厨余与园林废物共堆肥过程氮素转化及损失

为获得适用于厨余垃圾与园林废物的共堆肥工艺,采用密闭式好氧堆肥,在含水率75%和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下,以厨余垃圾和园林废物为研究对象,探讨了两者干物质质量比为4∶1(N1)、3∶1(N2)和2∶1(N3)时对发酵温度、pH值、C/N、GI、氨气、全氮、有机氮、铵态氮与硝态氮等的影响,以期揭示二者共堆肥过程中氮素的转化与损失规律。结果表明,在厨余垃圾与园林废物共堆肥过程中,两者为2∶1时,不但升温速度快,有效提高了反应过程的最高发酵温度,高达63.4℃,无害化程度彻底,而且初始C/N较适宜,在第21天实现了完全腐熟状态,加速了发酵进程;N3较N1、N2处理分别减少了30.30%、12.96%的全氮损失与7.8%、15.71%的氨气挥发损失,有效促进铵态氮向有机氮和硝态氮转化,氮素损失最小。因此,厨余垃圾与园林废物为2∶1时,更利于促进二者协同发酵处理,为提升共堆肥产品氮素养分含量提供理论支持。     

不同C/N比对双孢蘑菇培养料发酵过程温室气体排放的影响

针对双孢蘑菇培养料发酵过程中物质能量转化效率低、CO_2和CH_4等温室气体排放量大等问题,采用自制强制通风发酵箱装置研究了不同碳氮比对培养料发酵过程中温室气体排放和碳氮物质转化的影响。结果表明:发酵过程中温室气体的排放主要以CO_2为主,CH_4、N_2O和NH_3的排放量较少,并且CO_2、N_2O和NH_3的累积排放量均随C/N比的增加而降低。C/N分别为28,33,38,43处理以温室气体形式损失的碳分别为46.16,37.44,33.04,31.76 g/kg,损失的氮分别为4.72,3.49,1.76,1.65 mg/kg。C/N为33的处理更适合微生物活性,有机物降解率高于其它处理。到发酵结束时,C/N分别为28,33,38,43处理的碳物质损失分别为36.55%,45.5%,37.22%,32.71%,氮物质损失分别为5.41%,13.84%,7.59%,16.33%;但随发酵的进行,全氮相对含量因有机物降解而浓缩,呈现增加趋势。综合考虑温室气体排放和培养料发酵质量两个方面的因素,在实际生产过程中可适当提高C/N比,采用C/N为33:1~38:1的培养料配方,在不影响发酵质量的同时可减少温室气体排放量。另外,由于温室气体的排放主要集中在高温期,高温期越长,排放的温室气体越多,因此在发酵过程中应加强管理,及时翻堆,以控制发酵温度和温室气体排放。     

生物法脱除好氧出水中的亚硝态氮

从溶解氧、温度、水力停留时间、pH值、C／N五个方面对一株好氧反硝化菌脱除生活污水处理过程中好氧出水中亚硝态氮的效果进行了研究讨论。从实验数据得出，当DO为2．5．温度为30℃，HRT为7h，pH为8，C／N比为6时，出水中亚硝态氮含量达到最低值。     

长期施用化肥和秸秆对活性有机质组分的影响

以长期定位试验为基础,分析了长期施用化肥和秸秆对土壤不同组分C、N的影响.结果表明:连续施肥16年后,与CK处理相比,单施化肥使土壤全N、有机C、轻组有机N、颗粒态有机N、碱解N、易氧化有机C分别增加了13.8%,9.4%,38.2%,20.0%,19.7%和26.3%,但并没有增加轻组有机C量和颗粒态有机C量.化肥与秸秆配施后,土壤全N、有机C和不同组分C、N含量都显著大于单施化肥.单施化肥显著降低了土壤有机质、轻组有机质、颗粒态有机质的C/N比,但化肥与秸秆配施后, 其C/N比并没有继续降低.此外,易氧化有机C量与土壤有机C量显著相关,颗粒态有机N量、轻组有机N量、碱解N和土壤全N间也存在显著相关性.     

含DMPP抑制剂尿素的氨挥发特性及阻控对策研究

采用原状土柱模拟方法，探讨了施肥水平、添加不同碳氮比（C／N）有机物、不同类型土壤、土壤水分含量及温度对含3，4-二甲基吡唑磷酸盐（3，4－dimethyl pyrazole phosphate，DMPP）硝化抑制剂的尿素（DMPP尿素）氨挥发损失的影响。结果表明，施肥水平对DMPP尿素的氨挥发损失有显著影响，随着DMPP尿素施用量的增加，土壤氨挥发损失量呈显著上升的趋势；DMPP尿素配施低C／N比的有机物鸡粪，氨挥发损失增加6．0％；而配施高C／N比的生物秸秆，则表现为可抑制78．2％的氨挥发损失；DMPP尿素的氨挥发损失受土壤理化性质影响很大，在肥力高的碱性土壤中氨挥发损失严重，而在酸性红壤和阳离子交换量高的青紫泥中挥发损失量较低；在土壤含水量为田间饱和持水量时，氨挥发损失表现为急剧增加；随着土壤温度的升高，氨挥发损失的量快速递增。合理控制施肥量、选择配施高C／N比的生物秸秆和适宜的水分管理方式是减少农田氨挥发损失的重要对策。     

茶树对可溶性有机和无机态氮的吸收与运转特性

【目的】 揭示亚热带茶树能否直接吸收利用分子态可溶性有机氮，探讨茶树吸收可溶性有机和无机氮后的运转特性差异。【方法】 采用13C、15N双标记甘氨酸、15N标记硫酸铵和15N标记硝酸钾为同位素示踪剂，采用茶树（黄金桂）幼苗为试验材料进行同位素示踪盆栽试验，用同位素质谱仪测定茶树植株地上和地下部的13C、15N丰度。【结果】 供试土壤施用13C、15N双标记甘氨酸态有机氮后，2 h和6 h茶苗地下部和整株中的13C增量/15N增量比值均接近于1:1的理论值；2 h和6 h茶苗地上部未检出13C增量，而72 h地上部13C增量达0.284 μmol/（g，DW）；施用铵态氮2 h、6 h和72 h茶苗地下部、地上部和整株中的15N增量均极显著高于施用硝态氮和甘氨酸态有机氮；施用铵态氮6 h茶苗地上部15N增量/地下部15N增量比率分别比硝态氮和甘氨酸态有机氮的比率高34.7%和65.0%，72 h茶苗地上部15N增量/地下15N增量比率分别比硝态氮和甘氨酸态有机氮的比率高88.6%和133.0%，差异均达极显著水平。【结论】 黄金桂茶苗具有从土壤中直接吸收利用甘氨酸分子态有机氮的能力，但吸收量不及铵态氮和硝态氮；吸收的可溶性分子态有机氮可以从茶树根系运转至地上部；不同形态氮素在茶树植株体内的迁移能力高低表现为:铵态氮>硝态氮>甘氨酸态氮，该研究结果进一步证明陆地生态系统植物直接吸收利用可溶性有机氮是普遍存在的现象。     

不同施肥处理土壤及不同C/N比有机物料中有机N的矿化进程

采用室内恒温控湿好气培养试验研究长期不同施肥制度培育的土壤有机N库的供氮能力及不同C/N比有机物料掺混土壤后有机N的矿化特征与进程。结果表明:长期不同施肥制度培育的土壤有机N库的供氮能力各不相同,与不施肥处理相比,长期施用化肥或有机肥均能提高土壤的供氮能力,二者相结合可明显提高土壤供氮力;不同C/N比有机物料掺混土壤后有机N的矿化特征与物料的C/N比密切相关,有机N的矿化进程可区分为前期的快速分解和后期的缓慢分解。     

长期施肥对太湖地区黄泥土有机氮和有机碳的影响

采用Bremner法对24年长期施肥试验后黄泥土耕层土壤有机N组成进行分级.结果表明:与不施肥处理相比,施有机肥能显著增加耕层土壤全N、酸解有机N、酸解NH4 -N、氨基酸态N、非酸解有机N和有机C含量,尤其利于提高氨基酸态N和非酸解有机N的含量;与不施N相比,施N肥能提高全N、酸解有机N、酸解未知态N、氨基糖态N和有机C含量,土壤有机N主要由酸解NH4 -N和氨基酸态N组成,其次为酸解未知态N和非酸解有机N,氨基糖态N含量最小,有机肥和N肥是影响全N、有机N、有机C和水稻产量的重要因子,两者配施能提高土壤供N和固C能力,是维持土壤肥力最佳的施肥方式.     

秸秆沼气关键技术研究与应用

研制出新型秸秆沼气技术,即以秸秆为基质,经微生物发酵后制取沼气。选育出高效活性菌种"沼气1号",研制出菌种的工厂化生产工艺流程和秸秆好气-沼气接力发酵技术(二次发酵法),建立了秸秆沼气的产业化技术体系。     

菇渣发酵园艺基质的理化性状和应用效果

利用菇渣等固体废弃物生产园艺基质是充分利用自然资源的环保措施。利用工厂化生产金针菇的菇渣为主要原料，加入一定比例的尿素、芝麻渣、发酵微生物等辅料，通过充分堆制发酵生产园艺基质。试验表明，菇渣发酵后按照体积比6：4的比例与蛭石混合是最佳配方。黄瓜和网纹甜瓜的栽培试验表明，混配的菇渣基质可以降低生产成本，提高产量和品质，是一种优质的环保型有机园艺基质。     

易降解有机质含量对黄瓜秧堆肥腐熟和氮损失的影响

蔬菜废弃物无害化处理,尤其对于集约化蔬菜产地,缺乏适用技术,易污染环境,浪费资源,甚至造成后续安全隐患。为实现蔬菜废弃物的安全高效转化,该试验以黄瓜秧为堆肥主原料,以玉米秸秆、淀粉和尿素为调理剂,在控制混合堆肥物料初始碳氮比为25,物料水分质量分数为60%,总物料质量相同的条件下,分析易降解有机质(除木质纤维素之外的有机质)比例对堆肥腐熟进程和氮素损失的影响。试验设置添加易降解有机质的质量分数分别为27%(T1)、36%(T2)、45%(T3)、51%(T4)4个处理,利用自制密闭式堆肥反应器研究了随堆肥进行,不同处理温度、物料损失、有机质降解和二氧化碳释放、p H值、电导率(electrical conductivity,EC)、发芽率指数(germination index,GI)的变化情况,并同时分析了氨气挥发速率、累积排放量和氮素损失率等。研究结果显示:随着初始混合物料中易降解有机质的增加,堆体的最高温度呈现出先升高后降低的趋势,但根据物料的p H值、EC和GI值判断,易降解有机质比例过高会影响堆肥的腐熟过程,其比例不宜超过45%,其中T3的最高温度最高,高达71.4℃,且有机质减少量和CO2累积排放量最高,表明T3最利于堆肥的起爆反应和无害化目标的实现;然而,易降解有机质的增加会伴随氮素损失,尤其是氨气挥发损失量的增加,其中T3氨气损失累积量最大(380.29 mg),T4的氮素损失率最高(36.01%),即物料中的木质纤维素有利于减少氮素的损失。综上,物料中易降解有机质质量分数为45%最利于堆肥的高温实现,同时对腐熟的影响较小,但氮素损失率高,因此实际生产中可额外添加木质纤维素类膨胀剂,改良物料的物理结构和理化特点,从而在实现高温的基础上减少氮素的损失。     

立式连续干发酵装置的设计与产气特性

该研究设计的立式连续干发酵装置的几点特色包括搅拌升温调节罐、多点分布式进料、立式连续干发酵反应器和熟料回流混合过程,形成一种高固体浓度有机废弃物制取生物燃气的工艺方法及其发酵系统,可实现沼气工程的快速启动、厌氧发酵罐内无需搅拌、且节能,节水,减少沼液沼渣的排放量,保护环境,降低成本。采用上述设计的反应器进行发酵试验,研究熟料回流对产气特性的影响得出,应用回流的各组挥发性脂肪酸(volatile fatty acids,VFA)都有所降低,且回流比为1:7的VFA含量最低,氨氮没有累积,C/N接近25,产气效果最好。回流比1:9组,VFA含量累积最高,同时出现氨氮抑制产气的现象,所以得出熟料回流量过多,厌氧发酵系统就会受到抑制,且熟料回流对沼气中甲烷含量没有显著影响。     

麦秆和羊粪混合高温堆肥腐熟进程研究

试验研究了添加不同比例的麦秆对羊粪高温堆肥腐熟进程的影响。结果表明, 羊粪高温堆肥时添加麦秆可缩短进入高温发酵阶段的时间, 减少氮素损失, 加快C/N降低速率。在堆肥过程中, 高温发酵层从中间向上下扩散; 有机质的下降速度在堆肥初期与麦秆比例呈正比, 在堆肥后期呈反比。堆肥结束时, 各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别较堆肥初期提高2.29%~8.41%、12.51%~24.88%、1.77%~31.34%和5.03%~25.45%, 其中羊粪与秸秆6︰4处理的增幅均为最高; 速效氮含量较堆肥初期下降34.62%~14.10%, 其中6︰4处理降幅最小。在实际应用中, 羊粪与麦秆按体积比6︰4进行堆肥较为适宜, 腐熟速度最快, 若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标, 则其腐熟速度比纯羊粪提高1倍, 28 d即可腐熟。     

适宜猪粪与菌渣配比提高堆肥效率

为摸索猪粪和菌渣堆肥生产有机肥技术,在自然发酵条件下,设计猪粪和菌渣9:1、8:2、7:3、6:44种不同比例(湿质量比)进行高温堆肥试验,研究了堆肥过程中温度、pH值、有机碳、发芽指数及养分氮、磷、钾的动态变化。结果表明,堆体温度在第3天即达50"C以上,保持高温25~32 d后开始下降,其中6:4处理高温期比9:1处理长7 d;4个处理pH值都呈先快速上升、之后下降并趋于稳定的趋势,pH值在6.83~8.62间变化;有机碳(质量分数)总体上呈下降之势,至堆肥结束4个处理分别下降了16_3%、14.5%、13.6%和11.9%,菌渣比例提高可减少堆体有机碳的损失:除6:4处理外,其他处理发芽指数分别于23、33和47 d达80%以上,同一时期菌渣比例越高堆体提取液对植物的毒害作用越强;氮磷钾总养分(质量分数)前期(约19 d)呈基本持平或少量下降,随后持续上升,堆肥结束4个处理分别为5.93%、5.57%、5.64%和5.13%。6:4处理氮磷钾总养分在堆肥大部分时期(45 d内)≤5.0%,其他处理在21~25 d后均≥5.0%。综合考虑堆肥质量和堆期等因素,利用猪粪和菌渣为原料规模化生产机肥,猪粪和菌渣适宜的比例为8:2。同时,因猪粪和菌渣C/N均较低,建议适当增加米糠等C/N高的添加料,进一步提高堆肥效率。     

不同微生物菌剂对鸡粪高温堆腐的影响

以鸡粪和玉米秸秆为原料,采用好氧堆肥的方式,研究添加三种不同微生物菌剂对鸡粪高温腐熟效果的影响,探索有益微生物菌剂在畜禽废弃物高温堆肥中的作用。分析了堆肥不同时期各处理的堆温、pH值、种子发芽指数、水溶性铵态氮、水溶性有机氮、全氮、有机碳的变化。结果表明,在添加玉米秸秆调节物料碳氮比(25/1)的情况下,添加本研究中所采用的微生物菌剂可以迅速降低物料对种子发芽指数的影响,使发芽指数在21 d内达到80%以上,较对照提高45.52%;对水溶性铵态氮的转化和水溶性有机氮的形成都有明显的促进作用,腐熟堆肥的氮素保持提高25.46%;明显提高堆肥初期发酵温度,使堆体在第2 d达到高温阶段,并持续7 d以上,最高温度比对照高4.8℃,满足堆肥无害化卫生要求,大大缩短堆腐周期。综合多项指标分析,接种菌剂M2对促进有机碳的分解、有机氮的形成和提高腐熟效率更为有利。     

Soil biodegradation of maize root residues: Interaction between chemical characteristics and the presence of colonizing micro-organisms

Due to their direct contact with the soil, roots are exposed to colonizing micro-organisms that persist after the plant has died. These micro-organisms may affect intrinsic root-chemical quality and the kinetics of root residue decomposition in soil, or interact with soil micro-organisms during the decomposition process. The aims in this work were i) to determine the interactions between the presence of root-colonizing micro-organisms and root-chemical quality and ii) to quantify the effect of these micro-organisms on root decomposition. Roots were selected from six maize genotypes cultivated in the field and harvested at physiological maturity. The roots of two genotypes (F2 and F2bm1) had a higher N content, lower neutral sugars content and higher Klason lignin content than the other genotypes (F292, F292bm3, Mexxal, Colombus). Location of the root residue micro-organisms by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy revealed that F2 and F2bm1 roots were more colonized than roots of the other genotypes. Electron Dispersive X-Ray microanalyses of in situ N confirmed a higher N content in the colonizing micro-organisms than in the root cell walls. Residues of F2 and F2bm1 roots decomposed more slowly and to a lesser extent than those of the other genotypes during incubation in a silty loam soil under controlled conditions (15 °C, −80 kPa). After 49 days, 40.6% of the total C from F292 was mineralized but only 20.7% of from F2bm1. These results suggest that residue-colonizing micro-organisms decompose the cell-wall sugars to varying extents before soil decomposition thereby modifying the chemical quality of the residues and their mineralization pattern in soil. Due to their high N content, colonizing micro-organisms also impact on the total N content of root residues, reducing their C to N ratio. Gamma sterilized root residues were incubated under the same conditions as non-sterilized residues to see if micro-organisms colonizing root residues could modify the action of soil micro-organisms during decomposition. Similar C mineralization rates were observed for both non-sterilized and sterilized residues, indicating that the residue micro-organisms did not quantitatively affect the activity of soil micro-organisms.     

不同C N比堆肥碳素物质变化规律研究

针对堆肥化过程中常伴有少量CH4等温室气体排放造成环境污染等问题,采用密闭堆肥化装置,进行了不同碳氮比和通气条件下,堆肥过程中的气体释放规律、影响因子及其对堆肥理化性质的影响研究。结果表明,C/N=25、30堆肥处理的有机物降解率高于低碳氮比处理;全氮含量随着有机物的降解而浓缩,随着堆肥的进行而不断提高,到堆肥结束时,C/N=15、20、25和30处理的全氮含量分别为23.5、24、27.8 g.kg-1和28.4 g.kg-1;堆肥过程中,C/N=15、20、25和30的堆肥处理CH4累积排放为0.67、0.95、2.25g.kg-1和1.80 g.kg-1,损失比例占初始碳物质的0.39%、0.5%、1.24%和0.92%,并且CH4气体的排放主要集中在高温前期,高温期越长,排放的温室气体越多。高温期适当增大通气量,对于控制堆肥温度和减少温室气体生成有双重作用。