木质素降解微生物特性及其对农业废物堆肥腐殖化的影响研究.pdf

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1、湖南大学博士学位论文木质素降解微生物特性及其对农业废物堆肥腐殖化的影响研究姓名：黄红丽申请学位级别：博士专业：环境工程指导教师：曾光明;黄国和20090315木质素降解微生物特性及其对农业废物堆肥腐殖化的影响研究摘要农业废物，尤其是农作物秸秆中含有大量的木质纤维素，其中的木质素成分复杂，分解困难，导致腐殖质转化不完全，堆肥质量不高，因此加速木质素转化为腐殖质成为农业废物堆肥充分腐熟的关键。论文系统研究了木质素的生物降解特性及其对农业废物堆肥腐殖化的影响，首先研究了两种木质素降解微生物简青霉(P e n i c i l l i u ms i m p l i c i s s i m u m)和栗褐

2、链霉菌(S t r e p t o m y c e sb a d i u s)及一组木质素降解复合菌的木质素降解特性。在此基础上，通过固态发酵实验研究了不同木质素降解微生物对腐殖质形成的影响，并在农业废物堆肥中以黄孢原毛平革菌(P h a n e r o c h a e t ec h r y s o s p o r i u m)为接种剂研究了在不同发酵时期接种木质素降解微生物对堆肥腐殖化的影响，为加速堆肥腐熟、提高堆肥品质提供理论指导。对户s i m p l i c i s s i m u m 产漆酶的调控研究发现，附加碳源抑制漆酶L a e 活性，而适量氮源可显著提高酶活，常用的L a c

3、诱导剂A B T S 和二甲苯胺并不能促进简青霉产生L a c。在发酵过程中，木质素的降解率实际上可能是由L a c 的聚合和解聚作用整合的结果。各种附加营养物诱使Ps i m p l i c i s s i m u m 在第3 d 出现L a e 活性峰，该峰值下漆酶聚合能力特别强，直接影响最后木质素的降解率。&b a d i u s 对稻草木质纤维素的降解研究发现，附加碳氮源对过氧化物酶的产生及木质素的降解均有促进作用，但对半纤维素酶和纤维素酶的产生及半纤维素和纤维素的降解均有抑制作用；附加氮源一酵母膏明显促进可酸沉淀的多聚木质素(A P P L)的产生，而附加氮源氯化铵和碳源葡萄糖均抑制

4、A P P L 的产生。分别从农业废物堆肥的升温、降温以及腐熟阶段筛选出三组木质素降解复合菌M C l、M C 2 和M C 3。初筛和复筛的结果均表明复合菌M C l 具有高效木质素降解能力。复合菌M C l 的营养调控正交试验研究表明，该复合菌的最佳培养条件是：摇床转速为1 2 0 r m i n，第一碳源为蔗糖，氮源为蛋白胨，添加A B T S、藜芦醇、吐温8 0、C u 2+和M n 2+，且第二碳源碱木质素的加入时间为培养的第2 d。在此最佳综合培养条件下，复合菌M C l 培养6 d 后的L i P 酶活为5 7 9 9 1 U L，M n P酶活为8 8 2 4 9 U L，L

5、a e 酶活为8 0 9 4 U L，培养1 0 d 后的木质素降解率为4 6 7 5。比较研究了两种不同木质素降解菌(Pc h r y s o s p o r i u m 和&b a d i u s)及土著微生物对腐殖质形成的影响。结果表明，接种木质素降解微生物有利于腐殖质总量的形成，且&b a d i u s 更有利于腐殖质的形成。由于两种微生物具有不同的木质素降解机理，它们降解木质素形成腐殖质的过程也有所不同。Pc h r y s o s p o r i u m 转化木质素生成简单分子富里酸(F A)，然后聚合F A 生成复杂的分子胡敏酸(H A)，而b a d i u s 改性木质素，

6、先生成H A，然后将H A 转化成F A。博l j 学位论文考察了在农业废物堆肥的不同发酵时期接种Pc h r y s o s p o r i u m 对堆肥腐殖组分、腐熟度及胡敏酸光学特性的影响。结果表明，在一次发酵时期接种Pc h r y s o s p o r i u m 对木质素的降解和腐殖质的形成都没有明显的促进作用，而在二次发酵时期接种Pc h r y s o s p o r i u m 既能提高木质素的降解率，也能促进腐殖质的形成。另外，在二次发酵时期接种Pc h r y s o s p o r i u m 可以使堆肥的腐熟期缩短7 d，但一次发酵时期接种并没有明显缩短堆肥周期。

7、胡敏酸光谱扫描结果进一步表明，在一次发酵时期接种黄孢原毛平革菌不能明显促进胡敏酸的腐殖化程度，但在二次发酵时期接种黄孢原毛平革菌能明显促进堆肥中胡敏酸结构的复杂化，增加其芳构化程度及缩合程度，从而明显提高胡敏酸腐殖化程度。关键词：堆肥；农业废物；木质素；腐殖质；接种剂I I IA b s t r a c tA g r i c u l t u r a lw a s t e s，e s p e c i a l l yc r o ps t r a w s，c o n t a i nm a n yq u a n t i t i e so fl i g n o c e l l u l o s e T h

8、 em a i nc o m p o n e n t，l i g n i n，i sd i f f i c u l tt ob eb i o d e g r a d e dd u et ot h ec o m p l e xc o m p o n e n ta n dl e a d st h ei n s u m c e n tt r a n s f o m a t i o no fh u m u sa n dl O Wq u a l i t yo fc o m p o s t S oa c c e l e r e l a t i n gt h eh u m i f i c a t i o n

9、o fl i g n i ni sc r i t i c a lt ot h es u f f i c i e n tm a t u r i t yo ft h ea g r i c u l t u r a lw a s t e s C h a r a c t e r i s t i c so fl i g n i n o l y t i cm i c r o o r g a n i s m sa n dt h e i re f f e c t so nt h eh u m i f i c a t i o no ft h ea g r i c u l t u r a lw a s t e se

10、 o m p o s t i n gw e r es t u d i e d F i r s t l y,t h el i g n i nd e g r a d i n gc h a r a c t e r i s t i c so fP e n i c i l l i u ms i m p l i c i s s i m u m，S t r e p t o m y c e sb a d i u sa n do n ec o m p o s i t em i c r o o r g a n i s mw e r es t u d i e d B a s e do nt h e s e，t h

11、ee f f e c to fb i o d e l i g n i f i c a t i o no fr i c es t r a wb yd i f f e r e n tl i g n i n o l y t i co r g a n i s m so nh u m u sf o r m a t i o nw a sd i s c u s s e di ns o l i ds t a t ef e r m e n t a t i o n L a s t l y,t h el i g n o c e l l u l o l y t i em i c r o o r g a n i s m

12、，P h a n e r o c h a e t ec h r y s o s p o r i u m，w a si n o c u l a t e dd u r i n gd i f f e r e n tp h a s e so fa g r i c u l t u r a lw a s t e sc o m p o s t i n ga n di t se f f e c t so nt h eh u m i f i c a t i o nw e r es t u d i e d T h e s er e s u l t sw o u l dg i v et h e o r yi n s

13、 t r u c t i o nf o ra c c e l e r a t i n gc o m p o s t i n ga n di m p r o v et h ec o m p o s tq u a l i t y T h el a c c a s ea c t i v i t i e so f 户s i m p l i c i s s i m u md u r i n gs o l i ds t a t ef e r m e n t a t i o nw i t hr i c es t r a ww e r es t u d i e d R e s u l t ss h o w e

14、 dt h a ta l ls u p p l e m e n t a lc a r b o nn u t r i e n t si n h i b i t e dt h el a c c a s ea c t i v i t y,w h i l ep r o p e rc o n c e n t r a t i o no fs u p p l e m e n t a ln i t r o g e ns o u r c e sr e m a r k a b l ye n h a n c e dt h el a c c a s ea c t i v i t y T h ee n h a n c

15、e m e n to fl a c c a s ea c t i v i t yb yo r d i n a r yl a c c a s ei n d u c e r s2，2 -a z i n o b i s(3-e t h y l b e n z t h i a z o l i n e 6-s u l f o n i ca c i d)a n dx y l i d i n ew a sn o to b s e r v e di nt h i ss t u d y L i g n o c e l l u l o s ed e g r a d a t i o nw a si m p r o

16、v e dw h e nl a c c a s ea c t i v i t yw a sr e l a t i v e l yl o wd u r i n gt h ef e r m e n t a t i o n，w h i c hp r o v e dt h ep o l y m e r i z i n ga n dd e p o l y m e r i z i n gf u n c t i o no fl a c c a s ei nl i g n i nd e g r a d a t i o nb y 尸s i m p l i c i s s i m u m A l ls u p p

17、 l e m e n t a ls o u r c e sm i g h ti n d u c et h ep e a ko fL a ca c t i v i t yo nd a y3w h e nt h ep o l y m e r i z i n gf u n c t i o nw a se s p e c i a l l ys t r o n g T h el i g n o c e l l u l o s ed e g r a d a t i o no ff i c es t r a wb yS t r e p t o m y c e sb a d i u sd u r i n gs

18、 o l i ds t a t ef e r m e n t a t i o nw a sr e s e a r c h e d T h er e s u l t ss h o w e dt h a tn i t r o g e nr e s o u c e-y e a s te x t r a c ts t i m u l a t e dt h ep r o d u c t i o no fp e r o x i d a s ea n di n c r e a s e dt h ed e g r a d a t i o nr a t eo fl i g n i n H o w e v e r

19、t h e yi n h i b i t e dt h ep r o d u c t i o no fb o t hh e m i c e l l u l a s ea n dc e l l u l a s e T h e ya l s od e c r e a s e dt h ed e g r a d a t i o nr a t eo ft h eh e m i c e l l u l o s ea n dc e l l u l o s e N i t r o g e ns o u r c e y e a s te x t r a c to b v i o u s l ys t i m

20、u l a t e dt h ep r o d u c t i o no fA P P L，b u tn i t r o g e ns o u r c e a m m o n i u mc h l o r i d ea n dc a r b o ns o u r c e g l u c o s ei n h i b i t e di t sp r o d u c t i o n I V博卜学位论文T h r e ec o m p o s i t em i c r o o r g a n i s m s(M C1，M C 2a n dM C 3)w i t ht h ea b i l i t y

21、o fl i g n i nd e g r a d a t i o nw e r es c r e e n e df r o mt h r e es t a g e so fa g r i c u l t u r a lw a s t ec o m p o s t i n ga n dt h et h r e es t a g e sw e r ew a r m i n gp h a s e，c o o l i n gp h a s ea n df a l l i n gp h a s e，r e s p e c t i v e l y T h er e s u l t so fp r e l

22、 i m i n a r ys c r e e n i n ga n df u r t h e rs c r e e n i n gb o t hi n d i c a t e dt h a tt h ec o m p o s i t em i c r o o r g a n i s mM C1s c r e e n e df r o mt h ew a r m i n gp h a s eh a dt h eb e s ta b i l i t yt od e g r a d el i g n i n A n dt h e n，o r t h o g o n a le x p e r i m

23、 e n tw a sa d o p t e dt os t u d yi t sn u t r i t i o n a lr e g u l a t i o n T h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h eo p t i m u mi n t e g r a t i v ec u l t u r ec o n d i t i o n so fM C1w e r ea sf o l l o w s：r o t a t es p e e dw a s12 0r m i n；t h ef i r s tc a r b o ns o u r c ew a ss

24、u c r o s e，n i t r o g e ns o u r c ew a sp e p t o n e A T B S，V e r a t r y la l c o h o l，T w e e n-8 0，C u 2+a n dM n 2+s h o u l db ea d d e da n dt h es e c o n dc a r b o ns o u r c ew a sa d d e da f t e r2d a v s U n d e r i n gt h eo p t i m u mi n t e g r a t i v ec u l t u r ec o n d i

25、t i o n s，t h ee n z y m ea c t i v i t yo fL i P,M n Pa n dL a ca f t e r6d a y sw e r e5 7 9 9 1U L，8 8 2 4 9U La n d8 0 9 4U L，r e s p e c t i v e l y T h el i g n i nd e g r a d a t i o nr a t ew a s4 6 7 5 a f t e r10d a y s T h ee f f e c t so fb i o d e l i g n i f i c a t i o no fr i c es t

26、r a wb yt w od i f f e r e n tl i g n i n o l y t i co r g a n i s m s(Pc h r y s o s p o r i u ma n d&b a d i u s)a n da b o r i g i n a lm i c r o b eo nh u m u sf o r m a t i o nw e r ec o m p a r e d T h er e s u l t si n d i c a t et h a tl i g n i nd e g r a d i n gm i c r o o r g a n i s m sc

27、 o u l dp r o m o t eh u m u sf o r m a t i o n F u r t h e r m o r e&b a d i u sc o u l da c c e l e r a t et h eh u m u sf o r m a t i o nm o r et h a nPc h r y s o s p o r i u m S i n c et h ed e g r a d i n gm e c h a n i s m so ft w os t r a i n sw e r ed i f f e r e n t，t h ea p p r o a c h e

28、so fh u m u sf o r m a t i o nf r o ml i g n i nw i t hPc h r y s o s p o r i u ma n ds b a d i u sw e r ea l s od i f f e r e n t Pc h r y s o s p o r i u mm e t a b o l i z e dl i g n i nt os i m p l em o l e c u l e s(F A)，w h i c ht h e nw e r ep o l y m e r i z e dt oc o m p l e xm o l e c u l

29、e s(H A)W h i l e&b a d i u sm o d i f i e dl i g n i nt oH A，w h i c ht h e nw e r et r a n s f o r m e dt oF A T h el i g n o c e l l u l o l y t i cm i c r o o r g a n i s m，尸c h r y s o s p o r i u m，w a si n o c u l a t e dd u r i n gd i i f f e r e n tf e r m e n t a t i o np h a s e so fa g r

30、 i c u l t u r a lw a s t e sc o m p o s t i n ga n di t se f f e c t so nh u m u s，c o m p o s tm a t u r i t ya n ds p e c t r o s c o p i cc h a r a c t e r i z a t i o no fh u m i ca c i df r a c t i o nw e r ei n v e s t i g a t e d T h er e s u l t ss h o w e dt h a ti th a sn oo b v i o u se

31、f f e c to nt h el i g n i nd e g r a d a t i o na n dh u m u sf o r m a t i o nw h e nPc h r y s o s p o r i u mw a si n o c u l a t e dd u r i n gt h ef i r s tf e r m e n t a t i o np h a s eo fc o m p o s t i n g，b u ti tc a ni n c r e a s et h el i g n i nd e g r a d a t i o na n ds t i m u l a

32、 t et h eh u m u sr e l e a s ew h e ni tw a si n o c u l a t e dd u r i n gt h es e c o n df e r m e n t a t i o np h a s eo fc o m p o s t i n g W h e ni n o c u l a t e dd u r i n gt h es e c o n df e r m e n t a t i o np h a s e，Pc h r y s o s p o r i u ms h o r t e nt h ep e r i o do ft h ec o

33、m p o s t i n g，w h i l ei td i dn o ts h o r tt h ep e r i o do ft h ec o m p o s t i n gw h e ni n o c u l a t e dd u r i n gt h ef i r s tf e r m e n t a t i o np h a s e S p e c t r o s c o p i cc h a r a c t e r i z a t i o no fh u m i ca c i df r a c t i o ns h o w e dt h a tt h ei n o c u l a

34、 t i o nPc h r y s o s p o r i u mi n c r e a s e dt h ed e g r e eo ft h ea r o m a t i z a t i o na n dt h em o l e c u l a rp o l y m e r i z a t i o no fh u m i ca c i dw h e ni n o c u l a t e dd u r i n gs e c o n df e r m e n t a t i o np h a s e，w h i l ei td i dn o tp r o d u c ea nV木质素降解微生

35、物特性及其对农业废物堆肥腐殖化的影响研究o b v i o u sc h a n g eo nt h eh u m i f i c a t i o nd e g r e eo fh u m i ca c i dw h e ni n o c u l a t e dd u r i n gt h ef i r s tf e r m e n t a t i o np h a s e K e yW o r d s：C o m p o s t；A g r i c u l t u r a lw a s t e s；L i g n i n；H u m u s；I n o c u l a t i o nV I湖

36、南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：若彳7 确日期：妒7 年6 月1 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等

37、复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密白，在年解密后适用本授权书。2、不保密圈。(请在以上相应方框内打“”)作者签名：导师签名：簧旧玉Q日期：二年6 月1 日日期：。年月日博上学位论文1 1 农业废物处理现状第1 章绪论1 1 1 农业废物概述农业废物指农业生产过程中产生的、不能有效利用并可直接或间接引起环境污染的物质。广义的农业废物包括农村生活垃圾、禽畜粪便、秸秆、农用塑料等。狭义的农业废物主要包括作物秸秆和禽畜粪便两大类。秸秆由有机物、少量矿物质及水分构成，其有机物主要是木质素、纤维素和半纤维素，营养价值低。农作物成熟后，秸秆中的维生素几乎已全部被破坏，胡萝卜素含量仅为2 5

38、 9 k g，在农业生产中的应用面较窄。我国是一个农业大国，农作物播种面积居世界第一。据估计，每年我国农作物秸秆总产量大于7 8 亿t a，其中稻草2 3 亿t，玉米秸秆2 2 亿t，豆类和杂粮作物秸秆1 0 亿t，花生和薯类、蔬菜废物等2 亿t。充分、有效地利用这类资源却相当困难，这是由于秸秆产量随季节变化，且产量大、价值低、体积大、不便运输，秸秆的自然降解过程又极其缓慢，导致6 0 以上的秸秆未被有效利用或还田，随处堆放或就地焚烧，造成了极大的环境污染和严重的物质资源浪费【l】。随着集约化程度的提高和生产规模的不断扩大，禽畜粪便的产生数量持续增加，对环境的威胁也越来越大。2 0 0 3 年

39、全国禽畜粪便产量为2 6 8 4 亿t，而同时期工业固体废物产量为1 0 0 4 亿t，禽畜粪便的量是工业固体废物的2 6 7 倍【2 1。我国禽畜养殖业连续2 0 年按平均9 9 的速率持续递增，预测到2 0 1 0 年全国禽畜粪便的排放量将达到4 5 亿t。调查还发现，全国9 0 以上的规模化养殖场没有经过环境影响评价，9 0 的规模化养殖场缺乏必要的污染治理设施。大量的禽畜粪便不经处理就排放到环境中，不仅污染了地表水和地下水，而且也会导致病原菌的扩散，对禽畜及人类的健康构成威胁【3】。在一些城市郊区，禽畜粪便已对水源、空气和区域环境造成了严重污染，个别地区还造成人畜共患疾病的发生【4】。

40、农业废物是资源利用过程中物质和能量的流失份额，是物质和能量的载体，从环境生态学角度看，农业废物是错位的资源。从能量利用来看，秸秆和禽畜粪便分别是生态系统中第一、二营养级所产生的废物，含有能量较多。资料表明，秸秆和禽畜粪便的总氮、磷、钾贮量达48 7 2 万t，占农业废物总氮、磷、钾的8 1 8 5，因此对作物秸秆和禽畜粪便的资源化处理具有实际意义【l】。术质素降解微牛物特性及其对农业废物堆肥腐殖化的影响研究1 1 2 农业废物处理现状1 1 2 1 作物秸秆处理技术作物秸秆的资源化利用不但能够减少以至消除农业废物危害，而且能给农业生产过程提供丰富的能源和物质投入，从而减少农业生产过程的外部投入

41、，达到节约资源，降低生产成本，增加农业收入，形成农业的可持续发展。目前，我国作物秸秆资源的综合利用方式有作为饲料、用作燃料及秸秆还田等。1 秸秆作饲料由于秸秆含有很高的营养价值，根据生态系统食物链中的能量流动规律，秸秆作饲料是一种很常见的利用方式。但是秸秆中4 4 的纤维素、3 3 的半纤维素和8 的木质素均不易被家畜消化吸收，且适口性差，因此，近几年来随着秸秆氨化、青贮、无氧发酵等处理技术应用于秸秆饲料生产中，不但增加了饲料的养分含量，家畜的采食量也显著增加【5】。在青贮和氨化过程中，微生物经发酵后会产生一定浓度的乳酸，这既可以保护饲料的营养成分不受损失，又可以使饲料保持青鲜多汁的特点，适口

42、性加强。如氨化后秸秆的消化率可提高2 0，秸秆总的营养价值可提高1 倍【6】。2 秸秆作燃料我国农村人口较多，由于秸秆有较高的热能价值，因此有很大一部分地区直接用秸秆作燃料。不过随着农民生活水平的提高，用秸秆作燃料的数量在不断减少，例如，江苏和安徽省大约只有2 4 左右的作物秸秆用作燃料【7】；用秸秆作燃料不但造成了资源的浪费，其肥料和饲料功能都未充分发挥，且热量浪费较大，而且容易造成环境污染。为了改善这一状况，可以用专门设备对秸秆加以利用，提高利用率。在秸秆资源收集较为便利的地方，如农场、城市郊区等地，可以建造秸秆发电厂或热电站。在较为分散的地方，可以建设一些小型的秸秆供热站，实现区域性集中

43、供能。从而有利于提高秸秆的热能利用率。3 秸秆还田秸秆还田是目前大力提倡的秸秆资源化利用方式，它能够增加土壤有机质和养分含量、改善土壤物理性状、提高土壤生物活性等。秸秆还田的主要方式是机械直接还田、覆盖还田和堆沤腐熟还田。机械直接还田技术能加速秸秆在土壤中的腐解，提高土壤有机质含量，改善土壤的团粒结构和理化性能，促进作物增产【8】。秸秆覆盖还田地表后既可以阻挡降水对地表的直接冲击，保护土壤表层结构，也可以有效降低土壤中水分向大气蒸发的速度，减少蒸腾量，使得土壤有效储水量明显提高【9】。堆沤腐熟还田也称为高温堆肥，可解决我国目前有机肥短缺的现状。目前的堆沤腐熟还田技术已不同于传统堆制沤肥技术，主

44、要是利用快速堆肥剂产生大量的纤维素酶，在较短时2博l j 学位论文间内将各种作物秸秆堆制成有机肥【1 0】。我国是秸秆资源十分丰富的农业大国，加强农作物秸秆的综合利用，既是我国创建“资源节约型、环境友好型社会”的重要举措，同时又可以提高农业综合生产能力，是开拓新的农业资源和农业经营领域的重要选择，增加农民收入的重要途径。1 1 2 1 禽畜粪便处理技术科学合理地利用禽畜粪便，不仅可增加经济效益，而且可治理它带来的环境污染，是一项变废为宝，化害为利，一举两得的技术措施。目前，我国禽畜粪便的综合利用方式有用作饲料、用作能源及用作肥料等。1 用作饲料禽畜粪便经过科学的加工处理后，是饲喂禽畜的一种优质

45、再生饲料，这不仅有效地开辟饲料资源，减少环境污染，缓解人畜争粮矛盾，降低养殖成本，提高经济效益等具有明显的效果。禽畜粪便特别是鸡粪中含有大量未消化的粗蛋白，维生素B、矿物质元素、粗脂肪和一定数量的碳水化合物，但同时又含有有害物质包括病原微生物、化学物质、杀虫剂、有毒金属、药物和激素等。所以，禽畜粪便需经过无害化处理后才可用作饲料。目前国内外对禽畜粪便的处理主要采用高温干燥法、化学处理法、青贮法、发酵法、氨化法和分离法等【1 2,1 3 。近年来，随着水产业及庭院经济的发展，禽畜粪便开始大量用作喂鱼的饲料。同时也有禽畜粪便养殖蝇蛆、蚯蚓的报道【1 4,1 5】。但由于禽畜粪便用作饲料存在能量低，

46、矿物质含量较高等营养不平衡，此外，禽畜生产过程中大量使用各种添加剂，其中大部分残留在粪便中，粪便再作为饲料使用时，可能会出现超标甚至中毒的问题【l 引，所以目前发达国家己不主张使用禽畜粪便作饲料【1 1 7 1。2 用作能源集约化养殖场禽畜粪便转化成能源，主要是通过厌氧消化工艺转化而获得沼气。采用以厌氧发酵为核心的能源环保工程，是目前禽畜粪便无害化处理、综合利用最有效的方法。它不但能提供清洁能源(沼气)，解决我国广大农村燃料短缺和大量焚烧秸秆的矛盾，还能消除臭气，杀死致病菌和致病虫卵，解决大型畜牧养殖场的禽畜粪便污染问题。此外，发酵原料或产物可以生产优质饲料，发酵液可以用作农作物生长所需的营养

47、添加剂。目前，这种工艺已经基本成熟，很多地方已经建立了沼气池，据调查，全国已建成大中型沼气工程4 6 0 多座，池容积达到1 3 万m 3，年处理农业废弃物30 0 0 万t，全年产气达20 0 0 万m 3【1 引。但是用于制作沼气时需要使粪便处于无氧环境，有机物碳氮比一般为2 5：1，甲烷菌活动最适温度为3 5 C 以及沼液需保持p H 在6 5 7 5 等，对此很多农村居民往往不易把握，成为用禽畜粪便制作沼气的一个障碍【”】。此外，沼气技术是一次性投入大、3木质素降解微生物特性及其对农业废物堆肥腐殖化的影响研究成本回收慢的污染治理技术，加大了推行的困难【2。3 用作肥料禽畜粪便中含有大量

48、的有机质和氮、磷、钾等农作物生长所需的营养物质，是农业可持续发展的宝贵资源。施于农田后有助于改良土壤结构，提高土壤有机质含量，促进农作物的增产。但粪便中含有多种有害成分，如重金属、病原菌、有机物及各种激素、抗生素等，因此，施用禽畜粪便不仅要看到有利的方面还要考虑到施用后的环境效应。禽畜粪便是优质的有机肥料，可以作为肥料直接施用，但是由于水分含量高、使用不方便、易造成二次污染等原因而限制了它的使用。高温堆肥是处理禽畜粪便的有效方法，通过微生物降解禽畜粪便中的有机质，从而产生高温，杀死其中的病原菌，使有机物转化为腐殖质，提高肥效【2 1 1。从我国禽畜粪便的利用情况来看，不同禽畜粪便使用差异较大。

49、鸡粪由于含有的营养成分比较高、含水量较低，大中型养鸡场、养鸡专业户的鸡粪供给农民作为肥料，得到充分的利用；而猪粪和牛粪由于含水量较高、运输不方便，在一些地区猪、牛粪堆放没有固定的场所，随意堆放的现象极为普遍，猪、牛粪的还田利用率较低，据对部分地区调查，一些地区的猪、牛粪还田利用率仅达3 0,-,5 0，有一半以上的粪便没有得到利用【l9 1。随着集约化禽畜养殖的发展，禽畜粪便的日趋集中，以及种植业逐渐转向省工、省力、高效、清洁的栽培模式转变，传统的有机肥料积、制、保、用技术已不能适应现代农业的发展，于是在一些地区也兴建了一批禽畜有机肥生产厂。采用的方法有厌氧发酵法、快速烘干法、微波法、膨化法、

50、充氧动态发酵法【2 2 1。目前用禽畜粪便制作有机肥作为资源化利用所占的比例仍较低。据对上海市有机肥生产的调查，上海市商品有机肥的产量仅占禽畜粪便总量的2 3 嘣”】。1 2 堆肥化处理技术研究进展堆肥化(C o m p o s t i n g)就是依靠自然界广泛分布的细菌、放线菌、真菌等微生物，在一定的人工条件下，有控制地促进可被生物降解的有机物向稳定的腐殖质转化的生物化学过程，其实质是一种发酵过程【2 3 1。在这种堆肥化过程中，有机物由不稳定状态转化为稳定的腐殖质物质，对环境尤其是土壤环境不构成危害，而把堆肥化的产品称为堆肥。堆肥化过程虽然是本世纪才发展起来的科学技术，但原始的堆肥方式很