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。     

不同碳氮比下牛粪高温堆肥腐熟进程研究

为有效处理奶牛场养殖粪污,建立以之为原料的牛粪有机肥高效堆肥工艺,本文通过工厂堆肥试验,以牛粪为主料,以蘑菇渣、稻壳为辅料,设置C/N=15、C/N=25、C/N=35三个处理,研究不同碳氮比原料高温堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N和养分等理化指标的变化。结果表明,C/N=25堆体达到的温度最高,达到最高温度所需时间最短且保持65℃以上时间最长。堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,均是先升高后降低再升高最后趋于稳定,各处理EC都是先波动上升后在波动中逐渐下降并趋于稳定。各处理堆体在堆肥过程中,C/N也都呈现逐步减小的趋势,并最终保持稳定。至堆肥结束时,各处理C/N分别11.7、15.0和21.3。各处理铵态氮含量逐渐下降,硝态氮含量逐渐增加,至堆肥结束时,铵态氮的损失量分别为80.7%、36.6%和46.7%,硝态氮含量分别增加到0.61 g kg~(-1)、0.50 g kg~(-1)、0.41 g kg~(-1)。堆肥结束时,各处理胡敏酸类、富里酸类等物质成为DOM的主体部分,N1、N3处理发芽指数大于50%但小于85%,N2处理发芽指数大于85%。各处理堆肥全磷、全钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。因此,牛粪高温堆肥能有效处理奶牛场养殖废弃物,且C/N=25时堆肥效果最佳。     

尿素硝酸铵调节碳氮比促进小麦秸秆堆肥腐熟

【目的】高温堆肥可以加快秸秆腐解并浓缩其养分含量,是秸秆综合利用的有效措施之一。通常采用畜禽粪便来调节秸秆堆肥的C/N比,但由于重金属和抗生素问题限制了其在高价值经济作物上的应用。为此选择绿色无污染的尿素硝酸铵溶液(UAN)作为氮素调理剂开展堆肥试验,为生产高品质秸秆有机肥提供科学依据。【方法】设置4个处理,按照UAN添加量由多到少分别将堆肥C/N调节为15、20、25和30,进行50d堆肥,监测堆肥过程中温度、pH、EC、有机碳、铵态氮、硝态氮、纤维素组成、种子发芽率指数等指标的动态变化,并综合判定堆肥腐熟效果。【结果】C/N25和C/N30的处理最高温度分别达到63.4℃和65.9℃,50℃以上高温持续时间分别为7d和8d,而C/N15、C/N20处理高温持续仅1~2d,未达到无害化处理要求。堆肥初始pH值随着UAN添加量的增大而升高,范围在6.79~7.94,堆肥后pH值范围在7.63~7.89,各处理间没有明显差异。堆肥后各处理有机碳含量下降了8.29%~13.5%,且C/N25、C/N30的处理有机碳降解率显著高于C/N15和C/N20的处理。全氮含量较堆肥初增加53.3%~83.7%。秸秆中有机物组成表现为纤维素>半纤维素>木质素,堆肥后半纤维素、纤维素和木质素含量分别较堆肥初下降了30.5%~50.9%、42.%~55.8%和15.3%~29.4%。堆肥过程中由氨气挥发造成的氮素损失率随着C/N比升高而降低,分别为34.9%、29.0%、22.1%和7.37%;堆肥过程中无机氮占总氮的比例逐渐降低,由初始的52.4%~75.8%下降到结束时的25.4%~63.1%,而对应有机氮的比例则较堆肥初提高了52.4%~66.0%,表明小麦秸秆堆肥中氮素的稳定性增强。经过50d的堆肥处理,C/N25和C/N30的处理种子发芽率指数均达到彻底腐熟(GI≥80%),C/N20的处理达到基本腐熟(GI≥50%),而C/N15的处理未腐熟。【结论】采用尿素硝酸铵溶液作为氮素调理剂可有效降低小麦秸秆堆肥C/N比,促进小麦秸秆腐解,以C/N30处理腐熟效果最好。     

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。     

碳源调理剂对黄瓜秧堆肥进程和碳氮养分损失的影响

由于中国蔬菜产地的黄瓜秧无害化处理与循环利用缺乏针对性的使用技术,这类废弃资源多成为当地的环境污染源。该文以黄瓜秧为原料(空白对照,CK)进行高温好氧堆肥,并在此基础上设置2组处理,即把玉米秸秆(CS)和木本泥炭(WP)作为辅助碳源调理剂,按照C/N比为25添加到物料中。通过对比分析不同处理的CO2和氨气的排放速率和累积量、物料损失率、有机质含量、p H值、电导率(EC)、发芽指数等指标,研究外加碳源对黄瓜秧堆肥过程和碳氮氧分损失的影响,以期实现对黄瓜秧堆肥化进程进行工艺优化,并降低碳氮元素以气态形式的损失,进而减少温室气体排放。结果表明:玉米秸秆和木本泥炭作为外加碳源调理剂,可以减少物料损失量,加速堆肥腐熟进程,其中尤以玉米秸秆效果更佳。但是,玉米秸秆的添加会增加整个堆肥过程中有机质的降解和CO2的排放强度,提高累积排放量(100g/kg),而木本泥炭会减少有机质的降解总量和CO2的累积排放量(77g/kg);玉米秸秆和木本泥炭都有利于控制堆肥过程中氨气的排放,且作用时间和机理不同。综合考虑堆肥进程和气体损失,木本泥炭作为碳源调理剂的改良效果更优于秸秆,应进一步研究两者联合使用的效果。     

微生物菌剂对厨余垃圾堆肥温室气体减排的影响

为对厨余垃圾堆肥过程中的温室气体进行减排,在60 L强制通风静态堆肥装置中进行为期35 d的厨余垃圾和园林废弃物的联合好氧堆肥试验。在堆肥原料中分别添加复合微生物菌剂VT1000（VT）、枯草芽孢杆菌（BS）和地衣芽孢杆菌（BL）三种菌剂,并以不加菌剂的堆肥处理（CK）作为对照,监测堆肥过程中的CH4和N2O排放,以研究不同微生物菌剂对于厨余垃圾堆肥温室气体排放的影响。结果表明：微生物菌剂的添加会加快堆体升温和促进腐熟,同时能够实现不同程度的温室气体减排。堆肥过程中N2O的排放量在总温室气体二氧化碳排放当量中占比远高于甲烷,达到总排放当量的76.83%～88.57%,排放高峰期分别出现在堆肥初期和腐熟期。甲烷的排放高峰期出现在堆肥降温期,累计排放量达到温室气体总排放当量的1.65%～2.40%。各处理的总温室气体排放当量分别为95.84 kg·t-1（CK）、52.31 kg·t-1（VT）、42.03 kg·t-1（BS）和62.49 kg·t-1（BL）。与CK处理相比,BS处理的总温室气体的减排效果最好,减排率为56.15%,BL处理的减排率最低,为34.80%,VT处理减排率为45.42%。相较于CH4,菌剂对N2O的减排效果更好,可达35.32%～61.86%。结合堆肥过程的温度及各腐熟度指标,该研究选取的微生物菌剂能够在保证堆肥效率和产品质量的前提下有效减少温室气体排放。     

水氮互作对稻田温室气体排放的影响

水肥管理对农田土壤肥力质量和环境质量有重要影响。依托安徽科技学院长期定位试验小区,通过设置两种灌溉模式（控制灌溉C1和常规灌溉C2）以及三个施氮水平(低氮N1、中氮N2和高氮N3),研究水氮互作对稻田温室气体CH4、N2O和CO2排放及土壤理化性质的影响。结果表明,与常规灌溉相比,控制灌溉可显著降低稻田中的CH4和N2O的累计排放量,降幅分别为43.12%和23.53%;常规灌溉条件下,低、中、高施氮处理的土壤铵态氮含量分别为35.26、38.90和35.20 mg?kg-1,而控制灌溉分别为33.08、34.30和42.40 mg?kg-1;控制灌溉条件下,CO2排放量高于常规灌溉,且随施氮水平的提高而增加。根据总体温室效应分析,控制灌溉下稻田的全球增温潜势（global warming potential,GWP）为0.55 t?hm-2（以CO2当量计）,远低于常规灌溉下稻田0.82 t?hm-2,且中氮处理下稻田的GWP远低于低氮和高氮处理。水氮耦合是稻田N2O排放的主要影响因素,且在中、高氮施肥条件下,稻田N2O排放对于温室效应的贡献大于CH4。因此,采用控制灌溉结合氮肥减量施用,可有效减少农田温室气体CH4和N2O的排放,维持较高的土壤铵态氮水平,这对提高土壤肥力质量和发展可持续农业具有重要意义。     

蚯蚓辅助堆肥处理蔬菜废弃物及其温室气体减排效果

蚯蚓辅助堆肥是近年兴起的处理有机废物的有效方法,为探明蚯蚓辅助堆肥法处理蔬菜废弃物的效果及其温室气体排放规律,该文以牛粪和新鲜番茄秧作为原料,在蚯蚓养殖场分别设置蚯蚓辅助堆肥和常规堆肥处理,对比研究了腐熟度指标变化和温室气体排放规律。结果表明:蚯蚓辅助堆肥堆垛温度较低,达不到无害化温度标准(50～55℃以上持续5～7d),但可满足蚯蚓生存需求,蚯蚓生物量在堆肥前期(0～10d)较低,为14.6×103～20.8×103条/m3,其后随着堆体温度的降低逐渐增长,至堆肥结束时达到90.2×103条/m3。综合pH值、电导率(EC)、碳氮比(C/N)、发芽率指数(GI)等腐熟度指标分析,蚯蚓辅助堆肥处理的腐熟度优于常规堆肥处理,并提前达到腐熟,堆肥周期缩短;蚯蚓辅助堆肥氮素损失较常规堆肥减少30.8%,CH4、NH3和N2O排放比常规堆肥分别减少12.8%、17.4%和46.1%,温室气体总量减排35.9%,因此蚯蚓辅助堆肥可有效降低堆肥过程中的氮素损失和温室气体排放量。研究结果可为有机固体废弃物循环利用和温室气体减排控制提供参考。     

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。     

除草剂对土壤温室气体排放的影响

试验设对照、尿素、尿素＋草甘膦和尿素＋丁草胺4个处理,尿素氮用量为200mg·kg-1干土,除草剂用量为10mg有效成分·kg-1干土。在实验室恒温培养条件下,研究除草剂对菜田土壤温室气体排放的影响。结果表明,菜田土壤中施用氮肥显著增加了温室气体N2O、CO2和CH4的排放。尿素氮肥中添加草甘膦显著抑制N2O、CO2的排放,分别比尿素处理降低48.4%和20.2%;添加丁草胺显著抑制N2O排放,比尿素处理降低23.2%,对CO2排放略有减少但不显著;草甘膦和丁草胺对CH4排放都无明显影响。这说明除草剂对土壤温室气体的排放具有显著影响,但不同除草剂品种的效应也存在明显差异。因此,在农田温室气体排放估算时应考虑除草剂的施用对温室气体减排所产生的效果。     

低碳氮比条件下猪粪堆肥氨气和温室气体排放

针对养殖场粪便产生量大、外加碳源物质成本高,堆肥需要添加大量的碳源物质,并且猪粪堆肥实际生产过程中氨气(NH_3)和温室气体(GHG)排放数据缺乏的问题,开展了低碳氮比(C/N)条件下的猪粪堆肥试验。试验采用箱式堆肥法,使用Innova 1312对氨气(NH_3)、氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)气体进行24h在线连续监测。结果表明:堆肥箱体内日平均温度超过50℃的持续天数均超过10d,满足国家相关标准的无害化要求;经过31d的好氧发酵,每千克初始原料鲜重的NH_3、N_2O、CH_4和CO_2的累计排放分别为2.27、0.07、0.24、135.72g,NH_3的排放主要集中在堆肥第1周和翻堆后10d,分别占总排放的31.09%和36.15%,GHG排放主要集中在第4周,占总排放的30.9%;在不考虑CO_2时,N_2O是GHG的主要贡献气体,贡献率为72.02%。堆肥过程中物料气体(NH_3、N_2O、CH_4和CO_2)累计排放量均与p H值呈现良好的正相关(P0.01)、与含水率和C/N呈现良好的负相关(P0.01)。建议对猪粪堆肥过程中NH_3的控制应集中在堆肥第1周和翻堆后,GHG减排应重点关注堆肥后期N_2O的排放。     

牛粪堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响

为明确堆肥过程中温室气体和氨气排放规律以及产生的总温室效应,在云南省大理州开展堆肥试验,并以奶牛粪便为试验材料,研究了农民堆肥(FC)、覆盖堆肥(CC)、覆盖-翻堆堆肥(CTC)和覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)4种堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响。结果表明:覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)可提高堆肥腐熟度,有效降低CH4和N_2O排放,但并没降低CO2和NH_3排放;与农民堆肥(FC)相比,覆盖堆肥(CC)的CH4排放量增加了48.7%,而N2_O和NH3排放量与农民堆肥(FC)基本一致;覆盖-翻堆堆肥(CTC)虽然提高了腐熟度,但CH_4、CO_2和NH_3排放量较大;堆肥结束时,4个处理的总温室效应分别为25.6、32.9、38.1及18.0 kg/t;温度与CH_4、CO_2、N_2O和NH_3排放速率均极显著相关,pH值显著影响N_2O和NH_3的排放。因此,覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)不仅能够满足堆肥产品的腐熟度要求,而且能够减少总温室效应,再加上其操作简便,能够在生产中推广应用。     

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。     

过磷酸钙添加剂对猪粪堆肥温室气体和氨气减排的作用

为研究不同比例过磷酸钙添加剂对畜禽粪便高温堆肥氨挥发和温室气体减排的作用,该文以猪粪和玉米秸秆为试验材料,以市售过磷酸钙肥料作为添加剂,在发酵仓中(单仓体积1.2m3)进行56d的好氧堆肥试验,监测堆肥过程中的温室气体和氨排放速率及堆体碳、氮损失率。结果表明:在初始物料中添加干质量3.3%～13.2%的过磷酸钙添加剂对减少堆体碳、氮损失,降低温室气体排放均有明显效果,但超过初始物料干质量的9.9%的过磷酸钙添加剂会对堆肥腐熟进程产生显著抑制作用;该试验中添加初始物料干质量3.3%～6.6%分别使堆肥56d的NH3、N2O和CH4排放量减少了24.1%～43.4%、22.2%～27.7%和22.4%～62.9%,总温室气体排放当量减少30%。猪粪和玉米秸秆堆肥中较适宜的过磷酸钙添加量是初始物料干质量的3.3%～6.6%。该文为过磷酸钙添加剂应用于实际堆肥工程提供理论依据。     

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。     

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。