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。     

高温堆肥过程中除臭保氮技术研究进展

在畜禽粪便等有机固体废物高温堆肥化过程中,臭味排放及氮素损失已经越来越受到国内外学者的关注。阐述了堆肥化过程中氮素挥发特点及损失途径,介绍了国内外堆肥保氮除臭的三类方法：（1）堆肥过程中采取适宜的工艺条件;（2）堆肥原料中使用不同的添加剂;（3）综合处理。还对硫酸亚铁、沸石和普钙等在堆肥过程中的应用进行了综述。     

堆肥方式对氮素损失和留存的影响

为了探讨不同堆肥方式(农民堆肥、厌氧堆肥、混合堆肥和好氧堆肥)对畜禽粪便堆肥过程中氮素损失和留存的影响,以奶牛粪便为堆肥原料,在64天的堆肥过程中考察和比较了不同堆肥方式对N_2O和NH_3排放、渗滤液、其他形式的氮损失,以及对氮素留存的影响。结果表明:堆肥结束时,农民堆肥、厌氧堆肥、混合堆肥和好氧堆肥氮损失量分别占总氮量的27.9%、27.0%、30.0%和25.1%,但农民堆肥的腐熟度仅为65.9%,其他3种堆肥方式均达到了腐熟标准(80%);NH_3是奶牛粪便堆肥过程中氮素损失的主要贡献者,NH3排放量最大的是好氧堆肥,其造成的氮损失占总氮量的22.5%,其次为混合堆肥(16.6%),而厌氧堆肥NH3排放引起的氮损失率最少,仅为7.5%;堆肥过程中N_2O造成的氮损失相对较少,占总氮量的0.06%~0.11%;渗滤液的氮损失率为1.5%~12.0%,农民堆肥渗滤液氮损失率最大,好氧堆肥渗滤液氮损失量最小;其他形式的氮损失率为1.0%~10.2%,好氧堆肥的其他形式氮损失率最小,而厌氧堆肥最大。与其他堆肥方式相比,好氧堆肥不仅能够满足堆肥产品的腐熟度要求,而且有利于减少氮素损失和留存氮素。     

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。     

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。     

两种不同镁盐在牛粪堆肥高温期的保氮效果研究

利用恒温培养箱模拟堆肥高温期,添加硫酸镁、磷酸二氢钾和含镁废渣,研究磷酸铵镁(MAP)反应中各成分的保氮效果以及含镁废渣作为堆肥过程中氮素固定剂的可行性。结果表明:添加镁盐固定剂显著降低了堆体中的pH值,减少了氮素损失。同时添加硫酸镁和磷酸二氢钾的保氮效果最佳,添加相同比例的含镁废渣和硫酸镁的保氮效果无显著差别。含镁废渣添加量的保氮效果与其添加量成正相关,添加质量比为2%、4%、8%的含镁废渣的保氮率分别为6.15%、10.13%、19.51%。添加镁盐会提高堆体中的EC值,降低GI值,各处理均可达到腐熟。说明可以利用镁盐作为堆肥保氮固定剂,而含镁废渣因其价格低廉,更具应用前景。     

木薯渣堆肥过程中氮素转化及堆肥周期研究

以木薯渣为原料进行高温堆肥发酵,研究了堆肥化过程中氮素转化及腐熟程度,以期为木薯渣的资源化利用提供科学依据和技术指导。结果表明：在30天的堆肥过程中堆体温度在第4天达到50℃,50℃以上维持了20天;补充氮素处理的温度要高于未加氮处理。补充化学氮肥处理的NH₄⁺-N含量呈先升后降的趋势;补充鸡粪处理的NH₄⁺-N含量在堆肥后期维持在600~1130 mg/kg。堆肥结束时,补充氮素处理的NO₃^--N增加1005~1740 mg/kg。总氮含量呈先升后降的趋势;碱解氮含量呈缓慢增加趋势,后期趋于稳定。碳铵不宜作为堆肥的氮源补充剂。可以确定在开放式自然通风、每5~7天翻一次堆的条件下,堆体经过30天已经基本腐熟。     

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。     

有机肥部分代替无机肥条件下早稻稻田氮素动态变化

为了研究稻田氮素造成面源污染的成因,选出适宜当地水稻种植施肥模式,通过不同种类的农村常用有机肥部分代替无机肥的配比,分析稻田氮素动态变化。结果表明;NH₄⁺-N的损失以地表径流为主,NO₃^--N主要通过渗漏作用造成地下水污染;不合理的有机无机配方肥,也会造成严重的面源污染;不同腐熟程度的有机肥在氮素的损失方式上不同,新鲜猪粪在渗漏作用和地表径流两种氮源损失方面都比较严重,土壤中NO₃^--N平均含量达到13.59 mg/kg,居6个处理最高水平,地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到5.65 mg/L,仅低于纯化肥处理。猪粪堆肥地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到4.52 mg/L看出,通过地表径流的损失在3种有机肥处理中表现最好,且土壤中NO₃^--N含量平均0.56 mg/kg,因此通过渗漏造成的损失处于6个处理最低水平。沼渣沼液地表水中全时期NH₄⁺-N总量达到4.84 mg/L,土壤中NO₃^--N含量平均为2.87 mg/kg,认为沼渣沼液主要以地表径流的损失方式为主,且通过渗漏造成的氮源损失略低于纯化肥处理。通过实验研究可以发现,猪粪堆肥可作为适宜水稻种植的有机肥。     

典型畜禽粪便配伍食用菌菌渣堆肥研究

[目的]研究三种典型畜禽粪便工厂化高温好氧堆肥过程中物理化学参数的动态变化规律,为典型禽畜粪便和食用菌菌渣废弃物有机肥料化提供理论依据。[方法]本研究分别以新鲜牛粪、猪粪和鸡粪配以2倍质量(DW)的食用菌菌渣进行堆肥试验,研究了堆肥过程中温度、pH值、铵态氮、硝态氮和发芽指数等理化指标的动态变化规律。[结果]堆肥过程中牛粪、鸡粪和猪粪处理在55 ℃以上的持续时间均超过15 天,堆体温度均超过70 ℃。堆肥结束时,猪粪、鸡粪、牛粪处理的pH值分别为7.59、7.81、7.48,符合腐熟堆肥pH值在 5.5 ~ 8.5的一般标准,种子发芽指数(GI)均大于80%,总养分(N+P2O5+K2O)分别为4.31%、5.01%、4.57%,只有鸡粪处理满足有机肥养分标准(NY525-2012)。堆肥过程中各处理铵态氮含量逐渐下降,硝态氮含量逐渐增加,至堆肥结束时牛粪、鸡粪和猪粪处理铵态氮的减少量分别为45.6%、29.2%、33.9%,而相应地硝态氮含量分别增加到2.59 g kg-1、2.57 g kg-1、2.15 g kg-1。[结论]本研究结果可为适度规模养殖场的畜禽粪便进行堆肥处理提供一定的理论依据。     

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。     

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。     

强化型EM菌剂对金针菇菌糠堆肥的影响

为提高EM菌剂在菌糠堆肥中的应用效果,加速腐熟进程,改善堆肥质量,采用纤维素酶与木聚糖酶高产菌株黑曲霉SNH-7、蛋白酶高产菌株枯草芽孢杆菌SNK-103与EM菌剂进行复配,研制强化型EM菌剂,并研究其对菌糠堆肥的影响。结果表明：与普通EM菌剂相比,接种强化型EM菌剂的处理堆肥过程中微生物代谢更加旺盛,温度、pH、EC值、总有机碳、可溶性有机碳、总氮、铵态氮、硝态氮、C/N、腐植酸和黄腐酸含量等理化指标的升高或降低幅度更大,腐熟进程加快;成品堆肥的GI提高,C/N降低,总氮、硝态氮、总腐植酸和游离腐植酸的含量升高,生物安全性更好、肥效更高。说明在EM菌剂中补充纤维素酶、木聚糖酶和蛋白酶高产菌株,可强化其对纤维素、木质素和蛋白质的降解能力,在无辅料、高C/N、低pH的不利条件下,添加该菌剂能加速堆肥进程,提高堆肥质量。     

不同C/N条件下菌酶制剂对牛粪堆肥进程的影响

本研究以牛粪和小麦秸秆为堆肥原料,设置不同C/N处理组（分别为25/1、30/1、35/1）,通过添加外源菌剂（枯草芽孢杆菌、黑曲霉菌、细黄链霉菌）和酶制剂（纤维素酶和蛋白酶）进行好氧堆肥,研究其对进程中温度、有机质、全氮、全磷、全钾指标的影响。结果表明,不同C/N条件下添加菌酶制剂能够提高高温期的平均温度,各组温度均能够达到《粪便无害化卫生标准》(GB 7959—1987)要求;添加菌酶制剂可以有效地促进有机物的降解;对堆体的含氮量有明显的提升作用;使全磷、全钾的相对含量增加;通过对堆肥进程中各项指标变化特性的综合分析,C/N为35/1的C8组（添加枯草芽孢杆菌+黑曲霉菌+细黄链霉菌组）的堆肥效果最好。     

家畜粪便好氧堆肥中主要微生物类群分析

以牛粪、猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,添加不同调理剂,在自制的强制通风静态垛堆肥反应器中进行堆肥试验,研究不同处理的微生物变化规律。各处理在堆肥过程中的微生物总数呈波浪型的变化,其中细菌的数量变化类似于微生物总数的变化;真菌的数量变化呈现一条类似于“W”型曲线;放线菌一直呈下降趋势。牛粪和猪粪处理分别添加果园粘土和炉渣对堆肥过程中的微生物影响大,添加果园粘土能够增加微生物总数。堆肥处理中细菌是优势种群,Bacillus sp.和Aspergillus sp.是优势种。家畜粪便的粪大肠菌值在堆肥末期第39d以后达到GB规定的标准。     

不同外源添加物对园林绿化废弃物腐熟过程的影响

以北京市香山公园园林绿化剪枝的废弃物为堆腐原料,采用露天高温好氧堆腐技术,通过测定堆腐试验过程中高温期持续天数、pH、EC值、C/N比、发芽指数GI等指标,研究在园林绿化废弃物堆腐过程中分别添加木酢液和炭化物相比添加菌剂及无添加剂时对园林绿化废弃物堆腐过程的影响。结果表明,添加木酢液及炭化物均可加快园林绿化废弃物的腐熟,主要表现为：添加木酢液及炭化物能加速堆体升温并增加高温期持续天数;添加木酢液可有效降低堆体pH、EC值;添加木酢液及炭化物的处理C/N下降率分别为44.50%、41.44%,稍低于添加EM菌剂处理的45.61%,高于空白处理的32.51%,且T值均在0.6以下;添加木酢液和炭化物能有效降解堆体中的植物毒性物质,2组处理的发芽指数高达98.03%和97.27%。