CN110312435A - 提高家畜的存活率和生长速率的组合物和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了用于提高家畜的生长速率的方法。公开了用于提高家畜的存活率的方法。公开了用于降低含粪肥环境中的硫化氢浓度的方法。公开了用于降低含粪肥环境中的气味浓度的方法。公开了用于降低含粪肥环境中的氨浓度的方法。公开了用于减少含粪肥环境中的有害气体的组合物。

Description

提高家畜的存活率和生长速率的组合物和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年7月6日提交的美国临时申请号62/359,076的优先权。上述申请的内容通过引用整体并入本文。
发明内容
在某些实施方案中，本文公开了提高多种家畜的生长速率的方法，该方法包括：提供多种家畜和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中所述多种家畜产生一定量的粪肥；以及将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，以提高所述多种家畜的生长速率。
在一些实施方案中，所述多种家畜包括猪、奶牛或家禽。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
在一些实施方案中，将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。在一些实施方案中，负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。在一些实施方案中，所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
在一些实施方案中，所述多种家畜的生长速率提高约2％至约4.5％。在一些实施方案中，通过所述方法生产肥料或堆肥。
在某些实施方案中，本文公开了提高多种家畜的存活率的方法，该方法包括：提供多种家畜和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中所述多种家畜产生一定量的粪肥；以及将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，以提高所述多种家畜的存活率。
在一些实施方案中，所述多种家畜包括猪、奶牛或家禽。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
在一些实施方案中，将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。在一些实施方案中，负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。在一些实施方案中，所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
在一些实施方案中，所述多种家畜的存活率提高约0.5％至约1.1％。在一些实施方案中，通过所述方法生产肥料或堆肥。
在某些实施方案中，本文公开了降低含粪肥环境中的硫化氢浓度的方法，该方法包括：提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的硫化氢浓度。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括降低氨、甲烷、气味、有害物质或其任何组合的浓度。在一些实施方案中，所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。
在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
在一些实施方案中，将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。在一些实施方案中，负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。在一些实施方案中，所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
在一些实施方案中，所述环境中的硫化氢浓度降低约20％至约50％。在一些实施方案中，通过所述方法生产肥料或堆肥。
在某些实施方案中，本文公开了降低含粪肥环境中的气味浓度的方法，该方法包括：提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的气味浓度。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括降低氨、硫化氢、甲烷、有害物质或其任何组合的浓度。在一些实施方案中，所述气味浓度包括硫化氢和氨。在一些实施方案中，所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。
在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
在一些实施方案中，将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。在一些实施方案中，负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。在一些实施方案中，所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
在一些实施方案中，所述环境中的气味浓度降低约20％至约60％。在一些实施方案中，通过所述方法生产肥料或堆肥。
在某些实施方案中，本文公开了降低含粪肥环境中的氨浓度的方法，该方法包括：提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的氨浓度。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括降低硫化氢、甲烷、气味、有害物质或其任何组合的浓度。在一些实施方案中，所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。
在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
在一些实施方案中，将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。在一些实施方案中，负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。在一些实施方案中，所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
在一些实施方案中，所述环境中的氨浓度降低约15％至约30％。在一些实施方案中，通过所述方法生产肥料或堆肥。
在某些实施方案中，本文公开了组合物，其包含一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中所述量的粪肥具有降低浓度的有害物质。
在一些实施方案中，所述有害物质包括氨、硫化氢、甲烷、二氧化碳、一氧化二氮、气味、毒素或其任何组合。在一些实施方案中，所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。在一些实施方案中，所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。在一些实施方案中，将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
在一些实施方案中，将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。在一些实施方案中，负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。在一些实施方案中，所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
在一些实施方案中，有害气体的浓度降低约15％至约75％。在一些实施方案中，所述组合物是肥料或堆肥。
在某些实施方案中，本文公开了减少含粪肥环境中的发泡的方法，该方法包括：提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质减少含所述量的粪肥的环境中的发泡。
附图说明
本发明的新颖特征在所附权利要求书中具体阐述。通过参考以下对其中利用本发明原理的说明性实施方案加以阐述的详细描述和附图，将会获得对本发明的特征和优点的更好的理解，在这些附图中：
图1是实验系统的流程图。
图2是粪肥反应器实验系统的示意性图示。
图3是通过人体嗅觉测定小组在第24天和第42天测定的气味浓度。
图4是对照和经处理的反应器的平均气味浓度。
图5是经处理和未经处理的粪肥的平均硫化氢浓度。
图6是经处理和未经处理的粪肥随时间排放的硫化氢的质量。
图7是实验装置第0天的示意性图示。
图8是实验装置第一天至第六天的示意性图示。
图9是用液体对照处理的粪肥的作为天数的函数的氨浓度。
图10是用和其他硝化微生物(混合群落1)处理的粪肥的作为天数的函数的氨浓度。
图11是用和其他硝化微生物(混合群落2)处理的粪肥的作为天数的函数的氨浓度。
图12是用和其他硝化微生物(混合群落3)处理的粪肥的作为天数的函数的氨浓度。
图13是氨浓度的降低百分比的总结。
图14是对照和经处理的仓的作为天数的函数的泡沫高度。
图15A和图15B是对照样品、用处理的样品和用甲基盐霉素(Narasin)处理的样品的发泡能力和发泡稳定性。
图16A-16D是对照样品和用混合群落1-3处理的样品的初始和最终氨浓度。
图17是研究的第0天至第6天的氨浓度变化百分比的总结。
具体实施方式
推动肉类生产的经济因素要求尽可能有效地生产健康的肉类。家畜生产的主要成本要素是饲料和初期幼畜购买。饲料转化的效率和初始种群的存活率提高对经济成功至关重要。最终产品如肉类和牛奶的有效生产需要实施遗传和管理技术。例如，动物的基因型决定了肉类生产可能发生的最高水平，而管理因素如健康状况、饲料质量、环境温度、生物产品的存在、环境空气和围栏(pen)密度有助于该动物的生物效率。影响环境质量的因素还包括家畜从出生到屠宰的生存期间存在的空气浮尘、湿气、微生物、有害气体和毒素的量。对环境的管理导致日增益和饲料转化显著增加，因此需要识别和利用可同时解决几个环境问题的组合物。
来自动物生产的气味和气体的排放产生了生态、环境、安全、肉质和生产效率问题。在过去的许多年里，现代家畜生产设施变得更大，在给定区域中的动物的集中度更高，并且这种趋势在今天仍在继续。公共监督以及州和地方对畜牧业的监管正在增加。大多数与约束动物的操作相关的投诉都与气味有关。大多数人认为减少排放到周围环境的气味会提高公众对动物生产操作的接受程度。美国家畜生产设施的工人大部分时间都暴露在硫化氢(H2S)、氨气(NH3)和其他对其健康有负面影响的有害气体中。这些设施还会排放大量的温室气体，包括二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)和一氧化二氮(N2O)。这些气体与数百种挥发性有机化合物(VOC)的组合在设施的下风处产生令人不快的气味。氨在其化学和生物分解后从粪肥中释放出来。慢性暴露于NH3是家畜工人暴露的最常见的危险气体。国家职业安全与健康研究所建议平均每日暴露阈值为25ppm。根据一项研究，农场、饲养场和粪肥应用场所附近的最高氨浓度可为0.28至88ppm。比空气重的硫化氢可以在粪坑中积累到较高水平，该硫化氢通过厌氧发酵产生并且对人有毒且在高浓度下致命。在深坑中储存的粪肥的任何计划内或计划外的干扰期间浓度增加，并且水平可能变得致命。硫化氢显著增加了人类对来自这些操作的气味的感知。急性暴露于所释放的有毒或窒息性粪肥气体可能发生在计划内和计划外的粪肥干扰期间，特别是在有深坑的建筑中，这在美国中西部的猪舍中很常见。
本文公开了含微生物的组合物、制备这些组合物的方法，以及在家畜环境中使用这些组合物以提高家畜的生长速率和存活率的方法。在一些实施方案中，所述方法和组合物的优点包括基于相同量的饲料增加经处理的环境中的家畜的增重率，从而使得家畜能够更快地适合销售，并缩短生产周期。
某些定义
本文使用的术语仅为了描述具体情况，而并非旨在限制。如本文所用的，除非上下文另有明确说明，否则单数形式“一个”、“一种”和“该”旨在还包括复数形式。此外，在术语“包括”、“具有”或其变化形式用于详细描述和/或权利要求时，这样的术语旨在是包含性的，类似于术语“包含”。
术语“约”或“大约”意指处于如本领域普通技术人员所确定的特定值的可接受的误差范围内，其将部分取决于该值如何被测量或确定，例如，测量系统的局限性。例如，“约”可意指按照给定值的实践，在1个或超过1个标准偏差内。在本申请和权利要求中描述特定值的情况下，除非另有说明，否则应当假定术语“约”意指该特定值的可接受误差范围。
如本文所用的，短语“惰性多孔介质”是指具有多孔结构的惰性支持体。在一些实施方案中，惰性多孔介质是二氧化硅、沉淀二氧化硅颗粒、超吸收二氧化硅聚合物、结晶二氧化硅、熔融石英、气相二氧化硅、硅胶、气凝胶、胶体二氧化硅、沸石、硅铝酸盐、硅酸盐、活性炭、硅藻土、合成聚合物、氧化铝、石墨、谷物纤维、核桃和山核桃壳、稻壳、纤维素粘土、蒙脱石粘土、膨润土、毛织品、棉花、纤维素、玉米穗轴、纤维素壳及其组合。在一些实施方案中，沸石包括红柱石、蓝晶石、硅线石、方沸石、菱沸石、斜发沸石、丝光沸石、钠沸石、片沸石、钙十字沸石或辉沸石。在一些实施方案中，惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、立方颗粒、矩形颗粒、中空颗粒、薄片、颗粒或其任何组合。在一些实施方案中，无机多孔介质是不同类型的无机多孔介质的混合物。在一些实施方案中，多孔结构负载有至少一种微生物物种。在一些实施方案中，多孔结构负载有多种微生物物种。
如本文所用的，“递送的微生物组合物”是指负载至惰性多孔介质上的细菌、病毒、支原体、真菌和原生动物。在一些实施方案中，负载至惰性多孔介质上的微生物是细菌。在一些实施方案中，微生物包含单一物种的微生物或微生物的组合。在一些实施方案中，基于预期用途或可用营养源来选择微生物。
如本文所用的，术语“干燥模式”意指将液体基本负载至惰性多孔介质。在一些实施方案中，当将液体负载至惰性多孔介质时，在混合过程中实现干燥模式。在一些实施方案中，该液体是微生物的液体培养物。在一些实施方案中，在混合五分钟后，所得产物摸上去干燥并可作为干燥产品进行处理。此外，干燥产品完全自由流动。
如本文所用的，术语“存活率”意指在给定时间段内存活的群组中的家畜的百分比。在一些实施方案中，将存活率测定为在商业消费时存活的群组中的家畜的百分比。例如，如果允许组群中的仔猪在类似的环境条件下生长直到猪肉生产销售所需的重量的那天，则将存活率确定为当天存活的猪与组群中的初始仔猪数目相比的百分比。在一些实施方案中，存活率说明了由于疾病、受伤和死亡导致的动物损失。
如本文所用的，术语“生长速率”意指动物在给定时间段内的体重增加。在一些实施方案中，将动物所获得的体重除以达到该体重所花费的时间来获得生长速率。
如本文所用，术语“粪肥”意指来自家畜的任何排泄物。在一些实施方案中，粪肥包含与其他材料如稻草、凋落物(litter)或其他垫料组合存在的排泄物。在一些实施方案中，粪肥包含与来自饲喂给家畜的饲料的其他残余物组合存在的排泄物。在一些实施方案中，粪肥是来自固体和流体排泄物的分解物质。
如本文所用的，本文所述组合物的术语“有效量”意指至少在家畜或家畜环境中产生所需变化所需的特定组合物的量。
与家畜粪肥一起使用的组合物
在一些实施方案中，本文公开了与家畜粪肥一起使用的组合物。
在一些实施方案中，本文使用的组合物含有负载有微生物的惰性多孔介质。在一些实施方案中，惰性多孔介质由二氧化硅、沉淀二氧化硅颗粒、超吸收二氧化硅聚合物、结晶二氧化硅、熔融石英、气相二氧化硅、硅胶、气凝胶、胶体二氧化硅、沸石、硅铝酸盐、硅酸盐、碳、活性炭、硅藻土、合成聚合物、氧化铝、石墨、核桃和山核桃壳、稻壳、纤维素粘土、蒙脱石粘土、膨润土、毛织品、棉花、纤维素、玉米穗轴、纤维素壳及其组合中的一种或多种组成。在一些实施方案中，惰性多孔介质包含由二氧化硅制成的组合物。在一些实施方案中，惰性多孔介质是沉淀二氧化硅或沉淀二氧化硅颗粒。在一些实施方案中，沉淀二氧化硅是高度多孔的并且在其体积内和表面上含有大的表面积。在一些实施方案中，一磅二氧化硅具有大约700,000平方英尺的表面积。在一些实施方案中，该表面积提供可以加速反应的基质。在一些实施方案中，沉淀二氧化硅也是能够吸收有机营养物以用作新细菌细胞的构建模块并维持细胞功能的超吸收聚合物。在一些实施方案中，沸石包括但不限于红柱石、蓝晶石、硅线石、方沸石、菱沸石、斜发沸石、丝光沸石、钠沸石、片沸石、钙十字沸石或辉沸石。在一些实施方案中，惰性多孔介质由碳质材料如活性炭、石墨和粒状活性炭制成。在一些实施方案中，惰性多孔介质由硅铝酸盐氧化铝或活性氧化铝制成。在一些实施方案中，惰性多孔介质由球形颗粒、圆柱形颗粒、立方颗粒、矩形颗粒、中空颗粒、颗粒、薄片或其任何组合制成。
在一些实施方案中，与家畜粪肥一起使用的组合物包含负载有微生物的惰性多孔介质。在一些实施方案中，惰性多孔介质可操作用于以干燥模式递送微生物。在一些实施方案中，惰性多孔介质在整个介质中具有多孔结构。在一些实施方案中，惰性多孔介质是具有多孔壳的中空颗粒。在一些实施方案中，将微生物物种负载在惰性多孔介质的表面上、孔中或整个惰性多孔介质中。在一些实施方案中，惰性多孔介质的表面积为约140平方米/克(m2/g)至约160m2/g。惰性多孔介质的实例包括沉淀二氧化硅颗粒，如从PPG Industries,Inc获得的或二氧化硅产品。
在一些实施方案中，惰性多孔介质包含直径为约10微米至约1400微米的颗粒。在一些实施方案中，颗粒的直径小于约2000微米、小于约1750微米、小于约1500微米、小于约1250微米、小于约1000微米、小于约750微米、小于约500微米、小于约250微米、小于约100微米、小于约50微米、小于约10微米或更小。在一些实施方案中，惰性多孔介质包含平均直径为约5纳米至约30微米的孔。在一些实施方案中，惰性多孔介质包含平均直径小于约100微米、小于约50微米、小于约25微米、小于约10微米、小于约5微米、小于约1微米、小于约750纳米、小于约500纳米、小于约250纳米、小于约100纳米、小于约75纳米、小于约50纳米、小于约25纳米、小于约10纳米、小于约5纳米或更小的孔。
在一些实施方案中，负载至惰性多孔介质中的微生物包含至少一种微生物物种。在一些实施方案中，该至少一种微生物物种包含微生物的液体培养物。在一些实施方案中，负载至惰性多孔介质中的微生物包含微生物物种的组合。在一些实施方案中，微生物物种是细菌、真菌、藻类、浮游生物、涡虫、原生生物(protist)、原生动物(protozoan)或其组合。在一些实施方案中，微生物物种包含天然的非病原微生物物种。在一些实施方案中，微生物物种包含经遗传修饰的微生物物种。
细菌的实例包括但不限于：芽孢杆菌属(bacillus)、原核生物和真核生物、革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)、柔膜菌门(Tenericutes)、产水菌门(Aquificae)、拟杆菌门/绿菌门(Bacteroidetes/Chlorobi)、衣原体门/疣微菌门(Chlamydiae/Verrucomicrobia)、异常球菌-栖热菌门(Deinococcus-Thermus)、梭杆菌门(Fusobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、变形菌门(Proteobacteria)、螺旋体门(Spirochaetes)、互养菌门(Synergistetes)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、产金菌门(Chrysiogenetes)、蓝细菌(Cyanobacteria)、脱铁杆菌门(Deferribacteres)、网团菌门(Dictyoglomi)、纤维杆菌门(Fibrobacteres)、浮霉菌门(Planctomycetes)、热脱硫杆菌门(Thermodesulfobacteria)、热袍菌门(Thermotogae)、蜂房芽孢杆菌(B.alvei)、解淀粉芽胞杆菌(B.amyloliquefaciens)、炭疽芽孢杆菌(B.anthracis)、蜡样芽孢杆菌(B.cereus)、环状芽孢杆菌(B.circulans)、凝结芽孢杆菌(B.coagulans)、球芽孢杆菌(B.globigii)、深层芽孢杆菌(B.infernus)、幼虫芽孢杆菌(B.larvae)、侧孢芽孢杆菌(B.laterosporus)、地衣芽孢杆菌(B.licheniformis)、巨大芽孢杆菌(B.megaterium)、胶质芽孢杆菌(B.mucilaginosus)、纳豆芽孢杆菌(B.natto)、多粘芽孢杆菌(B.polymyxa)、假炭疽芽孢杆菌(B.pseudoanthracis)、短小芽孢杆菌(B.pumilus)、球形芽孢杆菌(B.sphaericus)、耐热芽孢杆菌(B.sporothermodurans)、嗜热脂肪芽孢杆菌(B.stearothermophilus)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis)、苏云金芽孢杆菌(B.thuringiensis)及其组合。
细菌的实例包括但不限于：假单胞菌属、黄杆菌科(flavobacteriaceaes)和芽孢杆菌属(bacillus)、荧光假单胞菌(Pseudomonas fluorescence)、铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)、恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida)、产碱假单胞菌(Pseudomonas alcoligenes)、产黄菌属(Flavobacterim)、卡明斯节杆菌(Arthrobactercumminsii)、伯库岛食烷菌(Alconivorax borkumensis)、副溶血弧菌(Vibrioparahaemolyticus)及其组合。
真菌的实例包括但不限于：芽枝霉门(Blastocladiomycota)、壶菌门(Chytridiomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)、微孢子虫(Microsporidia)、新丽鞭毛菌门(Neocallimastigomycota)、双核亚界(Dikarya)、半知菌门(Deuteromycota)、子囊菌门(Ascomycota)、盘菌亚门(Pezizomycotina)、酵母亚门(Saccharomycotina)、外囊菌亚门(Taphrinomycotina)、担子菌门(Basidiomycota)、伞菌亚门(Agaricomycotina)、柄锈菌亚门(Pucciniomycotina)、黑粉菌亚门(Ustilaginomycotina)、地位未定的亚门(SubphylaIncertae sedis)、虫霉菌亚门(Entomophthoromycotina)、梳霉亚门(Kickxellomycotina)、毛霉亚门(Mucoromycotina)、捕虫霉亚门(Zoopagomycotina)及其组合。
藻类的实例包括但不限于：原始色素体生物(Archaeplastida)、绿藻门(Chlorophyta)、红藻门(Rhodophyta)、灰藻门(Glaucophyta)、有孔虫界(Rhizaria)、古虫界(Excavata)、Chlorarachniophytes、Euglenids、假菌界(Chromista)、囊泡虫类(Alveolata)、不等鞭毛类(Heterokonts)、硅藻纲(Bacillariophyceae)、Axodine、Bolidomonas、真眼点藻纲(Eustigmatophyceae)、褐藻纲(Phaeophyceae)、金藻纲(Chrysophyceae)、针胞藻纲(Raphidophyceae)、黄群藻纲(Synurophyceae)、黄藻纲(Xanthophyceae)、隐藻门(Cryptophyta)、鞭毛藻类(Dinoflagellates)、定鞭藻门(Haptophyta)及其组合。
浮游生物的实例包括但不限于：浮游植物、自养藻类、原核藻类或真核藻类、蓝藻细菌、鞭毛藻类和颗石藻类、浮游动物、小原生动物或后生动物、浮游细菌及其组合。
涡虫的实例包括但不限于：虎纹三角涡虫(Dugesia tigrina)、Planariamaculate、Dugesia dorotocephala、地中海圆头涡虫(Schmidtea mediterranea)及其组合。
原生生物的实例包括但不限于：囊泡藻界(Chromalveolata)、不等鞭毛门(Heterokontophyta)、定鞭藻门、隐藻门、囊泡虫类、腰鞭毛虫目(Dinoflagellata)、顶复亚门(Apicomplexa)、纤毛亚门(Ciliophora)、古虫界、眼虫动物界(Euglenozoa)、透色门(Percolozoa)、后滴门(Metamonada)、有孔虫界、放射虫目(Radiolaria)、有孔虫目(Foraminifera)、丝足虫类(Cercozoa)、原始色素体生物、红藻门、灰藻门、单鞭毛生物(Unikonta)、变形虫界(Amoebozoa)、领鞭虫门(Choanozoa)及其组合。
在一些实施方案中，组合物含有经修饰以进行某些所需转化的细菌。例如，组合物已被配制成含有一种或多种类型的来自芽孢杆菌属的细菌。在一些实施方案中，组合物包含短芽孢杆菌属(Brevibacillus)、类芽孢杆菌属(Paenibacillus)及其组合的成员。在一些实施方案中，组合物包括甲烷氧化菌、自养厌氧菌、氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌及其组合。在一些实施方案中，组合物包括但不限于阿耶波多氏芽孢杆菌(Bacillus aryabhattai)、胶冻样芽孢杆菌(Bacillusmucilaginosus)、桥石短芽孢杆菌(Brevibacillus choshinensis)、短小芽孢杆菌(Bacillus pumilus)、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)、蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)、沙福芽孢杆菌(Bacillus safensis)、还原偶氮类芽孢杆菌(Paenibacillus azoreducens)和其他芽孢杆菌。
在一些实施方案中，负载有微生物物种的惰性多孔介质另外包含微生物物种的生长所必需的营养物。在一些实施方案中，营养物包括有机营养物、无机营养物及其组合。在一些实施方案中，营养物包括硝酸盐、铵、磷酸盐、钙、钾、硫或其组合。
在一些实施方案中，惰性多孔材料负载有微生物物种的混合物。在一些实施方案中，将含不同物种的相容微生物混合物负载至惰性多孔介质上，并用于改变在其应用场所的微生物环境。在一些实施方案中，微生物混合物的特定组合被定制为满足不同的整治要求。在一些实施方案中，微生物混合物包含至少2个、至少3个、至少4个、至少6个、至少8个、至少10个、至少15个、至少20个或更多个不同的微生物物种。在一些实施方案中，微生物混合物包含至少约50％、至少约60％、至少约70％、至少约80％、至少约90％、至少约95％、至少约99％或更多的选择的微生物。在一些实施方案中，微生物混合物包含小于约50％、小于约40％、小于约30％、小于约20％、小于约10％、小于约5％、小于约1％或更少的非选择的微生物、天然存在的微生物或其他微生物。在一些实施方案中，整治要求包括减少的气味、降低的硫化氢浓度、降低的氨浓度、降低的毒素浓度、降低的有害气体浓度或其任何组合。在一些实施方案中，整治要求包括改变粪肥的质地、微生物组成或化学组成。
在一些实施方案中，通过将物种分别负载至惰性多孔介质，将通常不相容的微生物物种在所需环境中安全地组合。在一些实施方案中，将通常不相容的微生物物种负载至不同批惰性多孔介质并组合成用于储存的单批。在一些实施方案中，将不相容的微生物物种负载至单独批的惰性多孔介质，分开储存，并在添加到家畜粪肥期间组合。在一些实施方案中，将多批负载有不同微生物物种的惰性多孔介质添加到家畜粪肥中。在一些实施方案中，多批负载有不同微生物物种的惰性多孔介质包含至少2、至少3、至少4、至少6、至少8、至少10、至少15、至少20批或更多批含微生物物种的惰性多孔介质。在一些实施方案中，一批包含负载至惰性多孔介质上的单一微生物物种。在一些实施方案中，一批包含负载至惰性多孔介质上的微生物物种的混合物。
在一些实施方案中，将惰性多孔介质和至少一种微生物物种组合以形成干燥模式的组合物。在一些实施方案中，干燥模式组合物具有自由流动粉末的一致性。在一些实施方案中，将微生物物种与培养基或液体培养基组合。在一些实施方案中，将微生物物种和培养基或液体培养基组合以形成微生物溶液。在一些实施方案中，将微生物溶液负载至惰性多孔介质上以形成自由流动粉末。在一些实施方案中，该自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。在一些实施方案中，惰性多孔介质与微生物溶液的质量比小于约10、小于约8、小于约6、小于约4、小于约2、小于约1、小于约0.75、小于约0.5、小于约0.25或更小。
在一些实施方案中，在不存在惰性多孔介质的情况下，干燥模式组合物的保质期长于微生物物种的保质期。在一些实施方案中，干燥模式组合物的保质期为约1个月、2个月、3个月、4个月、5个月、6个月、7个月、8个月、9个月、10个月、11个月、1年、1.5年、2年或2年以上。如本文所用的，保质期通常意指对产品可以储存的时间的建议，在此期间，特定比例的商品的限定质量在分配、储存和展示的预期(或指定)条件下仍然是可接受的。一些处于流体状态的物质是相对不稳定的。
用于处理家畜粪肥的方法
在一些实施方案中，本文公开了用于提高家畜的生长速率的方法，该方法包括：(a)提供家畜和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中该家畜产生一定量的粪肥；以及(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，以提高所述家畜的生长速率。
在一些实施方案中，通过将动物所获得的体重总量除以获得该体重所花费的时间来确定家畜的生长速率。在一些实施方案中，生长速率为每天至少约0.25磅、至少约0.5磅、至少约0.75磅、至少约1磅、至少约1.25磅、至少约1.5磅、至少约1.75磅、至少约2磅或更多磅(lbs/天)。在一些实施方案中，生长速率为约0.25至2、约0.5至1.75、约0.75至1.5或约1至1.25lbs/天。在一些实施方案中，生长速率为约1.05至1.15lbs/天。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥环境中的家畜相比，生长速率提高至少约0.25％、至少约0.5％、至少约0.75％、至少约1％、至少约1.25％、至少约1.5％、至少约2％、至少约2.5％、至少约3％、至少约4％、至少约5％、至少约10％或更多。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥环境中的家畜相比，生长速率提高约0.25％至约10％、约0.5％至约5％、约0.75％至约4％、约1％至约3％、约1.5％至约2％。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥环境中的家畜相比，生长速率提高约2％至约5％。
在一些实施方案中，本文公开了用于提高家畜的存活率的方法，该方法包括：(a)提供家畜和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中该家畜产生一定量的粪肥；以及(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，以提高所述家畜的存活率。
在一些实施方案中，存活率是指在给定时间内存活的群组中的家畜的百分比。在一些实施方案中，存活率为至少约80％、至少约85％、至少约90％、至少约95％、至少约98％、至少约99％或更多。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥环境中的家畜相比，存活率提高至少约0.25％、至少约0.5％、至少约0.75％、至少约1％、至少约1.25％、至少约1.5％、至少约1.75％、至少约2％、至少约2.5％、至少约5％或更多。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥环境中的家畜相比，存活率提高约0.25％至约5％、约0.5％至约2.5％、约1％至约2％。在一些实施方案中，存活率提高约0.5％至约1.25％。
在一些实施方案中，家畜是牛、猪、绵羊、山羊、兔、美洲驼、马、家禽或其组合。在一些实施方案中，用包含负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质的组合物来处理家畜粪肥。在一些实施方案中，将用包含负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质的组合物处理的粪肥用作肥料或堆肥(compose)。在一些实施方案中，组合物包含厌氧作用物种如厌氧氨氧化(anammox)细菌以减少氨的形成。在一些实施方案中，其他组合物包含可以减少硫化氢、减少甲烷和减少气味的细菌物种。在一些实施方案中，将细菌物种分别吸附在惰性多孔介质上并一起递送。在一些实施方案中，采用单一递送的微生物。在一些实施方案中，采用多种递送的微生物。在一些实施方案中，以相同的时间间隔或在不同的时间间隔期间来递送所递送的微生物。在一些实施方案中，将这些组合物一起递送至场所以减少环境中的氨、硫化氢、甲烷和其他有害和有气味的化合物。
在一些实施方案中，在环境暴露于家畜粪肥之前、期间或之后施用递送的微生物组合物。在一些实施方案中，在环境暴露于家畜粪肥之前、期间和之后施用递送的微生物组合物。在一些实施方案中，以预定的时间间隔施用递送的微生物组合物。在一些实施方案中，根据需要，每0.5、1、2、4、6、8、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、250、300、350、400天或更多天至少一次施用所递送的微生物组合物以维持活微生物活性。在一些实施方案中，以至少约0.02克、至少约0.05克、至少约0.1克、至少约0.2克、至少约0.5克、至少约1克、至少约10克、至少约50克、至少约100克、至少约500克、至少约1000克或更多克递送的微生物组合物/立方米粪肥的比例施用递送的微生物组合物。
在一些实施方案中，将递送的微生物施用至含家畜粪肥的环境中。在一些实施方案中，该环境包括粪坑、粪肥泻湖、屠宰场废物和排水沟、家畜仓、家畜棚、土池、粪池或其任何组合。
在一些实施方案中，定期用组合物处理家畜的住所。在示例性实施方案中，用七个桶处理猪生产单元中的三个泻湖，每个桶均含有递送的微生物组合物。将递送的微生物组合物置于桶中，每个桶具有3-5个勺(每个勺约0.25磅)，然后添加水以产生浆液。然后将该浆液倒入2英寸的PVC管中，该PVC管已被置于泻湖，深度足以在泻湖表面上的地壳下方。
在基于坑的操作的另一个示例性实施方案中，将250克(g)的递送的微生物组合物置于桶中并添加水以使递送的微生物组合物能够在每个坑中更均匀分布。在一些实施方案中，每两周部分地或完全地清空坑。在一些实施方案中，每次清空整个坑或每隔一段时间部分地清空坑时，将本文公开的组合物添加到坑中。在一些实施方案中，每天收集关于仓中空气质量的数据。在一些实施方案中，在适当的时间分析每个仓的饲料转化数据，以确定仓内改善的动物环境的影响。
在示例性实施方案中，如下施用所述组合物以用于猪肉加工设施。在一些实施方案中，每天(当工厂正在加工猪时)将约三磅的递送的微生物组合物散布到猪肉加工设施的潮湿区域的地面排水管上。在一些实施方案中，将组合物散布在尽可能多的地面排水管上，以确保所有排水管道将递送的微生物组合物送入管中。在一些实施方案中，这需要每隔一天旋转经处理的排水管。在一些实施方案中，跟踪排放的正常的日常水质测量，并记录最终在干燥控制区域中的污泥体积。
用于减少家畜粪肥中的有害气体和毒素的组合物和方法
在一些实施方案中，本文公开了用于降低含粪肥环境中的硫化氢浓度的方法，该方法包括：(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的硫化氢浓度。
在一些实施方案中，用于降低硫化氢浓度的方法还降低氨、甲烷、气味、有害物质或其任何组合的浓度。在一些实施方案中，所述至少一种微生物物种包含任何减少硫化氢的微生物。在一些实施方案中，所述至少一种微生物物种包含减少硫化氢的不同微生物物种的混合物。在一些实施方案中，微生物物种的混合物包含减少粪肥和含粪肥环境中的氨、甲烷、气味和/或有害物质的微生物。
在一些实施方案中，硫化氢浓度低于约按体积计的百万分之500(ppmv)、低于约100ppmv、低于约50ppmv、低于约10ppmv、低于约按体积计的十亿分之5000(ppbv)、低于约1000ppbv、低于约500ppbv、低于约100ppbv或更低。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，硫化氢浓度降低至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％或更多。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，硫化氢浓度降低约5％至约60％、约10％至约50％、约15％至约40％、约20％至约30％。
在一些实施方案中，本文公开了用于降低含粪肥环境中的气味浓度的方法，该方法包括：(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的气味浓度。
在一些实施方案中，用于降低气味浓度的方法还降低氨、甲烷、硫化氢、有害物质或其任何组合的浓度。在一些实施方案中，所述微生物物种包含任何减少气味的微生物。在一些实施方案中，该微生物物种是减少气味的不同微生物物种的混合物。在一些实施方案中，微生物物种的混合物包含减少粪肥和含粪肥环境中的氨、甲烷、硫化氢、有害物质或其任何组合的微生物。
在一些实施方案中，气味浓度低于约20,000气味单位/立方米(OU/m3)、低于约10,000OU/m3、低于约5,000OU/m3、低于约2,500OU/m3、低于约1,000OU/m3或更低。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，气味浓度降低至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％、至少约70％或更多。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，气味浓度降低约5％至约70％、约10％至约60％、约15％至约40％或约20％至约30％。
在一些实施方案中，本文公开了用于降低含粪肥环境中的氨浓度的方法，该方法包括：(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的氨浓度。
在一些实施方案中，用于降低氨浓度的方法还降低硫化氢、甲烷、气味、有害物质或其任何组合的浓度。在一些实施方案中，所述至少一种微生物物种包含任何减少氨的微生物。在一些实施方案中，所述至少一种微生物物种包含减少氨的不同微生物物种的混合物。在一些实施方案中，微生物物种的混合物包含减少粪肥和含粪肥环境中的硫化氢、气味、甲烷和/或有害物质的微生物。
在一些实施方案中，氨浓度低于约2,500毫克/升(mg/L)、低于约1,000mg/L、低于约750mg/L、低于约500mg/L、低于约250mg/L、低于约100mg/L、低于约75mg/L、低于约50mg/L、低于约25mg/L、低于约10mg/L、低于约5mg/L、低于约1mg/L或更低。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，氨浓度降低至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约25％、至少约30％、至少约40％、至少约50％或更多。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，氨浓度降低约5％至约50％、约10％至约40％、约15％至约30％、约20％至约25％。
在一些实施方案中，本文公开了组合物，其包含一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中所述量的粪肥具有降低浓度的有害物质。
在一些实施方案中，有害物质包括氨、硫化氢、甲烷、二氧化碳、一氧化二氮、气味、毒素或其任何组合。在一些实施方案中，所述组合物用于废水、粪肥和屠宰场的处理。在一些实施方案中，与不含惰性多孔介质和至少一种微生物物种的粪肥相比，包含粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质的组合物具有降低浓度的有害气体和气味。
在一些实施方案中，所述至少一种微生物物种包含任何减少有害物质的微生物。在一些实施方案中，所述至少一种微生物物种包含减少有害物质的不同微生物物种的混合物。在一些实施方案中，微生物物种的混合物包含减少粪肥和含粪肥环境中的硫化氢、氨、甲烷、气味和/或其他有害物质的微生物。
在一些实施方案中，有害物质浓度低于约百万分之10,000(ppm)、低于约5,000ppm、低于约2,500ppm、低于约1,000ppm、低于约500ppm、低于约100ppm、低于约50ppm、低于约10ppm或更低。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，有害物质浓度降低至少约2.5％、至少约5％、至少约10％、至少约15％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约75％或更多。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，有害物质浓度降低约5％至约75％、约10％至约75％、约15％至约75％、约20％至约75％、约25％至约75％、约50％至约75％。
在一些实施方案中，本文公开了用于减少含粪肥环境中的发泡的方法，该方法包括：(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质减少含所述量的粪肥的环境中的发泡。
在一些实施方案中，施加负载有微生物物种的惰性多孔介质降低了泡沫稳定性、泡沫高度或泡沫稳定性和泡沫高度两者。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，泡沫稳定少于约10分钟、少于约8分钟、少于约6分钟、少于约4分钟、少于约2分钟、少于约1分钟或更短。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，泡沫稳定性降低约1％至约50％、约5％至约40％、约10％至约30％或约15％至约20％。在一些实施方案中，与未经处理的粪肥相比，泡沫高度降低至少约1％、至少约2％、至少约5％、至少约10％、至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约60％或更多。
在一些实施方案中，在环境暴露于家畜粪肥之前、期间或之后施用递送的微生物组合物。在一些实施方案中，在环境暴露于家畜粪肥之前、期间和之后施用递送的微生物组合物。在一些实施方案中，以预定的时间间隔施用递送的微生物组合物。在一些实施方案中，根据需要，每0.5、1、2、4、6、8、10、15、20、30、40、50、75、100、150、200、250、300、350、400天或更多天至少一次施用递送的微生物组合物以维持所需的微生物活性。在一些实施方案中，以至少约0.02克、至少约0.05克、至少约0.1克、至少约0.2克、至少约0.5克、至少约1克、至少约10克、至少约50克、至少约100克、至少约500克、至少约1000克或更多克的递送的微生物组合物/立方米粪肥的比例施用递送的微生物组合物。
在一个实施方案中，用于以干燥模式递送微生物的组合物包含具有多孔结构的沉淀二氧化硅颗粒，以及负载在沉淀二氧化硅颗粒的所有孔中的微生物。示例性实验表明，经处理并随后储存而没有进一步添加的猪粪肥中H2S的释放将增加约三周，然后在第42天降低至相对较低的水平。粪肥中的气味释放似乎遵循与H2S类似的模式。在一些实施方案中，递送的微生物的组合物使气味释放显著降低了20％-60％。在一些实施方案中，将用包含负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质的组合物处理的粪肥用作肥料或堆肥。在一些实施方案中，递送的微生物组合物对粪肥肥料价值没有可观察到的影响。在一些实施方案中，递送的微生物组合物对H2S和气味释放的有效性不受剂量水平的影响。在一个实例中，通过中剂量施用递送的微生物组合物而不是通过高剂量或低剂量施用来实现硫化氢的最大减少(24天后相对于对照减少约50％)。该研究的结果表明，相对于对照，通过使用这种特定的递送微生物组合物不会显著改变氨、甲烷、二氧化碳和一氧化二氮气体的产生。采用受过训练的感官小组的嗅觉测定法揭示这些相同样品中含有的感知气味与硫化氢气体减少的分析结果一致。气味减少增加了分析结果的可信度。
实施例
实施例1：用约7,000头猪进行健康研究
用被置于用组合物处理和未用组合物处理的仓的约7,000头猪来进行实验。在研究开始时以千克(kg)为单位测量动物的总活重，如下表1所示。
表1：猪的计数和重量
监测经处理的和未经处理的仓中动物的健康状况，直到动物达到目标出售重量并准备出售。测定两组的存活率，如下表2所示。存活率在统计学上约显著增加1.1％，其在这些实验中转化为超过100只动物。
表2：存活率的提高
以千克(kg)为单位测量出售时动物的总重量，如下表3所示。来自用组合物处理的仓中的动物在来自未用组合物处理的仓中的动物之前约五天准备出售。在肥育过程中，动物每天也会增加约40克，从而快速达到适合出售的重量。
表3：生长速率和重量
实施例2：用约11,000-14,000头猪进行健康研究
用被置于用组合物处理和未用组合物处理的仓中的约11,000-14,000头猪来进行另一组实验。以千克为单位测量动物的总活重，如下表4所示。在该组群群体中，观察到的存活率为约0.45％。
表4：猪的计数和重量
监测经处理的和未经处理的仓中动物的健康状况，直到动物准备出售。以kg为单位测量出售时动物的总重量，如下表5所示。来自用组合物处理的仓中的动物在来自未用组合物处理的仓的动物之前约八天准备出售。在肥育过程中，动物每天也会增加约4.69克，从而快速达到适合出售的重量。
表5：生长速率和重量
在其他实验中，仅在肥育期间，在一个农场中采用的平均日增重增加为约31g，并且在第二个农场中为54g，而在动物的一生中，在一个农场中采用的平均日增重增加为13.5g，并且在第二个农场中为31.3g。
分析了来自两项研究的累积数据。该分析的结果如表6所示。与对照仓中的动物相比，用组合物处理的仓中的猪的存活率提高1.1％。考虑到研究区域中的猪肉价格为约每磅1.36美元，提高的存活率导致用组合物处理的仓的收益增加约21,000.00美元，或在该特定生产商的估计有9,000,000头猪的所有23个农场中应用时，收益增加约900万美元。
表6：研究总结
使用组合物的肥育猪的较低的平均天数指示从放置日期到销售日期所获得的重量增加率。使用组合物肥育的累积平均天数为183.1天。没有使用组合物肥育的累积平均天数为188.8天。平均相差总共5.7天。
实施例3：用约155,000头猪进行健康研究
用被置于未经处理的仓和用组合物处理的仓中的约75,000至79,000头猪来进行实验。起始头数和存活率如表7所示。
表7：研究总结
监测经处理的和未经处理的仓中动物的健康状况，直到动物准备出售。测定两群组的存活率，并且约0.6％的存活率增加具有统计显著性，其在该实验中意味着超过400只动物。
实施例4：硫化氢和气味减少研究
这组实验的目的是评价组合物在受控实验室条件下减少猪粪肥中的硫化氢(H2S)和气味的功效。该测试评价了三种剂量的组合物对储存的肥育猪粪肥的气体和气味排放的影响。这项为期42天的实验室研究测定了六(6)个含有来自当地肥育建筑的猪粪肥的模拟坑(反应器)中的有害气体释放，在将粪肥添加到反应器之前和在测试的最后一天排空反应器之前对该有害气体释放进行了分析。分析了从每个反应器中取六次的气体样品的硫化氢、氨、甲烷、一氧化二氮和二氧化碳。此外，在测试期的中点和终点采用人工小组两次，以评价每个反应器中的气味浓度。
建立了六个粪肥反应器，以模拟猪肥育设施下的深(8英尺)粪坑上方的空气柱。将粪肥添加到模拟的坑中，并在接下来的42天中，用夹带并稀释从反应器底部的粪肥排放的气体的新鲜空气对每个反应器的顶部空间进行连续吹扫或通风。在第7、17、24、31、36和41天从六个反应器中的每一个中取出50-L袋中的反应器废气样品，并针对氨、二氧化碳、甲烷、硫化氢和一氧化二氮的浓度进行分析。测定的浓度与反应器的气体释放成正比，因为容积通风率在反应器和测试持续时间上保持恒定。用受过训练的嗅探器人小组来评价在第24天和第42天取出的10-L袋中的反应器废气样品。根据通风气流速率和测定浓度来计算六个采样日中每一天的反应器排放率。计算该测试最后30天从反应器排出的气体的累积质量(以mg或g计)。
图1图示了测试系统的示意图。空气压缩机为粪肥反应器提供新鲜空气。不锈钢气源歧管(Ma)使用不锈钢精密孔口均匀地向所有反应器分配空气。来自每个反应器的废气通过特氟隆(Teflon)管流到气体采样系统中计算机控制的3通特氟隆衬里电磁阀，该电磁阀允许对反应器的废气进行自动顺序采样(6份粪肥加1份水)。来自气源歧管(Ma)的新鲜空气与反应器废气一起进行采样。特氟隆过滤器支架(具有过滤器支撑网但无过滤器阻碍了潜在的粪肥苍蝇(在该测试中没有观察到)。采样的空气流入特氟隆气体采样歧管(Ms，图1)、0-10L/min质量流量计(Model 50S-10,McMillan,Georgetown,TX)和分析仪歧管(Md)，而不活动的电磁阀将空气引导至通风橱。以这种方式，连续地向每个反应器供应通风空气。监测每个反应器周围的空气温度。两个压力传感器监测测试系统。第一个压力传感器(WIKA,Tronic Line)测量空气分配歧管内的压力。第二个压力传感器(Setra System,Inc.,Boxborough,MA)测量采样歧管内的真空压力。
图2示出了单个粪肥反应器的图示。在该实验中使用了七个粪肥反应器。反应器1-5和7含有粪肥，并且反应器6含有自来水。反应器6用于测试袋采样方法而不会干扰粪肥反应器。反应器高61cm(24in.)，其中内径为15in.(37.9cm)。每个反应器的底部有一个密封的滑盖，并且顶部有一个可拆卸的滑盖。反应器在内壁顶部14in.(64cm)处衬有0.05mm厚的薄膜。将进气口调节到粪肥表面上方6in.(15cm)的高度。进气口包括挡板，以在所有方向上径向引导空气。
在第0天，将约90加仑的粪肥从一个肥育建筑的地下深坑泵送到两个55加仑的桶中，并拖运到实验地点。将粪肥在第一个桶中彻底混合，然后在六个反应器的每一个中随机添加六英寸的粪肥。将组合物按规定量添加到从对照反应器收集粪肥样品(除了从55加仑桶中取出的样品)的四个反应器中之后，使用来自第二个桶的充分混合的粪肥将反应器填充至12英寸的深度。在第42天，在采集粪肥样品之前，测定每个反应器中粪肥的深度以确定蒸发损失。将粪肥样品提交给堪萨斯城(Kansas City)的Midwest实验室(Midwest Labs)进行分析。
基于随机选择，反应器3和5是对照，因此没有将任何产品添加到粪肥中。将测量的0.1克(g)组合物引入反应器4和7中，并将1和2g分别引入反应器2和1中。0.1、1和2g的产品包含物分别表示为低、中和高。经处理并随后储存而没有进一步添加的猪粪肥中H2S的释放将增加约三周，然后在第42天降低至相对较低的水平。粪肥中的气味释放似乎遵循与H2S类似的模式。
数据采集和控制(DAC)系统由台式计算机、FieldPoint数据采集和控制硬件(National Instruments Co.,Austin,TX)以及DAC软件组成。用于该测试的DAC程序AirDAC是用LabVIEW DAC软件(National Instrument,Inc.)编写的。AirDAC每秒对来自传感器的输出信号进行采样。AirDAC然后计算该信号，在将它们保存在数据文件中之前每分钟对其进行平均。AirDAC还控制电磁阀以进行自动空气采样。针对流速、温度、湿度和压力对每个反应器进行采样，每个循环采样一次，每次10分钟，并且每天有四个360分钟的循环。分别在第6、17、23、30、35和40天使Tedlar袋(50-L)充满来自反应器顶部空间的气体，并将其送到普渡猪类环境研究实验室(Purdue Swine Environmental Research Laboratory)(SERB)以分析该袋中的气体浓度(表1)。SERB的气体采样系统以5升/分钟(L/min)的速度将空气从该袋中泵送到特氟隆分析仪歧管中，气体分析仪从该歧管中抽吸连续的子样品。
用0-10,000ppb脉冲荧光SO2分析仪(Model 340,TEI,Inc.,Mansfield,MA)来测定硫化氢。用光声红外多气体分析仪(INNOVA 1412,LumaSense Technologies,Copenhagen,Denmark)来测定二氧化碳、氨和甲烷，并且使用气体过滤器相关分析仪(Teledyne Model320EU)来测定一氧化二氮。每周使用汽缸中的认证气体对SERB的气体分析仪进行校准。使用气体稀释系统(Environics 4040,Environics,Toland,CT)将汽缸气体稀释至所需浓度。这些仪器和校准方法也用于国家空气排放监测研究。
在第24和42天，将气味样品收集到来自每个反应器的两个10-L Tedlar袋中。每个袋均直接从顶部空间填充，以使管道的损失和吸收最小化。每个反应器内的正压迫使顶部空间空气在75min内进入袋中。也对来自空气分配歧管的空气进行采样。所有样品袋均以类似的方式进行预处理。每个袋用氮气填充两次至其丰满度的1/3，并使用真空泵清空。所有气味样品的评价在收集后30h内进行，以使储存损失最小化。在普渡农业空气质量实验室(Purdue Agricultural Air Quality Lab)使用气味小组和动态嗅觉计来评价从实验室测试中取出的气味样品。Lim等人(2003)描述了气味评价的详细标准化程序。
通过确定达到气味检测阈值(ODT)所需的稀释因子来测定气味的强度或浓度。随着气味强度增加，ODT也增加，因为需要更多无气味的空气来将样品稀释到其ODT。用动态稀释强制选择嗅觉计(一种稀释装置)来测定ODT。该嗅觉计(ACSCENT InternationalOlfactometer,St.Croix Sensory,Stillwater,MN)符合美国(ASTM,1992)和欧洲(ECN,2000)的嗅觉测定标准。气味小组由四名受过训练的人类受试者组成，这些受试者经过筛选以确定其气味感知能力(ASTM,1981)。根据ASTM STP 758、感官小组成员的选拔和培训指南(Guidelines for the Selection and Training of Sensory Panel Members)(ASTM,1981)和ANSI/ASQC Q2-1991、实验室的质量管理及质量体系要素(Quality Managementand Quality System Elements for Laboratories)(ANSI,1991)来管理气味小组。所有小组成员均为非吸烟者。嗅觉计通过涂覆有特氟隆的演示面罩以20升/分钟(lpm)向小组成员递送精确的样品和稀释空气的混合物。混合物的稀释比率是总稀释样品体积流速与样品的体积流速的比率。例如，用20毫升/分钟(mL/min)的样品流动和20升/分钟(L/min)的总稀释流动来实现1000的稀释比。
嗅觉计初始以高稀释比率来稀释气味样品，并向每个小组成员呈现一系列逐步递增的浓度(步长因子＝2)。进行三角测试，由此小组成员以每种稀释比率嗅探所有三种连续的样品编码气流。随机分配一股具有气味的气流，而另外两股气流无气味。将三股气流一次一股地引导至面罩。小组成员选择了三种呈现中的哪一种是“不同的”(即使没有感知到差异)，因此选择物含有气味(ASTM,1992)。小组成员通过按下按钮来宣布选择是“猜测”(没有感知到差异)、“检测”(选择物与其他两种不同)还是“识别”(选择物闻起来像是某种东西)。初始稀释步骤中的样品如此稀释，使得它们不能与无气味的空气区分开。向每个小组成员呈现越来越高的气味浓度(2倍增加)，或越来越低的样品稀释度(50％减少)，直到在两个连续步骤中正确检测和/或识别样品。通过对最后不可检测的稀释比率和第一可检测的稀释比率取几何平均值来计算单个最佳估计ODT估计值。将小组ODT计算为单个ODT的几何平均值。将每个小组成员阈值的回顾性筛选应用于小组ODT(ECN,2000)。为了评估小组成员的表现，在每个气味期(odor session)中包括有气味的参考正丁醇(40ppm)并像其他样品一样进行评价。通过计算正丁醇的气味检测浓度(ODC)并将其与40ppb的目标值(ECN,2000)进行比较，将正丁醇评价用于记录嗅觉计和小组成员的表现(ECN,2000)。通过将ODT乘以正丁醇ODC与40ppb的比率来计算以欧洲气味单位(OUE)表示的气味浓度。对气味影响的评价基于废气气味浓度与气源中的气味浓度或者净气味浓度之间的差异。
初始反应器填充时源粪肥的分析结果如表8所示。样品显示出由较低的相对标准偏差指示的样品中相当好的均匀性，该标准偏差范围为pH的0.6％至有机氮的55％，并且平均为18.4％。
表8：第一天源粪肥的特征，mg/L
在第42天从反应器中取出的样品表现出相对均匀性，因为相对标准偏差范围为pH的0.8至总硫的19.4％(表8)。因此，组合物对粪肥的肥料价值没有明显影响，对任何其他分析特征也没有明显影响(表9)。然而，与总平均值3.9％相比，反应器4(R4)中固体的分析在5.0％时显著更高(P<0.05)。该反应器可潜在地被视为异常值，并且其数据从分析中删除。反应器1-5和7中第42天的粪肥深度分别为10.0、9.8、10.5、9.8、10.0和10.5英寸。水分损失范围为12.5％至18.8％，并且平均为15.8％，其平均每天深度减少1.2mm。测试期间反应室的平均日均温度为23±1℃。总平均每小时平均反应器通风率为7.25±0.10L/min。
表9：最后一天源粪肥的特征，mg/L
对于两个气味期以及第24天和第42天，小组平均正丁醇浓度分别为54.7ppb和13.8ppb。根据这些数据，计算出欧洲气味单位。每个反应器的两个样品的平均净浓度如表4所示。在第24天和第42天，气源的气味浓度分别为301OUE/m3和96OUE/m3。
图3示出了第24天和第42天反应器的平均气味浓度。图4示出了在第24天和第42天经处理和未处理的反应器的气味浓度。假设气味浓度与H2S浓度相关，预计最大气味浓度将在第三周发生并逐渐减少直至测试结束。这通过第24天和第42天之间所有反应器的气味浓度的差异来证实(表10和图3)。从第24天到第42天，反应器顶部空间气味浓度的平均降低范围为60％至73％，并且平均为68％。由于在初始填充后没有添加新鲜粪肥，因此排放减少(图4)。
表10：反应器顶部空间的净气味浓度(n＝2)，OUE/m3
表11中给出了每个袋样品的H2S浓度以及对照反应器和处理反应器的平均值。如先前对储存的粪肥的研究所观察到的，所有反应器中的H2S的释放在第17天增加至最大值并逐渐减少直至测试结束。分别在第7天和第41天的第一次和最后一次采样事件的浓度同样较低。对第7天低初始值的解释是，在泵送、运输和递送到反应器期间，原始的H2S从粪肥中释放出来，并且需要几天时间在粪肥中再次建立微生物群体。对第41天该释放物恢复到第7天的水平的解释是，由于在第一天之后没有向反应器中添加新的粪肥，因此微生物营养物被耗尽。因此，评价产品在减少H2S中的功效的重点是中间四个采样日(第17、24、31和36天)。图5示出了经处理和未经处理的反应器的H2S浓度。观察到与对照反应器相比，经处理的反应器中的较低平均H2S浓度的明显趋势。对于对照反应器，第17-36天的整个群组平均H2S浓度为1489ppb，并且对于低、中和高剂量的组合物，第17-36天的整个群组平均H2S浓度为1189ppb、885ppb和1078ppb(比对照低20％、41％和28％)。
在第17、24、31和26天，经处理的反应器的平均H2S浓度分别比对照反应器的平均值低20％、37％、29％和24％。中间四个采样日的所有四个经处理的反应器的总平均H2S浓度为1085ppb，其比同一天的对照反应器中的1489ppb平均浓度低27％。如果从分析中去除高固体反应器R4，则降低34％。
图6示出了30天内H2S的平均累积释放。对照和经处理的反应器的H2S平均累积释放达到630mg和467mg，相差26％。结果强烈表明，组合物将从猪粪坑中释放的H2S减少约30％，并同时将气味减少约30％。使用的组合物的剂量似乎对H2S/气味减少几乎没有影响。由于与微量固体颗粒的递送相关的困难并且因为与其他反应器相比固体含量异常高，因此反应器R4可能仅仅表现不佳。尽管如此，在不考虑所施用的剂量的情况下，所有经处理的反应器中H2S浓度的平均值减少约27％。使用1g的中剂量获得组合物的最佳性能，从而在24天后实现H2S相对于对照减少约51％。
表11：坑顶部空间的硫化氢浓度，每十亿中的份数(ppb)
计算各种反应器组的氨、甲烷、一氧化二氮和二氧化碳的平均气体浓度。正如预期的那样，处理对这些气体没有明显影响，但数据证明填充反应器的随机顺序对于在反应器中建立类似的粪肥特征是有效的。
中间四个采样日的所有四个经处理的反应器的总平均氨浓度为56ppm，与之相比对照反应器为58ppm。对于经处理的反应器和对照反应器，所释放的氨的平均质量分别为12.2g和12.6g。氨浓度产生的变化为约3％，并且可能不显著。
中间四个采样日的所有四个经处理的反应器的总平均甲烷浓度为411ppm，与之相比对照反应器为409ppm。对于经处理的反应器和对照反应器，所释放的甲烷的平均质量分别为85g和83g。
中间四个采样日的所有四个经处理的反应器的总平均一氧化二氮浓度为342ppb，与之相比对照反应器为340ppb。从经处理的反应器和对照反应器中释放的一氧化二氮的平均质量分别为25mg和24mg(假设环境浓度为300ppb)。
中间四个采样日的所有四个经处理的反应器的总平均二氧化碳浓度为953ppm，与之相比对照反应器为957ppm。从经处理的反应器和对照反应器中释放的总二氧化碳的平均质量分别为535g和529g(假设环境浓度为380ppm)。
结果强烈表明，组合物将从猪粪坑中释放的H2S减少约30％，并同时将气味减少约30％。
使用的组合物的剂量似乎对H2S/气味减少几乎没有影响。由于与微量固体颗粒的递送相关的困难并且因为与其他反应器相比固体含量异常高，因此反应器R4可能仅仅表现不佳。尽管如此，在不考虑所施用的剂量的情况下，所有经处理的反应器中H2S浓度的平均值减少约27％。
采用受过训练的感官小组的嗅觉测定法揭示该估计与这些相同样品中含有的感知气味一致。
组合物在测试的第24天使气味释放显著(P<0.05)减少了43％，并且在第42天使气味释放减少了27％(P>0.05)。基于在第17、24、31和36天从所有经处理的反应器中取出的集体样品，组合物使H2S释放减少了27％。组合物对粪肥价值没有可观察到的影响。组合物对H2S和气味释放的有效性不受剂量水平的显著影响。组合物在中剂量下表现最佳，从而在24天后实现H2S相对于对照减少约50％。该研究的结果指示，相对于对照，使用组合物不会显著改变氨、甲烷、二氧化碳和一氧化二氮气体的产生。采用受过训练的感官小组的嗅觉测定法揭示了这些相同样品中含有的感知气味与硫化氢气体减少的分析结果一致。气味减少增加了分析结果的可信度。
实施例5：氨减少研究
本研究的目的是评价与硝化生物体和/或氨氧化细菌的组合在受控实验室条件下降低合成猪粪肥中的氨浓度的功效。根据EPA方法350.1(EnvironmentalProtection Agency(1993).Method 350.1:determination of ammonia nitrogen bySemi-Automated Colorimetry)来评价氨浓度。合成猪粪肥的组成如表12所示。用市售的液体形式的微生物培养物以及与负载至惰性多孔介质上的固氮细菌的各种混合群落组合的组合物对该合成猪粪肥进行处理。该实验使用总共八个反应器。用市售的微生物培养物处理两个反应器，并且用与混合微生物群落的三种不同培养物之一组合的组合物处理六个反应器。混合微生物群落(混合群落1-3)的不同培养物中的每一种均含有不同种类和/或量的硝化细菌和氨氧化细菌。
设置八个容量为1L的反应器瓶，并用300ml的合成猪粪肥(SSM)和处理组合物的不同组分填充。进一步用氮气吹扫反应器以复制猪坑中的天然厌氧条件。基于实际液体猪粪肥的营养分析，在实验室中制备SSM。SSM的组成在表12中提供。将粪肥添加到反应器中，并在144小时(即7天)内进行研究。在7天内，向反应器补充猪粪肥、最小体积的处理组合物和氮气覆盖以维持厌氧生长条件。
表12：猪粪肥组合物和比率
以24小时的间隔移取样品，以检查猪粪肥中痕量的氨、硝酸盐和亚硝酸盐。氨减少的基本分析基于在0-8.0PPM范围上的La Motte氨氮颜色测试。实时分析基于分别使用方法350.1和方法300.0的氨、亚硝酸盐和硝酸盐检测的EPA标准方法。观察猪粪肥中的氨浓度并在一周内进行测试，并根据所收到的数据计算减少百分比。
图7示意性地图示了第零天的实验装置。图8示意性地图示了第1天至第6天的实验装置。每个反应器瓶含有300mL初始体积的猪粪肥。反应器I及其复制的反应器II含有0.5g的和0.5g的混合群落1。反应器III及其复制的反应器IV含有0.5g的和1g的混合群落2。反应器V及其复制品含有0.5g的和1g的混合群落3。反应器VII和VIII含有0.5g的市售微生物培养物。对每个反应器进行吹扫并进行氮气覆盖以实现在猪粪坑中观察到的厌氧条件。
从第1天至第6天从每个反应器收集样品，并且每天用100mL的合成猪粪肥和1/10(0.05g)初始浓度的处理组合物补充反应器。使反应器维持在37℃的温度下，并用氮气吹扫来维持厌氧环境。
使实验保持为期24小时循环不受干扰。从培养箱中移取反应器，以便每24小时进行一次采样和营养补充。为了获得有效且一致的结果，在实验室中仔细监测的条件下进行采样。用1M NaOH将合成猪粪肥(SSM)的pH调节至7.1。通过EPA接受的方法收集SSM的样品的初始氨(NH3)和硝酸盐/亚硝酸盐(NO3)/(NO2)和磷酸盐(P)读数。使用La Motte铵态氮和硝酸盐测试试剂盒进行氨的初始实验室内分析。用氮气吹扫反应器15分钟并再次覆盖15分钟以在猪坑中达到厌氧条件。将反应器密封并在37℃下置于培养箱中过夜。在t＝24小时时，取出反应器的初始气体读数、pH和溶解氧(DO)以及实验室内氨检测颜色测试。收集样品以用于氨、硝酸盐和亚硝酸盐浓度的详细分析。取出样品后，将100mL的新鲜合成猪粪肥与0.05g在相应反应器中的相应处理组合物一起添加到反应器瓶中。使用1M氢氧化钠(NaOH)将pH调节至7.1并用氮气吹扫以回到厌氧条件并放回培养箱中。以24小时的间隔重复该过程，持续共计七天。在第七天从反应器收集最后一组样品后，将该反应器漂白并丢弃。
图9示出了两个对照反应器的作为天数的函数的氨浓度。在研究的前两天，氨的浓度保持不变。第二天后，看到氨浓度增加的趋势。在第一天至第六天期间获取的初始测量值和测量值如表13所示。从第零天到第六天观察到可忽略的氨减少，并且初始测量值到最终测量值略有增加。
表13：针对对照样品在第零天至第六天获取的测量值。
图10示出了含有负载至惰性多孔介质上的和混合群落1的两个反应器的氨浓度。在试验过程中，氨浓度似乎下降，其中在第四天略有增加，随后在第五天和第六天下降。第一天至第六天获取的初始测量值和最终测量值如表14所示。
表14：针对含有和混合群落1的样品在第零天至第4天获取的测量值。
图11示出了含有负载至惰性多孔介质上的和混合群落2的两个反应器的氨浓度。在试验过程中，观察到氨浓度降低。在第一天和第二天观察到氨浓度稳定降低，并在第三天观察到浓度增加。在第四天至第六天氨浓度波动，且总体呈下降趋势。第一天至第四天获取的初始测量值和测量值如表15所示。
表15：针对含有和混合群落2的样品在第零天至第4天获取的测量值。
图12示出了含有和混合群落3的两个反应器的氨浓度。在试验过程中，观察到总氨浓度降低。在第一天和第二天观察到氨的稳定降低。在第三天，氨浓度增加，随后在试验剩余天数呈下降趋势。第一天至第六天获取的初始测量值和最终测量值如表16所示。
表16：针对含有和混合群落3的样品在第零天至第6天获取的测量值。
图13示出了四天后所有处理类型的氨去除效率百分比。观察到对照反应器具有最低的氨去除百分比(1.29％)。用和混合群落1以及和混合群落3处理的反应器具有第二最低的氨去除百分比，分别为5.67％和4.78％。用和混合群落2处理的反应器具有最高的氨去除百分比(23.07％)。所有反应器的氨质量平衡如表17所示。
图16A、图16B、图16C和图16D分别示出了对照、混合群落1、混合群落2和混合群落3的氨浓度的升高或降低。
图17分别示出了混合群落1、混合群落2和混合群落3在六天内的总降低百分比(13.6％、24.8％和18.3％)。对照显示了15.8％的氨增加。
表17：六天内观察到的所有反应器的质量平衡。
实施例6：现场评价和泡沫缓解
本研究在爱荷华州东北部的深坑猪仓中进行。深坑养猪设施在四个坑的每一端有两个泵，其中西侧有五个隧道风扇。用于本研究的设施具有发泡史。在研究开始时，设施中没有泡沫。在一年的时间内，大约每两周从该设施中取样一次。
本研究中使用的发泡能力和稳定性装置，以及用于评价猪粪肥的发泡特性的参数改编自其他几项研究。使空气通过在线气体调节器(Restek Model 21666)直接进入直径为2英寸的透明PVC柱。用可变面积流量计(Dwyer RMA-SSV)来测量和控制通过柱的空气流速。针对本实验的目的，基于初步试验确定200立方厘米/分钟(0.0033L/s)的流速是合适的。为了进行发泡能力实验，将大约300mL的样品体积倒入柱中，并基于置于柱上的卷尺记录初始水平。然后将样品以0.0033L/s的流速通过圆柱形空气石充气，直至达到稳态高度或泡沫层达到柱的最大高度。记录充气时间以及所产生的泡沫的高度和泡沫-液体界面的水平。将发泡能力指数计算为所产生的泡沫的高度除以初始粪肥水平并乘以因子100。确定发泡能力后立即进行的泡沫稳定性测定。一旦充气停止，泡沫的最终高度就变为零时刻记录的初始水平。一旦确定该水平，就以扩展的时间间隔记录泡沫的下降高度。同时，以相同的时间间隔记录泡沫-液体界面的上升水平。将泡沫的下降高度标准化为初始泡沫高度的百分比并作为时间的函数绘图。在大多数情况下，一阶指数衰减模型很好地拟合了数据。发泡能力由下式计算：
泡沫的半衰期用作稳定性的量度并由下式确定：
图14示出了在两个对照坑、含的坑和含甲基盐霉素(Narasin)的坑中在一年的时间内大约每两周一次测量的泡沫高度。在研究的大约前六个月中，所有坑均未显示泡沫积累。大约六个月后，对照坑显示出约41厘米(cm)的最大泡沫积累。用和甲基盐霉素处理的坑显示出大约10cm的最大泡沫积累。
图15A和图15B分别示出了百分比发泡能力和发泡稳定性。对照仓的发泡能力(CNT＝195.9％)趋向于低于两个经处理的仓(NAR＝231.0％，MM＝236.5％)，然而，没有一个坑有统计学差异。对照坑的发泡稳定性(CNT＝11.0分钟)显著高于两个经处理的坑(NAR＝4.0分钟，MM＝3.1分钟)，然而，经甲基盐霉素处理的坑和经处理的坑没有统计学差异。
虽然本文已经示出并描述了优选实施方案，但对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施方案仅以示例的方式提供。现在可能发生多种变化、改变和替换。应当理解，本文中描述的实施方案的各种替代方案可用于实施所述方法。旨在以下述权利要求限定实施方案的范围，并由此涵盖这些权利要求范围内的方法和结构及其等同项。

Claims (84)

1.一种提高多种家畜的生长速率的方法，该方法包括：
(a)提供多种家畜和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中所述多种家畜产生一定量的粪肥；以及
(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，以提高所述多种家畜的生长速率。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多种家畜包括猪、奶牛或家禽。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
7.根据权利要求1所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。
8.根据权利要求1所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
9.根据权利要求1所述的方法，其中将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述多种家畜的生长速率提高约2％至约4.5％。
13.通过权利要求1-12所述的方法生产的肥料或堆肥。
14.一种提高多种家畜的存活率的方法，该方法包括：
(a)提供多种家畜和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中所述多种家畜产生一定量的粪肥；以及
(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，以提高所述多种家畜的存活率。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述多种家畜包括猪、奶牛或家禽。
16.根据权利要求14所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。
17.根据权利要求14所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。
18.根据权利要求14所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。
19.根据权利要求14所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
20.根据权利要求14所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。
21.根据权利要求14所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
22.根据权利要求14所述的方法，其中将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。
23.根据权利要求22所述的方法，其中负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
25.根据权利要求14所述的方法，其中所述多种家畜的存活率提高约0.5％至约1.1％。
26.通过权利要求14-25所述的方法生产的肥料或堆肥。
27.一种降低含粪肥环境中的硫化氢浓度的方法，该方法包括：
(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及
(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的硫化氢浓度。
28.根据权利要求27所述的方法，其进一步包括降低氨、甲烷、气味、有害物质或其任何组合的浓度。
29.根据权利要求27所述的方法，其中所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。
30.根据权利要求27所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。
31.根据权利要求27所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。
32.根据权利要求27所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。
33.根据权利要求27所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
34.根据权利要求27所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。
35.根据权利要求27所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
36.根据权利要求27所述的方法，其中将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。
37.根据权利要求36所述的方法，其中负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。
38.根据权利要求37所述的方法，其中所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
39.根据权利要求27所述的方法，其中所述环境中的硫化氢浓度降低约20％至约50％。
40.通过权利要求27-39所述的方法生产的肥料或堆肥。
41.一种降低含粪肥环境中的气味浓度的方法，该方法包括：
(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及
(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的气味浓度。
42.根据权利要求41所述的方法，其进一步包括降低氨、硫化氢、甲烷、有害物质或其任何组合的浓度。
43.根据权利要求41所述的方法，其中所述气味浓度包括硫化氢和氨。
44.根据权利要求41所述的方法，其中所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。
45.根据权利要求41所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。
46.根据权利要求41所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。
47.根据权利要求41所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。
48.根据权利要求41所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
49.根据权利要求41所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。
50.根据权利要求41所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
51.根据权利要求41所述的方法，其中将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。
52.根据权利要求51所述的方法，其中负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。
53.根据权利要求52所述的方法，其中所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
54.根据权利要求41所述的方法，其中所述环境中的气味浓度降低约20％至约60％。
55.通过权利要求41-54所述的方法生产的肥料或堆肥。
56.一种降低含粪肥环境中的氨浓度的方法，该方法包括：
(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及
(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质降低含所述量的粪肥的环境中的氨浓度。
57.根据权利要求56所述的方法，其进一步包括降低硫化氢、甲烷、气味、有害物质或其任何组合的浓度。
58.根据权利要求56所述的方法，其中所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。
59.根据权利要求56所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。
60.根据权利要求56所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。
61.根据权利要求56所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。
62.根据权利要求56所述的方法，其中所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
63.根据权利要求56所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。
64.根据权利要求56所述的方法，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
65.根据权利要求56所述的方法，其中将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。
66.根据权利要求65所述的方法，其中负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。
67.根据权利要求66所述的方法，其中所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
68.根据权利要求56所述的方法，其中所述环境中的氨浓度降低约15％至约30％。
69.通过权利要求56-68所述的方法生产的肥料或堆肥。
70.一种组合物，其包含一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质，其中所述量的粪肥具有降低浓度的有害物质。
71.根据权利要求70所述的组合物，其中所述有害物质包括氨、硫化氢、甲烷、二氧化碳、一氧化二氮、气味、毒素或其任何组合。
72.根据权利要求70所述的组合物，其中所述量的粪肥包括猪粪肥、奶牛粪肥或家禽粪肥。
73.根据权利要求70所述的组合物，其中所述惰性多孔介质包括二氧化硅、沸石、硅藻土、活性氧化铝、活性炭、石墨、合成聚合物或其任何组合。
74.根据权利要求70所述的组合物，其中所述惰性多孔介质包括直径为约10微米至约1400微米的颗粒。
75.根据权利要求70所述的组合物，其中所述惰性多孔介质包括平均直径为约5纳米至约30微米的孔。
76.根据权利要求70所述的组合物，其中所述惰性多孔介质包括球形颗粒、圆柱形颗粒、中空颗粒、立方颗粒或其任何组合。
77.根据权利要求70所述的组合物，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以预定的时间间隔施加到所述量的粪肥中。
78.根据权利要求70所述的组合物，其中将负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质以约0.025克/立方米至约1.0千克/立方米的比率施加到所述量的粪肥中。
79.根据权利要求70所述的组合物，其中将所述至少一种微生物物种与培养基组合以形成微生物溶液，并且其中所述微生物溶液负载至所述惰性多孔介质上。
80.根据权利要求79所述的组合物，其中负载有所述微生物溶液的惰性多孔介质具有自由流动粉末的一致性。
81.根据权利要求80所述的组合物，其中所述自由流动粉末包括质量比为约0.25至约10的惰性多孔介质与微生物溶液。
82.根据权利要求70所述的组合物，其中有害气体的浓度降低约15％至约75％。
83.权利要求70-82所述的组合物的肥料或堆肥。
84.一种减少含粪肥环境中的发泡的方法，该方法包括：
(a)提供一定量的粪肥和负载有至少一种微生物物种的惰性多孔介质；以及
(b)将有效量的负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质施加到所述量的粪肥中，其中负载有所述至少一种微生物物种的惰性多孔介质减少含所述量的粪肥的环境中的发泡。
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