粪肥堆腐过程中有机酸的变化

通过模拟试验研究了鸡粪和奶牛粪肥堆腐过程中有机酸的种类、含量和变化规律。结果表明 ,鸡粪腐熟过程中会形成和累积大量的有机酸 ,在堆腐的第 5周 ,最高含量可达 88.2cmol/kg ,DW ;不挥发性有机酸在堆腐的第 3周和第 5周分别达到两个高峰 ,挥发性有机酸在第 6周和第 9周分别达到高峰 ,到第 9周后 ,鸡粪中的有机酸大大降低。鸡粪中除了存在大量的芳香酸如苯二酸及其衍生物外 ,在堆腐的过程中还有大量的丁二酸及其衍生物等多元脂肪酸生成。奶牛粪肥的有机酸以不挥发性有机酸为主 ,总酸量最高可达 29.38cmol/kg ,DW ;奶牛粪肥中的不挥发有机酸主要是苯二羧酸的衍生物和长链脂肪酸。堆腐过程中有机酸的种类和数量变化较大。堆腐的第 6周 ,产生了多种激素类物质     

农业废弃物静态高温堆腐过程中微生物变化的研究

在静态通气条件下,研究了农业废弃物堆腐过程中微生物的动态变化。结果表明,以猪粪和小麦秸秆为原料,加入微生物菌剂堆腐,细菌数在堆腐3 d达到高峰值3.85×1012CFU/g,放线菌在第5 d达到高峰值6.25×108CFU/g,真菌数在堆肥第3 d就达到高峰值8.29×106CFU/g;未加菌剂的堆腐处理细菌数在第8 d达到高峰值7.54×1010CFU/g,放线菌数在第5 d达到高峰值4.22×108CFU/g,真菌数随着温度上升而下降,在堆腐后期上升。在以牛粪和小麦秸秆为原料,加入微生物菌剂堆腐,细菌数在第2 d达到高峰值5.62×1012CFU/g,放线菌数在堆腐第3 d达到高峰值1.46×1010CFU/g,真菌数在堆腐第1 d达到高峰值1.13×109CFU/g;未加菌剂的堆腐处理,细菌数在第4 d达到高峰值2.01×1011CFU/g,放线菌数在第3 d达到高峰值1.46×1010CFU/g,真菌数在堆腐第1 d达到高峰值8.51×108CFU/g。在整个堆腐过程中,真菌数一直较低,细菌和放线菌相对较高。     

粪肥堆腐过程中尿囊素的变化及其影响因素

通过室内模拟和室外堆腐试验,研究了奶牛粪和鸡粪腐熟过程中尿囊素含量的变化规律,分析了高浓度尿素对奶牛粪中尿囊素形成和降解的影响。结果表明,奶牛粪肥的三种不同堆腐方式,因温度及通气状况不同,腐熟速度各异;粪肥腐熟过程中尿囊素的变化均呈抛物线型,但变化速度和幅度不同。粪肥的腐熟速度和粪肥种类影响堆腐过程中尿囊素的含量,粪肥腐熟速度越快,尿囊素含量变化越大;奶牛粪和鸡粪的尿囊素差异明显,堆腐过程中鸡粪的尿囊素含量始终高于奶牛粪。在嫌气条件下,给奶牛粪肥中加入高浓度尿素,能使粪肥中尿囊素含量显著提高,也可抑制和延缓尿囊素的降解。     

石油烃类污染物降解动力学和微生物群落多样性分析

为了探讨不同初始浓度石油污染土壤堆腐化修复机制,以石油降解菌剂和腐熟鸡粪为调理剂,研究了初始浓度分别为5 000(T1)、10 000(T2)和50 000 mg/kg(T3)的石油污染土壤堆腐化修复过程石油烃类污染物降解动力学特征和微生物群落多样性。结果表明:堆腐化修复过程石油烃类污染物降解符合一级反应动力学,反应常数分别为0.012、0.094和0.050 d-1,半衰期分别为6.79、7.37和13.86 d。整个堆腐过程石油烃类污染物平均降解速率分别为112.08、230.05和887.93 mg/(kg·d)。3个处理的孔平均颜色变化率(average well color development)和碳源利用率(除芳香烃类化合物外)随堆腐进程的推进逐渐升高,在堆腐中、后期达到最大,T3处理显著高于T1、T2处理。多聚物类和糖类代谢群是堆腐体系中的优势菌群。主成分分析表明3个处理的微生物群落差异显著(除第9天外),起分异作用的碳源主要是糖类和羧酸类。微生物群落的丰富度指数和均一度指数随堆腐进程的推进逐渐升高并在堆腐后期达到最大,与T1处理相比,T3处理分别高了0.21%和17.64%,差异达到显著水平(P0.05)。微生物群落优势度指数在中期达到最大,T1处理分别比T2、T3处理高2.12%和9.44%,3个处理间差异不显著(P0.05)。堆肥结束时3个处理的种子发芽指数(seed germination index,SGI)分别比堆腐初期提高了18.26%、20.42%和36.41%。该研究结果为黄土高原不同程度石油污染土壤堆腐化修复的应用提供参考依据和理论基础。     

加入外源菌剂后脱氢酶活性在农业废弃物静态高温堆腐过程的变化

在静态通气条件下,分别以养殖场鸡粪、猪粪、牛粪为材料,加入麦秸作为调节物质,研究了加入外援菌剂堆腐过程堆体脱氢酶活性变化及其与温度的关系。结果表明,添加微生物菌剂使得堆体温度迅速上升,整个堆肥过程中的堆体温度高于对照,在堆肥的第1～2 d进入高温期,且高温阶段持续时间延长为16～20 d;对照处理在堆腐的4～5 d后进入高温期,持续时间较短仅为7～8 d。3种物料脱氢酶活性大小相比较,加菌剂处理, 牛粪 [H+ 29.32 μL/(g·d)]鸡粪 [H+ 25.66 μL/(g·d) ]≈猪粪 [H+ 25.34 μL/(g·d)],脱氢酶高峰出现的时间以牛粪 (6 d) 鸡粪(12 d) 猪粪(14 d) 。CK处理均在堆肥后第10 d脱氢酶活性达到最高,3种物料的脱氢酶大小的顺序为牛粪 [H+ 24.62 μL/(g·d)] 鸡粪 [H+ 21.6 μL/(g·d)] 猪粪 [H+ 18.62 μL/(g·d)]。加菌剂处理在高温堆肥初期过高的温度不利于土壤微生物的活动,因此在温度大于60℃以上时,脱氢酶的活性与温度呈直线负相关,此后脱氢酶活性与温度成显著性直线正相关;对照处理升温较缓慢,酶活性和温度增长同步,整个堆腐期间的脱氢酶活性与温度成显著性直线正相关。     

促腐剂在鸡粪堆肥发酵中的应用研究

选用鸡粪和小麦秸秆为原料进行高温好氧堆肥,研究促腐剂在鸡粪堆肥发酵中的应用。结果表明,接种促腐剂可迅速提高堆肥初期的发酵温度,最高温度超过70℃,但发酵后期降温快,高温加快了堆肥的发酵。发酵20d种子发芽指数达到80%以上;发酵30d含氮量比对照高4.3%,含水量降低3个百分点。综合堆温、C/N、种子发芽指数各项腐熟度指标,接种促腐剂可使鸡粪堆肥腐熟时间比对照提前5d以上。接种促腐剂可降低物料对种子发芽指数的影响,显著缩短发酵时间,加快堆肥物料的水分挥发,使堆肥中的无机营养成分含量相对增加,从而提高鸡粪堆肥的质量。     

杏鲍菇菌糠促进畜禽粪便发酵过程的研究

研究了鸡粪、猪粪以及添加杏鲍菇菌糠的鸡粪、猪粪共4种堆料的温度、pH值、含水率、氮磷钾含量和有机碳的变化规律。结果表明,与畜禽粪便堆腐发酵过程相比,添加15%杏鲍菇菌糠可以有效缩短发酵时间4~5 d,且含水率降低、有机碳含量下降,pH值上升速度和全氮含量下降速度明显高于未添加组;全磷、全钾都由于浓缩效应呈现缓慢上升的趋势,组间无明显区别。     

不同绿肥与牛粪混合堆腐过程中有机组分的动态变化

通过苜蓿、猫尾草、籽粒苋分别与牛粪混合堆腐进行改性处理,研究堆腐过程中有机组分的动态变化。结果表明,绿肥与牛粪混合堆腐可以使堆腐产物中水溶性有机组分的含量增加,提供更多的营养物质供作物直接吸收利用,并且显著提高了堆腐产物持续生成水溶性胡敏酸的能力,其中添加苜蓿堆腐处理产生的水溶性有机组分含量大于其它处理。添加苜蓿和猫尾草堆腐不但可以增加堆腐产物中碱溶性有机物和碱溶性胡敏酸的含量,提高堆腐产物的HA/FA值,而且在堆腐后期可以降低堆腐产物中碱溶性富里酸的减小,添加籽粒苋堆腐处理这种作用不明显。     

有机肥腐解过程的红外光谱研究

对玉米秸秆、树叶、鸡粪及牛粪4种有机肥腐解过程中形成的水溶性有机物(WOM)进行了化学分析并做了红外光谱研究。结果表明,不同的有机肥的WOM总量及各组分的含量有很大的差异,树叶和玉米秸秆腐解形成的WOM中,水溶性胡敏酸(WHA)所占的比例较大;而牛粪和鸡粪腐解形成的WOM中,水溶性小分子有机物(WLOM)所占的比例较大。随着有机肥的腐解,所形成的WLOM中,脂肪族化合物、酰胺类化合物逐渐减少,有机酸的比例不断增大。WHA中的甲基、亚甲基和次甲基的含量升高,脂族性增强,酰胺结构成分逐渐减少。树叶腐解形成的碱提胡敏酸(AHA)的脂肪链结构和碳水化合物成分含量较低。牛粪腐解形成的AHA的脂肪链结构成分和碳水化合物成分含量较高。鸡粪腐解形成的AHA缺乏脂肪链结构成分,碳水化合物成分含量较高。而玉米秸秆腐解形成的AHA在不同的腐解时期有一定差异。     

不同种类有机肥施用对黑土团聚体有机碳及腐殖质组成的影响

以吉林省农业科学院黑土有机培肥定位试验基地为平台,研究了不同种类有机肥(堆腐肥、鸡粪、牛粪和猪粪)施用对土壤及不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质组成的影响。结果表明:与不施肥(CK)和单施化肥(NPK)相比,有机肥配施化肥显著(P0.05)增加了土壤有机碳、胡敏酸碳(HAC)和胡敏素碳(HUC)含量;同时,有机肥配施化肥也增加了不同粒级团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,其中施用堆腐肥显著增加了各粒级团聚体中有机碳、HAC和HUC含量。不同种类有机肥相比,施用堆腐肥处理的土壤有机碳、HAC和HUC含量均高于其他有机肥处理,并与牛粪处理之间差异显著;施用堆腐肥和牛粪后,0.25mm粒级团聚体有机碳含量高于其他有机肥处理,且2~0.25mm粒级团聚体有机碳含量显著高于鸡粪处理;从不同粒级团聚体中腐殖质组分的分布来看,施用堆腐肥后,2~0.25mm粒级团聚体中HAC和HUC含量显著高于猪粪处理,而0.25~0.053,0.053mm粒级团聚体中HAC含量显著低于鸡粪处理。上述结果说明,有机肥配施化肥提高了土壤团聚体中有机碳和腐殖质碳含量,但不同有机肥的效应不同。     

Physical,Chemical and Biological Properties of an Accelerated Cassava Based Compost Prepared Using Different Ratios of Cassava Peels and Poultry Manure

Monitoring the physical, chemical and biological properties during accelerated composting enables concise determination of its stability and maturity. Determination of physical parameters such as pH, moisture and temperature, chemical parameters such as total nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), organic matter and humic acid as well as biological parameters such as microbial count and carbon dioxide (CO₂) evolution was carried out during a four (4) week composting period, The trend observed for pH showed the mesophilic and thermophilic phases and a similar trend was observed for the compost temperature. Intermittent increase and decrease was observed for total N, P, K as well as for the fungal and bacterial population. A direct relationship was observed among the bacterial population, CO₂ evolution and humic acid. However, composting for four (4) weeks produced a stable compost, which was evident through the physical observation of the final product and the results obtained for the chemical and biological parameters.     

Study of Organic Matter Evolution in Citrus Compost by Isoelectrofocusing Technique

Three composts from citrus-processing industry wastes, sampled at prefixed times during the composting process, were studied with the aim to follow the organic matter evolution by using the isoelectrofocusing (IEF) technique. Results indicated that IEF qualitative analyses allowed evaluation of the organic matter transformation during composting process, showing a decrease of IEF peaks focused at lower values of pH (less stabilized organic matter) and a corresponding increase of peaks focused at higher value of pH (more humified material). The parameter A %, defined as the areas sum of IEF peaks focused at pH>4.7, could be considered particularly effective as a “threshold value” to evaluate the level of organic matter evolution for the considered composts.     

垃圾堆肥对难溶性磷转化及土壤磷素吸附特性影响

在城市生活垃圾进行工厂化堆肥过程中，加入难溶性磷矿粉，探讨堆肥对难溶性磷的转化能力及堆肥产品培肥后对土壤磷素吸附特性的影响。结果表明，加入磷矿粉可使堆肥中活性有机磷、中等活性有机磷、中稳性有机磷、高稳性有机磷及速效磷含量均有不同程度的提高，与对照相比分别增加212.69%、80.36%、61.21%、62.74%、157.89%。通过电镜观察表明，堆肥后磷矿粉典型的矿物特征消失，表面呈蜂窝状。将堆肥后的产品进行培肥试验表明，富磷垃圾肥处理可明显改善土壤磷素的吸附特性，与施化肥相比，最大吸附量(Q_m)下降8.76%，最大缓冲容量(Q_m·K)下降13.58%，而磷素的吸附饱和度(DPS)、零净吸附浓度磷(EPC₀)则呈不同程度的增加，幅度依次为98.52%、7.13%。试验结果显示，通过堆肥生产富磷垃圾肥可为解决中国磷素资源缺乏、化学磷肥利用率低等问题提供一条生物学途径。     

MOLECULAR WEIGHT DISTRIBUTION OF SOIL ORGANIC MATTER AS AFFECTED BY ACID PRE-TREATMENT AND FRACTIONATION INTO HUMIC AND FULVIC ACIDS

Effects of acid pre-treatment and fractionation on the molecular weight distribution of OIM Na₄P₂O₇ organic matter extracts were investigated in a chronosequence of weakly weathered soils developed on aeolian sand in New Zealand. Acid pre-treatment of soils with OIM HCl followed by OIM HCI:03M HF was found to enhance the polydispersion in the nominal molecular weights of the extracts. The same treatment resulted in significant increases in yield and reduction in ash content. However, prolonged standing of extracts in the acids led to acid-induced polymerization, resulting in a predominance of organic matter in the higher nominal molecular weight ranges. Fractionation of organic matter extracts by acid precipitation into humic and fulvic acids did not separate them according to molecular weight as commonly believed. Instead, fulvic acids from most soils were found to have similar nominal molecular weight distributions to those of their humic acid counterparts. A large proportion of soil fulvic acid compounds was in the > 100 000 nominal molecular weight range.     

立式筒仓反应器堆肥技术工艺优化研究

反应器堆肥技术作为一种新型快速堆肥方式逐渐被人们所认可，该技术包括反应器堆肥处理和陈化两个阶段，但反应器堆肥时长和通气方式等工艺参数对堆肥全过程的影响尚不清楚。因此，本研究立足生产中的实际问题，利用12 m³立式堆肥反应器，开展了反应器堆肥工艺优化调控试验，以鸡粪和锯末为原料，分别研究了连续供气和间歇供气（风机开3 min，关7 min）两种供气方式下，反应器处理周期对堆肥有机质降解率、产品含水率、氮素损失和运行成本的影响。研究结果表明：反应器堆肥10 d比2 d的处理物料有机质降解率分别增加60.7%（间歇）和66.2%（连续），产品含水率分别降低41.2%（间歇）和40.7%（连续）。反应器堆肥阶段是物料降解的主要阶段，利用反应器堆肥的时长越长，堆肥产品生产时间越短；但运行成本的增加也对反应器堆肥时长造成了限制，同时增加反应器堆肥时长也会增加堆肥物料的氮素损失，其中连续供气反应器堆肥10 d比2 d氮素损失增加17.5%。连续供气方式可提高堆肥效率，较间歇供气处理堆肥周期平均缩短32.1%，产品全氮含量平均提高7.4%，虽然反应器堆肥阶段每日能耗较间歇供气高20.2%，但堆肥周期的缩短使全程连续供气平均运行成本降低16.5%。其中，连续供气下反应器中处理6 d、8 d和10 d，堆肥产品理化性质无显著差异。综合考虑堆肥效率、产品和经济，本试验建议选择“连续供气方式+反应器内堆肥8 d”处理，既可提高反应器堆肥处理效率，在实际生产中又具有较高的经济效益潜力。     

Structural Changes of Humic Acids During Olive Mill Pomace Composting

The aim of this work was to characterize the humic acids during composting using both chemical and spectroscopic analytical methods. Humic acids (HA) were extracted from olive mill pomace (OMP) after 5, 10, 21, 32, 48, 60, 84, 95, 109 and 153 days of composting and their elemental composition, functional groups, molecular weight, ¹³C CP-MAS NMR and FTIR spectra were determined. Elemental composition of HA showed a decrease of carbon content from 56.8% to 47.1% and an increase of oxygen content from 32.7 % to 43.3%. A slight increase of carboxylic groups was observed with no variation of phenolic groups. The molecular weight of HA determined by gel chromatography showed that after 95 days of composting the molecular weight of about 40% of the polymers was greater than 10² KDalton. The ¹³C CPMAS NMR and FTIR spectra of HA showed compositional and structural changes indicating a slight increase of polysaccharides and aromatic groups and a decrease of long aliphatic chains during the composting.     

低分子量有机酸对石灰性潮土无机磷形态转化的影响

无菌培养条件下,模拟缺磷胁迫时植物根系分泌的低分子量有机酸种类和数量,采用石灰性土壤无机磷分级方法,研究了低分子量有机酸对石灰性潮土无机磷形态转化的影响。结果表明:①在石灰性潮土中无机磷主要以有效性较低的磷酸钙盐(Ca10-P等)形式存在,而有效性较高的形式(Ca8-P等)含量较少,Ca2-P就更少。②有机酸通过结合土壤中可以使磷固定的Ca、Fe及Al,致使根际范围酸化,促进磷酸盐的形态转换,增加磷的有效性。这种促进能力因有机酸种类和性质的不同而异,其促进能力大小顺序为草酸>柠檬酸>酒石酸。     

有机酸对活化土壤中镉和小麦吸收镉的影响

向土壤中加入外源有机酸,研究有机酸对活化土壤中镉的作用和小麦吸收镉的影响。结果表明：有机酸对土壤中镉有一定的活化能力,对镉活化能力强弱顺序为ＥＤＴＡ〉缺铁小麦根分泌物〉柠檬酸〉苹果酸〉水。但ＥＤＴＡ却降低了小麦地上部镉的含量,缺铁小麦根分泌物明显增加了小麦地上部镉含量。与对照相比,柠檬酸和苹果酸对小麦地上部的镉含量有一定的促进作用,也增加了小麦地上部镉含量。