上海植物园展览温室空调设计及纯猪粪堆肥发酵菌的分离、鉴定及效能比对

上海植物园展览温室空调设计摘要：简要介绍了上海植物园展览温室的空调系统、通风系统和自控系统的设计，根据展览温室的特点，着重介绍了为满足热带植物对环境的要求，而采取的通风、加湿、温度控制以及高大空间温度梯度的控制等方面的措施。

关键词：展览温室热带雨林通风温度梯度射流风机1.概况上海植物园展览温室位于环境优美的上海植物园内，总建筑面积为4900m2，建筑最高点为29.4m，属于大型展览温室。整个建筑为单层空旷房屋结构，屋面和幕墙均采用单层网架，为了满足温室内植物生长对光照的要求，温室屋面、侧墙均采用单层透明玻璃幕墙，玻璃幕墙总面积为8816m展览温室由热带雨林区、四季花园、果吧、贵宾室、辅助用房组成（见图1）。热带雨林区建筑面积为2150m2，种植有中国原产、具有较高观赏价值的热带和亚热带植物。四季花园建筑面积为1880m能源中心由变配电站、冷冻机房、锅炉房和水泵房组成，能源中心设置于展览温室外，位于温室的北侧。2.设计标准2.1室外设计参数夏季室外设计参数为：空调计算干球温度34℃，湿球温度28.2℃，通风计算干球温度冬季，上海市极端最低温度为-10.1℃，极端最低温度平均值为-6.7℃，空调计算干球温度-4℃2.2室内设计参数热带植物要求的环境温度、湿度最好是均一的，尤其是酷暑和严寒时，植物生长的适宜温度为25℃左右，湿度为80%左右。在一个面积达4000m2的全玻璃幕墙结构的高大空间内，全年保持25℃的恒温和80%的恒湿，在技术上是难以实现的，并且将会造成能源的极大浪费。因此，室内温度的确定，在满足植物生存的基本要求的条件下，还应考虑技术实现的难易程度和能源的节约等因素。一般来说，温室温度全年应保持在15表1室内主要设计参数表房间名称夏季冬季新风量/[m3/（h.人）]干球温度/℃相对湿度/％干球温度/℃相对湿度/％热带雨林区≤35≥75≥15≥65-四季花园≤32≥50≥15≥50-果吧、贵宾室26≤6518≥35302.3热带雨林温室空调设计的特殊性展览温室是以展示植物为中心的，并给观赏者以暂时的舒适环境，因此，温室空调系统的主要任务就是在为展示植物提供必需的生存、生长环境的同时，也要为观赏者营造较为舒适的环境。植物的生长发育要受到光（日照、照明）、温度、湿度、气流和土壤环境等条件的影响。阳光对于植物而言是最重要的因素，为了让温室植物得到足够的阳光，温室结构必须全部采用透光性好的玻璃，如此，室内环境很容易受到室外环境的干扰，给空调系统设计带来较大的难度。热带雨林一般生存在高温、高湿的热带、亚热带地区，其生长的适宜温度为25℃左右，湿度为80%左右，为了节能，夏季一般将温室内温度控制在35℃以下，这样的环境对于观赏者是毫无舒适可言，因此，在道路、休息区等人员滞留的空间应进行局部降温，以形成局部凉爽的舒适空间。冬季，室内温度最低在气流会影响植物的呼吸作用和蒸腾作用，也会影响温室内的温、湿度的均匀性。在整个温室内，气流流速保持在0.5m/s左右是最佳的，因为适当的气流可以促进植物的呼吸作用和蒸腾作用。需要注意的是热风或冷风不能直接吹在植物上，因为温差大的气流将引起植物的生理障碍，并且，超过5.0m/s的风速还会给植物造成物理障碍。气流流场较差易影响一些植物的蒸腾作用，造成植物根部过于湿热而腐烂。当然，适当的气流也会使人感觉凉爽。因此，在进行空调系统设计时，在节能的原则下，首先应考虑热带雨林对温室环境的要求，再考虑人的舒适性问题。3.空调冷热源和水系统3.1冷、热负荷夏季，果吧、贵宾室冷负荷为115kW，温室内的主要道路设有局部全新风空调系统，该部分冷负荷为977kW，总冷负荷为1092kW。冬季，果吧、贵宾室空调热负荷为79kW，热带雨林区围护结构热负荷为930kW，四季花园围护结构热负荷为912kW，通过门、窗缝隙的冷风渗透量为30000m33.2冷源选用一台螺杆式冷水机组，制冷量为1116kW，机组配有双制冷回路。双制冷回路相互独立，运行时互不干扰，当其中一个回路出故障，另一回路可以继续运行。3.3热源温室总热负荷为2313kW，老温室冬季热负荷为698kW，考虑了15%的管路损失后，总热负荷为3463kW，选用两台燃油热水锅炉，每台锅炉的供热量按总热负荷的65%确定，单台锅炉供热量为2300kW，当其中一台出现故障需要检修时，另外一台还能提供65%的热量，以保证重要区域的最低温度要求。并配有两组板式换热器，其换热量与锅炉供热量相等。

图1平面图3.4水系统空调水系统为二管制、同程式系统，冷冻水循环泵为一次定速泵，空调热水系统为二次泵系统，锅炉侧水泵为定速泵，以保证锅炉内的流量恒定，由于温室热负荷变化较大，负荷侧水泵为变频调速泵，根据水系统的压差调节热水流量。4.空气处理系统4.1果吧、贵宾室果吧、贵宾室面积较小，适合采用风机盘管加新风系统的空调方式，并且设有排气扇将室内废气排至室外。4.2热带雨林区、四季花园热带雨林区、四季花园设有空调箱低速送风系统和风机盘管。过渡季节，在开窗进行自然通风的同时，空调箱将室外新风直接送至室内，加强室内气流流动，使温室内气流更均匀，既满足了植物生长要求，又使人感觉舒适一些。盛夏，室内温度可达三十多度，因此直接将室外新风处理后再送入温室内。冬季，将室内回风和室外新风混合，再进行加热、加湿处理，之后，送入室内，以保证温室当中的温度，使室内形成一定的气流，并使室内空气新鲜和维持一定的正压。温室为全玻璃结构的高大空间，冬季围护结构的耗热量很大，散热器的单位长度散热量较小，要分上下二层布置，影响玻璃幕墙的美观，因此，选用散热量大的风机盘管作为散热设备。4.2.1空调箱热带雨林区和四季花园共设有四台叠式空调箱，每台风量为30000m3为了保证温室内景观的完整性，送风管敷设在温室主要道路下的地沟内，送风口布置在道路的两侧，送风方向对着道路，以避免气流直接吹在植物上，风口形式为下送百叶风口，并与景观布置相结合。送风口风速为5m/s，在主要道路周围形成一个局部的空调环境，集中回风口设在机房侧墙上。夏季运行时，由于室内回风温度与室外新风相差无几，并且，为了提供植物光合作用所需的二氧化碳，空调箱采用全新风工况。室外新风处理到22℃，再送入室内，22℃的气流出风口后，立即扩散，形成一个较凉爽的空间。此时，每台空调箱风量通过变频调速降至冬季运行时，室外新风经预热至10℃，与室内回风混合，再进行加热，最后，经等焓喷雾加湿后送至室内。每台空调箱总风量为30000m3/h，最小新风量为4.2.2风机盘管在热带雨林区和四季花园中，各布置了56台明装立式风机盘管，风机盘管安装在温室外墙下部的地面上。风机盘管仅在冬季运行，负担温室的围护结构热负荷。风机盘管采用了耐腐蚀铝翅片和耐腐蚀镀锌钢板，可长期在湿度较高的环境下运行。4.2.3加湿植物通常都喜欢空气湿润，尤其是热带雨林，热带雨林一般比较高大，从根部到树冠均有湿度要求，因此，温室上部也应进行湿度控制。温室内加湿措施主要有以下几种：（1）空调箱内设有高压水喷雾加湿膜挡水板，除夏季外，其他季节均可对室外新风进行加湿；（2）采用气水混合加湿系统对温室进行直接加湿，系统由空压机、加压泵、气体输送管路、水管和喷头组成，多组喷头均匀的布置在温室上部，系统可全年进行加湿；（3）温室内设有水池、瀑布，以及给植物浇水均起到调节室内湿度的作用；（4）热带雨林区局部设有人工降雨区，可以模仿自然界的小雨、中雨。措施（2）至（4），在夏季还可起到降温的作用。5.通风系统通风的目的是排除室内的余热和余湿，补充新鲜空气，和维持室内的气流场，通风换气有自然通风和机械通风两种方式。5.1自然通风自然通风主要利用温室下部进风口与上部排风口之间的热压差来进行的，自然通风的换气量一般较大，而且不需消耗任何能源，因此应尽可能的利用自然通风。温室两侧墙下部设有进风窗，上部设有排气窗，室外空气进入温室后，可以从对面的上部排风口排出，在过渡季节和夏季，根据室内、外温度及风向，进行手动控制或遥控。由于自然换气的换气量难以人工控制，在强风、下雨等恶劣天气和严寒期，自然通风难以实现。5.2机械通风经计算，热带雨林区机械通风量为203100m3/h，四季花园机械通风量为188400m5.3冬季温度梯度冬季，温室进行采暖时，布置在温室内四周的风机盘管送出的热空气沿着侧墙上升，最后，汇集在温室屋架下部，同时空调箱送入温室中部的热空气也将上升，从而产生下部温度较低而上部温度较高的现象，即所谓的温度梯度。这种空气温度不均匀现象的存在对高大树木的生长发育是极其不利的，并且，为了确保温室内的最低温度高于15℃6.空调自控系统空调自控系统包括室内外空气参数的测定、通风系统的控制、风机盘管的控制、空调箱的控制、加湿系统的控制、锅炉热水系统的控制和冷冻水系统的控制。6.1室内外空气参数的测定需要测定的室外空气参数包括室外干球温度、湿球温度、风速和风向。室内空气参数主要包括室内的温度和湿度，温感器共设有56个，其中热带雨林区设有41个，四季花园设有15个，温度测定点分别设在1.5米、7米、8米、15米、22米、29米的高度上。湿度感受器共设有26个，其中热带雨林区设有19个，四季花园设有7个，湿度测定点分别设在1.5米、6米、15米、29米的高度上。此外，还设有室内高温、低温报警。6.2通风系统的控制通风系统的控制包括进风窗和排气窗开闭的遥控、排风机的遥控。6.3风机盘管的控制温室内风机盘管按组进行控制，每组风机盘管由3至7台风机盘管组成，并且连接在一根空调供回水支管上，由一只恒温器控制回水支管上的电动二通控制阀的开启度，调节通过该组风机盘管的水流量，风机盘管停止运行时，调节阀同时关闭。6.4空调箱的控制6.4.1夏季，空调箱在全新风工况下运行，控制器根据送风温度控制表冷器回水管上的电动比例调节阀。6.4.2冬季，根据室内外压差信号，控制新风阀来调节空调箱的新风量，以维持温室处于正压状态，防止冷风渗入。根据室外温度控制新风预热盘管的水流量。根据送风的温湿度来调节加热盘管的水流量和加湿器的加湿量。6.5根据温室内的湿度控制气水喷雾加湿系统的运行。6.6锅炉热水系统和冷冻水系统的控制包括锅炉运行台数控制、板式换热器的温度控制、负荷侧的热水泵变频控制、压差旁通控制、以及启停联锁控制等。7.总结7.1温室空调通风设计应以温室内的植物为主体，首先应满足植物的生长对环境的要求，如光照、温度、湿度、通风换气等，其次满足人的舒适性要求。7.2在进行冬季采暖负荷计算时，应慎重选用室外计算温度，应考虑到出现极端最低温度的概率，并且，由于高大空间存在的温度梯度，按设定的室内计算温度计算得到的热负荷将小于实际需要的供热量，因此，确定制热设备的容量时，应考虑较大的安全系数。7.3对于室内无发热源的高大空间，自然通风缺乏相应的计算方法，因此，在计算温室自然通风量时，只能参照厂房自然通风计算方法，并加上一定的富裕量。7.4高大空间的冬季室内温度梯度应给予足够的重视，如果温度梯度太大，室内下部的温度难以保证，并造成能源的极大浪费，所以，必须采取一些切实可行的措施，如将送风口布置在温室下部，布置能加强室内空气扰动的设备等。本工程中采用了射流风机来降低温度梯度，经测定，2001年冬季温室的温度差为10℃纯猪粪堆肥发酵菌的分离、鉴定及效能比对摘要：为了筛选出能直接用于新鲜纯猪粪堆肥发酵的功能菌，从发酵猪粪中分离出8株可能对猪粪发酵有促进作用的菌株，对其进行16SrDNA分子生物学鉴定及同源性分析，确定其为枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、肠杆菌属、包特氏菌属、拟诺卡氏菌属、微杆菌，分属于5个属、6个种。研究各菌应用于纯猪粪堆肥的催腐熟效果。结果表明：枯草芽孢杆菌和肠杆菌属可提高堆体发酵温度，增加高温持续时间（＞50℃）、降低腐熟后堆体水分含量，降低堆体发酵初期的pH值，增加全氮相对含量，加快C/N比的下降速度，促进堆肥腐熟进程，可作为纯猪粪堆肥发酵的优良菌种；地衣芽孢杆菌提高堆体发酵温度，降低腐熟后堆体水分含量，加快C/N比的下降速度，但需在堆肥初期适当降低堆体温度，以提高其堆肥功效；拟诺卡氏菌属提高了堆体发酵温度，降低了堆体的水分含量，可作为纯猪粪发酵菌的辅助菌种使用；包特氏菌属和微杆菌可以提高堆体发酵温度，但其余关键词：堆肥16SrDNA鉴定猪粪细菌Isolation,identificationandeffectivenesscomparisonofcompostingpureswinemanurefermentationmicroorganismAbstract:Inordertoscreenthestrainthatcanbeappliedinpureswinemanurecomposting,Eightstrains,whichcangrowinswinemanuremedium,havebeenseparatedfromcompostingmanure.Thoseisolatedstrainswerepreliminaryidentifiedinto5genera,6strainsbyapplyingthemethodof16SrDNAMolecularIdentifications,thosestrainswereBacillussubtilis,Enterobactersp.,Bacilluslicheniformis,Bordetellapetrii,Nocardiopsissp,Microbacteriumsp.Thematurityindicesofcompostingpureswinemanureinoculatingthosestrainswereinvestigatedrespectively,theresultsshowthatinoculatingstrainsBacillussubtilisandEnterobactersp.couldenhancethefermentationtemperatureattheinitialstage,enhancedurationtimeofhightemperature(50℃)andcontentoftotalnitrogen(T-N),reducemoistureandC/Nratios,alsoinitialpHvalue,promotecompostingprocess,Theyarethegoodbacteriatofermentedpureswinemanure;InoculatingstrainBacilluslicheniformiscouldenhancethefermentationtemperature,reducemoistureandC/Nratios,butitmusttobereducedthefermentationtemperatureappropriatelyduringcompostingattheinitialstagetoenhancetheeffectivenessofcomposting.AlsoinoculatingstrainNocardiopsissp.couldenhancethefermentationtemperature,reducethemoistureratio,soitcouldbeappliedasanauxiliaryfermentingbacteria.ThoughinoculatingstrainsNocardiopsissp.andMicrobacteriumsp.couldenhancefermentationtemperature,butnosignificantdifferencewithothermaturityindices,notrecommendedforusingKeywords:composting;16SrDNA;identification;swinemanure;bacteria基金项目：福建省科技厅星火计划“闽北山区沼气工程循环经济模式构建与示范”（2009S0048）；福建省农科院创新团队基金项目“果菌茶加工废弃资源的品质分析研究”（STIF-Y05）。作者简介:林斌，男，1964年出生，福建南平人，研究员，在读博士，主要从事农村能源与农业环保方面的研究，通信地址：350003福州市五四路247号福建省农科院农业工程技术研究所，TelE-mail:linbin591@126.com。

随着养殖业生产规模的日益扩大，大量畜禽排泄物的处理已成为一个亟待解决的问题[1],高温堆肥生产有机肥是禽畜粪便无害化和资源化的重要途径[2]。堆肥的实质是微生物在适宜条件下的代谢作用[3]，近年来，国内外学者对在适宜条件下的猪粪发酵功能菌进行了大量的研究，但在发酵原料上基本上都需要加入10%-25%的辅助原料如秸秆、糠壳等，用以调节猪粪等的含水率、C/N比，而后再筛选适合的发酵功能菌[4-8]，和大规模的禽畜粪便相比，寻找大量的堆肥发酵辅助原料无疑给企业增加了大量的成本。基于此，筛选出可以直接用于发酵处理新鲜猪粪的优良菌种，将可以大大降低猪粪堆肥处理的成本，对猪粪堆肥处理生产有机肥具有很好的促进作用。本研究从发酵中的猪粪中分离出8株对猪粪堆肥发酵可能有促进作用的菌株，采用16SrDNA分子生物学方法对其进行鉴定分类及同源性分析，将不同种类的菌种直接接入新鲜的猪粪中进行堆肥发酵，通过分析堆体的温度、pH值、含水率、总碳（TOC）、总氮(TN)、C/N比的变化情况，筛选出对猪粪堆肥发酵促进作用的功能菌，为猪粪直接进行堆肥发酵生产有机肥提供可用菌种。1材料与方法1.1材料1.1.1发酵猪粪采自猪场常年堆肥车间中正在发酵的猪粪；新鲜猪粪：来自福建闽侯荆溪种猪场，其基本理化性质为：含水率70.20%，pH7.34,TOC22.21%,TN0.92%,C/N比24.11。1.1.2仪器SW-CJ-1F超净工作台,苏州安泰空气技术有限公司制造；SPX-150DS-Ⅱ智能型生化培养箱，上海新苗医疗器械制造；Starter3CpH计奥豪斯仪器有限公司生产；Neofuge15R冷冻高速离心机，香港力康发展有限公司生产；MastercyclerproS银制梯度PCR仪，德国eppendorf公司生产；DYY-8C型电泳仪，北京六一仪器厂生产；ALphalmagerEP凝胶成像系统，cellBioscicences公司生产；SartoriusBSA124S精密电子天平，赛多利斯科学仪器有限公司；DHG-9143BS-Ⅲ电热恒温鼓风干燥箱，新苗医疗器械公司生产；KDN-102C定氮仪，上海纤维仪器有限公司生产1.1.3NA培养基：蛋白胨10g，牛肉粉2g，NaCl5g，琼脂15g，水1L，pH7.0；高氏培养基：可溶性淀粉20g、NaCl0.5g，KNO31g，K2HPO4·3H2O0.5g，MgSO4·7H2O0.5g，FeSO4·7H2O0.01g，琼脂1.2方法1.2.1菌的取发酵中的猪粪2g，用无菌水稀释至10-5，取200μl分别涂布于NA、高氏培养基中，351.2.2菌的16SrDNADNA的制备：将以上筛选的菌种接入相应的液体培养基中，30℃恒温培养24h，取1.5ml的菌液，采用TIANGEN公司的细菌基因组DNA提取试剂盒提取DNA。DNA电泳检测：在加入荧光染料gelview的1.0%的琼脂糖中凝胶电泳分离，每孔点样6菌16SrDNA的扩增：采用引物F968:5’-AACGCGAAGCTTAC-3’;L1401:5’-CGGTGTGTACAAGACCC-3’扩增菌16SrDNA基因V6-V8可变区，扩增片段的长度约为434bp。PCR反应体系:10*buffer(mg2+):2.5ul，dNTP:2ul，F968:1ul，L1401:1ul，DNA:1UL，rTaq:0.2ul，水：17.3ul。PCR扩增程序：94℃预变性5min。然后94℃变性1min，55℃退火1min，72℃延伸1min，共35个循环，最后72℃充分延伸10min，4℃保存。PCR产物检测同DNA，将含有目标片段的产物送至上海生工公司单向1.2.3猪粪的堆肥堆肥实验于福建省农科院农业工程技术研究所室内进行，通风状况良好，实行人工翻堆通气。实验设置7个堆体，1个为对照，另外6个分别接入鉴定分类好的1-6号菌液，每个堆体高约0.9m，直径约为1.2m，呈锥形。按0.4%的量接入菌液，所接入的菌的活菌数均大于109个·g-1，对照中加入相同含量的灭菌NA培养基。实验分别在堆肥发酵的第0、3、7、10、13、20、27、34(d)取样，距离堆体顶端40cm左右处分5点采集取样，将样品混匀检测，每一处理两次重复，对照3次重复。1.2.4测定指标及方法温度采用玻棒温度计检测，从发酵当天开始，每隔3天检测1次，直至堆体接近室温为止；含水率通过测定105℃24h烘干前后样品的重量变化来确定；pH值：取鲜猪粪10g，加25ml超纯水，磁力搅拌10min，放置半小时后用PH计测定；有机碳用重铬酸钾容量法-稀释热法测定[9]；总氮用凯氏定氮法测定[9]；C/N比为总有机碳与总氮的比值2结果与分析2.1菌的分离及鉴定结果2.1.1菌的分离及16SrDNA的PCR扩增产物电泳检验从培养了36h的NA培养基分离得到7株菌，计为N1-N7，从高氏培养基中分离到1株菌，计为G1，将8株菌进行了DNA提取，同时进行了PCR扩增，扩增产物经电泳后利用凝胶成像系统成像，结果见图1。电泳道（从左到右）1道为DL2000maker，从上到下的片段分别为2000、1000、750、500、250、100(bp)，2道为空白对照，3-10道分别对应N1-N7、G1号菌的16SrDNA扩增产物，可以看出，除了对照没有片段外，3-10道每个扩增产物片段均在250-500bp之间，确定为该菌的16SrDNAPCR扩增产物。图1菌的16SrDNA扩增产物电泳分析图Fig1.Theelecteophoresisanalysisofamplificationofstrains16SrDNAbyPCR2.1.2根据与Genebank中已有的核酸序列比较结果，除了G1菌株与数据库中的同一种菌的同源性为97%外，其余7株菌均大于99%，见表1。一般认为，16SrDNA序列同源性小于98%，可以认为属于不同的种，同源性小于93-95%，可以认为属于不同属[10]。因此确定8株功能菌分属于5个属，6个种，具体为菌N1、N2、N3可确定为枯草孢杆菌（Bacillussubtilis），将其记为1号菌；菌N4可确定为肠杆菌属（Enterobactersp.）记为2号菌；菌N5可确定为地衣芽孢杆菌（Bacilluslicheniformis）记为3号菌；N6、G1、N7确定为包特氏菌属（Bordetellapetrii）、拟诺卡氏菌属（放线菌目）（Nocardiopsissp.）、微杆菌科（Microbacteriumsp.），分别记为4、5、6号菌。表1发酵菌的鉴定结果Table1Theidentificationresultsoffermentingbacteria序号菌号菌名（阿拉伯文）中文菌名Maxident1N1、N2、N3Bacillussubtilis枯草芽孢杆菌100%2N4Enterobactersp.肠杆菌属100%3N5Bacilluslicheniformis地衣芽孢杆菌100%4N6Bordetellapetrii包特氏菌属100%5G1Nocardiopsissp.拟诺卡氏菌属（放线菌目）97%6N7Microbacteriumsp.微杆菌99%2.1.3菌16SrDNA序列的系统发育分析将各菌株和应用Blast检索到的与之有较高同源性菌株的16SrDNA序列利用MEGA4软件做最大同源性比较分析，并以软件N-J法（neighbor-joining）构建系统发育数，确定菌株的分类地位。从图2可知，N1N2N3基本属于同一种的范围，并与N5属于同一属范围。其余菌各属一属，亲缘关系较远。图2菌16SrDNA的系统进化树Fig2.Phylogenetictreeofstrainsbasedon16SrDNAsequenceshomology2.2温度堆肥中微生物分解有机物而释放能量，这些热量使堆肥温度上升，因此堆肥温度能在一定程度上反映堆肥微生物活动，温度越高，反应速度越快，分解有机物的速度也就越快。一般认为堆肥中温度高于50℃以上的时间至少要持续5天以上，堆肥样品才能达到无害化要求。图3为各处理的温度变化情况，可以看出，各处理在发酵到第三天时，温度均达到最高值，且处理1到6号的温度均高于60℃，处理3在堆肥的第3d已升至66.5±0.71℃，为各处理堆肥的最高值，此后在50℃以上温度持续了7d左右，之后快速下降，到第10天已经下降到38℃，接近于室温值。处理1在堆肥发酵的第3d升至65±1.41℃，此后在50℃以上温度持续了10d左右，发酵到16d时温度还可以达到45.5±0.71℃，到19天时温度为41±0℃，发酵效果良好。处理2在堆肥发酵的第3d升至64±1.41℃，此后在50℃以上温度持续了10d左右，发酵到16d时温度还可以达到44.5±0.71℃，到19天时温度为44±1.41℃，接近于45℃，是所有处理中发酵高温持续最好的处理。处理4、5、6在堆肥发酵的第3d分别升至62±0℃、62.5±0.71℃、64±1.41℃，此后在50℃以上温度都只持续了7d左右，发酵到19d时温度分别为40±1.41图3堆肥过程中的温度变化Fig3.Changesoftemperatureduringcomposting2.3含水率图4为各处理在堆肥过程中的含水率的变化情况，可以看出，经过堆肥处理后，各处理的含水率均呈下降趋势，其中处理1、2、3含水率下降最为明显，在发酵到第34d时，分别从堆肥初始含水率70.2±0.6%下降到38.76±1.58%、40.22±0.76%、39.82±0.71%，其次处理5的含水率也下降较多，该菌在发酵20d后含水率下降较快，在发酵34d时降到了42.76±1.47%。而对照、处理4、处理6在发酵34d时的含水率分别为48.59±0.49%、51.22±1.44%、47.1±1.04%，下降效果较差。图4堆肥过程中的含水率（%）变化Fig4.Changesofmoistureratioduringcomposting2.4pH值堆肥过程中，pH值是影响微生物生长的重要因素，一般在3-12间都可以进行堆肥。图5为各处理在不同发酵时间的pH值变化情况，可知看出，猪粪初始发酵pH值为7.34±0.13，发酵到第3d时，对照及各处理的pH值迅速下降，其中处理1、处理2下降的最多，分别降到为5.77±0.04、5.795±0.08，对照及处理3、4、5、6也分别下降到5.89±0.17、6.02±0、5.945±0.04、5.99±0.06，5.84±0.03，除了处理2的最低值在发酵第7d外，其余处理的最低值均在发酵第3d。各处理经过最低值后，又开始逐步上升，到第20d时达到发酵后的最高值，此时，对照的pH值为6.35±0.04，处理1-6的pH值分别为6.35±0.57、6.34±0、6.34±0.04、6.37±0.01、6.30±0.05、6.35±0.01。在堆肥最初阶段，可利用的能源物质较多，微生物繁殖很快，其活动产生的有机酸使堆肥的pH值下降，小分子的有机酸随着温度的升高而挥发，同时微生物分解含氮有机物所产生的氨使堆肥的pH值又开始上升。对各处理进行分析，可以看出处理1、2在高温期比其余处理下降的幅度大，说明这些处理在接入相应的菌种后对有机物的分解起到一定的促进作用，使得有机酸增多，pH值下降。而后各处理pH值开始上升，到第20d，各处理的pH值达到最大，这是因为小分子有机酸的挥发及含氮有机物产氨的结果，而后随着堆肥发酵时间的增加，微生物活动速度的下降，使得产生的氨慢慢挥发，pH值有所下降。在整个堆肥过程中，堆体的pH值在5.5-6.5之间，出现酸性现象，这可能是猪粪初始含水率过高，导致通气不足，形成厌氧条件，从而造成了有机酸的大量积累。图5堆肥工程中pH值的变化Fig5.ChangesofpHvalueduringcomposting2.5TOC堆肥中的碳素物质主要用于微生物活动的能源和碳源，微生物分解和转化原料中的可降解有机物产生二氧化碳、水和热能。图6为干基中的TOC的含量，可以看出，各处理干基中的TOC随着堆肥时间的增加均呈下降趋势，其中处理1、2、3在发酵到第10d时TOC的含量分别为46.93±2.78、46.91±3.94%、45.74±1.74%，明显低于对照50.31±2.78%，同时也低于处理4、5、6，结合温度变化，可知处理1、2、3的前期发酵温度均高于对照及其余处理，说明加入1、2、3号菌后，可以明显加快有机物的分解速度，发酵到第34d时，对照的干基的TOC含量为31.59±0.62，处理1至6的干基TOC含量分别为30.42±0.33、29.37±0.33、26.28±1.00、32.24±0.12、29.78±1.93、29.68±0.77（%），除了处理4外，其余处理的TOC较对照相比有所的降低，其中处理3的下降幅度最大。图7为鲜样中的TOC的含量变化情况，从图中可知鲜样中的TOC的含量总体上呈下降趋势，在发酵初期，TOC的下降速度较快，到10d后，下降变缓，这主要是由于含水率下降幅度不同所导致，结合各处理的含水率变化情况可知，与初始含水率相比，在发酵到第10d后，各处理的含水率已经有较大的降幅，特别是降幅较大的处理1、2，使得其鲜样TOC含量分别达到18.24±1.70%、17.56±0.03%，高于对照16.24±0.46%，只有处理3在含水率降幅较大情况下，鲜样中的TOC依然降到了15.81±0.42%。图6堆肥过程干基TOC（%）含量的变化Fig6.ChangesofTOC(%)indrymatterduringcomposting图7堆肥过程中鲜样TOC（%）含量的变化Fig7.ChangesofTOC(%)infreshmatterduringcomposting2.6TN堆肥中氮有机物发生降解一部分产生氨气，一部分被微生物同化吸收，另一部分由固氮微生物氧化为亚硝酸盐或硝酸盐。图8为各处理中不同发酵时间干基中TN的变化情况，可以看出，随着发酵时间的增加，干基中的TN的含量均呈下降趋势，其中处理1、2下降的最少，分别为1.77±0.12、2.08±0（%），结合pH值的变化情况，推测可能是由于处理1、2中的pH的相对较低影响了氨气的挥发所致，而发酵到第33d时处理3、4、5、6的TN量分别为1.21±0.05、1.65±0.08、1.35±0.06、1.38±0.08（%）均低于对照1.77±0.12%,这可能是在pH值变化相当的情况下，加入菌可以加大微生物活动强度，从而导致TN的绝对含量下降。图9为各处理鲜样的TN变化情况，从图中可知，发酵到第3d时，处理1、2由于pH值低的原因使得氨气挥发数量少，加之含水率下降等因素造成了TN相对含量高于初始含量，发酵到第10d时，由于这段时间微生物代谢旺盛，使得TN相对含量均有所下降，而后TN含量趋于平稳，发酵到33d时TN有所上升，其中处理1、2的TN分别达到1.27±0.03、1.13±0.04（%），高于初始的0.92±0.02%，高于对照0.91±0.06、同时处理3、4、5、6的TN分别为0.91±0.02、0.8±0.06、0.77±0.02、0.73±0.05，与初始TN相比，变化幅度较小。图8堆肥过程中干基TN（%）含量的变化Fig8.ChangesofTNindrymatterduringcomposting图9堆肥过程中鲜样TN(%)含量的变化Fig9.ChangesofTNinfreshmatterduringcomposting2.7C/N比是检验有机废弃物好养堆肥的一个重要指标，碳源是微生物利用的能源物质，氮源是微生物利用的营养物质，Garcia等研究认为腐熟的堆肥的C/N应该趋向于微生物菌体的C/N，即16左右:或者当堆肥的C/N从开始的30降低到20以下时，就可以认为腐熟了[11]。本研究中，不同处理堆肥的C/N比变化如图10，可以看出，7个处理的C/N比均呈下降趋势，但下降的幅度不同，在发酵到第10d时，处理1、2、3、4、6的C/N比均小于对照，其中处理1的C/N比已经小于20，发酵到第33d时，处理1、2、3的C/N比分别降到14.64±0.98、15.55±0.49、17.37±0.05，均小于对照17.96±1.53，说明加入发酵菌有助于加快堆肥腐熟进程，特别是加入1、2、3号菌有助于猪粪堆肥C/N比的降低。图10堆肥过程中C/N比的变化Fig10.ChangesofC/Nduringcomposting3讨论从正在发酵的猪粪中分离出8株菌，经过16SrDNA初步鉴定，其分属于枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、肠杆菌属、包特氏菌属、拟诺卡氏菌属、微杆菌等5个属、6个种，其中包拟诺卡氏菌属为放线菌目，系统发育分析表明各属间亲缘关系较远。在堆肥过程中，加入各菌的堆体发酵初期的最高温度和高温持续时间均高于对照组，说明加入各菌可加快微生物活动速度。特别是接入枯草芽孢杆菌的1处理、接入地衣芽孢杆菌的3处理和接入肠杆菌属的处理2在发酵第3天时温度分别达到65±1.41℃、66.5±0.71℃、64±1.41℃，为各处理中的最高值，但处理3在50℃以上的高温只持续了7天，而处理1、2则持续了10天。这可能是处理3实验采用纯猪粪进行堆肥发酵，因此堆体初始含水率高达70.2±0.6%，接入各菌堆肥发酵后，处理1、2、3堆体含水率降到39%左右，同时接入拟诺卡氏菌属的处理5也降到了42.76±1.47%，大大低于对照堆体的含水率48.59±0.49%。结合堆体温度变化情况，不难看出含水率的下降程度与堆体达到的最高温度及高温持续时间基本上呈正相关。而拟诺卡氏菌属为放线菌，属于高温条件下的最主要菌群，在高温条件下以孢子形式存活，因此经过高温堆肥后，该菌仍然继续生长活动，因而使处理5的含水率在发酵后期继续下降。由于初始含水率过高导致堆体在发酵到第3天时pH值就从初始的7.34±0.13迅速下降到了6左右，其中处理1、2下降的最多，除了处理2的pH最低值在发酵到第7天外，其余处理在发酵第3天时已经达到最低值，pH值的下降主要是微生物活动产生的有机酸所致，因此pH值的变化在一定程度上反应了微生物的活动情况，基于此，可推测处理1、2在发酵初期代谢旺盛，特别是处理2代谢时间持续最长，这与该堆体的高温持续时间最长相吻合，进一部说明该株肠杆菌对纯猪粪的堆肥发酵有很好的促进作用。碳素是微生物活动的主要能源和碳源，因此有机质的下降一定程度上反应了微生物代谢状况，处理1、2、3在发酵第3d时TOC的绝对含量均低于对照组，在发酵到第34d时，除了加入包特氏菌属的处理4外，其余处理的TOC结对含量均低于对照，这说明处理1、2、3、5、6，特别时处理1、2、3中堆体微生物活动均较对照旺盛。后期中由于堆体的含水率下降等原因，使得部分处理的相对TOC含量上升。处理1、2堆体中TN的绝对含量和相对含量均大于对照，特别是发酵到第34d时，鲜样中的TN大大高于初始和对照的TN含量，这主要是由于堆体含水率不断下降，同时有机质不断分解，导致堆垛体积减少，堆体重量减轻，造成TN绝对含量下降，相对含量上升。从有机肥营养角度考虑，加入枯草芽孢杆菌和肠杆菌属的堆肥发酵后的猪粪有机肥可以提高总氮含量。分析各处理的C/N比，显示发酵到第34d时，处理1、2、3的C/N比均小于对照，说明加入1、2、3号菌有助于猪粪堆肥C/N比的降低。4结论（1）1号菌（枯草芽孢杆菌）和2号菌（肠杆菌属）可提高堆体发酵温度，增加高温持续（＞50℃）的时间、降低腐熟后堆体水分含量，降低堆体发酵初期的pH值，增加全氮相对含量，加快C/N比的下降速度，促进堆肥腐熟进程。确定该两菌株为本研究中纯猪粪堆肥发酵（2）3号菌（地衣芽孢杆菌）可提高堆体发酵温度，降低腐熟后堆体水分含量，加快C/N比的下降速度，一定程度上促进堆肥腐熟进程。但由于加入该菌后堆体发酵初期温度上升过高，因此在使用该菌时应在发酵初期增加翻堆次数，适当降低堆体温度，以提高其对猪粪的堆肥功效（3）5号菌（放线菌目拟诺卡氏菌属）在发酵后期降低了堆体的水分含量，考虑到放线菌多属于在高温条件下的主要菌群，因此在互不拮抗的情况下，可作为1、2、3号菌的辅助菌种促进纯猪粪的后期二次堆肥发酵。（4）4号菌（包特氏菌属）和6号菌（微杆菌）虽然可以提高堆体发酵温度，但堆体的各指标未有明显的优势，故不建议作为纯猪粪发酵菌使用。

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