生物质固体废弃物堆肥过程的碳素减排机理及其对植物毒性的影响研究

生物质固体废弃物堆肥过程中碳素减排是目前堆肥技术领域关注的新热点。由于碳素在堆肥降解过程中向稳定有机质的转化率较低，大量无意识的CO2释放到大气中，阐明堆肥过程中微生物及工艺参数对腐殖质形成、碳素减排的作用具有重大意义。本项目拟采用实验室模拟及小试试验，应用分子生物学技术、色谱学、光谱学等先进成熟测试方法，分析堆肥过程中不同分解微生物对生物质废弃物关键碳素（半纤维素、纤维素、木质素）的降解产物，找出降解率高且能够促进腐殖化进程的关键微生物（群），揭示该微生物（群）对堆肥过程碳素减排的作用机理；阐明堆肥初始性质与工艺参数对生物质固体废弃物堆肥过程中腐殖质形成及碳素转化的影响，获得堆肥过程碳素减排的重要参数；同时弄清基于碳素减排的堆肥过程对腐熟度及植物毒性的影响，以期为低碳型堆肥资源化技术的研发与应用提供理论基础。

生物质固体废弃物堆肥过程中碳素减排是目前堆肥技术领域关注的新热点。由于碳素在堆肥降解过程中向稳定有机质的转化率较低，大量无意识的CO2释放到大气中，阐明堆肥过程中微生物及工艺参数对腐殖质形成、碳素减排的作用具有重大意义。本项目采用实验室模拟试验，筛选了生物质固体废弃物堆肥过程中高效降解微生物、考察不同降解微生物对堆肥过程碳素损失的影响、对生物质固体废弃物堆肥过程碳素减排进行了参数优化研究。获得堆肥过程碳素减排的重要参数；同时弄清基于碳素减排的堆肥过程对腐熟度及植物毒性的影响，以期为低碳型堆肥资源化技术的研发与应用提供理论基础。项目研究筛选出酵母菌 YJ3与芽孢杆菌 ME2-6菌株，.在堆肥初始阶段投入芽孢杆菌ME2-6可为堆肥过程碳素减排做贡献。降温期接种酵母菌 YJ3与高温期接种芽孢杆菌ME2-6两个堆肥处理总碳减少量相对较低。在堆肥初始条件相似的情况下，牛粪堆肥与猪粪堆肥处理效果比污泥堆肥更优。堆肥前后纤维素含量的变化与碳素损失总量显著正相关，且与以CH4形式损失的碳量呈显著负相关；半纤维素的降解量与以CO2、CH4形式损失的碳量均呈显著负相关；木质素的变化与碳素损失总量显著负相关，且与以CH4形式损失的碳量呈显著正相关。从碳素排放量最小化且堆肥腐熟度最大化、以及经济的角度考虑，推荐的较优堆肥参数为物料初始长度为10cm、初始C/N为20、堆肥通风参数为0.2~0.4 L/kg DM min。从利于堆肥过程碳素减排且植物毒性降低的角度考虑，堆肥通气量在0.2~0.3 L/kg DM min范围下、堆肥初始碳氮比在18~22范围下可达到堆肥碳素减排最大化与植物毒性最小化的平衡。