堆肥过程中氮素转化及保氮措施研究进展

堆肥过程中氮素损失既降低堆肥质量,又污染环境。为了深入研究堆肥过程中的氮素转化及合理的堆肥保氮措施,笔者归纳总结了堆肥中氮素的氨化作用、氨同化作用、硝化作用、反硝化作用以及形成鸟粪石沉淀等过程,分析了与氮素损失密切相关的堆体的C/N比、pH值、温度、通风与氧气供应等因素,指出可通过调节C/N比、接种微生物菌剂、添加吸附剂和化学物质、控制通风等措施控制氮素损失。今后有必要从基于堆料碳氮组成形态的C/N比、氮素转化的微生物学机理以及适合规模化堆肥生产的保氮技术等方面进一步开展研究。     

水葫芦堆肥中N2O排放特征及其影响因子研究

为了明确水葫芦堆肥过程N2O排放的影响因子,为减少水葫芦堆肥过程中N2O排放提供理论依据,笔者采用静态箱-气相色谱法,研究水葫芦（Eichhornia crassipes）堆肥过程中N2O排放动态,探讨了堆温、C/N、氮素形态、化学保氮剂、翻堆频次对N2O排放量的影响。结果表明：N2O日均排放量在水葫芦堆肥后5~10天达最大值,N2O累积排放量呈对数曲线变化趋势;N2O日均排放量与堆温、NH4+-N含量成极显著线性正相关,降低堆温、增加C/N比,可以减少水葫芦堆肥过程中N2O排放量;添加化学保氮剂处理,可以降低水葫芦堆肥过程0~8天的N2O排放量,但整个堆肥过程的N2O累积排放量大于对照处理;减少翻堆频次可降低N2O的排放。     

三种微生物菌剂对羊粪高温好氧堆肥的影响

试验以羊粪为单一原料,添加三种不同类型的微生物菌剂,采用堆体高温好氧堆肥技术对羊粪堆体在腐熟过程中的温度、pH、EC值、种子发芽指数（GI）、全氮含量进行了研究。结果表明：添加微生物菌剂堆肥效果均优于对照（未添加任何菌剂）,其中以甘肃省科学院生物所提供的微生物菌剂效果最佳;堆料升温快,堆肥1天后进入高温期,高温持续34天;堆肥结束时,堆料pH 7.56,种子发芽指数（GI）94.32%,EC值最小,全氮含量上升幅度最大,达到了堆肥质量安全标准。     

稻壳生物质炭对羊粪堆肥中氮素转化及固定的影响

为探讨稻壳生物质炭应用于羊粪堆肥过程中氮素的转化去向与固定途径,以羊粪、食用菌渣、450℃和650℃热解的稻壳生物质炭为原料,采用室外高温好氧堆肥方法,监测堆肥体氨挥发总量及不同形态氮素含量;采用室内吸附解吸浸提方法,分别对经稻壳生物质炭吸附后、稻壳生物质炭解吸后的浸提样品进行水溶性总氮、铵态氮含量等测定分析。结果表明：对比CK,BC450、BC650处理的氨挥发累积量分别降低了68.99%、75.09%、氮素固持率分别提高了26.2%、33.1%,降低了堆肥体水溶性总氮、铵态氮、腐殖态氮,提高了堆肥体微生物量氮,其中BC650处理的作用效应强于BC450处理;稻壳生物质炭对相同氮素含量载体进行吸附浸提后,BC450、BC650处理的氮素载体中全氮含量分别较吸附前降低了21.79%、28.6%,铵态氮含量分别降低了13.68%、32.45%;稻壳生物质炭解吸之后,BC650处理解吸液中的全氮、铵态氮含量均显著大于BC450处理;堆肥过程中生物质炭对氮素物理与化学吸附作用并存,吸附的氮素未能提高堆肥体的腐殖态氮含量,并且具有可逆解吸性,其中650℃热解的生物质炭比450℃热解的生物质炭具有更强的可逆性。     

城市污泥堆肥过程及重金属形态分析研究

为了系统地研究城市污泥好氧堆肥过程中堆料基本理化性质、速效养分、重金属形态的变化以及添加发酵菌剂对堆肥的影响,采用人工翻堆的方式对西安市第3污水处理厂剩余污泥进行了高温堆肥试验研究。结果表明,经过35天的堆制,添加发酵菌（堆A）和不添加发酵菌（堆B）的2个堆体有机质降解率分别为30.38%、30.32%,总氮分别损失了24.58%、23.69%,速效氮、磷、钾均有所增加。种子发芽指数GI分别达59.3%、55.6%,添加发酵菌与否对堆肥效果影响不显著。顺序提取法分析重金属形态变化结果表明,堆料中Cu主要以稳定的X-NaOH态和X-HNO3态存在,Zn、Pb主要以X-EDTA态存在,而Ni的X-(KNO3+H2O)态含量较高。经过堆肥处理后,堆料中Cu、Zn、Pb、Ni的生物有效态含量均有所降低,其中Ni的生物有效态下降最多,超过50%。本试验结果对今后西安市污水处理厂污泥资源化利用有一定的借鉴作用。     

鸟粪石结晶反应在香蕉秸秆堆肥中的试验研究

香蕉秸秆作为一种农业废弃物,往往被农户直接丢弃而造成环境污染,为促进香蕉秸秆的循环利用,在香蕉秸秆堆肥过程中添加氯化镁和磷酸二氢钾,将香蕉秸秆制成含有磷酸铵镁的优质肥料,实现其资源化。试验设2个处理,空白组（香蕉秸秆+EM堆肥菌）,试验组（香蕉秸秆+EM堆肥菌+氯化镁+磷酸二氢钾）,每个处理3个平行。结果表明：堆肥结束时,试验组养分含量显著高于空白组养分含量,空白组和试验组的碱解氮含量分别为996.8 mg/kg和1974.0 mg/kg,试验组的碱解氮含量约是空白组的2倍;空白组和试验组的有效磷含量分别为0.53 g/kg和12.03 g/kg,分别占全磷含量的7.91%和38.35%。在香蕉秸秆堆肥中添加氯化镁和磷酸二氢钾可以有效减少氮磷的流失,增加堆肥产品中氮磷的含量,能有效实现香蕉秸秆的资源化。     

畜禽粪污堆肥调理剂及其调控氮素转化的应用研究进展

中国每年会产生大量的畜禽粪污，长期堆积会对土壤、水体和空气造成污染。其中畜禽粪污最主要的处理方式是进行好养堆肥，由于堆肥过程中存在氮素损失等问题，可以添加调理剂来减少含氮气体挥发、降低pH和改善堆体微生物群落结构，进而减少氮素损失。综述了畜禽粪污堆肥过程中，不同调理剂的利用特点及其对氮素转化调控应用的研究现状，总结了堆肥过程中存在的主要问题，并展望了未来粪污处理及资源化利用的发展方向，以期对未来粪污处理研究和发展提供参考。     

微区尺度下探索缓效氮不同添加比例对玉米专用肥的肥效影响

通过田间微区埋袋试验,研究玉米专用肥中缓效氮成分不同添加比例对春玉米产量和氮素利用效率的影响,同时探讨对盐渍土壤环境变化的影响,以期找出在山西晋北轻度盐碱地上玉米生产中适合的专用肥缓效氮添加比例。结果表明:配施缓效氮不仅能够显著增加玉米干物质的积累,促进玉米对氮素的吸收,大幅增加玉米的产量,而且能有效降低土壤pH值。其中,33%缓效氮处理比普通尿素处理产量增加48.72%,成熟期玉米吸氮量和干物质积累量分别增加40.92%和21.60%。配施缓效氮能显著提高春玉米的氮素利用率,其中缓效氮添加比例为33%和50%处理分别比普通尿素处理提高30.90%和15.49%。通过添加缓效氮,土壤pH值的最大降幅为0.45个单位。综上所述,在山西晋北区域轻度盐碱耕地玉米专用肥中添加33%缓效氮,可以使氮素释放与玉米对氮素的吸收相吻合,在保证玉米高产的同时对土壤环境也有所改善。     

复合菌剂对香蕉茎秆堆肥中微生物和养分含量的影响

为了有效利用香蕉废弃茎秆资源,采用复合发酵菌剂接种香蕉茎秆,研究外源微生物对堆肥的影响。结果表明：接种复合菌剂可以增加堆体中微生物总数,在堆肥初期能够激发微生物数量,快速启动堆肥发酵,缩短堆肥进程。在堆肥化过程中,细菌数量均明显高于真菌和放线菌数量。其中,在堆制初期细菌数量比真菌数量高2~3个数量级,比放线菌高1~2个数量级。添加复合菌剂可以加速堆体升温,促使堆肥提前达到高温期,并延长高温持续时间,从而加速堆肥过程。与对照相比,堆肥腐熟时间缩短7天左右。添加复合菌剂还可以有效增加全氮、有效磷及速效钾的含量,特别是速效钾含量增加幅度大,比堆制前增加了86.8%。     

添加微生物菌剂对油枯堆肥理化性状的影响

为了加快油枯堆肥化进程,以充分利用油枯资源,减少环境风险,本研究以油枯为基本原料,通过添加2种不同种类的微生物菌剂,采用强制通风的方法,研究了在油枯堆肥过程中,堆体的外观、pH、水溶性NO3--N、NH4+-N含量、C/N比的动态变化规律及菌剂对堆肥腐熟进程的影响。结果表明：添加微生物菌剂能加快物料水溶性NH4+-N和C/N比的降低速度,特别是添加榕风的处理在45~50天水溶性NH4+-N和C/N比已趋于稳定,不再下降, 添加腐杆剂的处理略有下降,对照处理水溶性NH4+-N和C/N依然在下降。pH和水溶性NO3--N含量升高速度的顺序是榕风>腐杆剂>对照,加快了油枯堆肥腐熟化进程,有助于提高堆肥腐熟化程度。从堆肥理化性状综合分析,添加榕风菌剂的处理各指标均优于添加腐杆剂的处理,腐熟程度也比菌剂腐杆剂的效果好,说明添加榕风菌剂有利于加快油枯堆肥化进程,提高油枯堆肥质量。     

嗪草酮高效降解菌N1发酵培养基优化研究

旨在研究嗪草酮高效降解菌N1菌株的培养基最优组成配方,为降解菌提供最优发酵条件,从而为降解菌扩大生产提供理论依据。应用正交试验设计对培养基组分进行优化。结果表明,单因素试验中最优碳源和氮源分别为蔗糖和酵母粉,最优添加量为0.3%和0.1%。对降解菌生长有促进作用的无机盐有K₂HPO₄、NaCl、KH₂PO₄、MgSO₄·7H₂O。嗪草酮高效降解菌N1的最佳发酵培养基组成为：pH 7.0,K₂HPO₄ 0.15%,蔗糖0.3%,酵母粉0.15%,NaCl 0.1%,KH₂PO₄ 0.05%,MgSO₄·7H₂O 0.04%。     

蒸气压对聚合物包膜肥料氮素释放特性的影响

为了从微观和动力学的角度揭示聚合物包膜肥料氮素释放的机理,研究了不同介质的蒸汽压对国内外生产工艺、养分释放机理不相同的4种聚合物包膜肥料中的氮素释放特性的影响。结果表明：在水、KH2PO4饱和溶液、KCl饱和溶液3种介质蒸汽压下,4种供试肥料的氮素累积释放率均为：H2O＞KH2PO4饱和溶液＞KCl饱和溶液,利用一级动力学方程和Arrhenius方程联合得出3种介质蒸汽压下4种供试肥料的氮素释放活化能依次为：H2O＜KH2PO4饱和溶液＜KCl饱和溶液。缓/控释肥料的氮素累积释放率随包膜层内外的蒸汽压差增大而增大,包膜材料、肥料核心养分类型均影响肥料养分的释放。     

甲氰菊酯降解菌的培养基优化

本研究旨在优化甲氰菊酯降解菌在培养基中的生长条件,探索基础盐培养基配方为该菌的大量繁殖提供理论依据。从淤泥中富集分离筛选出一株甲氰菊酯降解菌(Y1)并保存,经过鉴定该菌属于蜡样芽孢杆菌(Bacillus cereus)。通过单因素试验测定OD600值确定了该菌繁殖的最适碳源和氮源,正交试验明确最佳基础盐培养基。结果表明：最适碳源与氮源分别为蔗糖和蛋白胨,最适浓度分别为0.15%和2.5%;最佳基础盐培养基配方为：pH 6.0,蔗糖0.15%,蛋白胨2.5%,K2HPO4 0.001%,KH2PO4 0.01%,MgSO4· 7H2O 0.1%,NaCl 0.01%。在优化后的基础盐培养基中Y1 能够大量繁殖,为该菌在甲氰菊酯污染的土壤中进行修复奠定了基础。     

培养基组分对纤维杆菌X4-9发酵产纤维素酶的影响

考察发酵培养基组分对纤维杆菌X4-9发酵产葡聚糖内切酶、葡聚糖外切酶和β-葡萄糖苷酶的影响。应用DPS软件的二次回归旋转中心组合实验设计方法,对纤维杆菌X4-9的发酵培养基（花生秸杆粉、蔗糖、尿素、(NH4)2SO4、硫酸镁、磷酸二氢钾）进行了优化。结果表明：在试验数值范围内,花生秸杆粉、蔗糖和(NH4)2SO4对酶活均会产生极显著的正效应,而尿素、硫酸镁和磷酸二氢钾的用量则具有明显的负效应;在优化的发酵培养基配方（花生秸杆粉30 g/L、蔗糖20 g/L、尿素2.5 g/L、(NH4)2SO4 10 g/L）下,葡萄糖内切酶、葡聚糖外切酶和β-葡萄糖苷酶的酶活分别达到2.705163,5.723014和3.614921 I U/mL,比初始发酵培养基配方下的各酶活分别提高了123.66%,146.32%和186.40%。纤维杆菌X4-9均能同时产生葡萄糖内切酶、葡聚糖外切酶、β-葡萄糖苷酶等纤维素降解复合酶系,且这些酶高产的培养基条件较为一致。     

无载体固定化米根霉发酵生产L-乳酸工艺的优化

通过单因素试验和正交试验,优化无载体固定化米根霉发酵葡萄糖清液生产L-乳酸的工艺。试验结果表明,首批次发酵工艺主要参数为:葡萄糖120g/L,NHNO33g/L,HPO0.214g/L,ZnSO4·7HO0.22g/L,MgSO4·7HO-224220.25g/L,接种量10%,发酵开始时添加CaCO,装液量20%,L-乳酸产量可达100.8g/L;重复间歇发酵补料培养基3的主要成分为:葡萄糖80g/L,NHNO33g/L,KHPO40.075g/L,葡萄糖单位时间转化率为2.92%/h。42     

响应面分析法在海洋生防细菌变形斑沙雷氏菌(Serratia proteamaculans)增殖培养基优化中的应用

为快速大量地得到生防菌Serratia proteamaculans NC-5,并且提高菌株的生防效果,本文对培养基组成进行优化并对各组成成分之间的相互作用进行了深入分析。先对其培养基组成成分包括碳源、氮源、二价金属离子及NaCl、KH2PO4、酵母粉进行单因素试验,再通过Plackeet-Burman实验设计方法可知发酵培养基对NC-5的生长具有显著影响的因素为麦芽糖、胰蛋白胨和CaCl2·2H2O。根据重要影响因素的效应大小设定爬坡方向及爬坡步长进行最陡爬坡试验。最后,采用Box-Behnken试验设计3因素3水平的响应面分析试验。结果显示麦芽糖、胰蛋白胨的最佳质量浓度和CaCl2·2H2O的最佳浓度组成分别为7.68 g/L、32.88 g/L、4.672 mmol/L。经过优化后的菌株NC-5的增殖培养基的组成成分为：麦芽糖7.68 g/L、胰蛋白胨32.88 g/L、KH2PO4 0.25%、NaCl 0.50%、4.672 mmol/L CaCl2·2H2O、MgSO4·7H2O 2 mmol/L、MnSO4·1H2O 1 mmol/L、酵母粉1 g/L。采用以上最佳培养基进行培养,培养后菌株NC-5的吸光值OD600为0.821（比色时菌液稀释4倍）,基本与预测的吸光值0.81652接近,并是基础培养基培养菌株后菌悬液吸光值0.675（比色时菌液稀释2倍）的2.432倍,即发酵液菌体的细胞数量提高了184.444%。以上实验说明响应面法优化得到的函数模型与实际数据较为拟合,经过优化后的培养基组成可为该生防菌的工业生产提供理论基础。     

叶面喷施钾肥对缺钾稻田晚稻产量和钾肥利用效率的影响

采用大田试验,研究了叶面喷施钾肥对缺钾稻田晚稻产量、钾肥农学效应、植株钾素含量、植株吸钾量、钾肥利用率和产量构成因素的影响,为南方水稻生产实践提供指导。叶面钾肥采用磷酸二氢钾、氯化钾和硝酸钾,试验设13 个处理,测定收获期稻谷和稻草产量以及氮、磷、钾养分含量,计算氮磷钾的养分吸收量。结果表明：喷施氯化钾,磷酸二氢钾与硝酸钾混合喷施,磷酸二氢钾、氯化钾、硝酸钾、尿素、治虫药混合喷施都可以提高缺钾稻田晚稻产量,喷施氯化钾的增产效果最好。分蘖盛期叶面喷施钾肥效果最好,其次是始穗期,幼穗期喷施效果最差。磷酸二氢钾与硝酸钾混合喷施、磷酸二氢钾与氯化钾混合喷施以及磷酸二氢钾、硝酸钾、氯化钾、尿素与治虫药的混合喷施都有利于提高晚稻对钾肥的吸收和利用。叶面喷施不同钾肥对晚稻稻草全钾含量影响较大。对缺钾稻田晚稻生长,喷施叶面钾肥只能作为补充,而不能完全替代根部施肥。     

根外追肥对银杏光合作用的影响

为解决银杏育苗中土壤养分供应不足导致光合作用差,幼苗生长较弱的问题,试验拟采取根外追肥方式供给银杏养分,提高其光合效率促进生长。以3年生银杏幼苗为试材,设置T1(CK)、T2(0.50%尿素和0.50%过磷酸钙)、T3(0.50%尿素和0.50%磷酸二氢钾)、T4(0.50%尿素、0.50%磷酸二氢钾、0.10%微量元素)4个处理,田间小区试验设计,3次重复。结果表明：银杏不同月份净光合效率不同,追肥种类不同对净光合速率的影响不同,整个试验期间T4处理净光合速率均显著高于对照;根外追肥可以提高银杏叶片的蒸腾速率,T3、T4与对照相比差异显著,T3、T4之间无显著差异;除7月份之外,其余月份T4处理气孔导度始终处于最高值,与对照相比差异显著,其次为T3处理,T2处理对提高银杏气孔导度效果不显著;胞间CO2浓度除7月份之外T4处理均处于最低值,与对照相比差异显著;根外追肥可以影响银杏叶片水分利用效率。综合分析认为,T4处理对提高银杏叶片光合效率效果最佳。     

不同固化剂对玉米吸收铅镉的影响

研究了2个固化剂处理对玉米各部位吸收铅、镉的影响,探讨了2种改良材料在重金属中度污染土壤上的修复效果,以期为重金属复合污染石灰性土壤的安全利用提供科学依据。选用膨润土和磷酸二氢钾为固化剂材料,在中度污染耕地上进行田间试验。结果显示,膨润土与磷酸二氢钾配施可使玉米籽粒、茎叶和根中铅含量分别降低37.22%、40.18%、34.06%,镉含量分别降低24.53%、5.85%、14.82%。2种固化剂处理均能增加玉米的株高、产量和地上部干物质量,降低玉米对铅的富集系数和对镉的转运系数及富集系数,膨润土与磷酸二氢钾配施还可降低玉米对铅的转运系数。可得出结论,在重金属复合污染石灰性土壤上,膨润土与磷酸二氢钾配施一定程度上可作为理想的修复材料。     

微生物转化生产木糖醇工艺研究

从土壤中筛选获得了1株木糖醇高产菌株,该菌株发酵玉米芯水解液后获得的发酵液,通过离心去除菌体,用紫外分光光度法测得木糖醇产量。采用摇瓶发酵对发酵工艺条件进行优化,通过测定发酵液中木糖的残留量、木糖醇的产量、木糖醇的转化率来确定最佳的发酵工艺。结果表明,木糖醇的产量由最初3.12g/L增加到8.79g/L,转化率由15.6%增加到43.95%;优化后,最佳培养基条件为:选用木糖质量浓度为20g/L的玉米芯水解液为碳源,质量浓度为2.5g/L的蛋白胨和2.5g/L的酵母浸膏作为氮源,质量浓度为3.0g/L的KH2PO4,4.0g/L的NaCl,0.5g/L的MgSO4·7H2O,最佳发酵条件为:摇瓶发酵装液量80mL/250mL,转速160r/min,pH值为5.0,发酵温度30℃,发酵时间44h,在此条件下,木糖醇最大产量是13.84g/L,木糖转化率达69.0%。该菌株经初步研究,显示了良好的研究潜力和应用前景。