發(fā)布時間：2020-11-21 20:33

　　 我國秸稈的產(chǎn)量不斷增加,但是大部分被廢棄,不能形成良好的經(jīng)濟效益。為解決農(nóng)業(yè)廢棄物的污染問題,使碳氮代謝向?qū)�農(nóng)業(yè)有益的方向進行,本文結(jié)合蚯蚓堆制,對堆制過程中的碳氮代謝進行研究,分析蚯蚓對堆制過程中碳降解和氮降解的影響。本研究以自然風干的玉米秸稈和腐熟牛糞為基質(zhì),按照不同比例混合設(shè)置四種實驗組別,且每種比例的底物接種四種不同數(shù)量的蚯蚓。實驗組堆制物料總重為1 Kg,進行56 d的堆制實驗。取樣間隔7 d,測定樣品中與碳氮代謝相關(guān)的理化性質(zhì)和酶活力變化;并對堆制過程中產(chǎn)生的與碳氮代謝相關(guān)的部分溫室氣體進行測定;建立有機碳變化和全氮變化的數(shù)學模型。主要研究結(jié)果如下:(1)A、B、C、D四組pH值均呈現(xiàn)先下降,隨后上升,再下降,再上升最后趨于穩(wěn)定的狀態(tài),其中D4組的pH在56 d降至7.43。四組電導率變化都是上升的,接種蚯蚓的實驗組變化更加明顯。接種蚯蚓的實驗組中有機碳變化和全氮變化相對未接種蚯蚓的變化更加明顯。在56 d堆制結(jié)束時,B4、C3、C4、D3、D4組的碳氮比降至20以下。A、B、C、D四組的纖維素、半纖維素、木質(zhì)素的降解率變化呈現(xiàn)不斷增加的趨勢,且接種蚯蚓的組別降解率變化高于未接種蚯蚓組的。銨態(tài)氮和硝態(tài)氮是氮代謝過程中的兩種不同時期物質(zhì),在堆制前期銨態(tài)氮有輕微的上升趨勢,在中后期銨態(tài)氮下降,而堆制期間硝態(tài)氮一直處于逐漸上升的趨勢,在堆制后期兩種氮都處于穩(wěn)定狀態(tài),接種蚯蚓組變化幅度高于未接種蚯蚓組的。(2)β-葡萄糖苷酶和木聚糖酶是碳代謝中的關(guān)鍵酶。其中β-葡萄糖苷酶呈現(xiàn)先上升后穩(wěn)定的變化趨勢,木聚糖酶呈現(xiàn)先上升后下降最后穩(wěn)定的變化趨勢,接種蚯蚓組酶活力高于未接種蚯蚓組。硝酸鹽還原酶是氮代謝中的關(guān)鍵酶。各組均呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢。接種蚯蚓的組別酶活力高于未接種蚯蚓的,蚯蚓能影響硝酸鹽還原酶活力變化。(3)甲烷和二氧化碳是堆制過程中碳代謝產(chǎn)生的溫室氣體,接種蚯蚓的組別甲烷氣體排放量明顯下降,蚯蚓影響了堆制過程甲烷的排放;蚯蚓對二氧化碳的排放量影響不顯著。氧化亞氮是氮代謝過程中產(chǎn)生的溫室氣體,接種蚯蚓的組氧化亞氮排放量明顯減少。(4)通過高通量測序的實驗結(jié)果可知,細菌群落多樣性最高的是21 d的C3組,細菌群落豐富度最高的是21 d的C3組;真菌群落多樣性最高的是21 d的C1組,真菌群落豐富度最高是21 d的C1組;細菌屬中的游動球菌屬(Planomicrobium)和德沃斯氏菌屬(Devosia)為優(yōu)勢菌屬,真菌屬中的曲霉屬(Aspergillus)和青霉屬(Penicillium)為優(yōu)勢菌屬。蚯蚓能影響不同的群落的相對豐度變化。(5)建立有機碳變化K_1與時間變化(X)、蚯蚓數(shù)量變化(Y)的函數(shù)關(guān)系式;建立全氮變化K_2與時間變化(X)、蚯蚓數(shù)量變化(Y)的函數(shù)關(guān)系式;建立碳氮比變化K_3變化與時間變化(X)、蚯蚓數(shù)量變化(Y)函數(shù)關(guān)系式。
【學位單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：S141.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 立題意義
    1.2 研究現(xiàn)狀與應用前景
        1.2.1 農(nóng)作物秸稈主要利用方式
        1.2.2 蚯蚓堆肥技術(shù)的應用前景
    1.3 蚯蚓堆制處理影響因素
        1.3.1 蚯蚓的接種密度
        1.3.2 蚯蚓堆制物料的溫度和濕度
        1.3.3 蚯蚓堆制物料的p H值
        1.3.4 蚯蚓堆制物料的碳氮比
    1.4 蚯蚓堆制過程中碳氮代謝關(guān)鍵酶
        1.4.1 β-葡萄糖苷酶
        1.4.2 木聚糖酶
        1.4.3 硝酸鹽還原酶
    1.5 蚯蚓堆制過程中與碳氮代謝相關(guān)的微生物
    1.6 研究內(nèi)容
    1.7 研究的技術(shù)路線
    1.8 創(chuàng)新點
第2章 蚯蚓堆制底物理化性質(zhì)變化
    2.1 引言
    2.2 材料
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗儀器
    2.3 實驗設(shè)計
    2.4 理化指標測定
        2.4.1 pH值測定
        2.4.2 電導率測定
        2.4.3 有機碳測定
        2.4.4 全氮測定
        2.4.5 木質(zhì)纖維素含量測定
        2.4.6 銨態(tài)氮的測定
        2.4.7 硝態(tài)氮的測定
    2.5 結(jié)果和分析
        2.5.1 蚯蚓堆制底物的p H值變化
        2.5.2 蚯蚓堆制底物的電導率變化
        2.5.3 蚯蚓堆制底物的有機碳含量的變化
        2.5.4 蚯蚓堆制底物的全氮含量變化
        2.5.5 蚯蚓堆制底物的碳氮比變化
        2.5.6 蚯蚓堆制底物的木質(zhì)纖維素降解率變化
        2.5.7 蚯蚓堆制底物的銨態(tài)氮含量變化
        2.5.8 蚯蚓堆制底物的硝態(tài)氮含量變化
    2.6 討論
        2.6.1 蚯蚓堆制底物pH值及電導率變化
        2.6.2 蚯蚓堆制底物有機碳、全氮以及碳氮比變化
        2.6.3 木質(zhì)纖維素降解率變化
        2.6.4 銨態(tài)氮和硝態(tài)氮變化
    2.7 本章小結(jié)
第3章 蚯蚓堆制底物酶活力變化
    3.1 引言
    3.2 材料
        3.2.1 試驗儀器
        3.2.2 實驗設(shè)計
    3.3 酶活力的測定方法
        3.3.1 β-葡萄糖糖苷酶活力測定
        3.3.2 木聚糖酶活力測定
        3.3.3 硝酸鹽還原酶活力測定
    3.4 結(jié)果與分析
        3.4.1 β-葡萄糖苷酶活力變化
        3.4.2 木聚糖酶活力變化
        3.4.3 硝酸鹽還原酶活力變化
    3.5 討論
        3.5.1 β-葡萄糖苷酶活力變化
        3.5.2 木聚糖酶活力變化
        3.5.3 硝酸鹽還原酶活力變化
    3.6 本章小結(jié)
第4章 蚯蚓堆制過程中產(chǎn)生溫室氣體變化
    4.1 引言
    4.2 材料
    4.3 實驗設(shè)計
    4.4 氣體收集裝置的設(shè)計
        4.4.1 裝置的功能
        4.4.2 裝置的結(jié)構(gòu)
        4.4.3 裝置的工作流程
    4.5 氣體的測定
    4.6 結(jié)果與分析
        4.6.1 甲烷濃度變化及甲烷排放通量變化
        4.6.2 二氧化碳濃度變化及二氧化碳排放通量變化
        4.6.3 氧化亞氮濃度變化及氧化亞氮排放通量變化
    4.7 討論
        4.7.1 甲烷濃度變化及甲烷排放通量變化
        4.7.2 二氧化碳濃度變化及二氧化碳排放通量變化
        4.7.3 氧化亞氮濃度變化及氧化亞氮排放通量變化
    4.8 本章小結(jié)
第5章 蚯蚓堆制底物微生物群落變化
    5.1 引言
    5.2 材料
        5.2.1 相關(guān)儀器設(shè)備
        5.2.2 相關(guān)試劑
    5.3 實驗內(nèi)容
        5.3.1 實驗組的編號
        5.3.2 Illumina平臺測序?qū)嶒灹鞒?br>        5.3.3 實驗流程簡介
    5.4 結(jié)果分析
        5.4.1 細菌群落結(jié)構(gòu)分析
        5.4.2 真菌群落結(jié)構(gòu)分析
    5.5 討論
    5.6 本章小結(jié)
第6章 蚯蚓堆制有機碳和全氮模型的建立
    6.1 引言
    6.2 堆制處理中的模型
        6.2.1 機理模型
        6.2.2 數(shù)理統(tǒng)計方法
    6.3 堆制過程中有機碳和全氮模型建立
        6.3.1 有機碳與時間的曲線擬合
        6.3.2 有機碳與蚯蚓數(shù)量的曲線擬合
        6.3.3 全氮與時間的曲線擬合
        6.3.4 全氮與蚯蚓數(shù)量的曲線擬合
    6.4 有機碳回歸分析
    6.5 全氮回歸分析
    6.6 碳氮比回歸方程
    6.7 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
參考文獻
作者簡介
攻讀碩士期間學術(shù)成果
致謝

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