生物堆肥現(xiàn)狀及其發(fā)展前景(已修改)
2025-04-16 23:38 本頁(yè)面
【正文】 生物堆肥的現(xiàn)狀與發(fā)展前景丁宇摘要：綜述了有機(jī)固體廢棄物堆肥微生物學(xué)的研究方法的最新進(jìn)展，以及堆肥過(guò)程中微生物的研究現(xiàn)狀，提出了堆肥微生物學(xué)研究存在的主要問(wèn)題和發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵詞：堆肥；微生物學(xué)；微生物；有機(jī)固體廢棄物人類為滿足自身活動(dòng)的需要，在生產(chǎn)和生活過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的有機(jī)固體廢棄物。這些有機(jī)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。隨著其產(chǎn)量的不斷增長(zhǎng)，有機(jī)固體廢物的累積和對(duì)環(huán)境污染的日趨嚴(yán)重，其處理處置已成為人類面的重要問(wèn)題之一。堆肥作為一種保持良好環(huán)境效應(yīng)的產(chǎn)物，具有生物處理的可持續(xù)性和廢棄資源的循環(huán)利用等特征，已被許多國(guó)家和地區(qū)所接受，成為處理有機(jī)固體廢物的有效方法之一。堆肥化的實(shí)質(zhì)是微生物在適宜條件下的代謝作用。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)堆肥微生物學(xué)進(jìn)行了廣泛研究。微生物在堆肥過(guò)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，堆肥微生物學(xué)研究對(duì)開(kāi)發(fā)堆肥微生物資源，加速堆肥過(guò)程，縮短堆肥周期，提高堆肥質(zhì)量，減少堆肥過(guò)程中的氮損失、臭氣揮發(fā)和產(chǎn)生具有重要意義。1堆肥微生物學(xué)研究方法分離、培養(yǎng)和生理生化鑒定是堆肥微生物學(xué)的傳統(tǒng)研究方法。然而，微生物種類繁多，自然界中僅有極少數(shù)微生物得到鑒定，“存活而能培養(yǎng)”的種類至多為1％。近年來(lái)，隨著研究手段的改善和研究方法的創(chuàng)新，一些新研究新方法應(yīng)運(yùn)而生，為堆肥微生物學(xué)的研究提供了新的途徑。l，1分離培養(yǎng)方法傳統(tǒng)培養(yǎng)分離方法是最早的認(rèn)識(shí)微生物群落結(jié)構(gòu)和多樣性的方法，也是微生物學(xué)研究的經(jīng)典方法，自1880年發(fā)明以來(lái)一直到現(xiàn)在仍被廣泛使用。傳統(tǒng)培養(yǎng)分離方法是將定量樣品接種于培養(yǎng)基中，在一定的溫度下培養(yǎng)一定的時(shí)問(wèn)，然后對(duì)生長(zhǎng)的菌落計(jì)數(shù)和計(jì)算含量，并通過(guò)在顯微鏡下觀察其形態(tài)構(gòu)造，結(jié)臺(tái)培養(yǎng)分離過(guò)程生理生化特性的觀察鑒定種屬分類特性。馮明謙等研究了滾筒式高溫堆肥過(guò)程中微生物種類和數(shù)量，分離鑒定了細(xì)菌5屬20株、霉菌8屬13株、放線菌1屬3株、酵母菌2屬2株。同時(shí)，結(jié)果表明，細(xì)菌和霉菌是堆肥過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)類群，芽孢桿菌和曲霉菌是優(yōu)勢(shì)種。分離、培養(yǎng)的方法采用定配比的培養(yǎng)基和固定的培養(yǎng)溫度，忽略了氣候變化和生物相互作用的影響，具有明顯的人工選擇性。由于分離、培養(yǎng)法具有選擇性，這種人工環(huán)境與原生境的偏差使得可培養(yǎng)的種類大大減少，很有可能遺漏一些有意義的微生物。同時(shí)，也制約了人們對(duì)堆肥微生物學(xué)機(jī)理的深入了解。1．2分子生物學(xué)方法分子生物學(xué)技術(shù)是通過(guò)檢測(cè)樣晶中微生物特定的DNA或RNA片段來(lái)判斷某種微生物的存在與否。自從Muyzer等首次報(bào)道了16SrDNA應(yīng)用，該技術(shù)現(xiàn)已成為環(huán)境樣品微生物多樣性研究的重要工具。利用16s rDNA進(jìn)行微生物多樣性研究具有有效、準(zhǔn)確和偏好小等優(yōu)點(diǎn)，引起了學(xué)者們的關(guān)注。隨著提取和純化環(huán)境微生物總DNA的方法的改善和發(fā)展，保證了列提取的環(huán)境樣品總DNA進(jìn)行擴(kuò)增。Von Wintzingemde等通過(guò)直接從樣品中提取DNA進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，浚方法不僅DNA產(chǎn)量高，而且節(jié)約時(shí)間，比分離培養(yǎng)造成的偏好小得多。LaMontagne等證實(shí)了上述結(jié)果的可靠性。Howeler等對(duì)堆肥樣品微生物DNA提取、純化方法及其質(zhì)量進(jìn)行了定量分析，定量研究腐殖質(zhì)污染對(duì)電泳和PcR擴(kuò)增的影響及其消除方法，為堆肥樣品DNA的提取和純化提供了基本思路，也為后續(xù)研究奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。1．2．1 PcR與DNA指紋技術(shù)聚合酶鏈反應(yīng)(PcR)是一項(xiàng)能把靶DNA量擴(kuò)增百萬(wàn)倍或更多的技術(shù)，它徹底改革了分子生物學(xué)的方法學(xué)。PcR在1985年首次被發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在已成為包括與環(huán)境微生物學(xué)相關(guān)的重要實(shí)驗(yàn)方法?？梢詳U(kuò)增環(huán)境中少量的DNA這一能力使檢出非常靈敏。環(huán)境微生物DNA提取物中是不同微生物DNA的混合物，經(jīng)PcR擴(kuò)增后，其產(chǎn)物是等長(zhǎng)但不同源DNA片斷的混合物。混合物中序列的多樣性和不同序列的豐度在一定程度上反映了原始樣品中微生物種群的多樣性和不同物種的豐度。經(jīng)過(guò)大量研究，現(xiàn)已有多種DNA指紋技術(shù)，如末端片斷長(zhǎng)度多態(tài)性分析(T—RFLP)、變性梯度凝膠電泳(DGGE)等。Tiquia等采用T—RFlP方法通過(guò)測(cè)度16s rDNA基因的多態(tài)性研究了堆肥過(guò)程中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)。Kowalchuk等用DGGE法和競(jìng)爭(zhēng)PCR法從不同的堆肥原料中得到了B—subgmup Proteobacte
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