堆肥微生物種類及特點第一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五目錄一、堆肥研究背景二、堆肥簡介三、堆肥過程中的微生物的種類和數(shù)量四、堆肥過程中的各微生物特點

五、舉例——好氧堆肥反應(yīng)過程六、小結(jié)第二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五堆肥研究背景

人類為滿足自身活動的需要，在生產(chǎn)和生活過程中會產(chǎn)生大量的有機固體廢棄物。這些有機固體廢棄物主要包括農(nóng)作物秸稈、畜禽糞便、城市生活垃圾以及污水處理廠污泥。法國1988年8000個城市污水處理廠產(chǎn)生600000t污泥,日本的公共污水處理系統(tǒng)一年產(chǎn)生2200000m3污。在我國，年產(chǎn)各類作物秸稈6億多噸,而預(yù)計至2015年年末，我國脫水污泥年產(chǎn)量將超過2600萬噸。其處理處置已成為人類面臨的重要問題之一。第三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

堆肥是堆肥化過程的生物降解和轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，已被許多國家和地區(qū)所接受，成為處理有機固體廢物的有效方法一。堆肥化的實質(zhì)是微生物在適宜條件下的代謝作用。國內(nèi)外學(xué)者對堆肥微生物學(xué)進(jìn)行了廣泛研究。微生物在堆肥過程中扮演著重要角色，不僅與堆肥周期、堆肥質(zhì)量密切相關(guān)，還與臭味控制、氮損失緊密相關(guān)。因此，堆肥微生物種類及其特點的研究對開發(fā)堆肥微生物資源，加速堆肥過程，縮短堆肥周期等具有重要意義。第四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五堆肥簡介

堆肥是在微生物作用下，通過發(fā)酵使有機物礦質(zhì)化、腐殖化和無害化而變成腐熟肥料的過程，在微生物分解有機物的過程中，不但生成大量可被植物吸收利用的有效態(tài)氮、磷、鉀化合物，而且又合成新的高分子有機物——腐殖質(zhì)，它是構(gòu)成土壤肥力的重要活性物質(zhì)第五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

根據(jù)處理過程起作用的微生物對氧氣不同需求，可以把有機廢棄物堆肥處理分為：

好氧堆肥：在有氧條件下，好氧菌對廢物進(jìn)行吸收、氧化、分解。微生物通過自身的生命活動，把一部分被吸收的有機物氧化成簡單的無機物，同時釋放出可供微生物生長活動所需的能量，而另一部分有機物則被合成新的細(xì)胞質(zhì)，使微生物不斷生長繁殖，產(chǎn)生出更多生物體的過程。

厭氧堆肥：在不通氣的條件下，將有機廢棄物進(jìn)行厭氧發(fā)酵，制成有機肥料，使固體廢棄物無害化的過程。堆肥方式與好氧堆肥法相同，但堆內(nèi)不設(shè)通氣系統(tǒng)，堆溫低，腐熟及無害化所需時間較長。第六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五堆肥過程中的微生物的種類和數(shù)量

通過研究表明：細(xì)菌和霉菌是堆肥過程中的優(yōu)勢類群，芽孢桿菌和曲霉菌是優(yōu)勢種

細(xì)菌：是中溫階段的主要作用菌群，對發(fā)酵升溫起主要作用；

放線菌：是高溫階段的主要作用菌群；

芽孢桿菌、鏈霉菌、小多孢菌和高溫放線菌是堆肥過程中的優(yōu)勢種第七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

微生物種類繁多，大致分類如下第八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

對45℃堆肥樣品分離5次后，取得菌株57株，鑒定其中12株得到曲霉屬2株、芽孢桿菌屬7株、腸道桿菌屬1株、假單胞菌屬1株。對55℃堆肥樣品分離取得32株，鑒定其中7株得乳酸桿菌屬1株、芽孢桿菌屬3、假單胞桿菌屬1株、鏈球菌屬1株、小單孢菌屬1株，并得出，在45℃所分離的各菌株，其蛋白酶活性均適宜于45~55℃，55℃所分離的菌株，其蛋白酶活性最佳溫度在55~65℃。第九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

研究發(fā)現(xiàn)堆肥過程中微生物群落結(jié)構(gòu)的變化表明，微生物量先升后降，而微生物群落多樣性一直連續(xù)增加。例如：革蘭氏陽性菌在堆肥起始階段隨著堆肥溫度的上升而迅速增加，隨后隨著堆肥溫度的下降而逐漸減少。革蘭氏陰性菌和真菌在堆肥溫度達(dá)到約50℃之前增加，但是，在高溫期反而減少。當(dāng)堆肥溫度由高溫降至50℃時，二者又出現(xiàn)增加。第十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

堆肥過程中的各微生物特點

一、堆肥過程微生物菌種的變化二、細(xì)菌特點三、真菌特點四、放線菌特點第十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五一、堆肥過程微生物菌種的變化

堆肥物料中一般均含有大量的土著微生物群。當(dāng)適宜條件時，微生物迅速生長繁殖，中溫微生物數(shù)量快速增長，堆肥溫度隨之上升；當(dāng)達(dá)到不適于中溫微生物生長繁殖的溫度時，盡管中溫微生物數(shù)量還會進(jìn)一步增長，但其生長繁殖速度減慢或結(jié)束。這時，嗜熱微生物逐漸取代中溫微生物。第十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五二、細(xì)菌特點細(xì)菌憑借其大的比表面積，可快速利用可溶性物質(zhì)，在數(shù)量上通常要比體積更大的微生物（如真菌）多得多。有些細(xì)菌，例如芽孢桿菌，芽孢桿菌屬的一些種，如枯草芽孢桿菌（地衣芽孢桿菌和環(huán)狀芽孢桿菌是堆肥高溫階段的代表性細(xì)菌，它們能形成很厚的孢子壁以抵抗高溫、輻射和化學(xué)腐蝕等不良環(huán)境。第十三頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

嗜溫細(xì)菌是堆肥系統(tǒng)中最主要的微生物。研究表明，在城市污泥堆肥過程的初始階段，嗜溫細(xì)菌最為話躍，其數(shù)量為8.5×108~5.8×109／g干重樣品，隨著溫度達(dá)到最大值，其種群數(shù)量達(dá)到最低；在降溫階段，嗜溫細(xì)菌的數(shù)量又有所回升。Beffa等曾經(jīng)在堆肥過程中的高溫期篩選出嗜熱菌屬，這些細(xì)菌能夠在65℃以上，甚至高達(dá)82℃的垛溫下生長。第十四頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五三、真菌特點嗜溫性真菌（地霉菌）和嗜熱性真菌（煙曲霉）是堆肥生料中的優(yōu)勢種群，其他一些真菌，如擔(dān)子菌、子囊菌、橙色嗜熱子囊菌也具有較強的分解木質(zhì)纖維素的能力。但隨著溫度的升高，真菌的菌落數(shù)開始減少，在64℃時，所有的嗜熱性真菌幾乎全部消失。當(dāng)溫度下降到60℃以下時，嗜溫性真菌和嗜熱性真菌又都會重新出現(xiàn)在堆肥中。研究表明，酵母菌和絲狀真菌的數(shù)量在污泥堆肥進(jìn)入高溫期時開始下降，高溫末期則顯著降低。第十五頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五四、放線菌特點

放線菌可以分解一些纖維素、溶解木質(zhì)素，比真菌能夠忍受更高的溫度和pH值。放線菌降解纖維素和木質(zhì)素的能力并沒有真菌強，但它們在堆肥高溫期是分解木質(zhì)纖維素的優(yōu)勢菌群[在惡劣條件下，放線菌則以孢子的形式存活。諾卡氏菌、鏈霉菌（Streptomyces）、高溫放線菌（Thermoactinomyces）和單孢子菌（Micromonospora）等都是在堆肥中占優(yōu)勢的嗜熱性放線菌，它們不僅出現(xiàn)在堆肥過程中的高溫階段，同樣也在降溫階段和熟化階段出現(xiàn)。第十六頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

好氧堆肥反應(yīng)過程

好氧堆肥過程一般分為四個階段即：升溫階段15~40℃高溫階段60~70℃降溫階段溫度持續(xù)下降腐熟階段

40℃左右第十七頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五升溫階段

堆肥初期，堆層基本呈中溫，嗜溫性微生物較為活躍并利用堆肥中易降解的葡萄糖、脂肪等有機物旺盛繁殖。它們在轉(zhuǎn)換和利用化學(xué)能的過程中，有一部分變成熱能，由于堆料有良好的保溫作用，溫度不斷上升。

第十八頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五高溫階段

堆肥材料中的復(fù)雜有機物質(zhì)，如纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等，也逐漸被微生物分解，并開始腐殖質(zhì)的形成。在該階段中，以嗜熱性微生物占優(yōu)勢。常見的嗜熱性真菌有嗜熱真菌。常見的嗜熱性放線菌有褐色嗜熱鏈霉菌普通嗜熱放線菌等。溫度升到60℃后，嗜熱性真菌的活動幾乎完全停止，取而代之，放線菌、嗜熱性芽孢桿菌和梭菌的活動漸占優(yōu)勢。普通嗜熱放線菌是放線菌的主要優(yōu)勢種之一。第十九頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五

由于微生物的旺盛活動，堆料的溫度可升到70℃以上。這時，嗜熱性微生物大量死亡或進(jìn)入休眠狀態(tài)。但各種酶對有機質(zhì)的分解仍在進(jìn)行。隨著酶活性的迅速衰退，產(chǎn)熱量減少，堆肥溫度開始下降。當(dāng)溫度下降到70℃以下時，處于休眠狀態(tài)的嗜熱性微生物重新恢復(fù)其分解活動，產(chǎn)熱量再度增加。因此，堆料有一個自然調(diào)節(jié)且延續(xù)持久的高溫期。它對堆料的快速腐熟起著重要作用。堆制得法的堆料有相當(dāng)長的高溫（維持在50℃以上）期，可在幾星期或2~3個月內(nèi)達(dá)到適于施用的腐熟狀態(tài)。第二十頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五降溫階段

當(dāng)有機物基本降解完畢，嗜熱菌因為缺乏養(yǎng)料而停止生長，產(chǎn)熱隨之停止，堆肥的溫度逐漸下降，直到穩(wěn)定在40℃左右，并且開始形成腐殖質(zhì)。

第二十一頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五腐熟階段

堆體溫度降低后，嗜溫微生物又重新占優(yōu)勢，對殘余較難分解的有機物作進(jìn)一步分解，腐殖質(zhì)不斷增多且穩(wěn)定化，此時堆肥即進(jìn)入腐熟階段。降溫后，需氧量大大減少，含水量也降低，堆肥物孔隙增大，氧擴散能力增強，此時只需自然通風(fēng)即可。第二十二頁，共二十三頁，編輯于2023年，星期五小