菜粕与蓝藻混合高温发酵过程中的物质转化及光谱学特性

菜粕与蓝藻合高温发酵程中的物质化及光谱特性解决农业固体有机废弃物问题的根本途径就在于开展其资源化利用。目前资源化利用农业固体有机废弃物的最有效和最经济的途径是好氧堆肥。快速高效堆肥技术资源化利用固体有机废弃物的关键是理解堆肥过程中的物质降解情况及选择合适的接种微生物论文以菜粕为主要原料生产氨基酸有机肥,通过添加微生物菌剂和蓝藻,建立了3不同的堆体：CK,菜粕堆肥；AA,菜粕+微生物菌剂；LA,菜粕+蓝藻+微生物菌剂。本论文主要研究了不同堆体在堆肥过程中的物理化学生物学指标以及光谱学特征的动态变化,揭示了菜粕和蓝藻共发酵过程中物质变化的基本规律；研究了添加微生物菌剂和蓝藻对菜粕堆肥光谱学性质变化的影响运用二维相关光谱方法研究菜粕堆肥过程中的物质降解顺序；研究了三维荧光光谱荧光区域指数(EEM-FRI)方法评价堆肥腐熟度的可行性用多重荧光标记激光共聚焦显微镜(CLSM)方法,研究了添加微生物菌剂和蓝藻对菜粕堆肥中的大分子有机物降解和微生物空间分布的影响,揭示堆肥腐熟机制。本论文获得了如下的研究成果。1)加入微生物菌剂可以明显缩短堆体升温时间AA较CK堆体提前5天达到高温期；提高堆体的最高温度,AA较CK堆体平均温度高℃以上；加速发酵进程。发酵结束时,3个堆体pH和EC差异不显著均达到国家有机肥标准；微生物菌剂的添加明显促进了有机碳的降解,总碳(TC)量下降,水溶性总碳(DOC)含量上升；堆肥总氮含量变化不大,但水溶性总氮和游离氨基酸含量升高,发酵结束时,AA和LA处理游离氨基酸含量达到50.00ggkg-1右；发酵结束时LA处理检测不到藻毒素。该结果表明,蓝藻和菜粕混合高温发酵处理不但使蓝藻无害化处理而且也

达到了蓝藻得资源化利用目的研究表明蓝藻与菜粕混合高温发酵是资源化利用蓝藻的一个重要途径。2)在发酵过程中,3个堆体不同天数的堆肥样品间的一维红外光谱(FTIR)谱图中的峰位置十分相似,仅峰强度上有所变化用二维相关光谱分析方法,发现堆肥样品中有机物降解特征差异明显。具体而言,在1800-900cm-1数范围内的二FTIR相关光谱显示,在堆肥过程中,纤维素、蛋白质和异质多糖降解之间有协同关系；接种微生物菌剂能促进多糖的降解,但蓝藻却抑制了多糖的降解；纤维素、蛋白质和异质多糖的降解顺序不同,具体为CK堆体中物质降解顺序为异质多糖gt;氨基酸化合物Ⅰ氨基酸化合物Ⅱ>纤维素,AA和LA堆体中物质降解顺序为纤维素>异质多糖>氨基酸化合物Ⅱ>氨基酸化合物Ⅰ3600-3100cm-1数范围内的二维FTIR相关光谱谱图,进一步揭示了接种微生物菌剂能够改变堆肥中的纤维素和异质多糖中的OH键的降解顺序。因此,二维FTIR相关光谱方法可以用于研究接种加速堆肥腐熟机制的一种工具。3)三维荧光光谱结果显示,在发酵过程中类蛋白质物质含量逐步下降,而腐殖酸类物质和富里酸类物质含量均呈整体上升趋势种微生物菌剂能增强类富里酸和类胡敏酸物质含量。通过对三维荧光峰强度和区域面积积分与化学物学指标的皮尔森相关性分析确定,三维荧光光谱可以用于表征堆肥腐殖化程度其中中类富里酸和类胡敏酸峰强度和类蛋白类荧光区域面积积分更适用于表征堆肥的腐熟度菜粕原料接种微生物菌剂和蓝藻影响了木质纤维素的降解和纤维素结晶度的变化。添加微生物菌剂可以明显促进发酵过程中半纤维素和木质素的降解使纤维

素的含量增加。蓝藻与菜粕混合发酵,则在一定程度上影响了微生物菌剂作用的发挥。堆体材料主体菜粕纤维结晶体为典型的纤维素Ⅰ型整个堆肥过程没有改变纤维素的晶型；Si02和碳酸钙的衍射强度峰随着堆肥的进行逐步增强；各堆体的纤维素结晶度先上升后下降,其中,以AA处理下降的幅度最大。5)通过变性梯度凝胶电泳方法,发现堆肥过程中所有堆体的细菌种类逐渐增多而随着高温期的延续,堆体的细菌种类逐步下降,堆肥前期和后期细菌类型差异较大。多重荧光标记-激光共聚焦显微镜(CLSM)原位观察