猪粪堆肥过程中氮素物质转化规律研究

猪粪、稻草、菌荆混合堆肥与单纯猪粪堆肥对比试验,定量化研究了堆肥过程中不同阶段各种形态氮素转化和氮素损失途径。结果表明,在猪粪中添加稻草和菌剂堆肥,全氮损失减少,损失量为38％,其中氨态氮损失占氮总损失量80％,有机氮损失占氮总损失量21％;而单纯猪粪堆肥其氮素损失78％,其中氨态氮损失占氮总损失量38％,有机氮损失占氮总损失量59％。堆肥过程中主要是氨态氮和有机氮的变化,硝态氮变化较小。     

有机酸添加剂对低碳氮比条件堆肥氮素损失控制效果研究

为减少堆肥过程中的氨气挥发和氮素损失,以鸡粪、玉米秸秆和菌渣为发酵原料,采用强制通风静态堆肥罐进行41 d的好氧堆肥试验,研究低C/N（15）条件下两种有机酸（柠檬酸、草酸）对堆肥过程中氨气减排效果和氮素形态转化的规律。结果表明：添加5%（鲜质量）的柠檬酸、草酸增加了堆肥50℃以上高温天数和连续高温天数,降低了堆肥初始物料1.70个和1.88个pH值单位。草酸对堆肥主要发酵时期氨气减排有较好的效果,柠檬酸对氨气减排的影响主要集中在堆肥前10 d,随后减排效果减弱。与CK相比,柠檬酸、草酸分别降低堆肥过程中氨气累积挥发量44.15%和69.57%,氮素损失量分别降低了25.16%和48.54%。堆肥中氮素主要以有机氮的形态存在,与CK相比,添加柠檬酸、草酸处理有机氮含量分别提高了9.44%和23.13%,氨基酸态氮含量提高了11.23%和15.53%,酰胺态氮含量提高了18.43%和39.99%。柠檬酸、草酸提高了堆肥结束时无机氮含量,与CK相比,铵态氮含量分别提高了68.13%、408.48%,硝态氮含量提高了17.94%、45.75%。堆肥结束后CK、柠檬酸、草酸处理有机碳含量分别下降了31.44%、22.16%、15.70%。各处理温度、粪大肠菌群数、蛔虫卵死亡率均达到《畜禽粪便无害化处理技术规范》（GB/T 36195—2018）要求,但是草酸处理种子发芽指数未达到无毒害标准。试验结果表明,添加有机酸具有较好的氮素损失控制效果,且添加草酸效果优于柠檬酸,但是从堆肥产品无害化角度考虑,草酸添加量和添加方式还有待进一步研究。     

菌剂添加对牛粪堆肥氮素变化及腐熟度影响

为揭示外源菌剂添加条件下牛粪堆肥氮素变化规律,探明菌剂组成对氮素转化和腐熟的影响机制,优选兼有保氮和促腐作用的功能菌剂配方,采用正交设计法,设置4个菌剂配方,并以加入商品菌剂和自然堆肥作为对照,研究牛粪堆肥过程的氮素变化和腐熟程度。结果表明,堆肥过程的降温腐熟阶段氮素有较大损失,以全氮、有机氮、铵态氮降幅较大。组成中较高比例的霉菌和酵母菌在降低全氮和有机氮的损失及促进腐熟方面作用显著;菌剂配比不当反而会影响腐熟。以枯草芽孢杆菌:地衣芽孢杆菌:绿色木霉:黑曲霉:酵母菌=0.5:0.5:1:1:2的菌剂配比,腐熟质量及保氮效果最好,优于市售菌剂。改善降温期真菌种群丰度和比例,是改良配方的关键。     

橡胶籽油枯堆肥过程中水溶性氮的组分变化特征研究

以橡胶籽油枯、锯末为堆肥基本原料,设置橡胶籽油枯单独堆肥和橡胶籽油枯+锯末(35%橡胶籽油枯+65%锯末,重量比)2个堆肥处理,研究堆肥过程中温度、GI值、水分含量、pH值和水溶性总氮、水溶性有机氮、水溶性无机氮、水溶性铵态氮和硝态氮的变化。结果表明,橡胶籽油枯单独堆肥的腐熟进程缓慢,在本试验结束时没有达到堆肥腐熟;橡胶籽油枯堆肥过程中添加锯末能够促进橡胶籽油枯腐熟。橡胶籽油枯堆肥过程中水溶性总氮、有机氮和无机氮的含量都是呈现先上升后下降的趋势,水溶性有机氮的占水溶性总氮的比例减少,水溶性无机氮占水溶性总氮的比例增加,且堆肥腐熟后,水溶性无机氮以硝态氮为主。橡胶籽油枯单独堆肥处理的水溶性总氮、有机氮和无机氮的含量分别为6 819.5、4 983.0 mg·kg-1和1 836.8 mg·kg-1,水溶性的无机氮和有机氮占水溶性总氮的29.9%和70.1%,水溶性NH+4-N含量为水溶性无机氮含量的87.1%,橡胶籽油枯+锯末堆肥水溶性总氮、有机氮和无机氮的含量分别为3 136.0、1 863.4 mg·kg-1和1 272.7 mg·kg-1,水溶性的无机氮和有机氮占水溶性总氮的40.5%和59.5%,且水溶性NO-3-N含量为水溶性无机氮含量的81.1%。     

畜禽粪便快速发酵过程中的氮素转化及损失

采用鸡粪、猪粪、菌糠、沼渣等材料按一定比例调配为混合基质,在添加或不添加生物发酵剂的条件下进行为期30 d的堆肥发酵试验,研究两种处理方式下堆肥的氮素转化特征以及温度和有机碳变化。结果表明,添加发酵剂可以提高堆肥温度,延长高温阶段,促进有机碳分解,降低C/N比,在堆腐的前期(前9 d)有利于有机氮向铵态氮转化,中后期(9 d以后)有利于铵态氮向硝态氮转化。与无发酵剂处理相比,添加发酵剂的堆肥腐熟提前9 d左右。添加发酵剂促进了蛋白质的水解,前期有利于酸水解氮(THN)的形成,提高其中氨基酸氮(AAN)和酰胺态氮(AN)等化合物的含量,且在加速复杂有机氮化合物向有效化态转化的同时,并没有造成氮素过多损失。     

未消化城市污泥与稻草堆肥过程中的养分变化研究

采用静态强制通气堆和人工机械翻堆两种试验方式对城市污泥进行堆肥处理,对堆肥过程中养分的变化规律进行了研究。结果表明,堆肥过程中全量P和全量K含量呈线性上升,氮由于以氨气形式挥发损失,全氮含量的上升幅度较小。有效磷含量在堆肥前期上升,后期则下降;速效钾含量呈不断上升趋势;水溶性全氮、铵态氮、硝态氮、有机氮和水溶性全磷、正磷酸盐形态磷、水溶性有机磷的含量在堆肥初期上升,但后期下降。污泥稻草堆肥的时间以50d左右为宜。     

微生物菌剂对以猪粪和香菇菌渣为原料的快速堆肥过程的影响

为了研究外源微生物菌剂对以猪粪和香菇菌渣为原料的快速堆肥过程的影响,本研究设计了添加外源菌剂和空白对照(CK)2个处理,每个处理设置3个重复,进行了实验室规模的小型堆肥发酵试验,整个堆肥过程为期14 d,同时监测堆肥过程中温度、含水率等主要理化指标的变化。结果表明:添加外源菌剂延长了堆肥过程处于高温阶段的时间,加速了有机质的降解和水分的利用,提高了堆肥产品中全氮、全磷和全钾的相对含量,并且使水溶性重金属离子和铵态氮的含量显著下降,使种子发芽率显著提高,但对堆肥过程中pH值的变化影响不大。本研究首次揭示了外源微生物菌剂对以猪粪和香菇菌渣为原料的快速堆肥过程的影响,具有一定的指导意义。     

高温堆肥过程中的氮素损失及其变化规律

利用鸡粪和粉碎小麦秸秆为原料进行了C/N比分别为12.4、17.4、31.2、35.2的自然通风静态堆肥对比试验,定量化研究了堆肥过程中不同阶段各种形态氮素转化和氮素损失途径。结果表明,TOC随着堆肥的进行逐渐降低,C/N比越低堆肥TOC的降解越少;低C/N比堆肥的全氮含量呈下降趋势,高C/N比堆肥处理的含氮量呈上升趋势。堆肥过程中的C/N比均呈下降趋势,其中31.2C/N和35.2C/N2个处理的C/N比下降明显,12.4C/N和17.4C/N堆肥处理的C/N比变化不大。12.4C/N、17.4C/N、31.2C/N、35.2C/N4个堆肥处理的氮素损失率分别为58.7%、60.2%、37.7%、23.3%。氮素损失的主要途径为铵态氮以氨气的形式挥发,堆肥的3～7d是氮素损失的主要时期。堆肥过程中氨态氮和有机氮的变化最大,硝态氮变化较小,主要在堆肥后期略有形成,堆肥28d时,所有堆肥处理硝态氮含量占总氮含量变化为0.58%～0.25%。堆肥C/N比越低,有机氮损失越多,氨态氮损失越小。高C/N比堆肥氨态氮不仅损失少,而且向有机氮转化。     

复合菌剂接种鸡粪堆肥的效应研究

利用鸡粪和锯末为原料进行自然通风堆肥试验,引入复合菌剂,研究外源微生物对堆肥的影响。实验共设6个处理,从接种量出发,设堆肥初始加入菌剂量0.1%、0.2%、0.5%及空白;从接种时间考虑,设初始不接种、第14d加入0.2%,以及初始接种0.1%、第14d又接入0.1%的菌剂。结果表明,初始接种对温度升高有促进作用,在后期起保温作用,温度多次出现回升,有利于物料的充分分解,并且该菌剂有利于有机碳的分解和氮的保存,而后期接种加速了温度下降,影响效果小。综合各个处理,初始接种0.2%的处理效果最佳。     

水葫芦高温堆肥过程中氮素损失及控制技术研究

为减少水葫芦高温堆肥过程中氮素损失,采用静态高温好氧堆肥的方法,分析了水葫芦堆肥过程中氮素转化规律,研究了添加化学保氮剂对减少堆肥中氮素损失的效果.结果表明,水葫芦堆肥过程中总氮及有机氮含量均呈上升趋势,铵态氮与硝态氮含量均呈先上升后下降的趋势,总氮损失率为12.84%;水葫芦堆肥过程中氮素损失途径主要为以NH3、N2O等气态形式逸出,其中,堆肥前10 d是NH3挥发的高峰期,堆制后第5～9 d的N2O排放速率最大;添加化学保氮剂对水葫芦堆肥过程第4～10 d的氨挥发具有显著的抑制作用,NH3挥发量可减少23.82%,另外,化学保氮剂处理降低了堆制后第0～5 d的N2O排放速率,增加了第9 d以后的N2O排放速率;使用化学保氮剂原位控制水葫芦堆肥过程的氮素损失具有较好的效果,与常规对照相比,化学保氮剂对水葫芦堆体的保氮效率为32.70%.     

提高发酵牛粪有机肥有机氮含量的条件优化

利用外源微生物进行牛粪发酵试验,研究了原料配比、菌种配比、C/N、发酵温度、发酵时间等条件对牛粪发酵过程中有机氮含量的影响,以期为大量堆肥生产试验及研究提供参考。结果表明,当黑曲霉3324∶绿色木霉JD-1∶产朊假丝酵母C-1︰假丝酵母F-2的体积比为1∶3∶3∶3,牛粪与玉米秸秆质量比为3∶1,C/N为22,培养温度为30℃,发酵时间为4 d时,有机氮含量最高,为2.38%。     

VT菌剂接种堆肥的作用效果及生物效应

通过鸡粪、麦秸高温好氧堆肥,对接种VT菌剂与空白处理堆肥过程进行物理化性质、微生物指标分析比较,研究接种VT菌剂对堆肥过程的影响,并在玉米、青菜、花卉进行肥效试验,分析堆肥效果。结果表明:在堆肥降温阶段接种VT菌比空白处理温度下降缓慢,接种处理温度高于空白的温度;接种处理比空白处理的C/N值降幅大;在堆肥中接种处理的细菌、酵母菌和放线菌的数量均比空白多,真菌数量差别不大,并且纤维素酶和脲酶活性均比空白的高,接种能使堆肥中微生物数量增多及活动强度增大;在玉米和油菜产量和品质等指标上,接种处理略好于空白堆肥处理;同时接种比空白处理的花卉观赏性强。因此,接种VT菌剂可促进堆肥有机物质分解及利用,有效杀灭病原菌,加快堆肥腐熟,提高堆肥产品质量。     

添加砻糠对猪粪堆肥发酵层温度及氮素变化的影响

研究砻糠不同添加量对猪粪堆肥发酵温层、含水率及氮素变化的影响。试验表明,在堆肥过程中,添加砻糠并接种发酵菌剂可明显提高发酵起始温度,加快堆肥发酵进程,可以不同程度地减轻氮素损失与堆肥恶臭,并以20％砻糠添加量为宜。经堆肥发酵,物料硝态氮含量均减少,铵态氮含量则有增有减,但不同处理变化幅度差异较大。     

不同腐熟剂对牛粪好氧堆肥的影响

[目的]研究不同腐熟剂对牛粪好氧堆肥的影响.[方法]分别向鲜牛粪中添加一定量的菌剂、秸秆、蚯蚓,以牛粪自然堆肥为对照,通过在堆肥过程中对温度、pH值、含水量、微生物总数以及表观特征的动态测定[结果]接种微生物菌剂能明显促进堆体内好氧发酵,提高堆体升温速度,加快堆肥进程.其中加菌剂的处理堆温比对照高16.6℃,使堆肥高温期提前4 d出现.但加秸秆的处理最高堆温未达到50℃,整个堆肥未达到腐熟.加野生蚯蚓的处理在堆肥第3 d所有蚯蚓死亡,说明野生蚯蚓不适合牛粪堆肥.[结论]整个堆肥全过程中加菌剂的处理微生物总数最大.这些表明向牛粪中添加一定量的菌剂可加快堆肥进程,缩短堆肥周期.     

酒曲在牛粪堆肥发酵中的应用研究

研究了酒曲对堆肥腐熟速度的影响,并分析了酒曲中起主导作用的微生物种类。结果表明,牛粪堆肥中加入酒曲可促进堆体快速升温,酒曲添加量越大,升温越快,添加1 g/kg酒曲,可使高温期(>50℃)延长3~4 d,30 d后堆肥达到腐熟,白菜种子发芽指数为86%,而不添加酒曲的堆肥为基本腐熟,种子发芽指数为52%。表明向堆肥中接入酒曲可加快堆肥腐熟进程,缩短堆肥周期。酒曲中主要微生物种类为细菌、酵母菌和霉菌,其中细菌和霉菌对堆肥快速腐熟起到了主导作用。     

禽畜粪便与板栗废弃物不同配比混合堆肥的理化特征研究

[目的]研究禽畜粪便与板栗废弃物不同配比混合堆肥的理化指标差异。[方法]以鸡粪、牛粪、猪粪和板栗废弃物为原料,通过不同比例混合堆肥,研究4种配比的混合配方在堆肥过程中,堆体温度、全碳含量、全氮含量、碳氮比(C/N)及种子发芽指数(GI)等理化指标的差异。[结果]4种比例的混合堆体,经过45 d的堆肥发酵,总碳含量和总氮含量均呈下降趋势,C/N呈缓慢下降趋势,GI达80%以上;板栗废弃物∶鸡粪∶牛粪∶猪粪为3∶2∶3∶2(即C处理,C/N=32∶1)时,能在35 d完成堆肥,堆肥成品C/N达16.81∶1,且GI高达92%,处理效果最好。[结论]该研究为制备板栗废弃物有机肥提供理论依据,同时为实现板栗产业链的环境友好型转变提供技术参考。     

家畜粪便好氧堆肥中主要微生物类群分析

以牛粪、猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,添加不同调理剂,在自制的强制通风静态垛堆肥反应器中进行堆肥试验,研究不同处理的微生物变化规律。各处理在堆肥过程中的微生物总数呈波浪型的变化,其中细菌的数量变化类似于微生物总数的变化;真菌的数量变化呈现一条类似于"W"型曲线;放线菌一直呈下降趋势。牛粪和猪粪处理分别添加果园粘土和炉渣对堆肥过程中的微生物影响大,添加果园粘土能够增加微生物总数。堆肥处理中细菌是优势种群,Bacillus sp.和Aspergillus sp.是优势种。家畜粪便的粪大肠菌值在堆肥末期第39天以后达到GB规定的标准。     

基于工厂调研的堆肥原料种类和理化性质分析

为了解我国堆肥原料种类和理化性质,于2017-2018年对全国346家有机肥生产企业开展调研,采集堆肥原料样品并进行理化性质测定和分析。结果表明：累计采集动物粪便、作物秸秆、园林废弃物、蔬菜尾菜、农副产品加工副产物和餐厨垃圾等堆肥原料样品共36种523个,未采集到马粪、驴粪、骡子粪和圈粪。畜禽粪便氮磷钾总养分呈升高趋势,牛粪、猪粪、羊粪和鸡粪与20 a前相比分别增加27.4%、8.2%、1.7%和26.9%,其中氮增加幅度为-12.5%~19.7%,磷增加幅度为17.1%~56.1%,钾增加幅度为-8.2%~21.9%。不同原料N/P差异性大,畜禽粪便N/P普遍低于秸秆类。在过去的20 a间,马粪、驴粪、骡子粪和圈粪等不再是主要的堆肥原料。以畜禽粪便为主要原料的堆肥N/P与C/N呈显著正相关,堆肥时可通过调控C/N获得适宜的N/P,减少土壤磷素累积。     

冬季低温环境下牛粪堆肥参数动态研究

采用条垛式堆肥法,研究冬季低温环境下牛粪堆肥参数动态变化,以便合理优化牛粪条垛式堆肥生产工艺。结果表明,堆体温度上升很快,在第6d达到50℃,翻堆后,第11d达到60℃;总碳含量呈缓慢下降趋势,从开始53%持续降低到26%,损失达50%;氮含量也持续降低,从开始约18.4g/kg降到13.2g/kg,总氮减少30%左右;堆体碳氮比(C/N)逐渐下降,从开始的28%左右,逐渐下降到19%左右,达到腐熟要求。试验表明牛粪堆肥后,有较好的腐熟度,且堆肥种子发芽率呈上升的趋势,表明堆肥中有害毒素逐渐消除,堆肥的腐熟度逐渐增加。