堆肥科学与技术-第三章课件.ppt

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1、第三章堆肥微生物学第一节、堆肥微生物的种类及特征堆肥化是微生物作用于有机废物的生化降解过程，微生物是堆肥过程的主体。堆肥微生物的来源主要有两方面。一方面是来自有机废物里面固有的大量的微生物种群；另一方面是人工加入的特殊菌种。这些菌种在一定条件下对某些有机废物具有较强的分解能力，具有活性强、繁殖快、分解有机物迅速等特点，能加速堆肥反应的进程，缩短堆肥反应的时间。堆肥中发挥作用的微生物主要是细菌和放线菌，还有真菌和原生动物等。随着堆肥化过程中有机物的逐步降解，堆肥微生物的种群和数量也随之发生变化。一、细菌细菌是单细胞生物

2、，形状有杆状、球状和螺旋状，有些还能运动。在好氧堆肥系统中，存在着大量的细菌。细菌凭借大的比表面积，可以快速将可溶性底物吸收到细胞中。所以在堆肥过程中，细菌在数量上通常要比体积更大的微生物（如真菌）多得多。在早期的堆肥生产实践过程中非菌丝体结构的细菌，较具有菌丝体结构的真菌和放线菌更难以被发现，所以其重要性被忽视了。假单胞菌二、放线菌放线菌在分类学上是一类具有高G+C的革兰氏阳性细菌，能够比细菌忍受更高的温度和pH值，放线菌是具有多细胞菌丝形态的细菌，因此它们又具有一些真菌的特征。在堆肥化的过程中它们在分解诸如纤维素

3、、木质素、角质素和蛋白质这些复杂有机物时发挥着重要的作用。它们的酶能够帮助分解诸如树皮、报纸一类坚硬的有机物。尽管放线菌降解纤维素和木质素的能力并没有真菌强，但是它们在堆肥过程中的高温期却是分解木质纤维素的优势菌群。三、真菌真菌不仅能分泌胞外酶，水解有机物质，而且由于其菌丝的机械穿插作用，还对物料施加一定的物理破坏作用，促进生物化学作用。在堆肥化过程中，真菌对堆肥物料的分解和稳定起着重要的作用。堆肥过程中真菌总的变化趋势与总的微生物变化趋势相似，开始时堆肥原料中的真菌以中温真菌为主，但数量少于细菌而与放线菌相近。中温

4、真菌在堆肥过程中逐渐减少，此后嗜热真菌逐渐达到最大值，大部分真菌在堆体温度达到50℃时就不存在了，而当温度超过60℃时真菌几乎完全消失；当堆肥温度开始下降，温度低于45℃时，真菌的数量又回升，此时堆肥底物以纤维素和木质素为主，因此推测真菌数量的增加可能是由于堆肥中存在纤维素和木质素的原因。米曲霉烟曲霉特异腐质霉嗜热毛壳菌无孢菌群梭孢壳属渺小白霉四、古菌古菌大多数为嗜热菌或超嗜热菌，最近的研究发现在堆肥中存在一些低丰度的产甲烷古菌。同细菌比较其数量极低（贫养、代时长）。五、病原微生物及其他微型生物堆肥化不仅要达到稳定有

5、机废物的目的，还要解决堆制过程中存在的公共卫生问题，主要病原菌包括在原来废物中带有的原生病原菌（primarypathogens）和堆制过程中产生的真菌、放线菌等次生病原菌（secondarypathogens）。原生病原菌如细菌、病毒、原生动物和蠕虫卵可引起健康个体染病，而次生病原体则可以削弱免疫系统，如造成呼吸系统疾病等。当温度超过70℃时，在几天内可以达到灭菌的目的，但在50℃~60℃时需要持续的时间为10~20d。微型生物在堆肥过程中也发挥着重要的作用。轮虫、线虫、跳虫、潮虫、甲虫和蚯蚓等低等生物通过在堆肥中

6、移动和吞食作用，不仅能消纳部分有机废物，而且还能增大表面积，并促进微生物的生命活动。第二节堆肥过程中的微生物学研究一、堆肥过程中的微生物群落及其动态堆肥化的实质是由群落结构演替非常迅速的多个微生物群体共同作用而实现的动态过程，所以对该过程的微生物生态学过程进行监控有利于有效地管理堆肥过程。由于在堆肥腐熟过程中微生物发挥着关键作用，所以有些微生物的特性能反映堆肥的腐熟进程。快速利用糖及淀粉嗜温细菌和真菌快速生长分解蛋白质、脂肪、纤维素及半纤维素嗜热细菌、放线菌和耐热真菌缓慢的降解木质素和其他难分解有机物，形成腐殖质嗜温

7、放线菌、细菌和真菌及其他环境微生物定植堆肥初期，是微生物旺盛繁殖并释放出热能来不断提高堆肥温度的发热阶段。在这一阶段中，堆肥物质的变化情况是在好氧条件下，那些容易被微生物分解的有机物质，如蛋白质、淀粉类物质及简单的糖类等迅速分解，产生大量热量。在这一阶段中分解这些有机物的微生物以中温好气性种类为主，常见的有细菌和丝状真菌。当堆肥的温度超过50℃以后，通常被称为高温阶段，这一阶段中，除少部分残留下来的和新形成的水溶性有机物继续分解转化外，复杂的有机物，如半纤维素、纤维素等开始大量的被具有分解活性的微生物所分解，并进入到

8、腐殖质的形成过程，出现了能溶解于弱碱的黑色物质。这一阶段中以高温微生物最为活跃，常见的有嗜热细菌，嗜热放线菌等。当温度上升到60℃以上时，嗜热丝状真菌几乎完全停止活动，嗜热放线菌和芽孢杆菌的活动占优势。到了70℃以上，只有嗜热芽孢杆菌在活动。很多的嗜热微生物，包括细菌，放线菌和丝状真菌，是分解纤维素和果胶类物质能力很强的微生物。因此，在高温阶段