两种添加剂对牛粪秸秆堆肥化中氮素损失的控制效果探讨

新鲜牛粪和玉米秸秆以鲜重2.8:1的比例,分别添加5.5%的果园土壤和炉渣,在强制通风静态垛堆肥反应器中进行了堆肥化试验.在堆制的49 d里,根据堆温变化分7次采样分析堆肥中各种氮素、有机碳含量和其他性质.结果表明:对照、添加土壤和加炉渣处理在堆制期间堆肥空间氨气浓度的峰值分别为6 070.58、5 125.18、4 127.08 mg·m-3(25℃值);堆制49 d后,堆肥中铵氮的浓度分别减少了83.0%、81.4%和63.5%;硝态氮的浓度分别增加了200%、110%和410%;有机氮的浓度分别增加了61.0%、82.4%和84.2%:总氮浓度分别增加了28.8%、38.8%和54.4%;堆肥后期部分硝态氮淋失.加土和炉渣可以降低堆肥高温期水溶性氨氮的浓度,减少氨气的排放,有利于后期硝态氮和有机氮的形成,从而降低堆肥中氮素的损失.果园土壤的加入可以提高堆肥温度,而炉渣的加入使堆温降低,高温期缩短;pH和电导率(EC)在堆制过程中都呈下降趋势,堆制结束时,各处理的粪大肠菌值均大于0.111,达到堆肥卫生学标准;堆肥的C/N比在10～11之间、EC值小于3 mS·cm-1、pH值在6～9之间,堆肥基本稳定,但GI值均小于80%,植物毒性没有完全消失.添加果园土壤有利于种子发芽和根系生长.     

牛粪堆肥化中氮素形态与微生物生理群的动态变化和耦合关系

在强制通风静态垛装置中研究了牛粪堆肥化中氮素形态和微生物生理群的动态变化.在堆制的56 d里,根据堆温变化分阶段采集堆肥样品,测定各种氮素组分的含量和氮索微生物生理群的数量.结果表明,堆肥过程中,总氮减少了21.6%;有机氮是堆肥中的主要氮素形态,其含量降低了19.1%;氨基酸态氮和氨态氮的含量分别降低了20.9%和86.4%,在有机氮和总氮中的比例分别降低了2.2%和5.2%;氨基糖态氮和硝态氮含量分别增加了147%和79%,在有机氮和总氮中的比例分别增加了2倍和1.3倍.氨气的挥发占总损失的63%,高温期的释放量占总挥发量的69%.堆肥中氨化细菌数量较高,在高温期大幅度增加,其数量变化与堆肥中氨气和氨态氮含量都呈极显著正相关关系.在堆肥过程中,硝化细菌数量总体较小,在降温期增加幅度较大;反硝化细菌数量逐渐增加,堆制结束时达到堆肥初期的2.45倍;固氮菌数量总体增加1.8倍,其中降温期数量较多.堆肥过程中存在的反硝化作用,是氮素损失的另一个重要原因.     

生物炭添加对猪粪堆肥氮素形态和损失的影响

【目的】探讨生物炭添加下猪粪堆肥过程氮素形态的变化,为堆肥过程中氮素损失控制提供科学依据。【方法】本研究利用强制反应箱研究在猪粪堆肥中添加0%、3%、6%和9%的生物炭(重量比,干基计)对氮素形态变化以及氮素损失的影响。【结果】各处理在堆肥过程中全氮和硝态氮含量呈上升趋势,至堆肥结束全氮含量增加了3.68%～5.43%;可溶性总氮和铵态氮呈先上升后下降的趋势,随着生物炭添加量的提高堆料中铵态氮降幅减小。不同堆肥处理氮素损失率介于20.69%～28.18%,3%和6%生物炭添加处理的氨挥发量分别比未添加生物炭处理的高8.98%和46.30%,而9%生物炭添加处理的氮素损失率和氨挥发量最低。【结论】猪粪堆肥过程中添加生物炭可使堆体快速升温,并延长高温期,堆料中铵态氮向硝态氮转化。硝态氮含量随生物炭添加量呈增加的趋势,氮素损失率随着发酵时间延长呈增加的趋势。     

水葫芦高温堆肥过程中氮素损失及控制技术研究

为减少水葫芦高温堆肥过程中氮素损失,采用静态高温好氧堆肥的方法,分析了水葫芦堆肥过程中氮素转化规律,研究了添加化学保氮剂对减少堆肥中氮素损失的效果.结果表明,水葫芦堆肥过程中总氮及有机氮含量均呈上升趋势,铵态氮与硝态氮含量均呈先上升后下降的趋势,总氮损失率为12.84%;水葫芦堆肥过程中氮素损失途径主要为以NH3、N2O等气态形式逸出,其中,堆肥前10 d是NH3挥发的高峰期,堆制后第5～9 d的N2O排放速率最大;添加化学保氮剂对水葫芦堆肥过程第4～10 d的氨挥发具有显著的抑制作用,NH3挥发量可减少23.82%,另外,化学保氮剂处理降低了堆制后第0～5 d的N2O排放速率,增加了第9 d以后的N2O排放速率;使用化学保氮剂原位控制水葫芦堆肥过程的氮素损失具有较好的效果,与常规对照相比,化学保氮剂对水葫芦堆体的保氮效率为32.70%.     

猪粪秸秆高温堆肥过程中物质变化的研究

将猪粪与秸秆通过调节水分至配比3∶1(以鲜重计),采用机械强制通风、人工翻堆的静态高温堆肥方式,研究过程中各项指标的变化以及达到腐熟的情况。在堆肥进行的24 d中,根据温度的变化取8次样品进行分析。结果表明,至堆肥结束,铵态氮呈先上升后下降趋势,含量较初期减少82%,而硝态氮呈逐渐上升趋势,含量增加20%,水溶性有机碳呈递减趋势,总氮呈先下降后上升的趋势,液相水溶性有机碳与总氮的比值C/N由最初的2.1降到0.5,温度、pH值、WSC/TN、种子发芽指数GI已趋于稳定,初步认为堆肥24 d时腐熟基本完全,堆肥中氮素和碳素分别在升温期和降温期损失最大。猪粪与秸秆混合堆肥,水分是不可忽视的重要指标,物料高水分会使微生物发生厌氧反应,引发臭气,降低分解率,因此堆肥之前最好根据水分设计出一个初始配方,获得合适的C/N,后期可以通过加水来调节。建议在堆肥初期一次发酵时加大通风量,经常翻堆,在堆肥后期二次发酵时,由于易分解有机物反应基本结束,应适当减少通风量,减少翻堆次数,以确保高品质的堆肥产品。     

调理剂在猪粪秸秆堆肥中的保氮效果

以HM菌剂为发酵菌、FeSO4或凹凸棒为添加剂,在强制通风静态垛堆肥反应器中,鲜猪粪和玉米秸秆以鲜重6∶1的比例进行堆肥,研究分析堆制过程中堆肥的各种氮素、有机碳含量和其他性质指标。结果表明:HM菌剂的加入可以加速堆体升温,缩短发酵时间21 d;与堆肥前相比,堆肥后的空白对照处理的全氮含量相对减少1.7%,而HM菌剂、HM FeSO4、HM 凹凸棒处理的全氮含量分别相对增加4.4%、5.3%和5.2%,有机碳分别降解了26.4%、29.5%、30.1%和28.7%;NO3--N含量分别增加833、891、969、936 mg/kg;堆制结束时,各处理堆肥的C/N比在16.5～17.0∶1之间,pH值在7.2～7.9之间,EC值均小于4.0 mS/cm,GI值均大于50,说明堆肥基本腐熟;从保氮效果来看,以HM FeSO4处理最佳,HM 凹凸棒处理次之,空白对照效果最差。     

牛羊粪高温堆肥腐熟过程研究

对牛、羊粪高温堆制过程研究结果表明:全氮分别增加了5.11%、5.18%,全磷分别增加了10.79%、9.82%,全钾分别增加了142.11%、153.08%;堆肥完成时间一般以14 d为宜,超过则易造成硝态氮随水流失,肥效降低;该方法操作简单,成本低,易于推广。     

有机酸添加剂对低碳氮比条件堆肥氮素损失控制效果研究

为减少堆肥过程中的氨气挥发和氮素损失,以鸡粪、玉米秸秆和菌渣为发酵原料,采用强制通风静态堆肥罐进行41 d的好氧堆肥试验,研究低C/N（15）条件下两种有机酸（柠檬酸、草酸）对堆肥过程中氨气减排效果和氮素形态转化的规律。结果表明：添加5%（鲜质量）的柠檬酸、草酸增加了堆肥50℃以上高温天数和连续高温天数,降低了堆肥初始物料1.70个和1.88个pH值单位。草酸对堆肥主要发酵时期氨气减排有较好的效果,柠檬酸对氨气减排的影响主要集中在堆肥前10 d,随后减排效果减弱。与CK相比,柠檬酸、草酸分别降低堆肥过程中氨气累积挥发量44.15%和69.57%,氮素损失量分别降低了25.16%和48.54%。堆肥中氮素主要以有机氮的形态存在,与CK相比,添加柠檬酸、草酸处理有机氮含量分别提高了9.44%和23.13%,氨基酸态氮含量提高了11.23%和15.53%,酰胺态氮含量提高了18.43%和39.99%。柠檬酸、草酸提高了堆肥结束时无机氮含量,与CK相比,铵态氮含量分别提高了68.13%、408.48%,硝态氮含量提高了17.94%、45.75%。堆肥结束后CK、柠檬酸、草酸处理有机碳含量分别下降了31.44%、22.16%、15.70%。各处理温度、粪大肠菌群数、蛔虫卵死亡率均达到《畜禽粪便无害化处理技术规范》（GB/T 36195—2018）要求,但是草酸处理种子发芽指数未达到无毒害标准。试验结果表明,添加有机酸具有较好的氮素损失控制效果,且添加草酸效果优于柠檬酸,但是从堆肥产品无害化角度考虑,草酸添加量和添加方式还有待进一步研究。     

接种白腐菌对城市污泥堆肥效果的影响

研究利用稻草、木屑和麸皮为调理剂进行室内城市污泥堆肥模拟试验。同时接种白腐菌,监测堆肥过程中微生物指标、酶活水平及营养成分的动态变化,考察其对堆肥效果的影响。结果表明,与不接种白腐菌的对照相比,接种白腐菌能够提高堆体的温度、真菌数量、纤维素酶和半纤维素酶活性水平,降低氮素损失、促进硝态氮累积,全面提高堆体有效N、P、K含量。其中,接种2%的白腐菌效果最好,使发酵结束时堆料全氮的损失降低8.3个百分点,铵态氮含量降低31.1%,硝态氮含量增加14.2%;全磷、全钾、速效磷、速效钾含量分别提高42.9%、37.5%、33.4%、13.5%。     

不同填充料对猪粪好氧堆肥效果的影响

采用在塑料大棚内堆制,分别填充木屑、稻壳、米糠作为调理剂进行高温好氧堆肥,研究比较各堆肥体系中温度、水分、碳素、氮素、耗氧速率等指标随时间的动态变化过程。结果表明,在整个堆肥过程中,猪粪 米糠最高温度仅38℃,因而米糠不适宜作为堆肥调理剂。猪粪 稻壳升温快,高温期和降温期时间均较短,总的分解时间较短。猪粪 木屑堆温低且降温期持续时间较长,发酵时间最长;木屑吸湿性良好,猪粪 木屑含水率下降较多;猪粪 木屑有机质较高,因为木屑含有较难分解的木质素。总氮变化趋势基本一致,与稻壳堆制不利于氮的保持,与木屑堆制后期增幅较大,总氮呈增加趋势,这是堆肥腐熟和品质提高的重要表现。     

鸡粪堆制过程中氮素损失及减少氮素损失的机理

以鸡粪为试验材料进行为期70d室外好氧堆制,观测鸡粪、鸡粪添加1%稻草和鸡粪添加3%稻草3种不同处理的pH值、温度、铵态氮、硝态氮、氨挥发潜力和全氮等变化,并以鸡粪在堆制腐熟过程中灰分绝对量不变为前提计算了氮素的损失量。结果表明:氨挥发是鸡粪堆制腐熟过程中氮素损失的重要途径,氮素损失高峰期出现在鸡粪堆制后21d内;3个处理经过70d的堆制腐熟过程,氮素损失率均达15%以上;与鸡粪处理相比,在鸡粪中添加1%稻草能减少氮素损失2 52个百分点。     

麦秸和奶牛场废弃物联合堆肥试验

设置小麦秸秆和奶牛场废弃物联合堆肥试验,以评估其消纳养殖废水与制作商品有机肥的可行性。试验用麦秸分别与沼渣、沼液、牛粪、粪水混合堆肥,以小麦秸秆并用尿素调节碳氮比为35∶1的处理为对照。结果表明,各处理堆体温度50℃以上持续时间分别为30 d、17 d、41 d、12 d和24 d,均已符合堆肥卫生标准要求的高温天数;堆肥过程中麦秸分别与沼渣、沼液、牛粪、粪水混合堆肥及对照的有机碳含量分别下降了14.00%、5.50%、15.80%、4.45%和10.70%;堆肥过程各处理氮、磷、钾含量逐渐增加。堆肥结束时,各处理有机质含量介于590.28 g/kg与701.86 g/kg之间;氮磷钾总养分含量介于46.54 g/kg与89.45 g/kg之间,其中麦秸与牛粪混合堆肥处理总养分含量最高(89.45 g/kg),麦秸与沼渣混合堆肥处理次之(69.61 g/kg)。秸秆与牛粪或沼渣混合堆肥时高温时间较长,且堆肥产物养分含量高;用麦秸和养殖废水(沼液或牛粪水)混合堆肥,每处理1.0 t麦秸可消纳废水1.8 t,有利于奶牛场节本增效。     

添加麦秸对鸡粪堆肥过程中氮素减排及细菌群落的影响

好氧堆肥是实现鸡粪资源化利用最主要的技术手段,然而在堆肥过程中氮素损失较为严重,既降低肥效又引起严重的污染。本文以纯鸡粪堆肥为对照,利用麦秸将鸡粪堆肥的C/N调节至15,分析了堆肥过程材料中理化性质、氮素转化和微生物群落变化,探讨了减少堆肥氮素损失的技术与机理。结果显示,加入麦秸后堆肥高温持续时间达到23 d,比对照延长了9 d,pH较对照组明显降低,氮素损失降低了39.67%。硝态氮含量达到281.99 mg·kg^-1,比对照增加了68.75%。微生物群落趋于稳定,具有硝化功能的细菌o__Staphylococcales、o__Brachybacterium、f__Staphylococcaceae、g__Staphylococcus、g__Salinicoccus相对丰度比对照分别增加了88.45%、96.39%、88.45%、96.08%、79.20%,有利于堆体氮素保留和转化。试验结果表明,加入麦秸秆之后影响了鸡粪堆肥的细菌群落结构,增加了具有硝化功能的细菌丰度,从而减少了堆体氮素的损失。     

添加羊、兔粪及稻草对猪粪堆肥腐熟进程的影响

为研究添加不同辅料对猪粪堆肥腐熟进程的影响,以猪粪为主要原料,羊粪(含3%玉米秸秆残渣)、兔粪及稻草为辅料,设定单一猪粪(CK)、70%猪粪+30%稻草(A)、85%猪粪+15%兔粪(B)、85%猪粪+15%羊粪(C)、70%猪粪+30%兔粪(D)、70%猪粪+30%羊粪(E)共6个处理进行堆肥,初始含水量均调节至65%,在室外覆膜堆肥,每隔2～5 d翻堆1次,共堆肥60 d。堆肥过程中,定期检测堆肥温度、有机质含量、pH、水分含量、铵态氮含量、硝态氮含量、粗灰分含量变化以及发芽率指数等参数,评价堆肥腐熟程度。结果表明:这6个处理高温(50℃以上)期持续的天数分别为2 d、17 d、8 d、10 d、8 d、11 d,水分损失量分别为19.23%、33.08%、24.92%、27.38%、28.00%、29.85%,有机质含量降幅分别为21.52%、38.53%、27.29%、31.55%、35.05%、36.22%,有机碳损失率分别为44.22%、67.54%、54.19%、57.24%、61.25%、62.63%,氮损失率分别为35.54%、32.86%、37.62%、40.81%、44.98%、44.58%,铵态氮含量最终分别为2.11 g/kg、0.35 g/kg、1.06 g/kg、0.48 g/kg、0.76 g/kg、0.32 g/kg,试验结束时的腐热度指数(GI)值分别为42.64%、69.50%、56.74%、58.67%、60.78%、64.70%。根据GI值结果,除单一猪粪处理(CK)外,其他处理均完全腐熟。由此可见,添加羊、兔粪及稻草能显著促进猪粪腐熟,其中70%猪粪+30%稻草处理的腐熟效果最好,添加羊粪的效果要优于兔粪,且添加30%比例的效果要优于添加15%比例。     

鸡粪与蘑菇渣堆肥工艺对腐熟效果的影响

为给养殖业和食用菌种植业废弃物的无害处理和资源利用以及鸡粪堆肥的规模化生产提供技术支撑,研究了低C/N条件下鸡粪堆肥技术的应用效果。试验以鸡粪、蘑菇渣按照鲜质量比2∶1,初始含水率56%,C/N为16.2配比,进行了周期为58d的条垛式高温好氧堆肥。结果表明,堆肥开始后48h内堆体温度升高到65.0℃,55.0℃以上高温持续37d,物料彻底无害化。堆肥产品全氮、全磷和全钾含量分别为20.20、22.74和18.80g/kg,有机质含量456.80g/kg,符合有机肥农业行业标准,含水率、pH值、C/N等指标趋于稳定,腐熟效果较好。     

土壤溶解性有机质结构和组成对秸秆、牛粪及其堆肥产品输入的响应特征

为揭示农业废弃有机物还田对土壤溶解性有机质（DOM）特性的影响,本研究通过淹水土培试验,结合紫外-荧光光谱技术和平行因子分析法,探究了土壤DOM含量、结构与组分对秸秆、牛粪及其堆肥产品输入的响应特征。结果表明,相比于对照组,添加秸秆、堆肥秸秆、牛粪和堆肥牛粪的处理组均明显提高了培养初期土壤溶解性有机碳（DOC）含量,降低了培养初期土壤DOM类蛋白组分含量（降幅分别为80.23%、83.89%、37.21%和86.68%）,整体上提高了各时期土壤DOM的芳香性和疏水组分含量,堆肥产品还显著提高了土壤DOM腐殖化程度（P<0.05）。随着培养时间延长,各处理组土壤DOC、DOM类蛋白组分及类腐殖质组分含量均不同程度降低,且类蛋白组分降幅远高于类腐殖质组分。与添加秸秆相比,添加堆肥秸秆明显降低了培养初期、中期和末期的土壤DOC含量（降幅分别为60.78%、33.77%和45.53%）和DOM类蛋白组分含量（降幅分别为19.94%、34.75%和57.28%）;而与牛粪处理组相比,堆肥牛粪处理组土壤DOC含量在各时期无明显改变,但芳香性、疏水组分含量和腐殖化水平均不同程度升高。研究表明,秸秆和牛粪还田整体上降低了土壤DOM中类蛋白组分含量,其堆肥产品均提升了土壤DOM的腐殖化水平,但两者的作用效果存在明显差异。     

鸡粪堆腐过程中有机态氮形态的动态变化

鸡粪堆腐过程中有机氮形态的变化及含量关系到堆肥的农业价值,研究其变化规律,是为生产高质量的有机肥提供理论依据。利用鸡粪和玉米秸秆为原料进行了堆腐试验,研究在堆腐过程中不同形态有机氮组分的变化规律。结果表明,堆腐过程中全氮,鸡粪先降低后增加,至堆腐结束下降了30.4%,玉米秸秆和玉米秸秆 鸡粪呈现增加的趋势,分别增加了4和2.4倍;THN/TN鸡粪先降低后增加,上升了7.9%,玉米秸秆和玉米秸秆 鸡粪呈下降的趋势,分别下降了40.56%和23.15%;AN/THN,鸡粪先增加后降低,下降了13.49%,玉米秸秆和玉米秸秆 鸡粪呈现缓慢上升,比开始增加了9.7和2.1倍;AAN/THN三处理在21d均达最低值,分别增加了1.5、5.1和4倍;ASN/THN,鸡粪下降了32.5%,玉米秸秆和玉米秸秆 鸡粪分别上升了5.4%和2.9%;HUN/THN,三处理均在21d达最高值,鸡粪上升了30.9%,玉米秸秆和玉米秸秆 鸡粪分别下降了46.2%和239%。由此得出鸡粪堆腐中添加秸秆能够提高全氮的含量减少氮的损失,增加AN/THN、AAN/THN、ASN/THN的值,降低HUN/THN的值,有机态氮的有效性增加。     

堆肥复合菌剂的制备及在稻草猪粪堆肥中的应用

[目的]为了制备出促进稻草堆肥化过程的复合微生物菌剂。[方法]分别从腐熟堆肥、腐熟污泥、土壤中筛选到纯种菌。这些菌包括霉菌、真菌、放线菌和细菌等,并且含有纤维素降解菌、固氮菌和除臭菌3种功能菌,将其组合成2种菌剂,编号为z1和G1。在自制的堆肥装置中,将z1与G1菌剂应用于猪粪和稻草的混合好氧堆肥,并与市售菌剂进行对比,测定堆肥的不同阶段中物料的温度、含水率、pH、有机碳、全氮、总磷、总钾含量。[结果]自制的2种菌剂和市售菌剂应用于堆肥后,堆肥温度在第5天均达50℃以上,堆肥11d后与G1菌和市售菌剂相比,添加z1菌的堆料含水率下降到38％,氮含量稳定在1．37％,有机质含量下降到21．7％,磷和钾含量分别为1．81％、O．62％,堆肥过程臭味明显减少,且红外光谱测定表明它对稻草的降解能力较好。[结论]以z1菌剂作为高效堆肥复合微生物菌剂。     

冬季低温环境下牛粪堆肥参数动态研究

采用条垛式堆肥法,研究冬季低温环境下牛粪堆肥参数动态变化,以便合理优化牛粪条垛式堆肥生产工艺。结果表明,堆体温度上升很快,在第6d达到50℃,翻堆后,第11d达到60℃;总碳含量呈缓慢下降趋势,从开始53%持续降低到26%,损失达50%;氮含量也持续降低,从开始约18.4g/kg降到13.2g/kg,总氮减少30%左右;堆体碳氮比(C/N)逐渐下降,从开始的28%左右,逐渐下降到19%左右,达到腐熟要求。试验表明牛粪堆肥后,有较好的腐熟度,且堆肥种子发芽率呈上升的趋势,表明堆肥中有害毒素逐渐消除,堆肥的腐熟度逐渐增加。     

堆肥制作中的生物化学变化特征

通过人模拟堆制和同位素交叉标记，研究了以稻草和禽畜类为主体材料的堆肥制作过程中的生物化学变化特征，结果表明：有机物料的分解初期（０～２５ｄ）的快速分解阶段和中后期（２５～９０ｄ）的缓慢分解阶段，不同材料组合中以稻草加鸡粪处理分解最快，堆肥制作过程中全碳，全主Ｃ／Ｎ比值不断下降，但全氮相对含量上升，以稻草加鸡粪处理最明显，堆肥制作过程中，碳，氮的腐殖化作用明显，不同材料组合，氮的微生物同化和矿化作用