/mg), 其最适反应温度为75℃, 最适反应p H为7.0, 且该酶表现出极强的温度稳定性和有机溶剂耐受性, 75℃处理12 h, 其酶活性没有明显的变化, 70％ (体积分数) 的甲醇、二甲基甲酰胺、丙三醇、正丙醇、二甲基亚砜、乙醇、异丙醇和丙酮等有机溶剂对酯酶活性均有激活作用, 分别使酯酶活性提高了2.30、4.65、2.05、1.30、5.02、1.74、1.09和2.12倍.上述特征使得该酯酶可应用于工业生产过程中.