本發(fā)明涉及一種堆肥的方法。

背景技術(shù)：

隨著社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，人類(lèi)在生產(chǎn)和生活中產(chǎn)生的有機(jī)固體廢棄物的數(shù)量與日俱增。其中主要的有機(jī)固體廢棄物包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便以及生活垃圾等。現(xiàn)階段對(duì)于有機(jī)固體廢棄物的處理方式主要為衛(wèi)生填埋、焚燒與堆肥。

好氧堆肥是實(shí)現(xiàn)有機(jī)固體廢棄物資源化、無(wú)害化處理的最為有效方法。好氧堆肥的實(shí)質(zhì)主要是利用群落結(jié)構(gòu)快速演替的微生物群體協(xié)同作用于堆肥基質(zhì)，通過(guò)微生物群體的生理生化進(jìn)程處理有機(jī)固體廢棄物。堆體內(nèi)的微生物菌落對(duì)于堆體的腐熟速度和固體廢物的降解有著直接的影響；所以，能夠合理的利用微生物菌群演替規(guī)律，更好的調(diào)控群落結(jié)構(gòu)便可以促進(jìn)堆體的腐熟速度、生物強(qiáng)化堆肥技術(shù)效果，提高堆肥品質(zhì)。

微生物的傳統(tǒng)分析方法是通過(guò)分離純化培養(yǎng)的方法了解微生物的多樣性和種群結(jié)構(gòu)，然后才能確定影響微生物規(guī)律性演替和結(jié)構(gòu)變化的主要環(huán)境影響因素。但是堆肥過(guò)程中大多數(shù)微生物是不可培養(yǎng)的細(xì)菌以及一些對(duì)培養(yǎng)條件要求嚴(yán)格的細(xì)菌，可培養(yǎng)的微生物僅占微生物總量的0.1％～10％。所以，采用傳統(tǒng)的分離純化培養(yǎng)技術(shù)無(wú)法反映出堆體內(nèi)的微生物菌落的真實(shí)情況，不能在堆肥過(guò)程中對(duì)堆體內(nèi)的微生物菌群、特別是難培養(yǎng)微生物菌群的菌群結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)控，不能有效地提高堆肥品質(zhì)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決難培養(yǎng)微生物因無(wú)法分離培養(yǎng)而活性調(diào)控困難的問(wèn)題，并為有效地提高堆肥品質(zhì)，而提供的一種難培養(yǎng)微生物菌群結(jié)構(gòu)調(diào)控的堆肥方法。

本發(fā)明難培養(yǎng)微生物菌群結(jié)構(gòu)調(diào)控的堆肥方法按以下步驟進(jìn)行：

一、取少量堆肥原料進(jìn)行堆肥，然后采集堆肥升溫期、高溫期、降溫期和腐熟期四個(gè)階段的樣品，對(duì)這四個(gè)階段樣品進(jìn)行PCR-DGGE識(shí)別，再對(duì)樣品中優(yōu)勢(shì)菌群的條帶進(jìn)行測(cè)序，并獲取不同時(shí)期樣品的理化性質(zhì)；

二、采用RDA分析不同菌群結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵控制因子，針對(duì)不同微生物確定關(guān)鍵因子調(diào)控范圍；

三、根據(jù)堆肥目標(biāo)要求，確定堆肥目標(biāo)功能菌株，然后堆肥并對(duì)應(yīng)調(diào)控堆肥參數(shù)，控制堆肥過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)堆肥效率和品質(zhì)的提升。

本發(fā)明可以快速準(zhǔn)確的分析不同堆肥自然環(huán)境下微生物的菌群結(jié)構(gòu)演替規(guī)律，確定環(huán)境因子與堆肥過(guò)程中微生物之間的響應(yīng)關(guān)系；在不需要對(duì)堆肥中微生物進(jìn)行純培養(yǎng)的情況下即可以獲取大量的信息，克服了堆肥中多數(shù)微生物不可培養(yǎng)以及微生物群落無(wú)法調(diào)控的困難。

本發(fā)明方法可以同時(shí)分析大量的樣品，節(jié)省時(shí)間且方便快捷。而且，本發(fā)明方法通過(guò)調(diào)控堆肥中微生物菌群結(jié)構(gòu)可有效提高堆肥的腐熟程度，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。

同一種物料不同堆肥階段其微生物菌群結(jié)構(gòu)也有所不同，根據(jù)堆肥階段的不同堆體內(nèi)微生物菌群結(jié)構(gòu)不斷的發(fā)生演替。本發(fā)明方法能夠克服堆肥原料不同帶來(lái)的差異，還可以依據(jù)不同堆肥階段有針對(duì)性的調(diào)控。

同一微生物菌群在堆肥的不同階段其控制因子的種類(lèi)及控制因子取值范圍都有較大幅度變化。本發(fā)明方法能夠根據(jù)堆肥目標(biāo)確定堆體內(nèi)不同微生物菌群在堆肥不同階段的控制因子及取值范圍，便于對(duì)堆肥進(jìn)行調(diào)控。

根據(jù)不同的堆肥目標(biāo)，本發(fā)明方法可以靈活調(diào)控，用于不同原料、不同目標(biāo)的有機(jī)固體廢棄物堆肥。

本發(fā)明準(zhǔn)確的闡明堆肥理化性質(zhì)與優(yōu)勢(shì)菌群的響應(yīng)關(guān)系，有利于提升堆肥目標(biāo)功能菌株的菌群活性，具有快速簡(jiǎn)便、成本低廉以及一次性分析樣品數(shù)量大的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1中7種不同堆肥原料在堆肥四個(gè)階段的細(xì)菌DGGE圖譜。

圖2是實(shí)施例1中7種不同堆肥原料中優(yōu)勢(shì)菌群與理化因子的響應(yīng)關(guān)系圖。

圖3是實(shí)施例1中7種不同堆肥原料在不同堆肥階段的優(yōu)勢(shì)菌群與關(guān)鍵控制因子的對(duì)應(yīng)關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式難培養(yǎng)微生物菌群結(jié)構(gòu)調(diào)控的堆肥方法按以下步驟進(jìn)行：

一、取少量堆肥原料進(jìn)行堆肥，然后采集堆肥升溫期、高溫期、降溫期和腐熟期四個(gè)階段的樣品，對(duì)這四個(gè)階段樣品進(jìn)行PCR-DGGE識(shí)別，再對(duì)樣品中優(yōu)勢(shì)菌群的條帶進(jìn)行測(cè)序，并獲取不同時(shí)期樣品的理化性質(zhì)；

二、采用RDA分析不同菌群結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵控制因子，針對(duì)不同微生物確定關(guān)鍵因子調(diào)控范圍；

三、根據(jù)堆肥目標(biāo)要求，確定堆肥目標(biāo)功能菌株，然后堆肥并對(duì)應(yīng)調(diào)控堆肥參數(shù)，控制堆肥過(guò)程，從而實(shí)現(xiàn)堆肥效率和品質(zhì)的提升。

本實(shí)施方式堆肥過(guò)程中不同階段的堆肥目標(biāo)功能菌株不同，可能是降解菌、固氮菌、解磷菌或其他功能菌。

堆肥目標(biāo)功能菌株從步驟一樣品測(cè)序的優(yōu)勢(shì)菌群中選取，并根據(jù)堆肥目標(biāo)要求調(diào)控堆肥參數(shù)、提高所需菌群的活性，從而大幅的提升堆肥效率和品質(zhì)。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一的不同點(diǎn)是：步驟一中獲取的理化性質(zhì)包括樣品的碳氮比、水分、溫度、pH、發(fā)芽指數(shù)、水溶性有機(jī)碳、水溶性有機(jī)氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮和有機(jī)質(zhì)含量。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二的不同點(diǎn)是：步驟三中通過(guò)調(diào)控堆肥參數(shù)，控制堆肥目標(biāo)功能菌株的碳代謝、氮代謝、磷代謝以及腐殖化進(jìn)程。其它步驟及參數(shù)與實(shí)施方式一或二相同。

實(shí)施例1

取七種不同的堆肥原料——雞糞(CM)、牛糞(DCM)、廚余(KW)、雜草(GW)、果蔬垃圾(CW)、生活垃圾(MSW)和秸稈(TSW)進(jìn)行堆肥，然后分別采集各原料在升溫期(44℃)、高溫期(60.2℃)、降溫期(57.9℃)和腐熟期(40.1℃)的堆肥樣品，并分別提取總DNA進(jìn)行PCR-DGGE反應(yīng)(不同堆肥原料在堆肥四個(gè)階段的細(xì)菌DGGE圖譜如圖1所示)，共識(shí)別出10條優(yōu)勢(shì)菌群的DNA條帶(DNA條帶測(cè)序結(jié)果如表1所示)。不同堆肥原料的理化指標(biāo)如表2所示，包括溫度(T)、含水率(moisture)、氨態(tài)氮(NH₄⁺-N)、硝態(tài)氮(NO₃^--N)、水溶性有機(jī)氮(DON)、水溶性有機(jī)碳(DOC)、C/N、有機(jī)物(OM)的含量，發(fā)芽指數(shù)(GI)和pH。

表1

表2

本實(shí)施例選用canoco for windows(Version 4.5)軟件進(jìn)行微生物群落與環(huán)境因子的RDA分析，獲取優(yōu)勢(shì)菌群與理化因子的響應(yīng)關(guān)系(如圖2所示)。

基于優(yōu)勢(shì)菌群與環(huán)境因子的關(guān)系分布圖(圖2)，可以確定影響每個(gè)優(yōu)勢(shì)菌群物種的主要環(huán)境因子(如圖3所示)，根據(jù)微生物在DGGE圖譜中強(qiáng)弱變化與對(duì)應(yīng)控制因子數(shù)值的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定控制因子取值范圍。日后可以根據(jù)堆肥目標(biāo)的需求，可確定堆肥目標(biāo)功能菌株，然后堆肥并對(duì)應(yīng)調(diào)控堆肥參數(shù)，控制堆肥過(guò)程，增加堆體內(nèi)所需功能微生物的數(shù)量和活性，最終達(dá)到提高堆肥效率、改善堆肥品質(zhì)的目標(biāo)。