农业废弃物制备生物有机肥及其在小白菜栽培上的应用

为解决传统堆肥产品功能单一、肥效较低的问题,以玉米秸秆与牛粪混合物为载体,枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和拟茎点霉B3(Phomopsis liquidambari B3)为接种微生物,采用二次接种发酵技术获得生物有机肥,并在田间栽培条件下评估其肥效。结果表明,玉米秸秆与牛粪混合堆肥过程中接种Bacillus subtilis和Phomopsis liquidambari B3可提高堆体最高温度,延长高温(50℃)持续时间,缩短堆肥腐熟时间,加快堆肥进程。与不接种菌剂的传统有机肥相比,接种功能微生物的生物有机肥总养分和有机质含量分别增加了21.1%和23.8%,细菌和真菌数量分别提高626%和160%。小白菜栽培试验结果表明,施用有机肥能显著促进小白菜的生长和提升其品质,接种功能微生物的生物有机肥效果最好,小白菜产量比不施肥对照增加了95.2%,比传统有机肥处理增加了43.2%,可溶性糖和维生素C含量最高。接种功能微生物能够促进玉米秸秆与牛粪混合物快速发酵,堆制的生物有机肥品质优于传统有机肥。     

有机物替代部分化肥对土壤活性有机质及碳库管理指数的影响

为探索生物有机肥替代化肥对土壤肥力的影响,采用大田模拟试验,分析了秸秆、秸秆掺混牛粪替代不同比例化肥后土壤有机质、活性有机质、碳库管理指数等的动态变化。结果表明:不同有机物替代处理均能提高土壤总有机质含量,秸秆替代40%化肥(S3)处理效果最好,提高14.25%。秸秆替代、秸秆牛粪共同替代处理在提高土壤中活性、低活性有机质含量方面效果较好。不同活性有机质的碳库管理指数总体上以牛粪秸秆共同替代处理较高,其中高活性有机质的碳库管理指数以MS3(秸秆和牛粪共同替代40%化肥)处理最高,为175.7,中活性有机质以MS4(秸秆牛粪配施全量化肥)处理最高,为407.7,低活性有机质以MS2(秸秆牛粪共同替代30%化肥)处理最高,为533.7。总之,不同有机物替代部分化肥能有效提升土壤总有机质、不同活性有机质含量及碳库管理指数,其中秸秆牛粪共同替代30%~40%化肥效果最优。     

温度与不同有机肥对土壤溶解性有机质含量的影响

采用室内培养法研究温度与不同有机肥对土壤溶解性有机质(DOM)含量的影响。结果表明:培养温度升高,DOM含量升高。15℃时DOM几乎无变化,25、30℃时可升高120.0%～870.8%,DOM变幅随着增加。有机肥类型也影响DOM含量。其中,沼渣处理含量最高,其次是牛粪处理,秸秆处理含量较低,有机肥类型对DOM变幅无显著性影响。     

牛粪有机肥发酵剂的筛选

设计5个菌种配伍的牛粪有机肥发酵剂(B1、B2、B3、B4、B5)和市售有机肥发酵剂(SS)分别对牛粪进行了发酵试验,对发酵温度、含水量、pH值的变化进行了监控,对所配制的发酵剂进行了活菌数、含水量及pH值的测定和部分发酵产物的质量(有机质、氮、磷、钾)测定及对油菜种籽的发芽率、生长进行了检测。结果表明:配方B5最好,发酵起温快,第2天达50益以上,发酵的第20天含水量降到50%以下,pH值在发酵的第15天降到6.5,发酵后的有机肥对油菜种籽的发芽率及生长量均最好,发芽率为100%,平均芽长7.79 mm,平均根长29.95 mm。此发酵剂的活菌总数为2.61×1010cfu/g,pH值和含水量分别为7.0、13.25%,均符合国家标准GB 20287-2006(活菌数≥2.00×109cfu/g,pH值5.5～8.5,含水量≤20%);发酵所形成的有机肥有机质含量82.17%,氮、磷、钾含量7.10%,pH值为6.5,均符合行业标准NY525-2012(有机质≥45%,氮、磷、钾≥5%,pH值5.5～8.5)。对新鲜牛粪的发酵在20 d之内完成,符合大多数有机肥生产者的要求。     

接种量和发酵温度对牛粪厌氧发酵的影响

以牛粪为发酵原料、沼液为接种物,研究牛粪在不同接种量(接种物干物质量为牛粪干物质量的15%、30%、45%、60%、75%)和不同发酵温度(25、30、35、40℃)下的厌氧发酵情况,并采用响应曲面法进行优化,以期找出最佳的牛粪厌氧发酵条件。结果表明,各接种量处理的产气速率均随着发酵温度的升高先增加后降低,35℃时达到最大值;各接种量处理的产气速率峰值在不同发酵温度下出现的时间不同,在25、30℃下主要集中在第8天左右出现;在35、40℃下出现的时间比较分散,35℃下在第5~13天出现,40℃下在第8~18天出现。在所有发酵温度下,累计产气量均随着接种量的增加先增加后减小,35℃下以接种量30%处理最高,其余温度下均以接种量40%处理最高。在所有接种量下,累计产气量均随着发酵温度的升高先增加后降低,在35℃时最大,与其他温度相比平均增幅为107.0%、29.7%、16.5%。当发酵温度为35℃、接种物干物质量为牛粪干物质量的45%时,可获得最大累计产气量,为259.50mL/g。     

有机物料对牛粪好氧堆肥过程的影响

为了解决牛粪纤维含量较高,C/N值低,不易腐解的问题,本试验结合当地农业废弃物特点及数量,从玉米秸秆、糠醛渣、菌渣等材料中筛选出适合牛粪发酵的辅料,采用好氧发酵方法,通过测定发酵期间堆肥温度、容重、pH值、有机质、氮磷钾含量、种子发芽指数等指标,检验牛粪与不同辅料配合的发酵效果。结果表明,配方1(牛粪69%+辅料A 31%+菌剂,辅料A为糠醛渣、秸秆、氧化钙)、配方2(牛粪76%+辅料B 24%+菌剂,辅料B为秸秆、尿素)、配方3(牛粪86%+辅料C 14%+菌剂,辅料C为糠醛渣、氧化钙)、配方4(牛粪63%+辅料D 37%+菌剂,辅料D为糠醛渣、菌渣、氧化钙)在发酵23 d后各项指标趋于稳定;四个配方在发酵过程中达到50℃高温的时间分别为1、6、3、3 d,维持时间均在23 d以上,达到了好氧发酵的卫生要求;0～1 d pH值下降,1～11 d升高,11～23 d呈现下降趋势,23～32 d稳定,最终pH值达到7.5～8.2;有机质、氮、磷、钾含量变化幅度较大的时段是0～23 d,发酵结束后氮、磷、钾含量均升高, C/N值由30下降到15.3～20.3;四个配方发酵产物浸出液的发芽指数均在95%以上,达到了无害化程度。综合各项指标,四个配方在发酵23 d后达到无害化程度,均适合做牛粪发酵的辅料;发酵到23 d时四个配方的有机质含量乘以1.5后均达到70%以上,符合NY525—2012有机肥的标准;N+P_2O_5+K_2O含量大于4.3%,接近商品有机肥的标准,四个配方的发酵产物均可以作为商品有机肥的原料。     

辅料和菌剂添加对牛粪堆肥腐熟的影响

为研究不同辅料与菌剂添加对牛粪堆肥过程中堆体理化性质的影响,试验以牛粪为原料,设置7个不同的辅料和菌剂处理, T1(牛粪+玉米秸秆+发酵菌剂)、T2(牛粪+稻草+发酵菌剂)、T3(牛粪+蘑菇菌渣+发酵菌剂)、T4(牛粪+玉米秸秆)、T5(牛粪+稻草)、T6(牛粪+蘑菇菌渣)、CK(牛粪不添加辅料和发酵菌剂)。结果表明,在堆肥过程中,各处理批次的水分含量和C/N均呈下降趋势,pH值先升后降,有机质先降后升,种子发芽指数随堆肥天数的增加而增加。T1和 T2处理堆体升温快、高温期持续时间长,最高温度可达到66℃~67℃,高温期持续30~32天,加速了堆肥腐熟进程,提高了种子发芽指数。堆肥结束时T1和T2处理的种子发芽指数分别达到78.26%和76.48%。隶属函数综合评价表明T1腐熟程度最高,即当牛粪与玉米秸秆配比为4:1时,添加发酵菌剂有利于堆肥腐熟。     

水城县有机肥堆制发酵技术对比试验

通过玉米秸秆、农家肥+玉米秸秆、农家肥等3种原料堆制发酵有机肥技术对比试验,结果表明:3种原料堆制发酵有机肥成品原料比在50%以上,发酵成品有机肥都呈偏碱性,蛔虫卵死亡率较高;有机质、全氮含量以玉米秸秆堆制发酵最高,总养分、全磷含量以农家肥+玉米秸秆堆制发酵最高,全钾含量以农家肥2次堆制发酵最高。     

玉米秸秆腐解菌剂对种养废弃物堆肥的影响

为探求秸秆腐熟剂与猪粪对秸秆堆肥的腐熟效果,应用实验室研制的秸秆腐解菌剂,开展了种养废弃物堆肥发酵生产有机肥试验。通过检测温度、含水率、pH及有机质含量等堆肥腐熟度指标,结果表明:加菌剂的猪粪堆肥处理组(T_4),堆肥温度上升快,且持续时间长,60℃以上温度共持续8 d,最高温度达到68℃;堆肥水分蒸发快,比其他处理组含水率下降幅度较大,含水率由65%下降至37%;pH变化范围为7.7~9.2,表现弱碱性;有机质含量变化显示,T4处理堆腐时间较添加猪粪处理(T_3)提前4 d,比菌剂处理(T_2)提前8 d完成堆腐,表现出比其他处理明显缩短堆腐时间。为观察秸秆腐解菌剂对秸秆横截面结构变化的影响,利用扫描电子显微镜(扫描电镜)对3种秸秆处理组进行了比较分析。     

有机肥施用种类和时间对烤烟生长发育和品质的影响

为研究不同种类有机肥及其施用时间对烤烟生长发育和品质的影响,以烤烟品种K326为材料,以移栽当天单施无机肥为对照(CK),研究了不同时间配施发酵秸秆、发酵牛粪和油枯对烤烟生长发育和品质的影响。结果表明,移栽前1个月分别施发酵牛粪和发酵秸秆的2个处理烟株前期生长势显著提升,团棵期两处理烟株的株高、有效叶数分别比CK显著提高11.26%和8.32%、7.34%和5.76%;配施有机肥对大田生育期烟株光合特性影响不大;移栽前1个月分别施用发酵秸秆和油枯的处理烟叶的产量和产值增加,产量分别较CK提高4.12%和4.09%,产值分别提高6.30%和4.44%;配施发酵牛粪、秸秆和油枯均可降低烟叶烟碱含量、提高烟叶钾含量、提升烟叶的香气质和香气量、降低烟叶刺激性,有利于提高烟叶的感官质量。总体而言,配施有机肥可提高烟叶感官质量,尤其以移栽前1个月分别配施发酵秸秆和油枯效果最佳,能获得最大的经济效益和较好的烟叶品质,值得大面积推广。     

农业废弃物制备生物有机肥及其在小白菜上的应用

为解决传统堆肥产品功能单一的问题,以玉米秸秆和牛粪混合物为载体,拟茎点霉B3为接种微生物,采用二次接种发酵技术获得生物有机肥,在小白菜栽培中应用评估肥效。表明玉米秸秆和牛粪混合堆肥中接种拟茎点霉B3可提高堆体最高温度,延长高温持续时间,加快堆肥进程,与不同接种菌剂传统有机肥相比,接种功能微生物有机肥的养分含量增长21%,细菌数量提高626%。小白菜栽培试验表明,施用有机肥能促进小白菜生长,接种功能微生物有机肥的效果最好,小白菜产量比对照增长95%,比传统有机肥处理增长43%,维生素C含量最好,接种功能微生物促进玉米结合快速发酵,堆制生物有机肥的品质优于传统有机肥。     

不同发酵条件对氨化玉米秸秆粗蛋白质含量的影响

秸秆快速氨化技术是使用高压氨气快速处理秸秆的一种新型秸秆处理方式,试验采用快速氨化玉米秸秆(氨化时间为2 h,压强为0.3 MPa,粗蛋白质含量为13.37%)为材料,分别研究不同温度(24、28、32、36℃)、时间(24、48、72、96、120 h)、含水量(55%、60%、65%、70%、75%)、酵母菌接种量(1%、3%、5%、7%、9%)对氨化玉米秸秆粗蛋白质含量的影响。通过响应面优化发酵条件,结果表明,①发酵温度为32℃组CP含量显著高于其他处理组(P0.05);②发酵时间为48 h组CP含量显著高于24 h组、96 h组和120 h组(P0.05),与72 h组差异不显著(P0.05);③发酵含水量为65%组CP含量显著高于其他处理组(P0.05);④酵母菌接种量为7%组CP含量显著高于其他处理组(P0.05)。⑤发酵温度32℃,发酵时间48 h,含水量65%,酵母菌接种量7%时,发酵氨化玉米秸秆粗蛋白质含量最高为17.01%,显著高于未发酵氨化玉米秸秆粗蛋白质含量(P0.05)。综上,以最佳发酵条件处理氨化玉米秸秆,可显著提高发酵后氨化玉米秸秆粗蛋白质含量。试验利用氨化和发酵共处理玉米秸秆以提高其粗蛋白质含量,为提高玉米秸秆营养价值提供参考。     

牛粪有机肥快速制备及其肥效比较

随着我国舍饲养牛业的发展,牛粪无害化处理成为一个亟待解决的新问题。通过新鲜牛粪加入微生物菌剂,并掺入麦秸进行发酵腐熟的试验,测定发酵过程物料温度、pH值和有机肥成分。结果表明:发酵牛粪采用半地下发酵池,堆料体积1 m~3,加入适量益加益和珺兴有机肥发酵菌剂,掺入1/20麦秸可第2天达到发酵温度,发酵物料温度达到65℃及时翻堆,所制牛粪有机肥的腐殖酸、全氮、速效钾、速效磷和pH值增加至符合国家标准,缩短了有机肥制备时间,促进了甜高粱高生长,是一种简单快速制备牛粪有机肥的方法。     

牛粪与玉米秸秆不同配比厌氧发酵的产气性能

【目的】研究牛粪与玉米秸秆不同配比混合厌氧发酵的产气性能,为提高厌氧发酵产气效率提供依据。【方法】采用自制的1 L厌氧反应器,以牛粪和玉米秸秆为发酵原料,设置牛粪与玉米秸秆干物质质量比分别为10∶0(对照), 8∶2,6∶4,4∶6,2∶8和0∶10共6个处理,在物料总干物质质量分数8%、发酵温度(35±1)℃条件下进行厌氧发酵产气试验,分析不同产气指标的变化规律。【结果】在产气方面,牛粪与玉米秸秆按不同比例混合厌氧发酵的4个处理日产气量变化趋势为先快速升高后平稳下降,发酵第2～3天达到产气峰值,较对照提前2～3 d;当牛粪与玉米秸秆的干物质质量比为2∶8时,累积产气量、甲烷总产量及挥发性固体产甲烷量均高于其他处理,分别达13 061.7 mL、6 911.4 mL和0.170 L/g,较单一牛粪发酵处理(对照)分别提高52.47%,41.48%和34.92%。在发酵系统稳定性方面,牛粪与玉米秸秆不同比例混合厌氧发酵的4个处理均在发酵第5天pH值达到最低,挥发性脂肪酸质量浓度达到最高,较对照提前2 d达到极值;发酵5 d时,牛粪与玉米秸秆干物质质量比为2∶8的处理pH值低于其他处理,为5.75,较对照降低了7.70%;挥发性脂肪酸质量浓度高于其他处理,为1 675.6 mg/L,较对照提高了59.04%。【结论】牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵产气效果优于单一原料发酵,且二者干物质质量比为2∶8时厌氧发酵具有较好的产气特性和发酵潜力。     

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。     

农业有机废弃物资源化利用潜力与安全性评价

为了解不同农业有机废弃物的资源化利用潜力,以贵州当地的玉米秸秆、烤烟秸秆、水稻秸秆、锯木屑、玉米芯粉、中药渣、猪粪、牛粪、鸡粪为对象,研究其堆肥发酵后和高温炭化后的理化特性,并进行安全性利用评价,分析其基质化、肥料化和热解生物炭化的利用潜力。结果表明,堆肥后的有机废弃物容重为0.24～0.38 g/cm~3;有机碳含量为37.67%～55.94%;中药渣、猪粪、牛粪和鸡粪的电导率(EC值)较泥炭高47.62%～190.48%;玉米秸秆、水稻秸秆、玉米芯粉和牛粪培养的黑麦草种子发芽指数为0.81～0.98,接近于泥炭;除玉米芯粉外,其他有机废弃物重金属综合污染指数均低于0.7。各有机废弃物低氧高温热解后的生物炭有机碳含量为30.52%～48.98%、pH值为8.75～11.56、比表面积为13.36～102.16 m~2/g。综上,堆肥后有机废弃物具有良好的通气结构、持水性能和丰富的矿质营养,通过科学配比,具有成为优质栽培基质和有机肥原料的潜力;低氧高温热解后的生物炭养分丰富,比表面积较大,具有成为土壤改良剂、重金属钝化剂和有机肥辅料的潜力。     

牛粪水稻秸秆厌氧共发酵产沼气操作参数优化

在牛粪中添加水稻秸秆进行厌氧共发酵产沼气,考察接种量、发酵温度、原料固体含量对发酵产沼气效果的影响。结果表明:厌氧发酵接种是必需的,随着接种量增多产气量增大,适宜的接种比例为10%(质量比);常温、中温(36℃)和高温(55℃)3种温度条件下,中高温发酵产气效果较好,中温更适合发酵;在20%、10%、5%(质量比)3种固体含量条件下,固体含量越大产气量波动越大,10%固体含量产气效果最好,发酵前30天累积产气量可达4 710 m L,容积产气率为0.313 m~3/(m~3·d)。本试验所得的结果可为牛粪水稻秸秆厌氧共发酵的实际应用提供参考。     

以牛粪为主原料的生物有机肥生产工艺研究

本研究旨在以牛粪为主要原料,辅以葡萄渣和中药渣,同时接种EM益生菌,探究发酵时间短、质量高、成本低和无害化程度高的生物有机肥生产工艺。结果表明:葡萄渣和中药渣都适合与牛粪混合生产生物有机肥,所得工艺生产的生物有机肥发酵时间短且成本低,有机质含量和养分含量高,操作简单,适合大规模推广应用。     

不同有机肥配比对温室黄瓜生长发育及产量、品质的影响

在温室条件下,用5种有机粪肥(腐熟大粪、鸡粪、猪粪、羊粪、牛粪)和小麦秸秆混合组成有机土,以普通菜园土为对照,研究有机肥在有机土基质中的不同配比对温室黄瓜生长发育、产量和品质的影响。结果表明,有机质组合相同(小麦秸秆:菜园土:大粪、小麦秸秆:菜园土:鸡粪、小麦秸秆:菜园土:猪粪、小麦秸秆:菜园土:羊粪、小麦秸秆:菜园土:牛粪)但各组分配比不同[体积比5∶2∶2(高有机肥配比基质组)或5∶2∶0.65(低有机肥配比基质组)],对温室黄瓜生长发育的影响不同。低有机肥配比基质组(f1~f5)对黄瓜株高有明显的促进作用,其中f2处理的株高最高,为213.65 cm,比CK增加4.2%;而高有机肥配比基质组中的F2处理株高最低,为174.31 cm,比CK降低15.0%;低有机肥配比基质组对黄瓜茎粗都有明显的促进作用,其中促进作用较强的为低有机肥配比基质组中的f4处理,其茎粗为9.26 mm,比CK增加40.5%;低有机肥配比基质组f1~f5和高有机肥配比基质组F1、F4、能促进叶长、叶宽的生长,促进作用最明显的为f2处理,叶长为16.81 cm,叶宽为20.81 cm,分别比CK增加16.9%、16.2%。黄瓜前期、中期产量表现最优的为f4处理,总产量最优的为f3、f4处理,分别为8.50、8.87 kg/m2,比CK增加96.8%、105.3%;高有机肥配比基质组中的F2处理的可溶性固形物、Vc含量明显高于其他处理,其含量分别为5.11%、166.68 mg/kg,分别比CK增加11.6%、4.0%;低有机肥配比基质组f1处理总糖含量最高,为2.14 mg/kg,比CK增加33.8%;低有机肥配比基质组(f1~f5)明显降低了果实的硝酸盐含量,表现最优的为f1处理,比CK降低51.2%。从植株的生长发育、产量及硝酸盐的含量来看,低有机肥配比基质组明显优于高有机肥配比基质组。总之,适量的有机肥配比有利于黄瓜的生长发育、产量及品质的改善,但若配比过量则会抑制黄瓜的生长发育。     

温度对粪便与玉米秸秆混合厌氧消化产生特性的影响

【目的】探索牲畜粪便和玉米秸秆混合发酵的产气量与发酵时间和发酵温度之间的关系,确定农村户用沼气原料和最佳发酵温度,为提高农作物秸秆资源化利用效率提供科学依据。【方法】采用自行研究设计的可控性恒温发酵装置,以猪粪、牛粪和玉米秸秆作为发酵原料,以常温厌氧发酵池的底物为接种物,在总固体TS质量分数为8%条件下进行批量试验,在25~40℃,每5℃设一个温度梯度,研究不同发酵温度对猪粪、牛粪与玉米秸秆按不同比例(质量比为1∶1,2∶1,3∶1)配比混合发酵的产气速率、产气量及发酵时间的影响,并用SAS软件对各因素进行多元回归分析,建立回归方程,得出各影响因子的最优值。【结果】在一定温度范围内(25~40℃),厌氧发酵产气速率峰值出现的时间和发酵周期均基本随着温度的升高而缩短,峰值和产气量均基本随着温度的升高而增加。从总累积产气量来看,猪粪与玉米秸秆配比发酵优于牛粪与玉米秸秆配比,猪粪、牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵的最佳温度是34℃左右,发酵时间为58 d左右。【结论】确定了沼气的最佳原料、发酵温度和时间,为农作物秸秆的资源化利用提供了参考。