Page 26 - 《华中农业大学学报（自然科学版）》2022年第4期

第41卷 第4期 华 中 农 业 大 学 学 报 Vol.41 No.4
2022年 7月 Journal of Huazhong Agricultural University July 2022，20~27

1 材料与方法 加入孔中，以空白液体培养基为对照，于 37 ℃培养
张晟国，彭彦，李茹玉，等.堆肥发酵功能菌株的筛选及其在鸡粪好氧堆肥中的应用［J］.华中农业大学学报，2022，41（4）：20‐27.
DOI：10.13300/j.cnki.hnlkxb.2022.04.003 24 h 后观察打孔周围抑菌圈情况并测量其直径。在
1.1 试验材料
混合培养基发酵过程中，分别取 4株菌 OD 600 值为 1.0
堆肥发酵功能菌株的筛选及其在鸡粪 本研究中所用菌株均来自笔者所在课题组前期 左右的菌液，添加菌悬液量，采用 4 因素 3 水平的正
从不同堆肥和土壤样品中分离的原有保存菌株。其 交试验确定 9 种不同组合，最终确定菌株的最佳配
好氧堆肥中的应用 中，饲料类芽胞杆菌（Paenibacillus pabuli）5-1、台中 伍。发酵过程中活菌数采用平板涂布法计数，并测

类芽胞杆菌（Paenibacillus taichungensis）6-6 和红球 定其吸光值（OD 600 ）。
张晟国，彭彦，李茹玉，李展鑫，黄逸豪，王国磊，任竹青，吴健 菌（Rhodococcus hoagii）K4-1 在中国典型培养物保 1.5 复合菌剂接种鸡粪好氧堆肥的应用效果研究
藏中心的保藏编号分别为 CCTCC NO：M2021574、
华中农业大学动物科学技术学院，武汉 430070 1）鸡粪好氧堆肥试验。鸡粪因含有较高的氮素
CCTCC NO：M2021575 和 CCTCC NO：M2021573。
养分，是有机肥生产常用的原材料。本研究堆肥试
摘要 为开发畜禽粪便好氧堆肥的高效降解转化和除臭固氮菌剂，进一步提高堆肥效率和品质，通过菌株 复合菌剂Ⅲ是笔者所在课题组曹蕊前期研制的堆肥 验于 2020 年 12 月在华中农业大学试验养鸡场内进
产酶和除臭能力分析筛选堆肥发酵功能菌株，分别研制了 2 种复合菌剂（复合菌剂Ⅰ和复合菌剂Ⅱ），探究添加 菌剂配方（枯草芽胞杆菌 BS2∶解淀粉芽胞杆菌 Ba∶ 行。堆肥试验采用鸡粪为原材料，锯末为堆肥辅料。
复合菌剂对鸡粪好氧堆肥常规理化指标、纤维素酶和脲酶活性、氮损失、堆肥产品质量的影响。结果显示：与空 地衣芽胞杆菌 BL1∶酿酒酵母 SC=3∶1∶3∶4）（专利
其中，测定堆肥原材料锯末和鸡粪的初始 C/N 和含
白对照组和实验室前期研制的复合菌剂Ⅲ相比，复合菌剂Ⅰ因含有机物质降解能力较高的菌株，能显著增加堆 号：ZL202010616986.0）。
水率，锯末的 C/N 为 125.6，含水率为 10.45%；鸡粪
体纤维酶活性，后期纤维素酶酶活高达 4.937 U/g；添加复合菌剂Ⅰ可显著提高堆体温度，最高温度可达 65.8 ℃， 堆肥原材料鸡粪来自华中农业大学实验鸡场， 的 C/N 为 8.72，含水率为 71.69%。调节堆肥 C/N
比对照组高 5.8 ℃；而复合菌剂Ⅱ因含有除臭能力较强的菌株，能显著降低堆体的脲酶活性和氮损失；添加复合 辅料锯末来自华中农业大学动物医院。
菌剂Ⅱ提高了堆肥产品的总养分含量，堆肥产物总养分可达到 5.32%，显著高于对照组（4.52%）。2种复合菌剂 1.2 主要仪器与设备 比 为 25∶1 左 右 ，含 水 率 为 50%~60%，最 终 按 鸡
均能加快堆肥腐熟，堆肥第7天时，种子发芽指数（GI）值分别为75.12%和75.29%，而对照组GI值仅为47.89%。 粪∶锯末=6∶1 比例充分混合。共设置 4 个处理组，
Vario PYRO cube 元素分析仪，德国 Elementar； 空白对照组（CK）、复合菌剂Ⅰ组（ABⅠ）、复合菌剂
结果表明，本研究研制的复合菌剂Ⅰ和Ⅱ在鸡粪好氧堆肥应用中有良好的效果，可使堆肥升温、腐熟程度高，增
LH3-CNP 氨氮总磷测定仪，杭州陆程仪器有限公
加纤维素酶活性，降低脲酶活性，减少堆肥产物总养分流失和氮损失率。 Ⅱ组（ABⅡ）、复合菌剂Ⅲ组（ABⅢ）。本研究的复合
司；722E 紫外分光光度计，上海光谱仪器有限公司；
关键词 鸡粪；好氧堆肥；复合菌剂；纤维素酶；脲酶；除臭；有机肥生产 菌剂Ⅰ和Ⅱ是在复合菌剂Ⅲ的基础上进行改进。在
WT20003 电热恒温培养箱，上海天呈实验仪器制造
中图分类号 S141.4；X713 文献标识码 A 文章编号 1000-2421（2022）04-0020-08 堆肥起始时将复合菌剂按堆体体积的 1% 比例进行
有 限 公 司 ；AB204-N 分 析 天 平 ，瑞 士 METTLER 喷洒添加，混匀。
畜禽粪便是我国最主要的有机固体废弃物来源 中的微生物群落，加速堆料分解并提高堆肥产品的 TOLEDO。 堆肥箱连接通风系统进行鼓风，整个堆肥试验
［6］
之一，目前中国每年畜禽粪污产生量近 40 亿 t，但资 腐殖质含量 。外源添加微生物菌剂能够强化堆肥 1.3 功能菌株的筛选 在环境温度 17~20 ℃的温室小棚内进行。堆肥试验
源化利用率不足 75% ［1］ 。畜禽粪便中残留的抗生 过程 ，改善畜禽粪便传统堆肥过程，增加初期堆料中 将待测菌株分别接种于酪素培养基、淀粉培养 装置为容积 60 L、厚度 30 mm 的 EPS 泡沫箱（高 280
素、重金属、病原体及其他污染物造成严重的环境污 有益微生物含量，增强堆体内微生物代谢作用，加快 基、刚果红羧甲基纤维素钠培养基，观察菌落周围是 mm、长 540 mm、宽 400 mm）。泡沫箱底部铺满 3 cm
［2］
染问题 。好氧堆肥是实现畜禽粪便无害化处理和 堆肥腐熟缩短周期，降低氨气臭味挥发从而减少氮 否有无色透明圈出现，计算出透明圈直径和菌落直 左右的锯末作为通风缓冲层，侧面开 1个小孔便于测
资源化利用的主要途径，可将畜禽粪便转化为富含 素损失 ［7-8］ 。有研究表明，在畜禽粪便堆肥中应用芽 径之比，判断菌株产蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶能力。 定温度，定时通风，保证均匀的通风量。在为期 14 d
+
有机氮、有机碳及其他养分的有机肥，在一定程度上 胞杆菌属细菌可通过生物同化作用有效降低氨气浓 将各个菌株分别接种到含 10% NH 4 培养基中， 的鸡粪好氧堆肥过程中，各试验组的温度均经历了
+
［3］
［9］
满足植物对氮肥和磷肥的需求并减少化肥的使用 。 度 。但这些研究多停留在实验室规模，不同的研究 连续传代 3 次，对能在含 10% NH 4 培养基上生长 升温期、高温期、降温期和腐熟期，分别于堆肥第 1
好氧堆肥作为一个复杂的物理、化学和生物过程，受 中堆肥原料和过程控制存在较大差异，接种菌剂的 的菌株进行除臭能力分析。将筛选的菌株分别培 天、第 4 天、第 7 天和第 14 天采集样品。采用 5 点取
到多种生物和非生物因素的影响，这些因素通过影 应用效果不一，这些微生物菌剂也仅对个别堆肥指 养 24 h 制成菌悬液 20 mL，与 200 g 新鲜鸡粪均匀混 样法用无菌小铲采集堆体样品，混合均匀，置于样品
响堆体的理化性质和微生物的代谢活动，进而影响 标有一定的强化作用，其商业应用效果有限，仍有必 合，置于 1 000 mL 大烧杯中，内置 50 mL 小烧杯，小 袋中，分别于4 ℃和-20 ℃冰箱保存。
堆肥过程中的生化反应、养分和氮素损失及臭味气 要筛选功效稳定、显著的功能菌株和菌剂产品。 烧杯加入 20 mL 0.05 mol/L 硫酸，进行氨气的吸收， 2）堆肥常规理化性质的测定。堆肥理化指标的
［4］
体排放，最终影响堆肥效率和品质 。目前，好氧堆 本研究针对好氧堆肥过程周期长、氮损失和氨 保鲜膜封口大烧杯，每组重复 3 次。同时，将添加等 测定方法参照农业行业标准 NY/T 525－2012《有机
肥仍存在升温缓慢、周期较长、养分和氮素损失严重 挥发严重、堆肥产品品质差等问题，有针对性地研制 量蒸馏水不加菌悬液作为空白对照组。整个试验于 肥料》进行，分别测定堆肥过程中温度、含水率、pH、
［5］
和臭气挥发等问题 ，如何在堆肥中固氮除臭、提高 高效降解转化和除臭固氮菌剂，并探究其在鸡粪堆肥 50 ℃下进行，采用 NaOH 中和滴定法隔天测定氨气 种子发芽指数（GI）和有机质含量的变化。称取新鲜
堆肥效率和品质是有机肥生产亟待解决的问题。 中的应用效果，为扩大复合菌剂在堆肥中的应用，进 释放量，并计算氨气释放率。 堆肥样品 5~10 g 放入坩埚内，于 105 ℃的烘箱中烘
特定微生物的接种会强化堆肥过程，影响堆肥 一步提高有机肥生产效率和品质提供实践依据。 1.4 复合菌剂的制备 干后粉碎过筛，精确称量 4~5 mg 烘干样品，研磨使
采用打孔法对功能菌株之间的拮抗性进行测 其粒径小于 0.15 mm，用锡箔纸包被，使用元素分析
收稿日期：2022‐04‐08 定，将菌株分别制备成菌悬液，均匀涂抹至培养基表 仪测量样品中总 C、N 含量。铵态氮采用氯化钾浸
基金项目：国家重点研发计划项目（2018YFD0500204）
面，使用打孔器等距离四点打孔及中心打孔，并将孔 提-靛酚蓝比色法测定、硝态氮测定采用双波长紫外-
张晟国，E-mail：1144896245@qq.com
通信作者：吴健，E-mail：wujian@mail.hzau.edu.cn 底部进行火焰封底，吸取其余待测菌株菌悬液 50 μL 分光光度法。纤维素酶活性采用 3，5-二硝基水杨酸