不同热解温度生物质炭对羊粪堆肥过程氮素损失的减控效果

为探讨高温堆肥中氮素损失的有效控制技术，以2种不同热解温度制备的稻壳生物质炭为堆肥添加剂，与羊粪、食用菌渣混合，进行了43 d的堆肥试验。设置了3 个处理，羊粪与食用菌渣质量比9:1混合体作为预备物料，在预备物料上分别添加450、650 ℃热解的生物质炭（占预备物料质量百分比15%）为B1、B2处理，在预备物料上添加未热解的稻壳（与生物质炭等体积）为CK处理。监测了堆肥体的温度、NH3挥发、N2O排放、pH值等参数变化动态，分析了不同热解温度生物质炭在堆肥中的保氮效果。结果表明，B1、B2处理促进了堆肥初期的温度快速上升，堆肥体初次升温至55 ℃所需时间分别较CK 缩短了2、6 d，B2 处理的促升温、增温效应优于B1 处理；堆肥43 d 后，CK、B1 与B2处理的NH3挥发累积量分别为378.12、117.22、94.16 mg/kg，N2O排放累积量分别为13.9、26.3、23.6 mg/kg，氮素损失率分别为47.8%、34.1%，30.5%；B1、B2处理增加了堆肥体N2O排放，降低了堆肥体NH3挥发，整个堆肥过程中N2O排放累积量远小于NH3挥发累积量，添加生物质炭对堆肥过程氮素损失表现为正向的减控作用，B1、B2处理的氮素损失率分别较CK处理降低了28.6%、36.19%，B1、B2处理之间差异不显著（P＞0.05）。综合堆温快速上升、氮素损失控制等指标，B2处理对羊粪堆肥过程保氮效果优于B1处理；堆肥工程中应用生物质炭减控氮素损失及提高堆肥质量，优选热解温度650 ℃制备的生物质炭。     

冬季堆肥中翻堆和覆盖对温室气体和氨气排放的影响

为明确冬季条垛堆肥过程中温室气体排放规律和主要影响因素,以猪粪和玉米秸秆为原料,研究了冬季条垛式堆肥过程中翻堆和覆盖作用对温室气体和氨气排放的影响。试验结果表明,在冬季堆肥高温期能维持2周以上,达到良好的卫生化效果;而在腐熟期堆体温度迅速下降,微生物活性停滞,堆肥腐熟进程受抑制。初始总有机碳的0.14%～0.76%以CH4损失,NH3和N2O的挥发则分别占到了初始总氮的10.3%～29.5%和0.81%～3.93%。数据分析结果显示,翻堆能够显著减少堆肥化过程中N2O和CH4排放,但增加NH3的排放。覆盖能够减少NH3的挥发,增加甲烷的排放,对N2O排放的影响不显著。     

生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH+4-N向NO-3-N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH+4-N/NO-3-N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

牛粪堆肥化中氮素形态与微生物生理群的动态变化和耦合关系

在强制通风静态垛装置中研究了牛粪堆肥化中氮素形态和微生物生理群的动态变化。在堆制的56d里,根据堆温变化分阶段采集堆肥样品,测定各种氮素组分的含量和氮素微生物生理群的数量。结果表明,堆肥过程中,总氮减少了21．6％;有机氮是堆肥中的主要氮素形态,其含量降低了19．1％;氨基酸态氮和氨态氮的含量分别降低了20．9％和86．4％,在有机氮和总氮中的比例分别降低了2．2％和5．2％;氨基糖态氮和硝态氮含量分别增加了147％和79％,在有机氮和总氮中的比例分别增加了2倍和1．3倍。氨气的挥发占总损失的63％,高温期的释放量占总挥发量的69％。堆肥中氨化细菌数量较高,在高温期大幅度增加,其数量变化与堆肥中氨气和氨态氮含量都呈极显著正相关关系。在堆肥过程中,硝化细菌数量总体较小,在降温期增加幅度较大;反硝化细菌数量逐渐增加,堆制结束时达到堆肥初期的2．45倍;固氮菌数量总体增加1．8倍,其中降温期数量较多。堆肥过程中存在的反硝化作用,是氮素损失的另一个重要原因。     

木本泥炭添加比例对猪粪堆肥腐熟度和污染及温室气体排放的影响

针对当前猪粪好氧堆肥过程中存在的腐熟度低、氮素损失严重、污染气体排放量大等问题,该研究以木本泥炭作为添加剂与猪粪进行联合堆肥,研究了不同木本泥炭添加量(添加比例依次为占物料湿基质量的5%、10%、15%和20%的4个处理)对猪粪好氧堆肥产品腐熟度和堆肥过程中CH4、NH3和H2S等污染气体排放变化的影响。结果表明:在猪粪堆肥中添加木本泥炭作为调理材料,堆体可成功启动升温,在第2~4天堆体可进入高温期,并持续7 d以上,达到无害化卫生标准;经28 d好氧堆肥以后,堆肥产品p H值为8.0左右,电导率值为1.47~1.82 m S/cm,发芽指数均大于80%,达到腐熟标准;木本泥炭添加量增加至15%以上时,有机质分解程度高,物料干质量降解率达22%左右,28 d堆体含水率下降35%左右,CH4、NH3和H2S排放量分别减少82.12%~89.48%、53.47%~63.31%、50.98%~62.76%,总温室气体排放当量减少70.34%~83.26%,堆体总氮损失减少率达44%~63%,保氮效果显著。因此,建议木本泥炭用作猪粪堆肥添加剂的最优添加量为15%~20%(以物料总湿重计)。     

秸秆过滤猪场废水及滤料与猪粪好氧堆肥研究

秸秆具有较大的比表面积,对猪场废水中悬浮固体及氮素等养分具有较好的截留及吸附特性,有助于猪场废水后续资源化利用,但过滤后秸秆滤料的高效再利用又成为新的研究热点。该研究利用玉米秸秆过滤猪场废水,研究过滤后的秸秆滤料与猪粪好氧堆肥效果,堆肥过程中碳、氮转化及有害气体的排放规律。结果表明：玉米秸秆过滤猪场废水最优工艺条件为：滤层容重为0.15 g/cm3,过滤管径为9 cm,装填高度为40 cm,此条件下猪场废水总氮（Total Nitrogen,TN）、总悬浮固体和化学需氧量的去除率分别为22.80%、51.60%和76.81%。在初始C/N、环境温度、含水率、通风速率分别为20～35、22.32～32.05 ℃、65%、0.2 m3/h条件下,初始C/N越高,堆肥效果越好,堆体总有机碳（Total Organic Carbon,TOC）损失越大,而TN损失越小,有害气体排放主要集中在堆肥前期;初始C/N为35时,最高堆体温度达65.96 ℃,高温期（>50 ℃）可维持21 d,其中60 ℃高温长达12 d,种子发芽指数和TOC、TN损失率分别为81.03%、57.73%和10.08%,虽然CH4、CO2排放有所增加,但NH3、N2O排放和氮素损失显著降低（P<0.05）,CH4、CO2、N2O 3种温室气体的温室效应影响潜值为137.53 kg/t（以CO2为当量）。研究为秸秆滤料和猪粪的资源化利用及其好氧堆肥过程有害气体的减排提供基础依据。     

露天鸡粪好氧堆肥氮素的径流及淋洗损失

在露天自然条件下对鸡粪进行好氧堆肥,系统研究了堆肥过程中氮素的径流和淋洗损失。结果表明,堆肥期间通过径流损失的氮素只占初始堆肥氮素的3‰~6‰,其中无机氮与有机氮约各占50%,径流中总氮浓度在不同时间和降雨量条件下差异较大,浓度平均在20 mg/L左右;氮素表现出很强的空间移动性,堆肥期间氮素至少能够迁移至150 cm土层,对当地地下水安全构成了严重威胁;堆肥过程中可能有35%~65%的氮素会通过氨挥发损失;用秸秆覆盖堆体能显著降低堆肥氮素的径流损失,而添加沸石减少堆肥氮素损失的效果不显著。     

添加剂对猪粪秸秆堆肥的氮素损失控制效果

为减少堆肥过程中的氨气挥发和氮素损失,该文以新鲜猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风静态垛堆肥装置进行35 d的好氧堆肥试验,研究2种固氮添加剂(过磷酸钙+氢氧化镁、磷酸+氢氧化镁)对猪粪秸秆堆肥过程中的氮素损失控制效果。结果表明:添加适量的固氮剂均可降低堆肥化过程中氨气的排放率。过磷酸钙+氢氧化镁处理相比较对照和磷酸+氢氧化镁处理,氮素固定率较高,固氮效果较好。与对照处理相比,该处理在整个堆肥过程中的累积氨气挥发量和总氮损失分别降低了41.78%和13.27%;在堆肥结束时,铵态氮和硝态氮含量分别提高了60.00%和24.66%。最终堆肥产品的种子发芽率指数为97.22%~115.86%,表明所有处理在堆置35 d后均达到腐熟。X射线衍射分析证实了添加固定剂处理的堆肥产品中均有鸟粪石(Mg NH_4PO_4·6H_2O)的存在,说明通过添加过磷酸钙+氢氧化镁、磷酸+氢氧化镁2种固定剂可以改变堆肥的理化性质,促进堆肥的降解和腐熟。     

沸石添加剂对污泥堆肥过程中的氨挥发及相关因素的影响

以污泥和秸秆为基本堆肥原料,向其中添加不同比例的沸石(5%和10%),采用密闭室动态吸收法,分析了污泥堆肥过程中的氨挥发速率以及氨挥发的相关影响因素。结果表明:堆肥中添加5%和10%的沸石,与对照相比显著降低了氨挥发累积速率27.9%和48.7%,并且延迟1 d出现氨挥发峰值。沸石添加剂对氨挥发影响因素温度、p H值、EC和NH4+-N均有显著影响,添加沸石缩短堆肥高温期3 d,降低堆肥中后期堆体温度(降幅为0.17~13.5℃),增加堆体0.09~0.22个p H单位,维持堆肥更低电导率(1 876.7~2 636.7μS·cm-1),降低堆体NH4+-N 9.07%~22.2%。污泥堆肥中添加沸石降低了氨挥发累积速率,保留了堆体中的有效氮,在堆肥工程中具有较为广阔的应用前景。     

水分含量对水葫芦渣堆肥进程及温室气体排放的影响

水葫芦经挤压处理后,容积减小、干物质含量提高,利于堆肥生产,但目前缺乏相关堆肥条件的研究。本文通过水稻秸秆与水葫芦渣以不同比例混合来调节堆体水分,探讨在65%、70%、75%、80%水分条件下堆肥效果及环境影响,以获得堆肥的最优水分条件。本试验为静态堆肥,动态监测堆体温度、pH值、碳氮养分和温室气体。结果表明,水分对堆体pH、胡敏酸(堆肥7 d)、富里酸无显著影响,对温度、水溶性碳、胡敏酸(堆肥50 d)、凯氏氮、硝态氮、铵态氮影响显著。其中75%水分处理升温能力最佳,堆肥6 d即达最高堆温(53.4℃);50 d时其凯氏氮、硝态氮、铵态氮显著高于65%和70%的水分处理(P<0.05);75%水分处理堆肥50 d与7 d相比,凯氏氮降低最多(21.1%),硝态氮增加最多(434%),铵态氮降低幅度最小(14.1%)。水分对CH4的产生无显著影响;但高水分促进CO2和N2O排放,75%水分处理的CO2排放能量最高,是其他处理的1.9~2.5倍,80%水分处理的N2O排放通量最高,是其他处理的3.9~23.1倍。综合考虑,水稻秸秆与水葫芦渣混合堆肥,堆体水分为75%较为适宜,能兼顾堆肥效率、品质和环境效益。     

MSW Compost Reduces Nitrogen Volatilization During Dairy Manure Composting

Manures lose N through volatilization almost immediately after deposit. Attempts to control losses include the addition of a C source to stimulate nitrogen immobilization. Composting is a treatment process that recommends the addition of carbonaceous materials to achieve a C:N ratio of 30:1 to stimulate degradation and immobilize nitrogen. Dairies near cities may be able to reduce N loss from manures by composting with urban carbonaceous residues such as municipal solid waste (MSW) or MSW compost that, by themselves, have little agronomic value. Studies were conducted using a self-heating laboratory composter where dairy solids were mixed with MSW compost to determine the reduction of N loss during composting. One-to-one mixtures (v/v) of dairy manure solids and MSW compost were composted and NH₃ volatilization, CO₂ evolution and temperatures were compared to composting of manure alone. Addition of MSW compost resulted in increased CO₂ evolution and reduced N loss. Nitrogen loss from composting dairy manure alone was four to ten times greater than that from composting dairy manure mixed with MSW compost. Adjustment of the C:N ratio to 25 by adding MSW compost to manure appeared to be the major factor in reducing N losses.     

碳氮比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放的影响

为确定鸡粪堆肥最优碳氮比（C/N比），该研究以新鲜鸡粪为堆肥原料，添加玉米秸秆调节初始C/N比为14、18和22进行好氧堆肥，研究不同C/N比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放（NH3和H2S）的影响。结果表明：C/N比为14的处理堆肥产品未腐熟，C/N比为18和22的处理均达到腐熟。C/N比为18的处理NH3累积排放量和总氮（TN）损失率最高；C/N比为18～22时，C/N比越高，NH3累积排放量和TN损失率越低。C/N比为14的处理H2S累积排放量和总硫（TS）损失率最高；C/N比为18和22的两个处理，H2S累积排放量显著降低，且无显著差异。此外，C/N比为18处理的微生物群落多样性在整个堆肥过程中显著高于C/N比为14和22处理。堆肥的理化指标、臭气排放与微生物群落之间的相关性分析表明，高温、高pH和缺氧环境会增加Firmicutes丰度，进而促进NH3和H2S的排放，相反地，低温、低pH和氧气充足的环境更有利于Actinobacteria增殖，有利于减少NH3和H2S的排放。综合考虑堆肥产品腐熟度和臭气减排效果，建议低C/N比鸡粪堆肥的初始C/N比为18～22。当秸秆资源不足时，建议初始C/N比为18；秸秆资源充足时，建议初始C/N比为22。     

不同化学添加剂对猪粪堆肥中氮素损失的控制

以氢氧化镁＋磷酸、磷酸、磷酸二氢钾＋氯化镁和磷酸二氢钙＋氯化镁为固氮添加剂,以猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风静态垛堆肥装置进行高温好氧堆肥试验,研究了不同化学添加剂对猪粪堆肥过程中的保氮效果。结果表明,化学添加剂可以显著降低堆肥化过程中氨气的排放率。氢氧化镁＋磷酸、磷酸、磷酸二氢钾＋氯化镁和磷酸二氢钙＋氯化镁的氮素损失分别占初始氮的13.15%、11.50%、10.69%和7.59%,与对照相比,各添加剂处理的固氮率为58.27%~75.90%。磷酸二氢钙＋氯化镁处理的氮素损失最少,但堆肥过程中有机物降解受到明显的抑制作用。在堆肥结束时,各添加剂处理的有机物降解率仅为对照处理的58.48%~98.70%。最终堆肥产品的种子发芽指数为69.87%~118.24%,表明所有处理在堆置39 d后均达到腐熟。根据模糊评价的结果,该试验中的磷酸二氢钾和氯化镁是堆肥过程中最佳的固氮材料。     

水氮耦合对水稻田间氨挥发规律的影响

在防雨棚池栽试验中应用通气法研究了水氮耦合对稻田土壤氨挥发速率的动态变化及损失量。结果表明,稻田施用氮肥后有明显NH3挥发损失,整个生育期累计氨挥发量为31.67～69.70kg·hm^-2,占施氮量的17.95%～28.64%;不同生育时期氨挥发量的大小依次为返青期〉拔节孕穗期〉分蘖期〉抽穗开花期〉乳熟期,挥发高峰出现在施氮肥后的1～3d内;随着施氮水平增加,田间氨挥发量显著增加。与此同时,稻田水分状况对NH3挥发损失具有重要影响,与常规灌溉模式相比,控制灌溉条件下氨挥发总量和氨挥发损失率均较小,且不同施氮水平间差异显著。就氨挥发损失率而言,在试验条件下水氮耦合效应显著,以控制灌溉模式下施氮量为180kg·hm^-2时的氨挥发损失率最低,为17.59%。     

添加不同辅料对污泥堆肥腐熟度及气体排放的影响

选择玉米秸秆和木本泥炭两种辅料添加至脱水污泥中进行联合好氧堆肥,研究了秸秆和木本泥炭作为添加剂对污泥堆肥腐熟度和堆肥过程中气体排放(NH_3、CH_4和N_2O)的影响。两种辅料添加量均为初始物料的15%,堆肥在60 L的密闭反应器中共持续35 d。研究结果表明,秸秆作为添加剂与污泥联合堆肥,堆肥产品可以达到卫生标准和腐熟标准。添加秸秆处理整个堆肥过程中累积NH_3、CH_4和N_2O排放量分别为2.2、0.14和0.09 g/kg,NH_3和CH_4排放主要发生在堆肥的升温期和高温期,N_2O排放主要发生在堆肥的后腐熟阶段。添加木本泥炭作为添加剂不能成功启动堆肥,整个堆置过程中未检测到NH_3和CH_4排放,但是在堆肥前期有大量N_2O产生。对于添加秸秆的处理,CH_4、N_2O和NH_3对总温室气体排放的贡献率分别为45%,36%和19%,CH_4所占比重最高。     

秸秆不同用量对污泥堆肥保氮效果研究

通过对北京市城市生活污泥与不同量小麦秸秆进行混合堆肥,研究堆肥过程中N素损失的控制。结果表明,在堆体中添加小麦秸秆能够在堆肥初期很好的抑制NH3挥发;添加20%麦秸的处理堆体最高温度能够达到67℃,比对照处理(纯污泥)高16℃,在50℃以上维持7天,比对照处理长6天,完全达到无害化处理要求;而且,堆肥初期NH3挥发量为对照处理的1/5;NH4+-N最高含量和变化范围都小于对照处理;堆肥后全N损失仅为15.77%;经过50天的堆肥化处理,所有处理的物料变为疏松形态的灰黑色腐殖质,臭味消失,基本达到腐熟。     

生物质炭添加量对伊乐藻堆肥过程氮素损失的影响

为探讨高温堆肥中氮素损失的有效控制技术,研究以生物质炭为添加剂对伊乐藻与稻草混合堆肥过程中氮素损失的影响,通过静态高温好氧堆肥试验,设置了6个处理,即：CK（不添加生物质炭）、5个生物质炭不同添加量处理（以CK为基础,生物质炭添加量分别为CK堆体干基质量的6%、18%、30%、42%、54%）,监测了伊乐藻与稻草混合堆肥过程中堆温、氨挥发速率等相关指标的变化。结果表明,与 CK 相比,添加生物质炭可以提高堆温、延长高温期天数、缩短堆肥周期,堆肥周期减少天数与生物质炭添加量呈极显著的对数曲线相关（P<0.01）;添加生物质炭可以显著降低堆肥过程中的氨累积挥发量（P<0.05）,但与CK相比,生物质炭添加量为6%、18%处理的氨累积挥发量分别增加了26.58%、6.34%,同时,氮素损失率亦高于CK处理;堆肥过程中氮素损失率与生物质炭添加量关系密切,呈显著的一元三次曲线相关（P<0.05）,生物质炭的适宜添加量为27.11%～45%;根据不同影响因子的标准偏回归系数,对堆肥体氮素损失率的影响,由大到小依次为全氮、铵态氮、有机碳。     

不同覆盖措施对鸡粪堆肥氨挥发的影响

采用箱式抽气法对不同鸡粪堆肥体系中氨气挥发释放速率及其影响因素进行了研究.结果表明,鸡粪堆肥的氨挥发强度在堆置后20d内最大.氨挥发速率最高达到0.28 g/(kg·h),覆盖粘土能有效抑制堆体的氨挥发.覆盖处理中铵态氮有累积的现象,铵态氮浓度最高达到6.68 g/kg,导致其pH值和电导率显著高于不覆盖处理.从全氮含量的变化来看,覆盖秸秆和篷布处理的氮素损失率分别为21-79%和19.78%,是对照处理的73.71%和66.91%,表现出良好的保氮效果.     

猪粪固体自然堆放方式下含氮气体排放规律及其影响因素研究

针对我国畜禽固体废弃物自然堆放管理过程中含氮气体排放欠缺系统研究、排放规律尚不清晰的现状,以长江流域生猪固体废弃物典型自然堆放方式为例,采用静态箱一气相色谱法、化学发光法、磷酸甘油溶液吸收法对猪粪固体堆放下N20、NO、和NH33种主要含氮气体排放进行了一个堆肥周期的系统观测,深入研究了猪粪固体堆放管理方式下3种含氮气体排放规律及其影响因素。一个堆放周期的试验结果表明：在固体贮存堆体最初含水量较多的情况下,NH3前期排放较多,后期排放比较少,受堆体氨态氮浓度影响较大。N2O和NOx的排放规律基本相同,都呈现前期排放量较小,后期排放增多的态势,这与降雨导致的酸性环境加剧硝化反硝化作用有关。堆体表面与堆体内部剖面N20的排放趋势基本相同,而堆体下部土壤剖面的N20受堆体影响较小。