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畜禽粪污处理中微生物的应用及作用浅析

2025-05-22 66 上传者：管理员

摘要：本文综述了微生物发酵在畜禽粪污处理中的应用及其优势。分析发现，添加特定菌剂可有效杀灭畜禽粪污中的虫卵和病菌微生物、减少臭气排放及重金属污染，且微生物处理能将畜禽粪污转化为饲料和肥料资源。通过优化发酵工艺，微生物发酵在畜禽粪污无害化、减量化、资源化等方面展现出巨大潜力，有助于推动农牧业绿色可持续发展。

关键词：
减量化
微生物
无害化
畜禽粪污
资源化
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畜禽粪污中富含氮､磷､钾等元素和有机质,未经处理的粪污直接排放会导致土壤､水体和空气严重污染,不仅破坏生态环境,还影响人体健康｡因此,如何实现畜禽粪污减量化､无害化及资源化利用,已成为畜禽养殖可持续发展的关键问题｡

1、光合细菌在畜禽粪污发酵中的作用

光合细菌能够将有机质转化为无机质,同时释放O2,促进其他好氧菌生长｡并且光合细菌对多种病原微生物,包括大肠杆菌和沙门氏菌等,展现出显著的抑制效果[1]｡陶思源等[2]研究发现,在光合细菌大量繁殖成为优势菌群后,可引导其他有益微生物向适应其生长的方向演变,同时能够抑制有害微生物生长｡此外,韩云哲等[3]研究表明光合细菌加入鸡粪发酵能够显著提高发酵初期温度,缩短发酵时间｡但在实际应用中需要保证充足的光照条件｡如果光照不足,光合细菌的光合效率会受到影响,进而影响其降解有机物效率｡光合细菌在粪污处理中具有重要应用价值,它能够将有机质转化为无机质,同时释放O2,促进其他好氧菌生长｡通过优化光合细菌的生长环境,可进一步提高其他有益菌处理效率,从而达到更好的处理效果｡有研究表明,光合细菌最适生长pH为7.0[4]｡

2、酿酒酵母在畜禽粪污发酵中的作用

酿酒酵母在畜禽粪污发酵过程中,可将有机质高效转化为C2H6O和CO2,同时伴随热量释放,显著提升发酵温度,加速有机物分解｡并且酵母菌的加入增加了肥料中的有益微生物含量[5]｡郝丽娜等[6]研究表明堆肥过程中接种酿酒酵母能够有效延长堆体高温时间,且对Pb和Cu也有钝化效果,分别为11.51%和64.46%｡蒙琦等[7]研究发现酵母菌与枯草芽孢杆菌按不同比例混合均有效降低了鸡舍中H2S和NH3浓度｡这与薛同宣[8]研究结果相似｡在发酵过程中,酿酒酵母还能显著降低NH3排放量[9],从而改善发酵环境,减少恶臭气体排放,促进无害化处理与资源化利用｡

3、芽孢杆菌属在畜禽粪污发酵中的作用

枯草芽孢杆菌､解淀粉芽孢杆菌等芽孢杆菌属,能迅速将畜禽粪污中的有机物转化为可利用形态,同时抑制大肠杆菌等革兰氏阴性菌的生长,降低其产生的脲酶活性,显著减缓畜禽粪污含氮物质的分解,虽然降低NH3排放量[10],但在一定程度缓解了粪污发酵的效率｡此外,周千等[11]发现自然界中,众多细菌展现出吸附､转移或降解重金属的能力,其中芽孢杆菌属的应用更为成熟｡芽孢杆菌属许多细菌对重金属具有显著的耐受性,并能够有效地吸附重金属｡黄浩杰[12]研究发现,枯草芽孢杆菌对镉的吸附效果56.497mg/g｡李玥[13]等人通过筛选鸡粪堆肥中的微生物,发现了五株除臭菌株,这些菌株均属于芽孢杆菌｡芽孢杆菌属这些特性使其具有广泛的应用前景,通过在畜禽粪污处理过程中添加芽孢杆菌属,不仅可以减少NH3排放,吸附重金属,还可以将畜禽粪污中有机物转化为植物可利用的营养物质,从而实现畜禽粪污资源化利用｡

总的来说,光合细菌､酿酒酵母､芽孢杆菌属不仅能促进畜禽粪污无害化处理,还为其资源化利用提供了可能｡经微生物分解作用,畜禽粪污中有机物被转化为无机物,从而减轻了环境污染｡此外,经微生物处理后实现了畜禽粪污肥料化,这些肥料富含钾､磷､氮等植物所需元素,能够有效改善土壤结构,提高土壤肥力｡

4、微生物在畜禽粪污发酵中的作用

4.1畜禽粪污无害化

4.1.1减少臭气排放在畜禽粪污发酵过程中,会产生NH3､H2S等臭气,不仅会对环境造成污染,还会威胁人类健康｡臭气中悬浮着微小粪便颗粒,携带着众多病原体,容易引发人畜共患病[14]｡因此,臭气减排显得尤为重要｡微生物发酵技术因其环境友好性和高效性,在畜禽粪污处理领域展现出巨大潜力｡通过向堆体中添加微生物,实现粪污中有机物质的分解与转化｡有益微生物的代谢产物,例如乳酸､乙酸等,能够营造出酸性环境,有效抑制腐败性微生物和病原菌的生长繁殖,进而实现恶臭气体减排目标[15]｡从而实现畜禽粪污减量化､无害化和资源化｡研究表明,乳酸菌在酸性条件下能够抑制有害菌的生长,减少NH3､H2S等气体的排放,有效改善养殖环境[16]｡刘春梅､叶芬霞等[17-18]研究成果一致显示,通过微生物发酵处理畜禽粪污,能够显著减少臭气的总排放量,对臭气降幅甚至超过80%｡

4.1.2重金属降解为加快动物生长发育､减少疾病发生,常在饲料中添加过量重金属｡但动物对此类物质的吸收并不完全,因此大部分重金属最终会随粪便排出体内[19]｡这导致畜禽粪污中常含有一定量的重金属,这些重金属在发酵过程中会对环境造成潜在威胁｡商海军等[20]发现纤维素降解菌能够钝化铬与镉,添加1%菌剂,其钝化效果尤为突出｡此外,其去除铁､铜率分别达到了94.3%和98.9%｡庞继达等[21]发现酵母菌能够转化Cu､Zn,且嗜铜､嗜锌酵母对Cu､Zn的富集转化率最高｡由此可得出,微生物发酵在处理重金属方面具有独特优势｡综上所述,微生物发酵技术在处理畜禽粪污重金属污染中,具有显著优势和广阔应用前景｡如何调整微生物菌群组合以提升发酵效率,以及确保畜禽粪便处理后能够安全利用,亟须探索重金属钝化技术｡

4.1.3病原微生物及虫卵畜禽粪便中往往含有大量病原微生物和虫卵,它们能够引起多种疾病｡在畜禽粪污中还可能含有寄生虫的虫卵,如蛔虫､弓形虫和绦虫等,这些虫卵在适宜的条件下孵化成幼虫,会对动物造成威胁｡目前,全球已知存在超过250种人畜共患病,这些疾病主要通过患病动物的粪便､分泌物以及被污染的水源进行传播[22]｡在自然堆肥条件下,需要10个月蛔虫卵死亡率才能达到90%[23]｡微生物发酵技术是通过高温和微生物代谢作用,有效杀灭病原微生物及虫卵,实现粪污的无害化处理｡在光合细菌液肥中,蛔虫卵去除率达99.6%;大肠菌群去除率达99.7%[24]｡在发酵过程中添加乳酸菌､酵母菌等特定微生物菌剂,添加菌能够快速繁殖,产生大量乳酸､乙酸等有机酸,有效抑制了病原微生物与虫卵的生长,进一步提高发酵效率和粪污无害化程度｡沈根祥[25]研究得出添加Hsp菌剂后,牛粪中虫卵和病菌微生物在一周内得到杀灭｡总的来说,微生物发酵在畜禽粪污处理中具有显著优势｡此外,还应注意微生物对土壤和水源的污染｡

4.2发酵产物资源化

4.2.1饲料化畜禽粪污饲料化主要是基于其含有粗纤维､粗蛋白,以及镁､钙､磷等元素｡经微生物发酵处理的畜禽粪污,其产物可作为饲料资源｡微生物菌群在发酵过程中能够分解粪污中的有机物质,产生有益的微生物蛋白和酶类,从而提高饲料营养价值｡此外,畜禽粪污发酵产物作为饲料添加剂,显著改善畜禽产品质量,其肉质更加鲜嫩,蛋奶营养价值进一步提高｡祁成年等[26]采用鸡粪发酵饲料化产物部分替代精饲料饲养肉羊,料肉比得到提升｡佟艳妍[27]发现以鸡粪为主要原料,发酵产物饲料可用于喂养肉牛｡苏伯平等[28]用鸡粪发酵后饲养蛋鸡,有助于增强鸡的疾病抵抗力､提升蛋品重量｡总体而言,通过对畜禽粪污进行微生物发酵处理,其饲料营养价值较高,可作为饲料资源,改善了畜禽产品质量､增强了畜禽疾病抵抗力､减少了疾病发生率｡因此,微生物发酵处理不仅能够实现畜禽粪污饲料化,促进畜禽养殖的生态､集约､经济可持续发展｡

4.2.2肥料化肥料化是畜禽粪污资源化利用的重要手段｡畜禽粪污经过微生物处理后,可以转化为优质的有机肥料｡在这个过程中,微生物分解粪污中的有机物质,产生大量营养成分,如P､K､N等｡发酵过程中添加的玉米秸秆､木屑等辅料,经微生物分解后,也会转化为有机肥料,进一步提高肥料的营养价值｡周家昊､周晓天等[29-30]研究表明施用畜禽粪污发酵后的肥料对茶叶的产量和品质均有提升｡

综上所述,通过微生物将畜禽粪污转化为有机肥料,这不仅实现了资源的循环利用,还提高了农产品的产量与品质｡因此,推广微生物处理畜禽粪污,不仅有助于实现农业生态的良性循环,还能降低农业生产成本｡

5、结语

微生物在畜禽粪污处理中的应用,为农业可持续发展领域注入了强大的动力｡它们不仅具备高效降解粪污中有机物质的能力,从而达成无害化､减量化的目标,为资源化利用开辟了崭新的路径｡值得注意的是,畜禽粪污成分复杂多变以及环境问题,探索与研究仍需不断深入｡尽管单一微生物发酵在处理畜禽粪污方面具有独特优势,但由于粪污成分复杂,其局限性亦日益凸显｡因此,探索如何更优化地组合各类微生物,以进一步提升畜禽粪污处理效率和资源化利用率,已成为未来研究的主要方向｡如何更加精准地调控微生物菌群,以实现多种微生物间的协同增效,将是提升畜禽粪污处理效率与资源化利用水平的关键所在｡

参考文献:

[1]金梅,刘磊,唐湘华,等.光合细菌对畜禽粪便处理的应用前景[J].饲料研究,2010(11):72-74.

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[3]韩云哲,朴雪梅,程正海,等.光合细菌对鸡粪和米糠堆肥发酵的影响研究[J].现代农业科技,2016(11):238,241.

[4]王立超,连岩,张志新.温度､光照和pH之间的相互关系对光合细菌生长的影响[J].海洋湖沼通报,1997(4):28-31.

[5]杨柳,邱艳君.除臭菌株对畜禽养殖场恶臭气体的控制研究[J].中国沼气,2014,32(3):36-39.

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[7]蒙琦,刘瑞生,徐建峰,等.复合微生物添加剂对肉鸡圈舍有害气体浓度的影响[J].饲料研究,2021,44(21):47-51.

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[11]周千,王学涛,王靖逸,等.土壤重金属污染微生物修复技术研究进展[J].现代农业科技,2024(13):95-98,122.

[12]黄浩杰.三种微生物菌种对镉的吸附作用及机理研究[D].太原:山西大学,2020.