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堆肥二次发酵过程中运用生物强化手段提高堆肥产品促生效果

时间:2022-04-29 作者: 点击:0次

  堆肥发酵,即利用微生物氧化代谢过程将有机固废矿质化、腐殖化和无害化,是一种历史悠久且高效环保的废弃物资源化途径。但是,通过传统堆肥工艺获得的有机肥料产品质量往往参差不齐。为提升农业生产者使用堆肥产品的意愿,现代堆肥工艺通过调整原料配比、完善翻堆流程等方法促进腐熟过程并提升堆肥产品的稳定性,但是由于有机肥中营养元素含量无法与无机化肥相比,其促生效果不佳的问题难以根本解决。


  基于以上研究背景,中国科学院城市环境研究所研究团队以在堆肥产品中富集的植物生长素吲哚-3-乙酸(IAA)为主要切入点,针对性地在堆肥二次发酵过程中运用生物强化手段来提高堆肥产品的促生效果。为提升生物强化菌株的存活率,研究人员选择以猪粪-玉米秸秆堆肥产品为来源进行产IAA细菌的分离,得到两株高产IAA细菌,Bacillus safensis 33C和Rhodococcus rhodochrous YZ,并将其和先前分离的产IAA菌株Corynebacterium stationis 29B组合,成功制备了多种产IAA生物强化菌剂。为了避免堆肥高温期对这些中温细菌的抑制,强化以IAA为代表的次生代谢物的产生分泌,他们选择在堆肥二次发酵阶段进行功能菌剂的接种。通过监测堆肥过程中理化特征可知,接种由33C和29B制备的生物强化菌剂(单一和复合菌剂)可提升堆肥的腐殖化程度、降低堆肥产物电导率、提升种子发芽率并使堆肥产品中IAA含量提高2.9~5.2倍。盆栽实验结果表明,高IAA含量的堆肥产物有利于植物的发芽和早期营养生长,促生效果明显。该研究证明在堆肥二次发酵过程中接种适宜的产IAA菌进行生物强化,是一条可强化堆肥工艺效率、拓展堆肥产品功能的技术路径,具有广阔的应用前景。

  相关研究成果以Compost-derived indole-3-acetic-acid-producing bacteria and their effects on enhancing the secondary fermentation of a swine manure-corn stalk composting为题发表在Chemosphere上。研究工作得到国家重点研究计划、国家自然科学基金等项目的资助。

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