本發明屬于資源與環境領域，本發明涉及一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統減少氮損失的方法。

背景技術：

1、隨著我國畜牧業的蓬勃發展，養殖廢棄物的數量急劇增加，其有效處理成為農村環境治理面臨的嚴峻挑戰。功能膜覆蓋好氧堆肥(fmcac)作為處理農村固體廢棄物的常用技術，在一定程度上能夠抵御惡劣天氣條件并減少堆肥過程中的氮損失。然而，當前對于fmcac過程中氮損失的動態變化和內在機理尚未完全明晰，特別是在空間梯度上的氮轉化研究存在明顯不足，缺乏對整個系統內部詳細且深入的剖析。綜上所述，研發一種在fmcac系統中有效減少氮損失的方法顯得尤為重要且迫在眉睫。這不僅有助于提高堆肥產品的質量和農業利用價值，實現廢棄物的資源化利用，而且對于改善農村地區的生態環境質量、推動可持續農業發展以及促進人與自然的和諧共生具有深遠的意義。

技術實現思路

1、為了克服現有技術的不足，公開了一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統減少氮損失的方法。其通過精確劃分堆體空間梯度，調控不同高度堆層的溫度和氧含量，將堆體按照最高溫度梯度分為5層，并設定各層適宜的氧濃度(供氧速率0.2-0.3l·kgts-1·min-1，各層氧濃度不同)。同時采用高通量測序技術分析細菌和真菌群落組成及多樣性，調控關鍵功能微生物的豐度。該方法有效解決了畜禽糞污資源化利用及氮損失問題，可提高堆肥質量、縮短堆肥周期、減少環境污染、促進資源循環利用，具有顯著的經濟效益、社會效益和環保效益。

2、本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的：

3、一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統減少氮損失的方法；包括精確劃分堆體的空間梯度，調控微生物豐度，調控工藝指標；按照堆體在高溫階段的最高溫度進行梯度分層精準調控堆體每一層的溫度和氧濃度，進而減少堆體的氮損失。

4、進一步的，所述的精確劃分堆體的空間梯度：按照最高溫度梯度對于堆體具體層高的劃分為，對于不同堆層進行細致的調控與分析。在堆肥過程中，對不同高度堆層的溫度和氧含量進行實時監測。梯度分層將堆體分為5層，第一層位于頂端，第五層位于底端。第一層堆體占堆高5-15％，滿足最高溫度75-78℃；第二層占堆高20-30％，滿足最高溫度73-75℃；第三層占堆高15-25％，滿足最高溫度71-73℃；第四層占堆高20-30％，滿足最高溫度68-71℃；第五層占堆高25-35％，滿足最高溫度66-68℃。

5、更進一步的，所述調控微生物豐度包括，采用高通量測序技術對16s?rrna基因和its1基因進行測序，分析細菌和真菌群落組成及多樣性。增加假單細胞菌pseudomonas的相對豐度ra≥20％；大洋芽胞桿菌oceanobacillus的相對豐度ra≥10％；曲霉菌aspergillus的相對豐度ra≥10％；芽孢桿菌bacillus的相對豐度ra≤5％；嗜熱絲孢菌thermomyces的相對豐度ra≤5％；依格納季氏菌ignatzschineria的相對豐度ra≤20％，進而減少堆體的氮損失。

6、更進一步的，所述調控工藝指標包括，綜合分析各層溫度，氧含量和微生物群落組成數據，調控堆體的氧濃度含量。供氧速率設定為0.2l·kgts-1·min-1至0.3l·kgts-1·min-1，使第一層堆體的氧濃度維持在13％-15％vol之間；第二層堆體的氧濃度維持在10％-12％vol之間；第三層堆體的氧濃度維持在12％-14％vol之間；第四層堆體的氧濃度維持在14％-16％vol之間；第五層堆體的氧濃度維持在16％-18％vol之間。

7、本發明與現有技術相比的有益效果是：

8、本發明提供的方法，能有效解決畜禽糞污資源化利用問題，同時減少了堆肥氮損失，有可觀的經濟效益、社會效益、和環保效益。本申請通過深入探究fmcac系統中氮素變化，通過對堆體的精細調控，實現了減少堆體氮損失的目的。與現有技術相比，還具有的優點是：1)提高堆肥質量：本發明通過對堆肥過程的精準控制，有效減少了氮損失，顯著提高了堆肥產品中的氮含量，提升了肥料品質，為農作物生長提供更優質的養分來源。本技術的堆肥工藝能促進微生物活性，加速有機物降解，使堆肥更加腐熟，提高了堆肥的穩定性和適用性。2)縮短堆肥周期：精確調控的堆肥參數和合理的工藝設計，加速了堆肥過程中有機物的分解和轉化，縮短了堆肥達到腐熟狀態所需的時間，提高了堆肥效率，降低了時間成本。3)減少環境污染：有效減少了有害氣體(如nh3、n2o等)的排放，降低了對大氣環境的污染，減輕了溫室效應，有利于環境保護。合理處理養殖糞污等農業廢棄物，避免了廢棄物隨意堆放或不當處理對土壤和水體造成的污染，保護了生態環境。4)促進資源循環利用：將養殖糞污等廢棄物轉化為高質量的有機肥類產品，實現了廢棄物的資源化利用，減少了對化學肥料的依賴，促進了農業生態系統的良性循環。提高了資源利用率，降低了廢棄物處理成本，同時增加了經濟效益，為農業可持續發展提供了有力支持。

技術特征：

1.一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統中減少氮損失的方法，其特征在于，包括精確劃分堆體的空間梯度，調控微生物豐度，調控工藝指標；按照堆體在高溫階段的最高溫度進行梯度分層精準調控堆體每一層的溫度和氧濃度，進而減少堆體的氮損失。

2.如權利要求1所述的一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統中減少氮損失的方法，其特征在于，精確劃分堆體的空間梯度：按照最高溫度梯度對于堆體具體層高的劃分為，對于不同堆層進行細致的調控與分析；在堆肥過程中，對不同高度堆層的溫度和氧含量進行實時監測；梯度分層將堆體分為5層，第一層位于頂端，第五層位于底端；第一層堆體占堆高5-15％，滿足最高溫度75-78℃；第二層占堆高20-30％，滿足最高溫度73-75℃；第三層占堆高15-25％，滿足最高溫度71-73℃；第四層占堆高20-30％，滿足最高溫度68-71℃；第五層占堆高25-35％，滿足最高溫度66-68℃。

3.如權利要求1所述的一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統中減少氮損失的方法，其特征在于，調控微生物豐度包括，采用高通量測序技術對16s?rrna基因和its1基因進行測序，分析細菌和真菌群落組成及多樣性；增加假單細胞菌pseudomonas的相對豐度ra≥20％；大洋芽胞桿菌oceanobacillus的相對豐度ra≥10％；曲霉菌aspergillus的相對豐度ra≥10％；芽孢桿菌bacillus的相對豐度ra≤5％；嗜熱絲孢菌thermomyces的相對豐度ra≤5％；依格納季氏菌ignatzschineria的相對豐度ra≤20％。

4.如權利要求1所述的一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統中減少氮損失的方法，其特征在于，調控工藝指標包括，綜合分析各層溫度，氧含量和微生物群落組成數據，調控堆體的氧濃度含量；供氧速率設定為0.2l·kg?ts-1·min-1至0.3l·kgts-1·min-1，第一層堆體的氧濃度維持在13％-15％vol之間；第二層堆體的氧濃度維持在10％-12％vol之間；第三層堆體的氧濃度維持在12％-14％vol之間；第四層堆體的氧濃度維持在14％-16％vol之間；第五層堆體的氧濃度維持在16％-18％vol之間。

技術總結
本發明屬于資源與環境領域，公開了一種功能膜覆蓋好氧堆肥系統減少氮損失的方法。其通過精確劃分堆體空間梯度，調控不同高度堆層的溫度和氧含量，將堆體按照最高溫度梯度分為5層，并設定各層適宜的氧濃度(供氧速率0.2?0.3L·kgTS?1·min?1，各層氧濃度不同)。同時采用高通量測序技術分析細菌和真菌群落組成及多樣性，調控關鍵功能微生物的豐度。該方法有效解決了畜禽糞污資源化利用及氮損失問題，可提高堆肥質量、縮短堆肥周期、減少環境污染、促進資源循環利用，具有顯著的經濟效益、社會效益和環保效益。

技術研發人員：徐曉晨,劉鑫,靳文堯,劉素玲,張國權
受保護的技術使用者：大連理工大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28