菜粕與藍藻混合高溫發(fā)酵過程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化及光譜學特性

菜粕與藍藻合高溫發(fā)酵程中的物質(zhì)化及光譜特性解決農(nóng)業(yè)固體有機廢棄物問題的根本途徑就在于開展其資源化利用。目前資源化利用農(nóng)業(yè)固體有機廢棄物的最有效和最經(jīng)濟的途徑是好氧堆肥?？焖俑咝Ф逊始夹g(shù)資源化利用固體有機廢棄物的關(guān)鍵是理解堆肥過程中的物質(zhì)降解情況及選擇合適的接種微生物論文以菜粕為主要原料生產(chǎn)氨基酸有機肥,通過添加微生物菌劑和藍藻,建立了3不同的堆體：CK,菜粕堆肥；AA,菜粕+微生物菌劑；LA,菜粕+藍藻+微生物菌劑。本論文主要研究了不同堆體在堆肥過程中的物理化學生物學指標以及光譜學特征的動態(tài)變化,揭示了菜粕和藍藻共發(fā)酵過程中物質(zhì)變化的基本規(guī)律；研究了添加微生物菌劑和藍藻對菜粕堆肥光譜學性質(zhì)變化的影響運用二維相關(guān)光譜方法研究菜粕堆肥過程中的物質(zhì)降解順序；研究了三維熒光光譜熒光區(qū)域指數(shù)(EEM-FRI)方法評價堆肥腐熟度的可行性用多重熒光標記激光共聚焦顯微鏡(CLSM)方法,研究了添加微生物菌劑和藍藻對菜粕堆肥中的大分子有機物降解和微生物空間分布的影響,揭示堆肥腐熟機制。本論文獲得了如下的研究成果。1)加入微生物菌劑可以明顯縮短堆體升溫時間AA較CK堆體提前5天達到高溫期；提高堆體的最高溫度,AA較CK堆體平均溫度高℃以上；加速發(fā)酵進程。發(fā)酵結(jié)束時,3個堆體pH和EC差異不顯著均達到國家有機肥標準；微生物菌劑的添加明顯促進了有機碳的降解,總碳(TC)量下降,水溶性總碳(DOC)含量上升；堆肥總氮含量變化不大,但水溶性總氮和游離氨基酸含量升高,發(fā)酵結(jié)束時,AA和LA處理游離氨基酸含量達到50.00ggkg-1右；發(fā)酵結(jié)束時LA處理檢測不到藻毒素。該結(jié)果表明,藍藻和菜粕混合高溫發(fā)酵處理不但使藍藻無害化處理而且也

達到了藍藻得資源化利用目的研究表明藍藻與菜粕混合高溫發(fā)酵是資源化利用藍藻的一個重要途徑。2)在發(fā)酵過程中,3個堆體不同天數(shù)的堆肥樣品間的一維紅外光譜(FTIR)譜圖中的峰位置十分相似,僅峰強度上有所變化用二維相關(guān)光譜分析方法,發(fā)現(xiàn)堆肥樣品中有機物降解特征差異明顯。具體而言,在1800-900cm-1數(shù)范圍內(nèi)的二FTIR相關(guān)光譜顯示,在堆肥過程中,纖維素、蛋白質(zhì)和異質(zhì)多糖降解之間有協(xié)同關(guān)系；接種微生物菌劑能促進多糖的降解,但藍藻卻抑制了多糖的降解；纖維素、蛋白質(zhì)和異質(zhì)多糖的降解順序不同,具體為CK堆體中物質(zhì)降解順序為異質(zhì)多糖gt;氨基酸化合物Ⅰ氨基酸化合物Ⅱ>纖維素,AA和LA堆體中物質(zhì)降解順序為纖維素>異質(zhì)多糖>氨基酸化合物Ⅱ>氨基酸化合物Ⅰ3600-3100cm-1數(shù)范圍內(nèi)的二維FTIR相關(guān)光譜譜圖,進一步揭示了接種微生物菌劑能夠改變堆肥中的纖維素和異質(zhì)多糖中的OH鍵的降解順序。因此,二維FTIR相關(guān)光譜方法可以用于研究接種加速堆肥腐熟機制的一種工具。3)三維熒光光譜結(jié)果顯示,在發(fā)酵過程中類蛋白質(zhì)物質(zhì)含量逐步下降,而腐殖酸類物質(zhì)和富里酸類物質(zhì)含量均呈整體上升趨勢種微生物菌劑能增強類富里酸和類胡敏酸物質(zhì)含量。通過對三維熒光峰強度和區(qū)域面積積分與化學物學指標的皮爾森相關(guān)性分析確定,三維熒光光譜可以用于表征堆肥腐殖化程度其中中類富里酸和類胡敏酸峰強度和類蛋白類熒光區(qū)域面積積分更適用于表征堆肥的腐熟度菜粕原料接種微生物菌劑和藍藻影響了木質(zhì)纖維素的降解和纖維素結(jié)晶度的變化。添加微生物菌劑可以明顯促進發(fā)酵過程中半纖維素和木質(zhì)素的降解使纖維

素的含量增加。藍藻與菜粕混合發(fā)酵,則在一定程度上影響了微生物菌劑作用的發(fā)揮。堆體材料主體菜粕纖維結(jié)晶體為典型的纖維素Ⅰ型整個堆肥過程沒有改變纖維素的晶型；Si02和碳酸鈣的衍射強度峰隨著堆肥的進行逐步增強；各堆體的纖維素結(jié)晶度先上升后下降,其中,以AA處理下降的幅度最大。5)通過變性梯度凝膠電泳方法,發(fā)現(xiàn)堆肥過程中所有堆體的細菌種類逐漸增多而隨著高溫期的延續(xù),堆體的細菌種類逐步下降,堆肥前期和后期細菌類型差異較大。多重熒光標記-激光共聚焦顯微鏡(CLSM)原位觀察