【《园林绿化废弃物好氧堆肥研究进展的国内外文献综述》6100字】

园林绿化废弃物好氧堆肥研究进展的国内外文献综述目录TOC\o"1-3"\h\u11769园林绿化废弃物好氧堆肥研究进展的国内外文献综述 1130171.1园林绿化废弃物好氧堆肥 151101.2园林绿化废弃物好氧堆肥过程中的微生物群落 2318941.3园林绿化废弃物好氧堆肥过程的影响因素 2197711.4好氧堆肥产品对植物的影响 528780参考文献 51.1园林绿化废弃物好氧堆肥园林绿化废弃物好氧堆肥（GreenWasteComposting,GWC）是在好氧等可控条件下，利用微生物的作用进行高温发酵，使有机物质发生矿化和腐殖化，使得有机物被生物降解成为稳定腐殖质的生物化学过程（张璐，2015）。在堆肥开始时，为满足微生物对碳和氮养分元素需求，会添加一定量的尿素来调节物料的C/N值。为了加快堆肥腐熟速率，在堆肥过程中添加生物菌剂和/或有机无机添加剂，这些物质的加入不但可以加快木质纤维素的分解，生成大量能被植物吸收利用的氮，磷，钾等有效态养分；又可增加产品的相关酶活性、合成新的高分子有机化合物—腐殖质，进而提高产品质量，拓宽产品应用的途径。传统木质纤维素富集废弃物堆肥至腐熟的时间较长，导致效率低和腐熟产品质量差，不利于环保和厂商运作，而生物堆肥处理能够避免部分问题。木质纤维素降解菌剂添加入农林作物或植物废弃物当中，不仅能够使堆体快速增温，显著增加堆肥过程中的微生物丰度和多样性，缩短腐熟周期，减少氮气排放，而且经菌剂添加得到的腐熟堆肥，产品质量得到改善。将堆肥作用于大田土壤中能促进作物生长，提高作物产量和品质，如降低其硝酸盐和亚硝酸盐含量，增强作物抗病性等（谷化强，2010）。Sutripa（2010）提出，在堆肥嗜热阶段接种微生物菌剂是有机物最有效的生物降解并能加快堆肥过程。Zhou（2015）研究表明堆肥初始补充功能性微生物菌剂可提高堆肥效率。而进行室内模拟高温（50℃）园林绿化废弃物堆肥显示，在嗜热初期有更高的细菌丰度。而陈耀宁等，(2007)在蔬菜与稻草混合的堆肥后期添加黄孢原毛平革菌（Phanerocheatechrysosporium）显著增加堆肥产品的腐殖酸含量。此外，相关研究发现在堆肥高温过后的降温阶段木质素强烈降解与在嗜温阶段的真菌对醌（Q-9）降解呈现相关性，这为堆肥的改良提供了重要参考。赵美花等，(2010)在以麦秆和蔬菜的堆肥过程中加入木质素降解相关酶，能够显著提高木质素和半纤维素含量的降解，降解率分别提高11.74%和5.24%。Gongetal.,（2016）在园林绿化废弃物堆肥的第0天和第14天（嗜高温期）分别添加两种白腐真菌黄孢原毛苹革菌（P.chrysosporium）和云芝菌（Trametesversicolor），结果表明两种白腐真菌添加均能使堆肥快速升温并延长堆肥温度，显著降低堆肥C/N比，增加养分含量，其中P.chrysosporium降解木质素和纤维素效果较好，降解率分别为8.2%和13.6%。Yuetal.,（2018）利用二次回归正交设计优化从GWC腐熟期筛选出的三种木质纤维素降解菌：Bacillussp.（B1）、Bacillussp.（B2）和曲霉菌Aspergillussp.（A））的组合，并将菌剂应用到GWC的腐熟阶段。结果表明，复合菌剂的能够延长GWC的高温期天数，相比于对照，复合菌剂显著促进木质素和纤维素的降解，降解率为23.91%和41.69%，增加了GCW中的腐殖质含量和种子发芽指数（GI）值；同时试验中将处理效果与P.chrysosporium和市场畅销的有效菌剂—EM菌剂相比表明，复合菌剂的纤维素降解率和腐殖酸含量高于P.chrysosporium处理效果，并与EM菌剂处理效果相似。而目前GCW菌剂添加对木质纤维素降解和腐解最有效的具体时间和次数尚未明确，同时考虑生产加工成本，如何用制备的菌剂来获取最经济和最有效的高质量腐熟堆肥是需要解决的生产实际问题。1.2园林绿化废弃物好氧堆肥过程中的微生物群落GWC发酵的本质是由多个微生物群体在不同阶段群落结构演替作用下，进行的物质转化和腐殖质形成的动态过程（于安，2009）。在堆肥前期，在分解和发酵过程中微生物优选的糖类和其他易分解物质来维持活性（Ariesyadyetal.,2007）。前期最重要的优势细菌是厚壁菌Firmicutes，它能有效吸收碳水化合物（Ariesyadyetal.,2007;Liuetal.,2018）。Proteobacteria为堆肥前期另一个丰富的门，它们是降解葡萄糖，丙酸盐，丁酸盐和其他小分子物质的主要参与者（Awasthietal.,2017a）。GWC高温堆肥阶段的微生物主要属于Firmicutes,Chloroflexi，Proteobacteria，Actinobacteria和Gemmatimonadetes（Liuetal.,2018）。而在高温阶段中分离出的大多数属：如赖氨酸芽孢杆菌属（Lysinibacillus），Fonticella，芽孢杆菌（Bacillus）,梭菌属（Clostridium），Ureibacillus，Aeribacillus和Defluviitalea,Pusillimonas,假黄色单胞菌Pseudoxanthomonas和Desulfitibacter均产生降解多糖和木质纤维素化合物酶的能力（Liuetal.,2018）。在堆肥后期酸杆菌门（Acidobacteria）相比前期和中期增加了252倍，并且进一步研究显示Acidobacteria与木质纤维素降解量和腐殖酸含量变化相关（Eichorstetal.,2011）。1.3园林绿化废弃物好氧堆肥过程的影响因素（1）物理因素（温湿度，粒径和通气量）GWC过程中，适当的堆肥工艺参数（如：温度，湿度，粒径和通气量）的管理，对微生物群落结构变化起着决定性作用，从而形成高质量的堆肥（Partanenetal.,2010）。此外，细菌群落动态变化还受堆肥基质物理结构和化学成分的影响，如：粒径大小，C/N值，pH和电导率的影响（Insam,2010）。研究显示，GWC中利用2mm粒径的GW由于含有较大的比表面积和低的孔隙度有利于堆体微生物的繁殖和温度积累（Liuetal.,2018）。（2）有机添加剂堆肥过程中添加剂的加入可以对某些工艺参数产生显著的影响。除了上述堆肥过程中添加微生物菌剂来加速堆肥过程和提高堆肥产品质量外，还可以通过添加堆肥添加剂来有优化堆肥过程，提高堆肥产品质量。将甘蔗渣作为堆肥添加剂是因为甘蔗是中国主要作物之一，中国产生了丰富的甘蔗渣废弃物（Fanetal.,2014）。甘蔗渣是在原糖生产过程中从甘蔗粉碎并提取汁液后剩余的纤维残留物（Moheeetal.,2015）。甘蔗渣的主要成分包括纤维素和木质素等。甘蔗渣通常在畜禽粪便堆肥过程当中用作结构剂，使用的目的是通过在堆肥基质中形成多孔隙空间结构用来存储水分。这一应用不仅增加了氧气的可利用性，并减少了使用强制通风的系统中的静压损失（Teixeiraetal.,2015）。甘蔗渣呈酸性，添加后还可以通过控制pH来增强有机废弃物的营养转化（Coleetal.,2016）。此外，甘蔗渣作为碳源加入可以调节C/N值并增强氮，磷，钾的有效养分含量（Kumaretal.,2010）。甘蔗渣在城市固体废弃物堆肥中使用不仅提高了堆肥质量并且还缩短了实现堆肥稳定所需要的时间。向城市土壤废弃物中添加甘蔗渣显著增加了堆肥产品中有机质和氮含量，并大大降低了氮气的损失（Kumaretal.,2010;Moheeetal.,2015）。ZhangandSun(2016)研究将甘蔗渣和葡萄酒厂副产品废弃的葡萄渣添加来改善两阶段GWC（两阶段GWC是指先将废弃物集中在发酵池中堆肥，当温度第一次上升然后下降至35—45℃时为第一阶段堆肥，将废弃物取出并等体积分堆成梯形状堆至腐熟为第二阶段堆肥。）研究显示SCB和EGM的组合添加改善了堆肥条件和堆肥产品质量，并缩短了堆肥时间。因此，甘蔗渣是优良的堆肥改良剂。（3）无机添加剂沸石和膨润土是来源丰富且价格低廉的天然矿物质。它们是由硅铝酸盐组成的，硅酸盐矿物的Si4+被Al3+取代，一些阳离子（如K+，Na+，Ca2+和Mg2+）补偿过剩电荷吸附于矿物当中（Tiwarietal.,1989），同时这些阳离子在溶液中也可与其它阳离子发生交换作用，如NH4+以及某些重金属离子，最终将发生交换作用的离子吸附于矿物中。沸石颗粒表面还可形成水合氧化物覆盖层，表面的负电性有利于对阳离子的吸附（施惠生和刘艳红，2006）。沸石是目前比表面积最大和吸附性能最好的天然矿物。沸石或膨润土加入好氧堆肥过程，增加了物料的孔隙和氧气供给，促进了微生物的生长和繁殖，从而加速了微生物对有机质的矿化分解及向稳定的腐殖质转化的过程（王权，2018）。先前研究向猪粪和秸秆混合物好氧堆肥中添加2.5%膨润土导致总有机碳下降18.72%，并且随着堆肥时间的进行，腐殖酸含量呈现先逐渐减少然后又缓慢增加的趋势，且HI,PHA和DP表现出持续增加的趋势，而HR呈现先降低后增加的趋势；90d堆肥结束时HI，PHA和DP分别比对照无添加处理高1.20，1.37和2.73倍；同时结合红外光谱图也证明随着易降解有机物的分解，大分子芳香族物质含量增加；木质素残体及其他分解的有机中间产物聚合形成的腐殖质和酰胺物质也增加（李荣华等，2014）。沸石和膨润土作为具有强吸附能力的矿物还具有除臭功能。先前报道，在畜禽粪便堆肥表面添加38%的沸石减少了49%的氨气排放量（Kithomeetal.,1999）。沸石和膨润土还可作为重金属钝化剂，由于硅铝酸盐的吸附作用，导致有效态重金属吸附或络合于矿物表面空腔而降低堆肥当中重金属的有效性（刘浩荣等，2008）。研究报道，向猪粪堆肥中分别添加沸石和膨润土均促进了堆肥腐殖质的形成；并且5.0%的沸石施入，重金属Cr和Cd的钝化率分别达到98.5%和37.5%；添加7.5%膨润土，猪粪堆肥中Pb的钝化率达到88.7%（何增明，2011）。研究还显示添加钝化剂种类和水平的不同会影响猪粪堆肥过程中重金属的钝化效果，而堆肥过程当中的温度，水分含量，pH和EC值以及微生物活性均影响矿物质对重金属的钝化（何增明，2011）。过磷酸钙含有磷酸钙，石膏，并含有3.5%—5%的游离酸和磷酸，适量过磷酸钙在堆肥中应用能够延长高温期温度和天数，降低堆体的pH值。通常，过磷酸钙添加到畜禽粪便中来减少NH3的挥发，增加NH4+-N含量来增加保氮作用。过磷酸钙添加抑制NH3的挥发损失的原因主要是由于，第一，过磷酸钙能显著降低堆体pH值，有效抑制了氨态氮向氨气的转化过程；第二，过磷酸钙能将畜禽粪便中的碳酸铵转化为硫酸铵或磷酸铵，在抑制氨气挥发同时还能够提高堆体中NH4+-N的含量，反应方程式显示如下（郑瑞生，2005）：Ca(H2PO4)4+(NH4)2CO42NH4H2PO4+CaCO3（1）CaSO4+(NH4)2CO3(NH4)2SO4+CaCO3（2）先前研究显示，1%和2%的过磷酸钙添加猪粪和米糠堆肥可延长高温期（50℃）的温度和时间，降低堆肥初始和高温时期的pH值，减少NH3挥发并提高了水溶性NH4+-N含量和磷含量（郑瑞生，2005）。10%的过磷酸钙添加进家禽粪便（包括猪粪，牛粪，鸡粪以及羊粪和兔粪），均可降低氨气的挥发量。向猪粪和稻草混合堆肥中添加过磷酸钙的研究显示氨态氮可以向硝态氮和亚硝态氮形式转化（钱承梁，1996）。黄懿梅等（2003）的研究显示5%的过磷酸钙添加到鸡粪与锯末的混合堆肥中，抑制氨态氮挥发损失的效果优于沸石添加。此外，先前研究还显示过磷酸钙在蔬菜和鸡粪1:1的混合堆肥中添加能够显著降低氨气和其它温室气体（如N2O，CH4和CO2）排放。1.4好氧堆肥产品对植物的影响最终堆肥的质量及其对植物生长的影响具有显著意义。GWC堆肥后大量木质素聚合物的降解会使堆肥可溶性游离羟苯残基和木质素衍生的酚的浓度在高温阶段后期增加，但会在腐熟阶段结束时浓度显著降低（Said-Pullicinoetal.,2007）。已知酚类化合物会影响种子的萌发和生长（Reigosaetal.,1999）以及调节重要的土壤过程，如有机物分解，硝化和养分循环（Ha¨ttenschwiler，2000）。甚至低浓度（10-2-10-4M）的许多木质素衍生的酚已表现出化感作用（Reigosaetal.,1999），但园林绿化废弃物和城市固体废物混合堆肥的水溶性有机物样品中游离酚的最终浓度大约为10-5M，对种子萌发和生长的影响甚微。随着堆肥的进行，植物来源聚合物在大容量材料的分解中非纤维素多糖的溶解以及微生物衍生多糖的产生使堆肥基质中含有部分单糖类，可供给植物生长。通常，植物来源的单糖有阿拉伯糖和木糖，而微生物生物质来源的有半乳糖(Gal)和甘露糖，以及脱氧糖如鼠李糖和岩藻糖（Kaiseretal.,2001）。先前报道从甘蔗渣堆肥0个月和6个月获得浸提物进行研究发现，6个月堆肥的烷基和芳香族官能团含量增加，这种结构的变化会使有机化合物的水溶性增强（Fanetal.,2014）。堆肥含有大量的腐殖质，腐殖酸可以增加物质的溶解度和流动性（Adanietal.,2010）。堆肥中的水溶性有机化合物和大量的腐殖酸能够提供花卉丰富的养分含量和植物有益激素。参考文献鲍士旦.土壤农化分析.3版[M].中国农业出版社,2000.鲍文英,江经纬,周云,吴玉峰,梁志清.一株木质纤维素降解菌的筛选及其全基因组分析[J].微生物学报.2016,56(5):765-777.蔡成岗,沙如意,毛建卫,刘士旺,平丽娟,刘霞.以油茶籽粕为底物发酵生产蛋白酶培养条件的优化研究[J].食品与发酵科技.2015,51(3):10-15.蔡琳琳,李素艳,龚小强,孙向阳,张建伟,于鑫,魏乐.好氧堆肥-蚯蚓堆肥结合法处理绿化废弃物与牛粪[J].浙江农林大学学报.2018,35(2):261-267.仓龙,李辉信,胡锋,王霞.赤子爱胜蚓处理畜禽粪的最适湿度和接种密度研究[J].农村生态环境.2002,03:38-42.陈洪雷,黄峰,杨桂花,陈嘉川.草木半纤维素的研究进展[J].林产化学与工业.2008,28(1):119-126.陈辉,王倩,汪虹,赵静,郝海波,隽加香,陈明杰,张津京.不同玉米芯含量对培养料中酶活和木耳产量及其子实体中氨基酸含量的影响[J].食用菌学报.2019,26(02):45-53.陈巧燕,杨健,王志强,张国贞.蚯蚓堆肥处理有机废弃物的国外研究进展[J].中国资源综合利用.2006(12):8-10.陈是吏,袁京,李国学,何胜洲,张邦喜.过磷酸钙和双氰胺联用减少污泥堆肥温室气体及NH3排放[J].农业工程学报.2017,33(6):199-206.陈耀宁,曾光明,喻曼,郁红燕,黄丹莲.与黄孢原毛平革菌协同降解稻草的混合菌筛选[J].中国环境科学.2007,(2):189-193.陈莹,孙克君,张俊涛,刘新鲁,廖宗文,刘聪,阮琳.堆体覆盖物对城市污泥堆肥保氮效果研究[J].华南农业大学学报.2012,33(2):146-148.陈展.秸秆堆肥中纤维素降解菌的筛选及组合[D].中国农业大学,2005.程然.膨松剂与固氮剂在农村易腐垃圾好氧堆肥中的应用研究[D].浙江大学博士学位论文.2018.崔宗均,李美丹,朴哲,黄志勇,MasaharuIshii,YasuoIgarashi.一组高效稳定纤维素分解菌复合系MC1的筛选及功能[J].环境科学.2002,(3):36-39.段传人,朱丽平,姚月良.三种白腐菌及其组合菌种木质素降解酶比较研究[J].菌物学报.2009,28(4):577-583.冯冲凌.黄孢原毛平革菌及其关键功能酶对木质纤维素降解转化特性的研究[D].湖南大学博士学位论文.2011.付丽,朱红雨,杜明楠,于婷婷,罗兰燕,杨雪,杨美英.秸秆降解菌株的筛选、鉴定及生物学特性研究[J].中国农业大学学报.2018,23(12):39-49.郜斌斌,王选,常瑞雪,陈清.黏土矿物和化学添加剂对牛粪堆肥过程氮素固持的影响[J].农业工程学报.2018,34(20):250-257.耿立威,高尚,田沛东,滕洪辉.城市污水处理污泥堆肥过程中氮元素形态变化研究[J].吉林师范大学学报(自然科学版).2013,34(2):114-117.龚小强.外源添加物对园林绿化废弃物蚯蚓堆肥影响研究[D].北京林业大学博士学位论文。2019.谷化强.生物质堆肥对土壤的促磷效果及作物生长影响[D].合肥工业大学硕士学位论文.2010.郭夏丽,杨小丽,王岩.混合菌系对玉米秸秆的降解特性[J].郑州大学学报(工学版).2012,33(2):41-43.杭正芳，周民良.日本城市废弃物处理机制研究[J].城市发展研究.2010,(12):106-112.何增明.猪粪堆肥中钝化剂对重金属形态转化及其生物有效性的影响研究[D].湖南农业大学博士论文.2011.贺慧,郑华斌,刘建霞,姚林,黄璜.蚯蚓对土壤碳氮循环的影响及其作用机理研究进展[J].中国农学通报.2014,30(33):120-126.胡美美.偏肿革裥菌三个锰过氧化物酶基因在构巢曲霉中的表达[D].东北林业大学硕士学位论文.2013.胡伟桐.生物沥浸污泥工程化好氧堆肥效果及其机理研究[D].南京农业大学博士学位论文.2015.黄向东.竹炭与竹醋液对猪粪堆肥过程污染物控制效果及堆肥资源化利用研究[D].浙江大学博士学位论文.2010.黄懿梅,苟春林,梁军峰.两种添加剂对牛粪秸秆堆肥化中氮素损失的控制效果探讨[J].农业环境科学学报.2008,(3):389-395.贾聪俊,张耀相,杜鹉辰,王德光,石涛,李阳柯,牛竹叶.接种微生物菌剂对猪粪堆肥效果的影响[J].家畜生态学报.2011,32(5):73-76.江滔,李国学,唐琼,马旭光,王钢.腐熟堆肥筛上粗颗粒对堆肥化过程中温室气体排放的影响[J].农业环境科学学报.2015,34(7):1363-1370.姜继韶．猪粪秸秆高温堆肥添加剂的选择及其保氮机理的研究[D]．西北农林科技大学硕士学位论文.2012.AdHikariBK,TremierA,BarringtonS,MartinezJ,DaumoinM.Gasemissionsasinfluencedbyhomecompostingsystemconfiguration[J].JournalofEnvironmentalManagement,2013.116(FEB.15):163-171.AdaniF,TamboneF,DavoliE,ScagliaB.Surfactantpropertiesandtetrachloroethene(PCE)solubilisationabilityofhumicacis-likesubstancesextractedfrommaizeplantandfromorganicwastes:acomparativestudy.Chemosphere[J].2010,7