沼肥对保护地土壤酶及其呼吸强度的影响

以等有机质含量的猪粪、沼渣为基肥,追肥(化肥与沼液)以等N、等P、等K进行施用,采用二裂式区组设计的方法研究了沼肥、猪粪、化肥等不同施肥组合对保护地土壤酶活性及其呼吸强度的影响。结果表明,未施任何肥料的对照处理,其土壤磷酸酶、过氧化氢酶活性和土壤呼吸强度最弱。沼渣与沼液配合施用较沼渣与化肥配合施用有利于提高土壤磷酸酶的活性,而施用猪粪或沼渣、施用沼液或化肥对土壤磷酸酶活性的影响差异较小;施肥对土壤过氧化氢酶活性影响较小;施有机肥或有机肥和化肥配施提高了土壤呼吸强度。施用化肥、沼渣分别比施用沼液、猪粪有利于提高土壤呼吸强度。猪粪、沼渣与化肥配合施用分别比与沼液配合施用的土壤呼吸强度高。     

施用沼气肥对保护地土壤硝酸盐及盐分累积的影响

本文以等有机质量的猪粪、沼渣为基肥,而追肥(化肥与沼液)以等NPK量进行施用,采用二裂式区组设计的方法研究了沼气肥、猪粪、化肥等不同施肥组合对保护地土壤硝酸盐及盐分积累的影响。结果表明:在番茄收获期,各处理0~20 cm土层土壤全盐含量在0.92g kg-1~1.65g kg-1之间;各处理土壤可溶性盐分组成中,阳离子以Ca2+、Mg2+为主,阴离子以SO42-、HCO3-、Cl-、NO3-为主。施肥提高了土壤硝态N的含量。施用沼渣比施用猪粪土壤硝酸盐含量高,但施用沼渣与施用猪粪对土壤全盐量的影响差异不显著;而施用沼液较施用化肥使土壤硝态N及全盐量提高。     

北京大中型沼气工程冬季运行状况及发酵前后物料理化生物特性

为了解北京市大中型沼气工程冬季运行情况及发酵剩余物理化特性,该文实地调查了北京市29座沼气工程冬季运行情况,以调研问卷的形式了解沼气工程运行状况,并采样分析了发酵原料、沼渣和沼液样品的养分含量、粪大肠菌群数、铜、锌、砷、铅等指标。结果表明:北京29座冬季运行的沼气工程中主要以畜禽粪便为原料,其中有20座沼气工程采用猪粪进行厌氧发酵,厌氧消化反应器类型主要是全混式厌氧反应器和升流式厌氧固体反应器,沼气以供周边农户使用为主,沼渣和沼液以农田利用为主,从区域沼气工程运行状况来看,房山区的沼气工程运行状况相对较好,大兴区和顺义区的沼气工程运行状况参差不齐;所调研沼气工程沼渣和沼液的pH值适宜向农田施用,沼渣的EC值相对原料平均下降了56.97%,沼渣有机质和可挥发性固体的质量分数相对原料分别降低了20.99%和27.93%,沼渣的养分质量分数较高,沼液的养分质量浓度较低,沼渣中的粪大肠菌群数和沼液的化学需氧量、粪大肠菌群数整体偏高,有6座沼气工程的砷含量较高。调查结果可为北京市沼气工程冬季运行效果及沼渣沼液资源化利用提供基础数据,促进北京市沼气工程的可持续发展,提高生态和经济效益。     

有机物料对灌漠土结合态腐殖质及其组分的影响

为查明不同有机物料的土壤培肥效果,通过持续7a的定位试验,研究了长期不施肥(CK)、仅施化肥氮磷(NP)、70%NP+牛粪(NF)、70%NP+猪粪(ZF)、70%NP+鸡粪(JF)、70%NP+沼渣(ZZ)、70%NP+菌渣(JZ)和70%NP+污泥(WN)对灌漠土结合态腐殖质及其组分的影响。结果表明,施有机物料处理土壤有机碳含量和储量较对照(CK)和常规施肥(NP)均显著(P0.05)增加,但增幅有差异,鸡粪和污泥处理增幅最高,其次为猪粪。牛粪、猪粪和污泥处理游离态有机碳含量显著高于对照和常规施肥,而猪粪、鸡粪、菌渣、沼渣和污泥处理结合态腐殖质含量较对照和常规施肥显著(P0.05)增加。6种有机物料处理土壤结合态腐殖质的胡敏酸(HA)含量较对照和常规施肥均显著(P0.05)增加,而仅有菌渣对土壤松结态腐殖质影响不显著,但施菌渣和沼渣土壤稳结态腐殖质含量较对照和常规施肥显著增加(P0.05)。施鸡粪、沼渣和污泥土壤紧结合态腐殖质和富里酸含量较对照和常规施肥显著增加(P0.05),而胡敏素含量仅有牛粪和鸡粪处理较对照处理显著增加(P0.05)。综上,有机物料种类显著影响土壤游离态有机碳、结合态有机碳含量、腐殖质结合形态及其组分,进而影响土壤有机碳含量。猪粪、鸡粪和污泥的土壤培肥效果较好,而牛粪、菌渣和沼渣的效果略差。     

重金属在猪饲料-粪污-沼液中的变化特征

畜禽养殖使用饲料中普遍添加了含有重金属的添加剂,畜禽对重金属的利用率低,绝大部分残留于粪便中,对生态环境和人类健康存在潜在风险。调查分析了太湖流域西岸区域养猪场饲料、猪粪和沼气化的沼渣和沼液9种重金属（Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb）,研究结果表明,猪饲料和猪粪中Cu,Zn,Pb,Cd和As重金属均超标严重,猪大小不同,使得猪饲料和猪粪中重金属含量差异较大。沼液中Cu,Zn,As含量分别为3.37,34.49,0.36 mg/L,均严重超标,沼渣中Cu,Zn,Pb,Cd和Ni,分别达到1 348.20,10 525.03,1 254.45,57.36和1 043.99 mg/kg,均也严重超标,沼气化工程后除了Pb,Cd和Co外,其他6种重金属可溶态含量都增大,因此沼肥均不宜直接施用农田,需通过相应处理实现沼肥安全农用。     

施肥对灌漠土作物产量、土壤肥力与重金属含量的影响

有机物还田是提升土壤肥力的主要措施,但也存在造成土壤金属污染的潜在风险。为查明不同有机物还田对土壤质量及作物产量的影响,本文通过长期定位试验,研究了无肥对照、常规施化肥(氮磷配施)以及70%常规化肥与牛粪、沼渣、污泥、鸡粪、菌渣和猪粪配施对土壤理化性状、有机碳和氮的固存率、氮磷钾活化系数、作物产量及重金属含量的影响。结果表明:牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪与70%化肥配施虽作物产量与常规施化肥相似,但6种有机物处理土壤有机质、全氮和碱解氮含量都较常规施化肥处理显著增加,污泥、鸡粪和猪粪处理土壤全磷与速效磷含量较常规施化肥处理显著增加,而且牛粪、沼渣、鸡粪和猪粪处理的速效钾、土壤磷活化系数和土壤钾活化系数较常规施化肥处理也显著提升。牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪处理土壤有机碳固存率为36.42%～71.61%,较常规施化肥处理都显著提高;而其氮固存率为6.47%～49.44%,仅有菌渣处理与常规施化肥处理差异不显著,而其他处理较常规施化肥处理显著增加。长期施鸡粪和菌渣处理的土壤铜含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为4.17mg·kg~(-1)和14.2mg·kg~(-1);而污泥、鸡粪和菌渣处理的土壤锌含量较常规施化肥处理显著增加,增加量分别为13.53 mg·kg~(-1)、22.60 mg·kg~(-1)和49.73mg·kg~(-1)。综上,等有机质(4 500kg×hm~(-2))的牛粪、沼渣、污泥、菌渣、鸡粪和猪粪可替代30%氮磷肥,作物产量不受影响;不同有机物培肥土壤效果为污泥、鸡粪和猪粪优于牛粪和沼渣,而沼渣的培肥效果略差。为保证土壤环境质量稳定不恶化,种植小麦时有机物铜和锌的年携入量应分别低于53.01g×hm~(-2)和221.30 g×hm~(-2),而种植玉米时应分别低于153.40 g×hm~(-2)和347.04 g×hm~(-2)。     

不同来源沼液对土壤微生物群落碳代谢的影响

为探索不同来源沼液对土壤微生物群落结构的影响,本研究通过室内培养试验,基于BIOLOG微平板培养方法,对比了鸡粪源、猪粪源和牛粪源沼液在等氮条件下加入土壤后的微生物碳代谢特征。结果表明:同无任何添加的对照相比,不同来源的沼液对土壤有机质含量无显著影响,但对无机氮、全氮、有效磷、速效钾、pH和电导率均有不同程度的提升效果。土壤微生物生物量碳在牛粪沼液处理中最高,而猪粪沼液中微生物量碳则同对照相比显著降低(P0.05)。鸡粪沼液引发了微生物最高的碳源利用强度,而猪粪沼液则表现出抑制的趋势。微生物对碳水化合物的利用在鸡粪沼液处理中达到最高,显著高于猪粪沼液(P0.05)。对于氨基酸碳源的利用,各沼液处理均表现出抑制的趋势,但仅在猪粪沼液处理中达显著水平(P0.05)。鸡粪沼液相比其他处理显著促进了微生物对羧酸的利用(P0.05)。相比其他处理,鸡粪沼液显著提高了土壤微生物的Shannon丰富度和Simpson优势度指数; McIntosh均一度指数的最高值也出现在鸡粪沼液处理,但其仅显著高于猪粪沼液处理(P0.05)。主成分分析显示猪粪沼液处理的微生物碳代谢群落同对照的差异最大,相比而言牛粪和鸡粪沼液对微生物代谢群落的影响较小。总体而言,不同来源沼液对土壤微生物碳代谢的影响存在差异,其长期的效应有待进一步通过田间试验验证。     

不同沼肥对油菜产量、品质及氮素利用效率的影响

利用温室盆栽试验研究了鸡粪沼肥(鸡粪沼渣、沼液)和牛粪沼肥(牛粪沼渣、沼液)对油菜产量、品质及氮素利用效率的影响。试验共设8个处理,分别为:不施肥(CK),鸡粪沼渣全部做底肥(JZ),鸡粪沼渣做底肥、沼液做追肥(JZ+JY),鸡粪沼液一半做底肥另一半做追肥(JY),牛粪沼渣全部做底肥(NZ),牛粪沼渣做底肥与沼液做追肥(NZ+NY),牛粪沼液一半做底肥另一半做追肥(NY),化肥一半做底肥另一半做追肥(HF),以上处理除空白外均按等氮量施用。研究结果表明,施用鸡粪沼肥比施用牛粪沼肥处理的油菜产量高,JZ、JZ+JY、JY3个处理油菜产量分别为13.8,14.9,14.8 g/盆,分别比牛粪沼肥相同处理(NZ、NZ+NY和NY)高40%,23%和11%。施用鸡粪沼肥处理油菜的硝酸盐含量要比相应施用牛粪沼肥的高,但在Vc含量上差异不显著;鸡粪沼肥氮素利用效率显著高于牛粪沼肥,这可能和鸡粪沼肥比牛粪沼肥速效养分含量高、养分释放快有关系。     

不同有机物料还田对农田系统净温室气体排放的影响

农业有机物料的循环利用不但能解决自身对环境的污染问题、为农田提供养分,而且对增加土壤碳库、减少温室气体(GHG)排放和应对气候变化也发挥着重要作用。该文选用来自5个涉农系统的有机物料(秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪)进行还田,以单施化肥为对照,基于田间定位试验,研究不同有机物料还田对农田土壤碳库、土壤温室气体排放的影响,在此基础上采用土壤碳库法对农田系统净温室气体排放(NGHGE)进行综合评价。2013-2015年的结果表明:1)与无机肥对照相比,有机物料还田均不同程度地提高农田土壤固碳能力,2013-2015年平均提高0-20cm土壤碳储量63.52%,其中秸秆、沼渣、菌渣、酒渣和猪粪分别比无机肥提高33.13%、86.34%、75.97%、52.66%和69.48%,来自农田系统外的几种有机物料还田效果优于秸秆,更有利于土壤碳储量的增加。2)除秸秆外,有机物料还田均不同程度地增加土壤温室气体排放,与无机肥对照相比,土壤增温潜势(GWPsoil)平均增幅达到67.23%,其中,沼渣、菌渣、酒渣和猪粪处理的土壤GWPsoil分别比秸秆还田处理高30.23%、27.84%、62.10%和52.55%,秸秆还田低于酒渣和猪粪处理(P0.05)。3)各处理的NGHGE均为正值,代表各处理均为温室气体的源,但是,除了菌渣还田处理的NGHGE高于无机肥之外,其他有机物料还田的NGHGE显著低于无机肥处理(P0.05),秸秆、沼渣、酒渣和猪粪的NGHGE分别比无机肥低52.78%、56.30%、54.19%和90.35%,说明猪粪、沼渣和酒渣经过农田系统外循环后还田之后减少温室效应效果优于直接还田的秸秆。综合显示,农业有机物料的循环利用有利于土壤碳储量的增加,除了菌渣之外,猪粪、沼渣、酒渣和秸秆还田虽均增加了土壤温室气体排放,综合土壤固碳和排放,整个农田系统的净温室气体排放还是减少了。     

有机无机氮肥配施对菜地土壤二氧化碳和甲烷排放的影响

采用静态箱—气相色谱法研究不同种类有机无机肥料配合施用对盆栽莴苣土壤二氧化碳(CO_2)和甲烷(CH_4)排放规律及排放量的影响。以等氮(N)用量为基准,磷(P)、钾(K)用量相应折算,分别以猪粪、沼渣沼液、猪粪堆肥与化肥进行配施,且各处理N、P、K总施用量一致。共设置6个处理:不施肥(CK);不施氮肥(PK);施纯化肥(NPK);有机无机肥配施1(20%猪粪N+80%化肥N,NPKM1);有机无机肥配施2(20%沼渣沼液N+80%化肥N,NPKM2);有机无机肥配施3(20%猪粪堆肥N+80%化肥N,NPKM3)。结果表明:莴苣全生育期内土壤CH_4排放各处理呈现"源"、"汇"交替现象,各时间测点排放通量在每次施肥后均呈现升降波动趋势,直至总体趋于平稳;各阶段排放累积量随着生育期的变化,处理间差异逐渐明显。莴苣盆栽土壤CH_4累积排放量为-5.90～-0.42 kg·hm~(-2),大小表现为CK=PKNPKNPKM3NPKM1NPKM2。莴苣全生育期内土壤CO_2的各时间测点排放通量总体呈现上升趋势,受施肥影响略有波动;各阶段排放累积量随着生育期的增加,处理间差异更加明显。莴苣盆栽土壤CO_2累积排放量为1 506.37～2 260.58 kg·hm~(-2),大小表现为NPKM3NPKM1NPKNPKM2PKCK。莴苣盆栽全球增温潜势为1.50～2.23 t CO_2eq·hm~(-2),大小表现为NPKM3NPKM1NPKNPKM2PKCK。总体而言,不同有机无机肥料配施表现为菜地土壤的CH_4汇,以沼渣沼液配施效果最佳,而猪粪类有机肥配施会导致菜地全球增温潜势升高,应合理搭配进行施用。     

沼气中CO2含量对沼气灶性能的影响及对策

采用天然气掺混CO2的方法模拟沼气,在CO2体积分数为30％～50％条件下,测试了典型家用沼气灶的热工性能,研究了应对沼气气质变化的措施.结果表明:随C02含量的降低,沼气灶热流量增大,热效率升高,烟气中CO浓度升高,NOx浓度无显著变化.热流量大于3.26 kW时,现行测试方法不能真实反映热效率与CO2含量的关系.沼...     

地上式户用太阳能恒温沼气池产气性能

为突破传统砖混沼气池产气不稳定、产气速率低、冬季不产气的问题,研发并搭建了新型地上式户用太阳能恒温沼气池,系统主要由集热面积为2.96 m2的全玻璃真空管太阳能热水器、2m×2m×3.2m保温室、3m3软体沼气池和3m3储气袋构成,试验研究了冬季条件下系统的产气性能,结果表明:39d内,当环境温度在-19.8~-10.0℃变化时,太阳能集热器可以保证恒温沼气池在(26±2)℃稳定运行,恒温沼气池累计产气42.520m3,平均日产沼气1.380m3,甲烷平均体积分数58.2%;系统可保证4~5口农户的生活燃气需求。地上式户用太阳能恒温沼气池对利用农村有机废弃物资源满足农民燃气需求有重要意义。     

沼渣沼液农用安全风险

随着沼渣沼液的广泛使用,其农用安全风险应引起足够重视。文章主要概述了国内外沼渣沼液农用过程中存在的问题:沼液沼渣中营养成分不稳定,无法保证其产品质量,其大量元素、有机质含量均无法达到肥料相关标准要求;重金属超标,尤其是As超标,其最高含量达52.5 mg/kg;Cu、Zn含量高,危害农作物及农田安全,国内有机肥料标准并未对其限量;残留的抗生素导致抗性基因的污染等。此外,沼渣沼液中激素含量及致病源微生物少有探索,亟需进一步研究。最后,对控制沼渣沼液农用安全风险提出了一些建议,并对以后的研究方向进行了展望。     

农村户用沼气发酵原料产气潜力及区划研究

结合能值潜力估算动物数据库模型,建立了中国农村户用沼气主要发酵原料理论户均产气潜力估算模型。并利用该模型对2007年中国农村主要沼气发酵原料理论户均产气潜力进行了估算。结果表明:发酵原料理论户均产气潜力居前五位的是西藏、青海、吉林、内蒙古和新疆,均高于2 300m3/a,其中西藏高达9 492m3/a,山西、上海、福建、广东、重庆、陕西和浙江发酵原料理论户均产气潜力较低,均低于540m3/a。在此基础上,构建了农村户用沼气发酵原料区划指标,对中国各地农村沼气发酵原料理论户均产沼气潜力进行分区,划分为沼气发酵原料最适宜区、适宜区、次适宜区和非适宜区。根据区划结果,形成了中国农村户用沼气发酵原料适宜性区划图。     

光催化降解沼液中四环素类抗生素效果及反应动力学研究

该文采用光催化降解途径探究沼液中四环素类抗生素降解的最佳光源、pH值以及光催化对不同初始质量浓度抗生素的降解效果,同时进行不同初始浓度、pH值条件下抗生素光催化降解动力学研究。结果表明:不同光源对四环素类抗生素的降解效果为:高压汞灯紫外消毒灯长弧氙灯无光。高压汞灯催化2 h后,四环素、土霉素、金霉素的降解率分别达到91.68%、85.58%、81.18%。四环素类抗生素的初始质量浓度越低,光催化效果越好。四环素、土霉素、金霉素初始质量浓度为5 mg/L时,其降解率最高可达94.80%、88.35%和95.39%,沼液初始pH值对四环素、金霉素的降解率影响存在显著性差异(P0.05)。当pH值为6时,四环素的降解率最大为96.16%,反应速率常数为1.5971h-1,半衰期为0.355 3 h;当pH值为10时,金霉素的降解率最大为90.47%,反应速率常数为1.084 4 h-1,半衰期为0.338 3 h。沼液初始pH值对土霉素的降解率影响无显著差异(P0.05)。当pH值为10时,3种抗生素的平均降解率最大为89.88%。采用高压汞灯在沼液初始pH值为10时,催化降解5 mg/L四环素类抗生素效果最佳。     

沼液沼渣对温室迷你黄瓜品质的影响

试验以化肥、农家肥为对照,研究了沼液、沼渣对迷你黄瓜品质的影响。结果表明,以沼渣为基肥,辅以植株叶面喷施沼液,对提高迷你黄瓜品质有明显的作用。其中施沼渣A2的处理对降低硝酸盐含量作用最明显,比CK1、CK2分别降低了14%和41%的硝酸盐。100%沼液(B2)叶面喷施可显著降低硝酸盐的含量,一次喷施可降低45%左右,其中A1B1、A1B2处理喷沼液后叶绿素含量平均提高了89%,A1B2处理的Vc上升了77%,综合评价后尤以A2B2处理效果最好,在保证高产的同时,Vc含量达48.63 mg/100 g鲜重,可溶性糖含量达22.16%,硝酸盐含量为90.74 mg/kg。     

农村户用可变容积式塑料沼气池的设计与试验

为了解决传统形式的沼气池建造周期长、运输困难、一体化生产价格高的难点,结合现有的工艺与技术设计建造一种可变容积的聚氯乙烯(PVC)塑料沼气池。该池体由PVC塑料单板与支撑件经由胶剂粘接而成,组装简单,单板运输方便;在不增加设计、加工要求的基础上,可根据用户要求轻松扩展容积。试验证明设计的9 m~3的池体结构,在承受竖向土层载荷作用下以及在侧向土层载荷、沼气压力、沼液压力共同作用下能完全满足使用需要;胶黏剂与凹槽组装的结构在24 h试验下的气体泄漏量小于国标2%,因此该结构能够保证池体的密封性能;池体在常温工作条件下,日产气可达1.380 m~3,产气量可满足一家3~5口的生活燃气需求;池体进料容易,出渣依据压力差作用较为方便,压力仓的作用能更好的保证密封与防止结壳产生;整个池体在日常条件工作,可使用20 a。     

基于膜蒸馏的沼液资源化处理研究进展

沼液可占湿法厌氧发酵后发酵剩余物总质量的80%以上,在农田土地承载量和运输成本的双重限制条件下,大型沼气工程的沼液很难通过还田利用的方式进行完全消纳。对沼液实行资源化处理既能减少沼液体积和降低对环境的潜在威胁,还可实现高附加值的资源回收,促进可持续的农业循环经济发展。作为膜分离技术中的重要分支,膜蒸馏在沼液处理过程中具有适应性强、膜污染程度低、避免发泡与快速脱氨等多方面的优势。在沼液处理与农业废弃物资源回收中具有广阔发展前景。为此,该研究从介绍膜蒸馏的基本原理出发,就膜蒸馏处理沼液过程中最核心的氨氮与水分回收部分进行详细的综述,并针对沼液处理过程中的营养物质回收与减量化处理进行了综合分析,最后对膜蒸馏用于沼气工程中的可行性进行简要计算。相比于其他沼液处理技术,膜蒸馏可在低成本与低碳足迹下实现沼液的资源回收与减量化处理,其处理沼液的成本与反渗透过程基本一致。在无外部能源供给的沼气工程中,膜蒸馏更适用于高有机负荷沼液处理,或对反渗透后剩余的高浓度沼液进行处理。     

农村户用沼气池投资和补贴分析

该文利用农户消费和生产的统计数据，针对可再生能源技术在提供高品位能源、增加农户经济收入和保护生态环境方面的作用，以户用沼气为例，从农户作为消费者和生产者两个角度，以及外部性造成的市场失灵等方面，初步进行了各种投资模式的分析，包括农户投资的各种可能和数量以及政府补贴等。结果表明，在目前农户的收入和消费水平下，仅考虑能源效益难以吸引农户投资；从增加收入的角度，若农户把部分生产性支出用于沼气池建造，其资金数量也是很不够的，而且农户的预期效益、贷款的可获得性等也有很强的制约作用；沼气应用的外部效益需要政府干预，适