EM生物技术

2024-08-07

EM生物技术（精选12篇）

EM生物技术篇1

有效微生物群(Effective Micro-organisms,简称EM)始于20世纪80年代初,是由日本琉球大学比嘉照夫教授发明研制的一种新型复合微生物活菌制剂[1]。它采用独特的发酵工艺,把好氧和厌氧微生物按一定的比例混合,培养出多种性的微生物群落,具有微生物菌群多、结构稳定、对污染物降解能力强等优势。如采用常规生物处理工艺不能有效维持连续的驯化培养物,经常有用细菌不足或细菌活性较差,导致处理效率低,消耗大量的能源。投加有效微生物菌液不但可提高处理效果,而且能缩短污泥驯化时间,降低能耗[2,3],因此具有很强的污水净化功能。

日本、美国、巴西、泰国已有较成功的范例。EM技术20世纪90年代初引进我国,经过短短十几年的发展已取得了显著成果。人们常用EM处理生活污水和高浓度工业废水,净化游泳池等景观水体,处理下水道污水,以及对重度富营养化湖泊和海港水面进行净化等,因此EM技术在废水处理方面有着广阔的应用前景[4,5]。

1 EM技术处理污水的作用机理

EM菌群的作用机理是基于“头领效应”的微生物群体生存理论和抗氧化学说,以光合细菌为中心,乳酸菌群、酵母菌群、革兰氏阳性放线菌和醋酸杆菌与其并存,形成一个强大的功能群体,各种微生物在其生长过程中产生的有用物质及分泌物,又将成为各自或相互间生长的基质和原料,通过这种相互作用、相互促进起到协同的作用,代谢出抗氧化物质,生成稳定而复杂的生态系统,抑制有害微生物的生长繁殖和含硫、氮等恶臭物质产生的臭味,激活水中具有净化水功能的原生动物,利用微生物及水生植物的生物综合效应达到净化废水的目的。由于这种作用不是单一的也不是特定微生物的作用,而是一个由多种微生物组成的菌群,因此它比一般的微生物制剂的功能齐全,处理效果较明显。该方法又被称为EMBC法,精髓在于全部的有效微生物在发酵合成的状态下“共生、共存、共荣”,最终净化废水[6,7,8,9,10,11,12]。

2 EM技术在污水处理中的应用

EM集数十种好氧和厌氧微生物于一体,对生活污水中的有机质具有较强的降解能力。目前,EM技术已显示了它在污水处理领域具有较好的推广和应用前景。

2.1 EM对污水中有机物的去除

EM是一个微生物菌群,它们之间依靠相互间的互生作用和协同作用代谢出抗氧化物质,生成稳定而复杂的生态系统,通过这些生物的综合效应达到去除BOD5、COD和净化水体的效果。EM技术可应用于处理含有机废物及某些无机物的工业废水,如啤酒厂、肉联厂、味精厂、柠檬酸厂、制药厂等的废水,提高它们的出水水质,从而避免这些废水对江河湖泊的污染,达到保护环境的目的。

在污水处理方面,最具有代表性的是日本志川县立图书馆采用有效微生物群处理生活污水,他们按原来0.1%的比例投加有效微生物群,每天2—4次,曝气3h/d。通过一段时间处理,14d可使原污水的BOD5和SS分别从196mg/L降到19mg/L和2.0mg/L;30d后大肠杆菌无检出,无污泥产生。该工艺处理污水的电耗仅为原来电耗的1/8[13]。

在食品废水处理中,党建章[14]只用光合细菌法进行处理,尽管COD可去除80%,但仍不能达到排放标准;而采用EM作进一步处理,COD、SS、S2-去除率可分别达到98%、81%、71%,实现达标排放。曹国良[15]对味精废水进行水解酸化后采用EM处理,第一、二天添加1.0%的EM,之后添加0.6%的EM,基本能消除臭味;1.5个月后添加0.2%的EM能达到稳定的除臭效果,12d后废水中COD可达到国家一级排放标准,污泥的产生量相对较少。可见,EM技术处理味精废水,可明显提高COD的去除率。

王平[16]等在常规生物滤池中引入EM有效微生物对啤酒工业废水进行处理,成功构建了EM—好氧生物滤池反应器,并表现出较强的降解和去除啤酒废水中有机物的能力。当进水有机负荷为1000—1200mg/L、水力停留时间为0.9h时,COD、BOD5去除率分别可达94.53%和96.47%,处理出水水质达到并超过国家排放一级标准。与其它生物好氧法相比,该方法具有水力停留时间短,抗有机负荷能力强,对有机质的去除率较高的特点。刘英军利用有效微生物群处理养猪场排放的污水,1月后BOD下降36.4,SS下降69%左右[17]。杨维本用EM液净化油污废水和豆腐废水的效果也较明显。试验表明,以在1000ml的EM原液净化效果最好,COD的平均去除率分别达到81.8%和95.0%[13]。

2.2 EM对污水中氮的去除

氮是生物细胞的重要组成元素。有机物经生物处理后,在有氧条件下的反应式为:RCHNH2COOH+O2——RCOOH+CO2+NH3;在缺氧条件下的反应式为:RCHNH2COOH+H2——RCH2COOH+NH3。将已上两式进一步转化为硝酸盐,结果为:2NH3+3O3——2HNO2+2H2O+619.6 KJ;2HNO2+O2——2HNO3+201kJ。这主要是EM菌群中的细菌等将NH4+—N转化为亚硝酸或硝酸之后再进行反硝化脱氮。EM的脱氮结果表明,它对氮的转化去除率可达75%[18]。氮在好氧条件下比在厌氧条件下的效果更明显,这是因为曝气为污水中的硝化反应提供了条件,而EM的加入能促使污水中更多的NH4+发生硝化反应,为提高现有的污水生物脱氮工艺的效率创造了有利条件。如EM中的梭状芽胞杆菌等专性厌氧菌和兼性厌氧菌在厌氧条件下能进行还原脱氮,氨基酸自身也能水解脱氨。废水经EM处理后,NH4+—N、TN的去除效果良好。

中南林学院孟范平[19]等人对高效复合菌技术处理生活污水进行了研究,认为在好氧条件下,当菌液加入量为5/1000时,能显著或极显著提高污水氨态氮的硝化程度,增幅达37.62%。在厌氧条件下,当加入量为1/10000—1/1000时,能显著增加污水的反硝化作用,硝态氮的去除率约提高14%。武汉大学程晓如研究了有效微生物在SBR反应器中对生活污水中的TP、NH3—N和TN的去除效果。结果表明,当EM投加量(VEM/V污水)为1/10000—1/1000时,能显著提高SBR工艺对TP、NH3—N和TN的去除率和降解速度,具有节能降耗的优点。当EM投加量(VEM/V污水)为1/10000—5/1000时,TN的去除率随EM的增加而逐渐提高[20]。

2.3 EM对污水中磷的去除

磷是控制水体富营养化过程的关键性营养物质,污水中一般有3种形式的磷,即有机磷、正磷酸盐和聚合磷。在EM净化污水时,这几种状态的磷只有被水解正磷酸盐的条件才能被同化。通常除磷是微生物细胞将磷储存起来,实验证明去除率高达75%[18]。EM除磷是通过聚磷菌的释磷和吸磷两个相反过程完成的,其机理为:在厌氧条件下,聚磷菌吸收污水中的乙酸、甲酸、丙酸和乙醇等极易被微生物降解的有机物质,贮存在体内作为营养物质,同时将贮存的聚磷酸盐以PO43-—P等形式释放出来,以便获得能量。在好氧条件下,聚磷菌则将体内贮存的有机物氧化分解产生能量,同时将污水中的PO43—P从污水中脱除。因此,聚磷菌在厌氧状态下释磷越多,在好氧状态下吸磷就越多。

庞艳[21]等提出了一种新型的生物除磷工艺,即EM菌+化学除磷强化SBR工艺。EM配合SBR工艺能够提高COD的降解速度,并能加速污水中的NH3—N的硝化过程。当EM的接种量为0.01%时,COD、磷、氮的去除率分别高达95.1%、97%、94.2%。邵青[22,23]等人对高效复合菌技术处理生活污水进行了一系列研究,他们通过大量实验认为:高效复合菌液对生活污水中的有机物、氨氮和总磷均有一定的去除效果,且在好氧条件下其去除效果优于在厌氧条件下的去除效果,接种量也有所不同,去除有机物所需要的接种量为(0.03‰)脱氮除磷所需要的接种量大(8‰—10‰)。

综合目前的研究和应用成果表明,有效微生物群在污水处理中具有降解有机物,减少污染量、分解营养盐类物质并具有除臭功能。宋昆衡[24]等人采用有效微生物群对高浓度硫酸盐有机废水的处理试验表明,有效微生物群能利用CH4、NH3和H2O作为营养,对提高厌氧处理效果显著。

3 有效微生物群存在的问题及展望

在有效微生物群处理污水的过程中,由于特定条件中的营养、pH值、氧化还原点位、离子强度和培养温度等对混合菌种并非都是最适条件,因此导致各种菌种的生长速率不尽相同,造成混合菌群各菌种的比例失调而影响应用效果[25]。虽然有效微生物群的应用前景广阔,但对混合体系中菌群间相互关系和作用机制尚不清楚,有待进行深入的研究。此外,复合微生物制剂的稳定性差,易受环境影响、群体结构或因环境变化的影响,使某些微生物死亡或因新的微生物介入而导致复合微生物制剂的群体优势被改变,这也是亟需解决的问题[15]。

3.1 加强高效复合菌剂的筛选和培养

目前,大规模产业化研究主要集中在如何降低生产成本和高效地处理污水,因此充分利用现代生物技术是我们必须面对的任务。发酵工程是生物强化技术的瓶颈,应当致力于EM的发酵生产技术研究,降低其生产成本,才能得到大规模的推广应用[26]。构建基因工程菌和大规模培养具有专一耐受性的EM高效菌也是未来发展的方向[27]。

3.2 开展高效EM生物反应器的研究

当前,EM技术在污水处理领域的实验尚无反应器的研究,这极不利于EM 的系统推广,因此系统研究EM在反应器水平上应用的可能性和可行性是十分必要的[28,29]。

EM生物技术篇2

本文主要介绍了EM有效摘微生物在防治雏鸡白痢、鸡球虫病及家禽猝死综合症等疾病的效果，用大量试验数据说明EM在防治家禽疾病上，显示出明显的预防和治疗作用，并进一步阐述了其作用机理。

一、EM防治家禽疾病作用机理的探讨

科学证明，动物经长期的自然选择，身体的各器官部位形成不同的正常微生物群落，这些群落具有特征的种属，在其繁殖过程中有定位、定量、定性的结构。某些因素如：大量应用抗生素、化学药物和外源干扰等，会扰乱或破坏这种微生态平衡导致微生态失调（生病）。EM特点就是具有调整微生态失调的作用，可使动物从病态中恢复到正常状态。EM的防病原理可能是其多种作用综合的结果。

1.1屏障作用 EM中含有光合细菌、乳酸菌和酵母菌等多种有益微生物，进入禽体后，能迅速繁殖，一方面抑制了其它有害微生物的生长，另一方面可以在宿主体内形成正常微生物菌群，并为宿主合成多种重要的维生素、抗病毒物质、促生长因子等活性物质，能有效增强机体的抗病能力。EM是通过争夺细菌生存空间和营养等来抑制病菌；定期投喂一定量的EM，扶植有益菌，抑制有害菌，协调肠道菌群间的关系。王富强报道EM不仅对细菌病有抑制作用，而且对病毒法氏囊病也有一定的抑制作用。

1.2 激活巨噬细胞的作用巨噬细胞是禽体免疫系统中一类重要的细胞，但需要经过激活，才能发挥其最大的生物效应。而EM中的细菌及细菌壳在激活巨噬细胞过程中起重要作用，从而提高机体对病原微生物处理并传递给淋巴细胞以引起免疫应答能力。

1.3 搞感染作用促使消化道或附近淋巴结中T细胞的数量增加和非特异性免疫反应的增强，从而降低了经口感染致病微生物的可能性。同时，还能有效地清除抑制免疫反应的抗原和血液中抗体抗原复合物，提高禽体免疫能力。

1.4 抗腐败作用 EM成品pH值3.5左右，它含有占主要成分的乳酸、醋酸及其它有机酸。乳酸有抗腐败作用，其进入鸡体内，可减少氨及其它腐败物质的生成，使肠内容物、粪便和静门脉中的氨量下降，肠内容物中的对甲甲酚吲哚和3-甲基吲哚等恶臭物质减少，从而减少粪便产生的臭气，净化畜舍环境，减少应激刺激。张龙现报道空气中较低的氨含量（约14mg/L）和较高的二氧化碳浓度（约4%），球虫病的发病率分别降低2/3和3/4。

1.5 促消化作用 EM能促进食物消化、制造营养物质（氨基酸、维生素），降低胆固醇，产生多种有利于饲料消化、分解和吸收的酶和维生素等物质，抑制内毒素产生，促进健康。据中国农业大学用EM饲喂蛋鸡试验结果：喂养400d，鸡的平均死亡率比对照组降低35.5%。其中1~6周龄降低80%；7~20周龄降低58.6%；21~57周龄降低14.4%。

二、应用EM防治鸡病实例

2.1 雏鸡白痢疾患鸡白痢的鸡应用EM后，可在体内形成一种有益微生物群抑制白痢杆菌的生存，从而产生治疗作用。据报道：鸡患白痢后用EM滴服或用EM按1：1：250（EM：红糖：水）比例饮水。滴服，小鸡10~15滴，大鸡1~2mL；大群鸡可采用饮水法，连饮3d；3~4d即可治愈。我站1997年进行的肉鸡应用EM试验表明用EM试验组因白痢死亡率为0，而对照组则达到5%；张铁闯等试验也表明用EM鸡精神良好粪便正常，对照组则出现腹泻，产蛋下降。

2.2 鸡球虫病 EM能有效地抑制球虫卵的繁殖。赵风清等到应用EM治疗鸡球虫病，方法是用EM1：500倍的稀释液进行带鸡消毒，并饮水3d，后改为1000倍稀释饮水，结合发酵饲料饲喂（即EM加入糖蜜发酵后，再加入饲料中饲喂），饲喂量可在10%~5%。一般3~6d可恢复正常。上述方法治疗球虫病2d后便无便血、死亡，而应用常规方法治疗的鸡到7d后仍有死亡。

2.3 家禽猝死综合症我站1998年从肉鸡23日龄到出栏应用EM所做实验中，每天给鸡饮用0.1~0.2mL/只，EM配比按0.1%~0.3%，试验结果表明肉鸡因猝死所占比例，EM组明显低于对照组，经t检验两组差异显着。魏海峰报道饮饲EM的畜禽未再发生猝死症。使用方法是在有猝死症疫情的畜禽场，对场区、圈舍用1：1：250的比例喷洒，小群鸡可用EM滴服，小鸡10~15滴，大鸡1~2mL，大群鸡可用1：1：500的比例饮水，连饮3d后改为一星期饮一次可控制。

三、应用前景和展望

EM制剂通过多种有益微生物的协同作用，改善动物体内微生物菌落的结构和平衡，阻止和抑制病原菌和定居、繁殖和生长，从而提高动物的抗病能力，降低死亡率，减少多种疾病的发生。使用EM具有显着的抑制细菌繁殖和抗应激作用，不仅对细菌性疾病的治疗很有效，而且对某些病毒性疾病也有一定作用。但是有关EM制剂防治动物疾病的具体作用机理，尚有待于进一步的研究和探讨。现在EM微生物制剂，已在我国很多地方应用起来，对人类的有益作用正在被更多的人认识，畜禽饲料中添加EM，不仅能促进生长，改善环境，抑制、治疗疾病，而且使生产出的畜禽产品无药物残留，肉蛋鲜美，这正是人类对绿色食品需求所向。因此，有人预言光辉抗菌素时代之后将是活菌制剂的时代。

山东益爱牧生物科技有限公司（宣）

发酵床养鸡技术研究发展及国内外的应用推广

发酵床养鸡技术（也有称土着菌养鸡、自然养鸡法）是一种无臭味、无苍蝇、无污染、零排放的生态农业技术，它的原理是运用土壤里自然生长的、被称为土着微生物的多种有益微生物，迅速降解、消化鸡的排泄物，发酵床养鸡技术是利用自然环境中的生物资源，即采集土壤中的多种有益微生物，通过对这些微生物进行培养、扩繁，形成有相当活力的微生物母种，再按一定配方将微生物母种、稻草以及一定量的辅助材料和活性剂混合，形成有机垫料。在按照一定要求设计的鸡舍里垫上有机垫料，再将鸡放入鸡舍，鸡从小到大都生活在这种有机垫料上面。鸡的排泄物被有机垫料里的微生物迅速降解、消化，不需要对鸡的排泄物进行人工处理，更不需要有粪便清扫、贮存、处理设施、装备和能源，达到零排放、生产有机鸡肉、有机鸡蛋，同时不对环境造成污染。发酵床养鸡技术是伴随着农业生产实践一同发展的技术，是实践者的技术，目前在日本、韩国乃至中国，都已经得到了应用推广。

发酵床养鸡技术的研究发展及国外的应用推广

山岸先生认为“要想在养鸡上获得成功，精神要先行于技术及经营”。已在日本本国和国外韩国、泰国、德国、瑞士、澳大利亚、美国、巴西7个国家建有50多个山岸农法示范基地。这些基地，遵循循环农业的原理，将养殖业与种植业有机地结合在一起。土着菌技术就是其中的一项重要技术。土着菌养殖的对象也从养鸡逐步发展到养猪、养肉牛。土着菌养殖上，也巧妙地利用了畜力来进行发酵床的管理。从利用畜力来进行发酵床的管理及效果来看，鸡要优于猪，猪又优于牛。猪主要是用鼻子来拱，而鸡是既用嘴啄食，又用脚创食，而牛既不会拱，又不会划；从床材的使用量来看，养鸡所用的床材比养猪所用的床材要少得多，易得得多；从发酵床的建造要求来看，建发酵鸡床比建发酵猪床要容易得多。所以可以说，发酵床养鸡有着更大的优越性、方便性、适用性。

韩国从1965年起，开始学习日本的土着菌技术，经过几十年的反复实践，对理论进行不断的整理，并加以发展和完善，创建了今天韩国的自然农业。1994年成立了韩国自然农业协会，并在世界20多个国家应用推广。日本在韩国自然农业协会名誉会长赵汉圭先生的指导下，学习韩国的自然农法，于1993年成立了日韩自然农业交流协会，现更名为日本自然农业协会。从1992年开始，日本鹿儿岛大学的专家教授开始对土着菌养殖技术进行系统的研究，形成了较为完善的技术规范。1999年，在鹿儿岛大学农学部附属农场召开了土着菌养殖技术的应用和推广观摩会，有来自10多个国家的1000多名专家、学者和农户参加了这次会议，推动了土着菌养殖技术更广泛的应用。

发酵床养鸡技术在国内推广的必要性

我国是养鸡古国，农业科技史表明，我国养鸡的历史至少已有8000年了。我国又是一个养鸡大国，1996年全国鸡的饲养量为28.02亿只，禽蛋产量1953.97万吨，连续十年居世界第一位。人均鸡蛋产量11.36公斤，远超过世界平均水平（7.48公斤），人均禽肉（主要是鸡肉）9.45公斤，接近世界平均水平（10.10）。中国养鸡业得了令世界瞩目的成就。

在养鸡业取得巨大成绩的同时，环境污染问题也接踵而至。鸡粪是养鸡场的主要废弃物。我国自20世纪70年代中期，伴随着规模化养鸡的兴起，鸡粪的处理一直困扰着养鸡场的经营者和有关管理部门。据资料介绍，我国有些蛋鸡场因鸡粪得不到及时处理，鸡粪散发的氨和硫化氢等恶臭气体，使产蛋鸡患有呼吸道疾病，产蛋率只有正常鸡场的30%。由于鸡场环境差，鸡群疾病蔓延，一些鸡场蛋鸡的全程死亡率高达35%，严重影响了鸡场的经济效益。据统计，2001年我国畜禽粪便产生量已达21亿吨，是工业固体废弃排放量的2.7倍。据估算，到2010年，全国畜禽粪便的排放量将达45亿吨。如此大量的畜禽排泄物如果处理不当，势必带来严重的生态环境和社会问题。

毫无疑问，对鸡粪不做任何处理的饲养场已经成为一个环境的主要污染源，它给自身生产和周围环境造成了严重的威胁。为此国家环保总局制定并颁发了《畜禽养殖业污染物排放标准》以及《畜禽养殖业污染防治技术规范》其中就严格规定了各个养殖企业污染物的排放标准。国内外有关专家对畜禽粪便污水净化的方法进行了大量的研究，现有的各种畜禽粪便的处理技术都有一定效果，但由于投资大和运转费高，一般养殖场很难承受巨额的粪便处理投资，使本来就微利的畜禽养殖企业（农户）难以承受，无奈之下，我国很多的大中型城市为了对城区不造成污染，划定禁养区，把本在城郊造成污染的养殖场，搬迁到农村。

目前普遍采用的畜禽粪便处理利用方式主要有禽粪干燥法、发酵法、畜粪尿沤制产沼法和堆肥还田法。这些方法尽管利用了部分粪尿，不同程度地减轻了养殖业污染，但难以从根本上实现畜禽粪尿的无害化和资源化。鸡粪处理的难点来自两个方面：一方面鸡粪的商品价值较低，另一方面，鸡粪的含水量高粘度大、杂质多、气味大，加工处理难度很大。我国的经济实力还比较薄弱，技术水平与发达国家相比还有一定差距。国家难以在没有直接经济效益的情况下在环境保护方面投入巨额资金，而养殖业的微薄利润也使企业难以单纯为环境保护投资。全国约80%的规模化畜禽养殖场没有污染治理设施，畜禽粪污一般未经任何处理就地排放。上海市1991-2004十四年间，先后投入了2.42亿元进行畜禽养殖的污染治理，但十多年的畜禽污染治理的得到的教训是投入高、效益低，资源未充分利用，畜禽污染防治问题没有得到根本解决；得到的启示是畜禽污染治理达标排放之路是走不通的，只有资源化循环综合利用才是根本出路。

尽管蛋鸡笼养对发展养禽业做出了巨大贡献，但随着社会的进步和人们思想意识的提高，鸡的动物福利成为公众的首要关注对象。在笼养条件下，家禽只能进行本能的采食、饮水、产蛋和睡觉，长期笼养使鸡处于一种烦躁、无奈甚至痛苦的状态。蛋鸡的行为受到严重的限制，抗应激能力降低，饲养工艺病较多，环境条件恶化，产品质量差。国外许多国家已禁止或逐渐禁止传统的笼养蛋鸡。20世纪90年代，瑞典提出了禁止所有产蛋鸡的笼养，德国政府决定在2005年底，禁止所有的传统蛋鸡笼养育方式，欧盟要求在2012年禁止使用传统型鸡笼。国外许多国家都致力于寻找蛋鸡传统笼养的替代方法。因此，改进蛋鸡福利状况中当前面临的最紧迫问题，替代生产体系的研究已成为家禽福利研究中的一个重要方面。

国外发达国家具有先进的饲养技术与完备的畜舍条件，能够根据蛋鸡生产的需要提供最适宜的环境和全面的营养，能够摆脱不良外界环境和气候的影响，在这样优越的条件下尚且还要限制或禁止传统的蛋鸡笼养，这是值得我们思考的。动物福利是全世界关注的问题，我国是发展中的国家，对我国养禽业来说，重视并解决存在的动物福利问题是势在必行。重视动物福利是人类文明和道德水平提高和社会进步的表现，是国际社会发展的大趋势，是养禽业可持续发展的必然要求。重视动物福利也有助于畜禽生产性能的发挥和产品质量的提高，归根结底有利于人类自身的需要。

放牧养鸡虽然有着饲养密度小、活动空间大、空气环境好，鸡的行为能够充分表达，体质健壮，抵抗力强、产品质量高、风味佳等特点，但放牧养殖对土地面积、养殖环境有着比较高的要求，如要有广阔的林地、坡地、果园等条件，在人口稠密地区比较难以解决，缺乏普遍推广的意义。

农作物秸杆的有效利用是多年来没有解决好的老大难问题。提倡秸杆还田实际上难以做到，结果还是一把火一烧了之，屡禁不止。发酵床养鸡所用的主要原料是稻草，在广大农区，特别是水稻产区，稻草的来源广泛、容易得到解决，在北方，可以采用玉米秸杆代替。农户自家养鸡所需，就不会再去烧草，农作物秸杆可以做到就地消化利用。农牧结合又可为农作物秸杆处理的难题，找到一条有效的解决办法。

我国的养鸡业，必需走生态、环保发展之路，才能走上资源节约、环境友好之路；才能实现人与自然和谐、可持续发展；才能摆脱疫病药残的困扰，从根本上解决禽产品安全的问题，生产出绿色有机食品。探索出既能体现动物福利，又能适合我国实际情况的养鸡方式显得尤为重要。

EM生物技术篇3

一、试验材料

1. EM菌制剂:由日本引进技术,福建招宝生态农庄野生动物养殖基地制作提供。

2. 试验地点:福建招宝生态农庄野猪3场。

3. 试验猪的品种选择:3组试验野猪均为本场改良野猪,血缘纯度75%以上。

4. 试验猪的体重:I组平均体重7.2千克/头,II组平均体重7.18千克/头,Ⅲ组平均体重7.35千克/头。

二、试验方法

1. 选择35日龄健康仔猪36头,随机分成3组,每组12头。进行编号、称重,同条件分栏饲养。

2. 试验仔猪均进行猪瘟超免,3日龄注射伪狂犬病疫苗,28日龄猪瘟二免,35日龄伪狂犬二免。

3. 试验当天每头仔猪肌注伊维菌素0.5毫升,进行驱虫。

4. I组自由饮用EM菌群制剂30倍稀释液,II组自由饮用EM菌群制剂20倍稀释液,Ⅲ组为对照组,仅提供清洁饮水。

三、试验日期

试验从2008年10月5日开始,至2008年11月4日结束,为期30天。

四、试验结果

I组仔猪平均体重为7.2千克/头,结束时为19千克/头,净增重11.8千克/头。II组开始平均体重为7.18千克/头,结束时为19.5千克/头,净增重12.32千克/头。Ⅲ组开始平均体重为7.35千克/头,结束时为17.85千克/头,净增重10.5千克/头。EM菌试验组比对照组平均增重有显著提高。

五、讨论及建议

本研究表明,饲料中添加EM菌能促进猪的生长发育,I组全期增重为11.8千克,比对照组提高1.3千克。Ⅱ组全期增重为12.32千克,比对照组提高1.82千克,促进生长效果显著。

EM菌制剂通过所含的有益微生物改善了肠道內环境,提高了野猪对饲料的消化吸收能力。试验结果表明,饮水中添加EM菌制剂对野猪生长具有促进作用,但EM菌添加量与效果的功效尚需要进一步研究,以确定适宜添加水平。

EM生物技术篇4

图像分割是实现自动图像分析和模式识别的首要问题,它根据图像的某些特征或特征集合的相似性准则,对图像像素进行分组聚类,将图像划分为一系列“有意义”的不同区域。图像分割质量的优劣、区域界限定位的精度直接影响后续的区域描述及图像的分析和理解,是图象分析、处理、理解中一个举足轻重的技术环节。

传统的图像分割技术大致可以分为基于边缘的分割方法和基于区域的分割方法,前者是将图像中所要求分割的目标边缘提取出来,从而将目标分割出来。后者常通过图像的空间局部特征,如灰度、纹理及其它像素统计特性来确定目标的边界。EM算法是一种基于统计模式识别的区域的分割方法,它具有快速和适应性广泛的特点,是一种有效的图像分割方法。本文在此基础上提出了基于EM算法的图像分割改进技术,该方法首先对图像低层特征(亮度、颜色、纹理等)进行提取,根据实际分割目标的不同,可以采用不同的图像特征;采用PCA降维技术和随机采样来减少数据量,以降低计算的复杂度,然后利用EM算法实现图像分割。从实验结果可以看出,该方法应用广泛,易于实现,处理的结果清晰。

2 高斯混合模型与EM算法

2.1 高斯混合模型GMM

算法利用高斯混合模型来对原始图像进行建模。图像中的每个象素均被认为是通过m个图像分割中的某一个的密度函数计算得到。假定选择第i个分割区域的概率为wi,则生成象素x的概率为:

其中,分割区域的密度函数p(x|θi)采用高斯函数来建模:

对于整副图象X(包含s个象素),其生成概率为:

问题的求解即为参数的最大似然估计问题。

2.2 EM算法

参数Θ和各个象素来源的分割区域均未知,将象素来源的分割区域信息L看做是丢失的数据,希望在丢失数据的情况下得到模型参数Θ的最大似然估计。该问题可以EM算法得以解决。其主要思想如下:

在给定不完备数据(L未知)的条件下,通过对参数Θ进行假设,从而获取丢失的数据L的估计(E步),然后用期望值E(L)来代替丢失的数据L,得到参数Θ的最大似然估计(M步)。通过交替执行期望阶段和最大化阶段,迭代直到收敛。

已证明[1],EM算法可以收敛到似然函数的某个(局部)最大值。

具体步骤见3.3。

3 图像分割实现

实现框架如图1所示。

3.1 特征提取

图像中的每一个点用11维(灰度图象)或13维(彩色图像)的特征向量来表示:前两个特征表示像素间的空间关系,即归一化的像素点坐标;对于灰度图象,接下来的一维表示图像的亮度信息(对于彩色图像,采用R,G,B三个通道的颜色信息来表示接下来的三个维度);再接下来的八个维度表示图像的纹理特征。具体实现如下:

3.1.1. 归一化的图像坐标

假设图像大小为max_x*max_y,像素点i的坐标为xi,xj,则对于像素点i的特征向量Vi,其第一维和第二维分别为:

3.1.2 平均灰度信息(或色彩信息)

为了减少随机噪声的影响,同时保持图象中的边界等信息,先采用中值滤波器先对图象进行预处理,然后再采集对应的灰度值。实验中采用的是11*11的中值滤波器。灰度信息归一化后作为第三维(或彩色图象采用滤波后的R,G,B三个通道的归一化值作为第三至五维)。

3.1.3. 纹理特征抽取

为了抽取纹理特征,采用线性滤波器DOG和DOOG[2]。

DOG滤波器主要响应圆形的区域,DOOG滤波器主要对于各个方向的边界进行响应。这里使用两个不同的DOG滤波器来响应两种不同的圆形区域,六个不同方向的DOOG滤波器来响应不同方向的边界。滤波器如图2所示:

各个滤波器滤波后的归一化值作为接下来的八维的值。

3.2 减少复杂度的预处理

3.2.1 降特征维度

每个象素点都用一个11(或13)维的向量来表示,为了减少计算量,加快应用EM算法的速度,首先采用PCA算法[3]对11(或13)维向量降维。

PCA算法将高维数据线性映射到一个低维主子空间,使变换后的和原始数据之间的均方误差最小,从而信息损失最少。通过实验比较,选择只保留关系矩阵的特征值大于最大特征值*5%以上的那些特征维,能在保持图象信息和加快计算速度之间取得较好的平衡。经过该步骤,特征维度一般降至4-8维之间。

实验表明,减少特征维的数量可以显著的减少算法的复杂性,加快计算速度。

3.2.2 象素随机采样

以256*256的图象为例,需要处理65536个像素,对更大的图象,需要处理的象素更多,计算时间会随之增加。为了保证分割算法的速度,将算法改进如下:

在图像中随机选择10%(或自定义比例)的点,仅在这些点上应用EM算法,得到高斯混合模型的参数,然后使用上面EM算法中得到的参数来对剩余的点进行分割。

3.2.3 分割实现

采用高斯混合模型来建模随机采样得到的点,假设采样点点有n个,则这些点的生成概率:

采用EM算法求上式中参数的最大似然估计:

1)选择要分割的区域数目m,构建支持图矩阵Ln*m(随机初始化,其中Lij表示点i来自于分割j的概率。初始化wi,μi,∑i(随机取值)。

2)循环进行下面的步骤,直到收敛为止:

E步(计算L):

1)对每个分割i,更新支持图矩阵中Lij的值:

Lij=wi*N(xj|μi,Σi)

2)归一化:

M步(得到新的wi,μi,∑i,)。对每个分割i,使用下面的表达式得到模型参数的新值:

接下来,使用EM算法得到的模型参数值,分类所有的点:

对图像中的每一个点j,计算:

Lij=wi*N(xj|μi,∑i)i=1,…,m

在Lij(i=1,2,…,m)中找到最大的Lpj,P即为点j所属的分割。

4 实验结果与分析

图3给出了对一幅真实图象的实验结果。图象大小为238*159,在象素点采样率为10%,PCA保留大于最大特征值5%以上的信息的情况下,分割为5个区域得到的结果。算法执行时间为8.9s(matlab7.0,T2400,1G)。同样实验环境下,未改进的EM算法执行时间为157s。由此可见,改进后的算法能降低计算复杂度,大大的缩短了算法的运行时间,同时保持了理想的分割效果。

由于彩色图象应用了较多的特征维来表征象素点,因此对于同样的灰度图和彩色图,彩色图象的分割结果要优于灰度图。实验结果见图4。

5 分析

采用本文改进后的算法对大量真实图象和合成图象进行实验,都得到了较好的分割效果。未改进的EM分割算法由于计算量庞大,很难应用到实际中,而改进后的算法很好的解决了计算量的问题,使得算法的运行时间成数量级的减少。快速有效是本算法的突出优点。

参考文献

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[4]Christopher M.Bishop.Pattern Recognition and Machine Learning[M].Springer,2006.

EM生物技术篇5

采用EM菌剂处理城市有机垃圾变有机肥的应用及其优点

EM菌技术是一种有效微生物技术，是一种新型复合微生物菌剂，其中有多种多样的微生物群落，形成一种人工的有效微生物生态系统，在这个系统中各种微生物在其生长过程中形成相互间的共生增殖关系，相互作用，相互促进，起到协同的作用，抑制有害微生物的生长繁殖，它们的代谢产物能促进动、植物和其他生物的生长、抑制病害发生。是一项在种植业、养殖业和环境保护等方面有广泛应用价值的有效微生物技术，已经在日本、泰国、马来西亚、巴西、美国等20多个国家和地区推广应用，并取得良好的社会、经济和环境效益。

采用EM菌剂处理城市有机垃圾的过程也是一种有机垃圾堆肥化的过程，它与传统的堆肥不同，EM菌技术在垃圾资源化的同时，不产生恶臭，不孳生蚊蝇，是一种文明卫生的处理方法。

对有机物的分解可以分为氧化分解和发酵分解两个体系。传统的高温堆肥处理技术，把垃圾中的可堆肥物混渗人畜类便进行高温堆肥，是属氧化分解体系，是利用自然的微生物将有机物进行氧化分解，依靠天然条件进行的，分解速度慢，并且产生恶臭，蚊蝇孳生，影响城乡市容和环境卫生。由于氧化分解把有机物所具有的能量的大部分都变成热、水和二氧化碳等形式放出，所能利用是氮、磷、钾等肥份，有机垃圾的有机营养物质以热、水和二氧化碳形式浪费掉了，所以营养物质的再利用就变得近乎零。

EM菌处理有机垃圾是发酵分解过程，在有机物分解过程中所产生的氨、硫化氢、甲烷气体等物质对人类来说是有害的，是污染源，却成了EM菌有效微生物群的营养物质，而它们通过新陈代谢作用生成对于人类或动植物有用的有机营养，放出氧气，所以恶臭就消除了，还放出芳香味。

在EM菌中有些微生物，如光合细菌等生成的抗氧化物质的情况下，有机物不再继续气化，而得到是可溶性的氨基酸、有机酸、多糖类和维生素，以分子的形式被植物吸收。由于生成了许多能复苏动植物的营养物质，促进植物的生长。EM菌处理有机垃圾后而得到的具有生物活性物质的有机肥料，我们就把它称为EM菌肥。

使用了EM菌肥的土壤而成了复苏型土壤，抗氧化肥力提高，把EM菌菌群带入了土壤，不但提高了土壤肥力，而且还抑制土壤中有害微生物（病菌）生长繁殖，改善农田土壤中的生态系统，提高作物的抗病能力，减少病虫害发生。在这样的土壤中栽培的作物能富含微生物产生的抗氧化物质，提高了它们的食用价值，食用这种食品后能提高人体的免疫力，增进健康，成了真正不用化肥农药的绿色食品。

EM菌处理有机垃圾分两阶段进行，第一阶段有机垃圾接种EM菌后，在密闭的厌气条件下进行发酵分解，原形和色泽几乎不变，仅长满了各种微生物，不产生恶臭，反而释放出芳香味。第二阶段将熟化的垃圾埋入土中，夏天约半个月左右，冬天约一个月左右垃圾的原形就不见了，与土壤就融合在一起了。

采用EM菌有效微生物处理有机垃圾与传统的堆肥比较具有以下优点：

1、可使有机垃圾充分资源化，生产具有生物活性的有机肥料，EM菌肥拥有一个稳定的微生态系统，能产生酶、氨基酸等生物活性物质，提高作物的抗病能力。

2、在垃圾发酵过程中不产生NH3、H2S、CH4等有害气体，EM菌微生物群能将它们变为有机营养物质，抗氧化物质，放也氧气，不产生二次污染，对环境有益无害。因而是一种不产生恶臭，不孳生蚊蝇，不污染环境，文明卫生的垃圾处理方法。

3、施用EM菌肥的农田，生态环境得到改善，具有明显的抗病增产效果，可成为不使用化肥农药的自然农业（或称

生态农业）。生产出名符其实的绿色食品。

EM菌的预期成果

1、提出EM菌处理有机垃圾，生产活性有机肥料中试的方案、工艺条件和参数。

2、提出施用活性有机肥料的方法和用量

3、提供一定数量供农田试验用的EM菌肥料

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EM菌液在五味子上的应用篇6

[关键词] EM菌液；五味子；降低发病率；提高产量

EM（Effective Microorganisms）是有效微生物群的英文缩写，是一种新型复合微生物制剂，由光合细菌、乳酸菌、酵母菌、放线菌等10个属80多种微生物复合培养而成的菌群，形成一个复杂而稳定的微生物系统。具有改良土壤、增加肥力、促进作物增产和提高品质的作用。为探索EM菌在五味子上的应用效果，特设此试验。

一、材料与方法

1.试验地的选择

试验地选择在集安市青石镇宝泉公司的五味子园内，该园地势平坦，水源方便，排水好，土壤为疏松、肥沃的沙壤土。

2.供试材料

EM菌液，中日合资临沂益康生物技术有限公司生产

供试作物为4年生五味子

3.试验设计

试验采用简单对比法，两个处理，三次重复。

处理一、EM菌液（冲施用）100倍灌根，浇透为宜；EM菌液（叶面喷雾）200倍叶面喷雾，一定要喷施全面并且均匀。

处理二、对照，以等量的清水灌根；以等量的清水叶面喷雾。

试验小区面积75m²（每小区5行，长10m，宽7.5m），共 450 ㎡。

4.试验实施

试验地种植方式为0.5m×1.5m半棚架，行距1.5m，株距0.5m，试验地施肥、施药依常规进行。EM菌液于2010年5月5日灌根，于2010年5月28日叶面喷雾。生长期和收获期对五味子的生长性状及产量进行调查。

二、结果与分析

1.EM菌液对五味子生育期的影响

通过田间调查，使用EM菌液灌根后，可以改善土壤的物理性状，土壤松软，透气、透水性增加，抑制有害微生物的繁殖。浇灌和喷施EM菌液后，五味子叶片较厚、浓绿、有光泽，生长旺盛，红果期提前一周左右，而且成熟度整齐一致。

2. EM菌对五味子生长性状的影响

每处理选取50穗进行调查，平均结果如上，使用EM菌在穗长、穗粒、穗重各方面均有一定的增长。

3.EM菌对病虫害发生的影响

在几种病害发生期，对各处理的所有植株进行调查，株发病率结果如上，使用EM菌，各种病害的发病率都有不同程度的降低，而且害虫的为害也呈下降趋势。

4. EM菌对五味子产量的影响

对各小区的产量进行实测，产量如上，平均增产率在9.21%。

三、小结

1.在五味子上使用EM菌，可以改善土壤的物理性状，使土壤松软，透气、透水性增加，并可抑制有害微生物的繁殖。可促进五味子的生长，穗长、穗粒数、穗重均有一定程度的增长，可提前成熟一周左右，并且成熟度整齐一致。

2.使用EM菌可以降低各种病害的发病率，亦可减轻害虫的为害。

EM生物技术篇7

1 EM菌在水产领域应用的效果

(1) 控制水环境中氨、硫化氢等有害物质含量, 调控养殖池微生物生态结构; (2) 增强水产动物免疫功能, 预防病害, 增进健康, 降低发病率及病死率; (3) 促进生长发育、增重, 增加产量; (4) 无污染, 成本低, 收效大, 改善肉质; (5) 净化水质, 改善环境, 延长换水间隔; (6) 减少病原菌, 平衡微生态, 减少药物的使用, 保持环境安全。

2 EM微生物技术水产养殖原理:净化水质、促进生长

2.1 降低水中有害物质的含量

在水产养殖过程中, 各种残饵和排泄物常会引起水质的恶化。而EM微生物能迅速清除养殖过程中造成的氨氮、硫化氢、亚硝酸盐、甲基硫醇、三甲胺等各种顽固有害物质, 保持水质清爽, 鱼虾健康生长;能使重金属离子、COD (化学需氧量) 、BOD (生化学需氧量) 等下降, 而DO (溶解氧) 上升, 水质得到改善, 酸碱度、p H值平衡稳定, 同时还能产生大量抗氧化物质, 减少换水次数。EM微生物中的菌体能分解残饵及动物粪便, 以免沉入塘底产生有害物质, 并能活化淤泥和有机物质, 转变成藻类和生物可吸收利用的游离状态, 达到肥水增产作用。EM微生物与动物肠道内有益菌的大量增殖, 能够抑制腐败菌 (如大肠杆菌等) 的活动, 减少了腐败物质的产生, 从而降低蛋白质向氨和胺的转化, 使排泄物中的氨氮及硫化氢的含量减少。EM微生物中的芽孢杆菌在肠道内可产生氨基氧化酶及分解硫化物的酶类, 从而减少了蛋白质向刺激性较强的氨和胺的转化, 使血液和肠道中氨的浓度降低, 减少了向外界的排泄量, 因此达到了净化水质、促进生长的作用。

2.2 丰富水中营养物质

EM微生物中的有益微生物经固氮、光合等一系列分解、合成作用, 可使水中的有机物质形成各种营养元素, 供自身及饵料生物的生长繁殖。EM微生物的菌体细胞营养很丰富, 为浮游动物的天然优质饵料。实践证明, 水体中的EM微生物菌越多, 浮游动物生长越旺盛, 以浮游动物为食的鱼、虾、蟹、珍珠蚌等也有了充足的饵料。

2.3 减少药物使用量

EM生物技术篇8

在很多情况下, 但大多数情况下的单高斯假设EM算法提出了估计的高斯混合参数的要求, 有限混合是一种灵活而强大的概率建模工具[6,7]。它可以被用来提供一个模型在模式识别领域中的聚类。然而该有限混合到图像分割中的应用遇到一些困难;尤其是高斯噪声[8,9,10]。在本文中, 提出了一种结合形态学滤波的EM图像分割算法。首先利用2G-R-B算法将样本RGB彩色图像转换为灰度图, 再将HSI颜色空间的H分量与其进行融合, 以减少噪声对于分割结果的影响, 然后基于EM算法对融合灰度图像进行图像分割, 最后采用数学形态学滤波及最小面积剔除法进行噪声点的处理。最后通过仿真实验结果表明, 本文提出的算法能够有效的对图像进行分割, 有效增强了算法的自适应性, 改善了分割的效果。

1 分割图像的RGB初始化

本文首先对待分割的图像进行RGB二值化处理, 本文采用了RGB, YUV以及HIS对得到的图像进行颜色空间区分, 对采集到的待分割的图像根据R.G.B分量进行首要分析, 将图像中特征明显的区域与背景区分开。

根据色差分布图, 像素点 (x, y) 的灰度值计算公式定义为:

HSI颜色空间模拟人类的视觉特性, 单个像素的特征被分解为色调 (Hue) 、饱和度 (Saturation) 和亮度 (Intensity) [11], 其中, 色调分量表示物体的颜色信息, 而饱和度分量则可以指示出颜色的深浅。所以本文将G-R-B与HSI颜色空间的色调分量H进行融合, 得到融合后的灰度图像R, 以减少由于噪声的干扰而对分割效果的影响[12]。融合方法如式 (2) 所示。

其中, 为融合参数。

2 EM图像分割算法

EM算法 (Expectation-Maximization algorithm) , 又称为期望最大化算法, 可以在包含了隐含变量的概率模型中寻找参数最大后验概率。在模式识别领域的数据聚类问题中经常用其进行参数的估计。在图像分割中, 基于特征空间聚类的EM算法可以有效规避其在混合成分数及迭代初始值方面的局限性, 可以为分类模型提供有效的极大似然估计结果。

设灰度图像的像素集为{x (1) , ..., x (m) }, 其概率密度函数为:

其中K为分类的数目, p表示概率, θ表示分布的均值μ以及方差。

本文将图像分为区域部分以及背景两部分, 所以式 (3) 可以写为:

其中, 分别为区域与背景的混合先验概率,

对于要进行分割的灰度图像, 将每个像素样例视为独立, 只要能够找到每个像素隐含的类别z, 即属于图像区域还是属于背景, 能够使得最大, 的最大似然计算如下:

EM算法的流程是首先初始化分布参数θ, 然后采用迭代的方法重复E步骤及M步骤, 直到收敛。

E步骤:计算隐性变量的后验概率即隐性变量的期望 , 若是第一次计算, 则采用初始化的模型参数θ, 否则采用上一次迭代过程中M步骤更新的θ。

M步骤:求取最大似然函数, 将此时的参数θ作为新的参数传递到E步骤。

EM算法流程图如图1所示。

3 改进的形态滤波EM图像分割

由于采用EM图像分割后, 由于图像中的不同的噪声会对分割的图像造成干扰, 影响了分割的质量, 本文在对分割后的图像采用数学形态学滤波处理, 即采用一种改进的数学形态学滤波及最小面积剔除法进行噪声点的处理。

3.1 开-闭滤波器结构

数学形态学变换一般分为灰度和二值两种变换形式, 通常来说, 二值变换组要用于处理集合, 而灰度的变换主要用于处理函数, 基本的数学形态学变换主要包括了膨胀、腐蚀、闭运算和开运算四种形式。

假设f (x) 和g (x) 分别定义在二维离散空间F和G的两个离散函数, 这其中f (x) 表示的是图像的输入图像, g (x) 表示的是结构元素。那么f (x) 对于g (x) 的膨胀和腐蚀函数分别定义为:

那么f (x) 对于g (x) 的闭运算和开运算分别定义为:

本文即利用了开运算来消除了图像分割中的正脉冲噪声, 利用了闭运算过滤掉了分割过程中的负脉冲噪声。本文为了同时消除分割过程中的正负脉冲噪声, 本文提出了一种采用形态开-闭混合结构形式, 即是构成了一种开闭滤波器。

形态开-闭滤波器设计如下:

3.2 本文算法步骤

根据本文提出的改进的算法思想, 给出如下步骤:

第一步:对采集的RGB图像进行二值化计算, 得到灰度图像;

第二步:将RGB图像转换到HSI图像空间, 提取色调 (H) 分量图, 根据式 (2) 将其与灰度图进行融合, 获得融合后的灰度图像;

第三步:采用EM算法对融合灰度图像进行分割, 取分类数K (28) 3, 根据分割结果得到二值化图像B。

为进一步避免光照的影响, 取阈值0.18与0.26对H分量图进行双阈值分割, 得到二值图像E, 并对图像B的分割结果进行修正, 如式 (13) 。

对于分割出来的图像W, 仍然噪声等问题, 采用公式 (12) 形态学开-闭运算对其进行修正, 去除噪声, 以改善分割的效果

4 实验设计与结果分析

本文的所有实验都是在惠普ENVY 14-U005TX (J6M91PA) 进行的测试, CPU处理器采用的是Intel酷睿i5 4210U, 1.7GHz, 内存大小为4GB, 显卡芯片为NVIDIA Ge Force GTX 850M+Intel GMA HD。仿真软件采用的是mat lab 7.0。

本文实验数据来源分为两种, 一种是合成的图像, 一种是自然图像。通过这两种图像来验证本文算法的有效性能。本文通过这两种类型的实验图像比较了传统的标准的EM算法以及和本文提出的改进EM算法进行了比较, 实验结果如图2和图3所示。

从图2中可以看出, 图像主要包括了3个主要区域, 图2 (b) 显示的是标准的EM图像分割算法分割的图像结果, 图中明显看出, 方法难以抑制噪声对其干扰。图2 (c) 显示的是标准的形态学图像分割算法结果, 相比图2 (b) 对噪声具有了一定的抑制, 但是效果还是不强, 还有一些负脉冲噪声干扰, 图2 (d) 显示的是本文提出的改进算法, 从图中可以直观的看出, 分割效果清晰, 对噪声去除效果明显, 精确的图像轮廓非常清晰。

图3显示的是采集的脑电图MRI分割实验。MRI图像中包括了三层结构, 灰度 (MG) , 白质 (WM) 以及脑脊液 (CSF) , 这三种物质混合在一起, 对分割具有一定的难度。本文对其中增加了5%的高斯噪声进行实验。图3 (b) 显示的是标准的EM算法图像分割结果, 由于5%高斯噪声的影响, 标准的EM无法抑制该噪声。图3 (c) 是形态学图像分割结果, 同样的具有一定的去噪效果, 但是仍然效果不强。图3 (d) 显示的是本文提出的改进算法, 从图中可以直观的看出, 特别是在白质区域和脑脊液区域, 能够有效的对轮廓进行分割。

本文为了定性的分析所提方法的优越性, 本文采用了峰值信噪比 (PSNR) 来对比分割的图像质量。PSNR是衡量图像质量的重要指标, 其实最大的信号量与噪声的强度的比值。

其中, L表示的是图像中像素最大的灰度值;MSE表示的是协方差

所以PSNR值越大, 就代表失真越少, 分割图像的质量越高, 如表1所示, 可以看出本文算法PSNR高。

5 结语

图像分割技术是图像处理和计算机视觉领域一项关键技术, 对其研究一直是数字图像处理技术研究中的热点与难点问题。本文提出了一种结合了数学形态学与EM算法图像分割新方法。方法首先对图像进行RGB二值化处理, 然后通过EM算法对其进行分割, 对分割后的图像采用形态学开-闭组合算法进行去噪处理。最后得到高质量的分割图像, 文章同时也通过峰值信噪比 (PSNR) 定性的分析了算法的性能, 从实验结果可以看出, 不管是直观上还是定性上, 本文提出的改进方法都能够较好地抑制噪声的干扰, 能够有效的保留图像的轮廓, 改善分割的质量。

摘要：由于传统胡EM图像分割算法由于在进行聚类运算时, 耗时太长, 影响了图像分割的精度, 为了解决该问题, 本文提出了一种结合形态学滤波的EM图像分割算法。首先利用G-R-B算法将样本RGB彩色图像转换为灰度图, 再将HSI颜色空间的H分量与其进行融合, 以减少噪声对于分割结果的影响, 然后采用基于EM算法对融合灰度图像进行图像分割, 最后利用一种改进的开-闭混合结构数学形态学滤波对分割后的图像进行噪声点去除, 以减少噪声对图像质量的影响。最后通过仿真实验结果表明, 本文提出的算法能够有效的对图像进行分割, 有效增强了算法的自适应性, 改善了分割的效果。

关键词：图像分割,EM算法,数学形态学,滤波技术

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EM生物技术篇9

关键词：绿色生物农业,农业可持续发展,EM技术

一、我国农业当前面临的几个问题

随着国民经济的不断发展, 人们对于饮食的需求及意识日益提高, 食品安全成为社会普遍关注的重要话题。我国农业改革开放以来, 为了提高产量, 大量采用化学肥料及农药, 虽然大大提高了农业产量, 解决了我国的温饱问题, 但是极大地影响了农副产品的安全保障, 近年来, 接二连三地引发农副产品的污染事件, 让我们不得不反思化学农业的未来发展。

我国历来是农业资源紧缺的国家之一, 人口较多, 因此人均农业资源的百分比低于世界的人均水平。 2005年的统计调查显示, 耕地面积18.31亿亩, 人均达不到世界人均40%的水平。因此, 有效利用农业资源是我国农业面临的重要课题。随着化肥及农药的使用面积日益扩大, 严重污染了我国的耕地, 严重破坏了我国的农业生态环境, 给我国农业的发展带来很大阻碍。与此同时, 很多研究者把目光转向先进国家的农业发展经历及研究, 仔细地分析了国外的农业发展及研究情况。

二、国内外绿色生态农业发展

绿色生态农业的发展是从20世纪30年代开始, 英、美的一些学者先后针对西方的常规农业的弊端提出有机农业的理念与实施方案, 到40年代, 有机农业在瑞士、英国及日本等国家得到发展, 60年代很多欧洲农场开始有机耕作。同时, 为了进一步促进绿色生态农业, 各国设立了自己的认证机构, 为绿色生态农业的发展提供了很好的政策环境, 给他们的农业可持续发展指向了新途径。日本在20世纪40年代开始出现绿色生态农业的概念, 提倡环保型农业, 促进农副产品的质量的提升。日本对于绿色生态农业的支持力度很大, 在绿色生态农业技术研发等方面投入十分显著。本文所介绍的EM技术 (有用微生物群) 是1982年日本琉球大学教授, 农业博士比嘉照夫先生发明的一种生物工程技术。当时能够实现无农药, 无化肥的生态农业是日本很多研究者们的研究目标。比嘉照夫教授找到了利用微生物作用能够实现生态农业的途径。笔者2007年至2008年, 在指导教授的推荐之下, 有幸参与了在日本东京的一个用EM技术净化日本川河水的活动, 体验了EM技术的使用整体过程。 EM技术只是日本的绿色生态农业技术之一, 除此之外, 很多研究机构及大学研发了很多技术及绿色生态农业体系及模式等。在世界绿色生态农业技术的研发领域, 日本的成绩十分突出。

我国的绿色生态农业发展较晚, 20世纪80年代, 以中国生态学家马世骏教授为代表的一批科学家提出了 “中国生态农业”概念。如今, 我国生态农业的研究及绿色生态农业示范园区建设模型等试验很多。但是, 目前我国农业结构的复杂等原因生态农业的规模仍较小, 技术等方面没有成熟。进入21世纪以来, 我国农业资源的有效利用研究日益提倡, 绿色生态农业体系及模式的研究得到很大支持。政府颁布《中国21世纪议程》, 提倡我国农业可持续发展的绿色生态农业的发展。与此同时, 在党的十八大及全国两会的影响之下, 很多地方政府提出发展绿色生态农业的发展战略措施, 实施大力推进绿色生态农业行动。很多高校或研究机构开始了绿色生态农业的研究, 为国家和地区的农业可持续发展探索了新途径。

三、绿色生态农业的发展给我们的启示

对先行研究及相关资料分析, 从先进国家的绿色生态农业的发展案例中我们可以看到, 以下几点可以借鉴及吸取之处。第一, 绿色生态农业是农业资源可持续利用新型农业模式, 提倡绿色生态农业是为了保护农业资源及自然生态环境。传统农业是资源消耗性农业, 很多发展中国家包括我国的传统农业, 在农业经营的同时破坏生态环境, 耕地沙漠化的现象较常见, 化肥农药的作用下耕地盐碱化, 等等, 都是给农业资源带来很大污染及损害, 给农业经济可持续发展带来阻碍。对于农业资源紧缺的我国来说, 发展绿色生态农业对农业资源的可持续有效利用及农业生态环境的保护有十分重要的意义。

第二, 绿色生态农业是农产品安全保障的新型农业模式。绿色生态农业生产的农副产品通过绿色有机认证机构的认证后进入市场, 因此, 残留农药及各种污染等可能性大大降低, 给消费者的健康带来了很大保障。绿色农副产品的不断普及, 对于普通的农副产品的质量安全等方面的提升有很大促进作用。

第三, 农业经济发展的新型农业模式。随着绿色生态农业发展, 很多农副产品走向品牌化道路, 通过认证机构的认证, 走向市场为农业经济的稳定发展提供了良好条件。在全球经济一体化的今天, 提高农产品的竞争力走向世界市场是农业经济发展新的趋势。因此, 发展绿色生态农业是发展农业经济的新农业模式, 对于我国农业的发展有深远意义。

四、从化学农业到生物农业的挑战

生物农业是最近出现的概念, 是指自然生物作用下保持农业的生产及促进牲畜的健康成长的农业体系。 EM技术是多种微生物结合而产生的有益微生物群, 是1982年日本农业博士比嘉照夫教授研究发明的绿色生物农业技术, 使种植业能够远离化学肥料及农药而发明的技术。这次我们的“循环型绿色蔬菜试验项目”采用EM技术体现了蔬菜的无农药、无化肥的理念, 对于生态环境的保护及回复等方面做了验证。根据当地气候及自然条件结合, 搭了一座蔬菜大棚, 以喷灌及管灌等两种方式进行灌溉, 发酵有益菌原液一周, 然后灌溉到蔬菜大棚里, 观察蔬菜的生长情况及发病等状况, 跟普通的没有采用有益菌的蔬菜比较。验证了有益菌的实际效果, 同时对周边地区的生态环境的变化进行了视察, 最终对蔬菜的口感及品质等做了比较。

试验的初步结果可以总结以下几点:第一, 对土壤的肥沃度变化有一定的促进作用。在有益菌的发酵作用下, 土壤中的微生物多样化带来很大促进作用, 导致土壤中的有机质元素形成被植物易吸收形态, 对于蔬菜的生长有很好的促进作用。喷灌作用下, 有益菌喷到蔬菜的叶面部分, 抑制有害菌的生成, 抗病方面提高蔬菜免疫力, 不易发生病害。第二, 无化肥、无农药的情况下生产蔬菜, 提供了绿色健康的前提, 在蔬菜的口感及品质上达到了绿色标准, 不会产生污染, 包括环境污染和农副产品的污染。

以上两点的实现, 为我们提供了微生物对于种植业的有效作用, 同时, 初步验证了EM技术适合通辽地区的土壤, 是对于种植蔬菜上有很好作用的有力依据。下一步我们将进一步进行土壤肥沃度变化数据和蔬菜产量变化数据等方面试验, 更进一步验证了EM技术绿色生态农业上的效应。总之, 农业的未来发展的方向中, 怎样弥补化学农业的不足之处, 怎样有效发展生物农业是农业领域值得研究及探索的未来课题。

参考文献

[1]新能源与低碳行动课题组, 主编.低碳经济与农业发展思考[M].中国时代经济出版社, 2011.1.

[2]比嘉照夫.地球を救う大変革.株式会社サンマーク出版, 2008.08.

[3]周小平.中国农业资源可持续利用模式.中国经济出版社, 2007.7.

利用EM益生菌制备玉米青贮篇10

1 EM菌液在饲料中的应用

EM菌液可以发酵农作物秸秆、提高牛羊对粗饲料和干物质的消化率;可以利用饲料中的粗纤维素等物质生长繁殖并进行发酵作用, 生成蛋白质、酶和各种氨基酸等营养成分, 提高饲料营养价值。EM菌液中的微生物在体内生长繁殖, 可以增强有益菌群优势, 抑制致病菌增殖, 减少内毒素产生, 调节体内菌群平衡。同时EM菌液能促进畜禽免疫器官的生长发育, 提高免疫功能, 增强畜禽抗病能力, 尤其对肠道感染有显著的防治效果。EM菌液是一种不含任何化学物质、无毒副作用、无残留的微生态制剂, 饲喂畜禽可以减少抗生素、激素等化学药物的使用, 使畜禽健康成长, 品质大为改善。

试验表明, 用EM菌液处理后, 饲料变软变香, 具有苹果香味, 适口性好, 采食量增加, 增重迅速, 与饲喂全价饲料的猪无显著差异。同时, 青贮饲料经过EM发酵后, 牛羊食用后排出的粪便气味变淡, 蚊蝇减少, 对环境改善有重要帮助。

2 EM菌液制备玉米青贮的过程

2.1 菌液制备

按2∶2∶500的比例将EM菌液原液、红糖、和井水 (也可以是泉水、湖水, 禁用自来水等有杀菌剂的水体) 充分混匀制成菌液。当青贮玉米比较老时, 可将菌液浓度提高2%。

2.2 玉米秸秆切割

将玉米秸秆用粉碎机或者铡刀切碎, 长度在1~3 cm, 不可过短, 容易被菌液分解过快, 并影响适口性。

2.3 玉米青贮制备

将粉碎的玉米秸秆分批次装入青贮窖, 在入窖时配合重型器械设备进行压实并均匀喷洒配制好的EM菌液, 这样分批次、分层次的入窖, 喷菌液。最后用塑料布将青贮窖口封死, 上面压上废旧轮胎, 没有条件的可以用袋子装半袋土压好, 隔绝空气。

2.4 开窖喂用

封窖后, 夏季经10~20 d、冬季20~30 d即可开窖喂用。长方形窖从窖的一端挖开1~1.2 m长, 清除泥土和表层污染部分, 由上而下, 一层层喂用。窖口要用草捆或木板盖严, 防止落入沙土。EM菌液发酵后的青贮饲料具有苹果香味, 略酸甜。多数牲畜不经驯食就正常采食, 但也有少数牲畜要经过若干天后才喜食。

3 利用EM菌制备青贮应注意的细节

3.1 含水量

贮制的原料含水量应保持在65%~75%之间为宜。而EM菌发酵的最佳水粉含量也是这个区间, 水分含量过高易腐败, 过低发酵不好。

3.2 含糖量

贮制的原料要含有一定的糖分。高糖分牧草 (禾本科) 发酵快, 贮制需要时间短, 营养物质损失少。反之延长贮制时间, 质量受到影响。

3.3 温度

青贮最适宜的温度为20~30℃, 一般不低于15℃, 不高于40℃。

要求青贮窖 (池) 密闭不漏气, 为青贮营造一个密闭的厌氧环境。保证青贮饲料优质。

4 青贮品质鉴定

EM生物技术篇11

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