几种添加剂在猪粪处理中的应用及其作用机理的研究

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目前的猪场废弃物处理技术大都集中在厌氧、好氧酵解、固液分离上。尽管这些技术是可行的,但由于成本高、操作复杂,在实际生产中很难推广及普及开来。养猪业是微利行业,必须寻找经济、简便、有效的方法来处理猪场废弃物。近几年来,由于成本低、使用的简便,一些研究者将研究的焦点转移至畜禽粪便添加剂(主要是微生物制剂和化学添加剂)的使用上来。国内外主要将这些添加剂用于禽类粪的处理上,关注的焦点主要是这些添加剂对氮素含量的影响,对畜禽粪便特别是猪粪中的磷(主要是可溶性磷)、重金属、挥发性脂肪酸等恶臭气体的研究报道很少。此外,微生物在猪粪中温室气体排放、恶臭气体的产生、病原菌的传播过程中起着重要作用,因而理解猪粪中的微生物发酵特征对于猪粪引起的污染控制具有更为积极的意义,然而目前国内外有关方面的研究很少。本研究所使用的添加剂包括三大部分:(1)微生物菌剂(放线菌、植物乳杆菌);(2)植物提取物(牛至油);(3)化学添加剂(脲酶抑制剂、铝盐),主要评估了这几种添加剂的使用对猪粪中本土菌群、主要恶臭化合物、可溶性磷和重金属含量、氮素水平的影响。研究的结果如下: 三株放线菌(细黄链霉菌,抗生链霉菌,灰色链霉菌)及其复合:试验的处理包括添加l0%无菌水对照组,10%细黄链霉菌组,10%抗生链霉菌组;10%的灰色链霉菌组;5%细黄与5%抗生链霉菌复合组;5%细黄与5%灰色链霉菌复合组;3.3%细黄、3.3%抗生和3.3%灰色链霉菌复合组。接菌处理后,降低了猪粪中NH3、H2S的挥发,减少了戊酸(3.44%~41.56%)、异戊酸(9.64%~42.77%)等与猪粪恶臭强度高度相关的挥发性脂肪酸及其产生菌梭菌(3.88%~29.81%)和优杆菌(3.40%~29.50%)数量。此外,接菌处理后也增加了猪粪中全N、NO3-N的含量,促进了P、K元素的矿化。三种放线菌及其组合中,无论是在提高猪粪养分含量、放线菌胞内外活性物质体外对大肠杆菌、梭菌和优杆菌抑制,还是降低猪粪恶臭气体及其产生菌(梭菌、优杆菌)方面,单独添加10%细黄链霉菌效果最好。 植物乳杆菌和可溶性碳水化合物:猪粪中添加植物乳杆菌和可溶性碳水化合物能减少猪粪的恶臭强度、pH值和氨挥发。15%植物乳杆菌与10%的蔗糖复合通过减少猪粪的pH值至4.0而最大程度减少氨的挥发。pH值的降低将有利于保存更多的铵态氮,提高猪粪的肥料价值。此外,植物乳杆菌和可溶性碳水化合物的添加还能减少与猪粪恶臭强度高度相关的挥发性脂肪酸(戊酸、异戊酸)含量及主要恶臭产生菌梭菌和优杆菌数量。 牛至油:实验室的研究显示,0.25%的牛至油添加到猪粪尿混合物中28天内能完全抑制新的短链挥发性脂肪酸的产生。在此剂量下,1天内粪大肠杆菌从6.7×105CFU/ml减少至不可检测;2天后总厌氧菌数量从4.32×1010CFU/ml减至1.3×107CFU/ml,21天后仍然保持该抑制水平。 脲酶抑制剂(苯磷酸二酰胺PPDA,乙酰氧肟酸AHA,N-n-丁基硫代磷酸三酰胺NBPT):三种脲酶抑制剂当添加量为20mg/kg都能不同程度地抑制氨的挥发,累积更多的尿素。不添加脲酶抑制剂组尿素在2天内基本被水解完,NBPT组8天内尿素浓度达到最大值(5.9g/kg),至14天仍可检测到0.8g/kg的尿素。三种脲酶抑制剂抑制尿素水解减少氨挥发同时使更多的氮素以NH4-N的形式得以保留。PPDA、AHA2种脲酶抑制剂的添加对挥发性脂肪酸的产生没有明显影响,但NBPT却能减少戊酸、异戊酸的含量,显示该脲酶抑制剂减少猪粪恶臭强度的潜力。在对猪粪中主要本土菌群的分析中发现,PPDA对猪粪中主要本土菌群数量没有显著影响,但AHA、NBPT在增加乳酸菌的同时却减少了梭菌的数量。 铝盐(硫酸铝和氯化铝):5%、10%的铝盐添加降低了猪粪的pH值和减少了可溶性磷的含量。在对猪粪中磷的分级测定中发现,铝盐的添加在减少HCl-P的同时却增加NaOH-P的比例,因而增加磷的稳定性,减少猪粪还田时磷的淋溶。此外,铝盐的添加还能减少猪粪中DTPA-As、DTPA-Cu和DTPA-Zn的含量,这对于减少猪粪还田时重金属在植物中的累积具有积极的意义。 从上述结果可以看出:添加剂的使用有利于降低猪粪中恶臭化合物的排放,抑制猪粪中本土菌群的发酵,保存猪粪中的养分,提高猪粪的肥料价值。
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