生物质炭对猪粪堆肥过程中氮素转化及温室气体排放的影响

为了解不同比例生物质炭的添加对猪粪和稻草堆肥过程中氮素损失及温室气体排放的影响,监测了堆置过程中铵态氮、硝态氮、氨挥发及温室气体的变化。试验设猪粪秸秆对照(B0)以及猪粪秸秆中添加5%(B1)、10%(B2)、15%(B3)生物质炭共4个处理。结果表明:添加生物质炭能够提高堆体温度,缩短堆肥周期,B3处理的堆体比B0处理提前3 d进入高温期;高温期B0、B1、B2、B3各处理堆体中NH+4含量分别比初始值增加6.6%、41.8%、51.9%、48.6%。与B0相比,添加生物质炭能够显著增加高温期堆体NH+4含量,减少高温期NH+4向NH3的转化,显著降低堆肥过程中的氨挥发,其中B1、B2、B3氨挥发累计量比B0分别减少23.1%、68.6%、78.4%;B2处理与B0相比能够显著减少CO_2排放总量,而B1、B3处理效果不显著,但能够显著减少堆肥过程中CH4的排放;与B0相比,添加生物质炭处理CH4排放总量降低16.3%~23.5%,且可显著降低堆肥过程中N_2O的排放,其中B2、B3的N2O排放总量比B0减少70.7%。     

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。     

炭基辅料对羊粪好氧堆肥中氮素损失的影响

养殖废弃物(羊粪)的堆肥化处置是现代"草-羊-田"农牧循环生产的重要环节,为探讨羊粪高温好氧堆肥中氮素损失的有效控制技术,研制了一种炭基辅料,与羊粪和稻草混合后进行了34 d的堆肥试验。试验设置2个处理:羊粪与稻草高温好氧堆肥(CK)、CK基础上添加质量比15%的炭基辅料(CA)。监测了堆肥体的温度、NH_3挥发速率、N_2O排放通量、各形态氮素含量等参数变化情况,分析了炭基辅料对羊粪堆肥过程中氮素转化及损失的影响。结果表明,与CK处理相比,添加炭基辅料促进了堆肥后第1～7 d堆肥温度快速上升,对堆肥后第8～34 d的堆温影响较小;堆肥34 d后,CK、CA处理的NH_3挥发累积量分别为368.38、175.63 mg·kg-1,N_2O排放累积量分别为50.38、88.94 mg·kg-1,CA处理的NH_3挥发累积量显著小于CK处理(P0.05),而2个处理之间的N_2O排放累积量差异性不显著(P0.05),羊粪堆肥过程中NH_3挥发是氮素损失的主要途径;CK、CA处理的氮素损失率分别为50.49%、32.63%,添加炭基辅料显著降低了羊粪堆肥体的氮素损失率(P0.05),炭基辅料应用于羊粪有机肥生产,氮素损失率可减少35.37%。     

生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH_4~+-N向NO_3~--N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH_4~+-N/NO_3~--N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

生物质炭对城市污泥堆肥过程中氮素转化的影响

为揭示生物质炭在城市污泥堆肥发酵中的应用潜力,提高城市污泥的堆肥效率和堆肥品质,以城市污泥和稻壳为堆肥原料,分别添加0,3%、5%、10%的生物质炭,采用高温好氧堆肥工艺,通过测定堆肥过程中温度、pH及硝态氮、铵态氮及总氮含量等的变化,研究了添加不同比例生物质炭对城市污泥好氧堆肥过程中氮素转化的影响。结果表明:生物质炭的添加可提高堆肥过程中氮的利用率,促进堆肥进程。各处理的堆体发酵中温度达50℃以上时间均保持了7d以上,都达到国家堆肥的无害化标准;添加生物质炭可使城市污泥的好氧发酵期提前;随着堆肥过程的进行,各处理中总氮含量均呈下降趋势,pH呈先上升后下降而后趋势于平稳上的趋势,硝态氮呈先上升后趋势于平缓的趋势,铵态氮和温度都呈先上升后下降趋势,各处理间存在差异,但趋势相同。综合各项指标,与其它处理相比处理2即当生物质炭添加量为5%时,整个堆肥过程表现较好。     

物理调理剂在猪粪堆肥中的除臭及保氮效果研究

为了降低猪粪堆肥过程中氮素的损失和臭味的产生量,采用室内模拟试验,研究了在猪粪堆肥过程中添加不同类型和不同剂量物理调理剂对堆肥除臭及保氮效果的影响.结果表明,处理5(72.98%鲜猪粪 20%稻草)和处理8(72.98%鲜猪粪 20%米糠)具有较好的除臭保氮效果.与对照(CK)相比,处理5和处理8均提前12 d消除臭味,NH3的累积挥发量分别低了49.76%和51.53%;H2S的累积挥发量分别低了24.46%和20.50%.处理5和处理8的总氮损失率分别为26.23%和24.60%,而对照(CK)的总氮损失率为33.34%,且堆肥过程中氮素的损失以氨气氮形式损失为主.     

生物质炭对华北平原4种典型土壤冬小麦生育前期氨挥发的影响

为了探明生物质炭对华北平原土壤氨挥发的影响,以该区域4种典型土壤（水稻土、砂姜黑土、褐土、潮土）为研究对象进行微区试验,设置了对照（CK）、单施化肥（NPK）、单施生物质炭（BC）、化肥配施生物质炭（BC+NPK）4个处理,于冬小麦生育前期观测土壤氨挥发损失,分析土壤矿质氮含量、土壤pH和温度对土壤氨挥发的影响。结果表明,4种土壤单施化肥处理氨挥发累积损失分别为2.70、3.14、2.90、4.00 kg N·hm^-2,占施氮量的比例（氨挥发损失率）为3.3%、3.8%、3.5%、4.9%。与单施化肥相比,化肥配施生物质炭可以降低砂姜黑土（15.3%）和潮土（14.8%）的氨挥发损失,但增加了水稻土（3.0%）和褐土（6.9%）氨挥发。添加生物质炭显著提升土壤pH值和土壤温度,相关性分析表明,土壤pH值是决定生物质炭对土壤氨挥发增减的关键因素。综上所述,在华北平原砂姜黑土和潮土施用生物质炭可以有效降低小麦生育前期土壤氨挥发。     

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%.     

两种钙化合物在猪粪-稻草堆肥中除臭及保氮效果研究

为了降低猪粪堆肥过程中氮素的损失和臭味的产生量,采用室内模拟试验,研究了猪粪-稻草堆肥过程中添加不同剂量过磷酸钙或氯化钙对堆肥除臭和保氮效果的影响.结果表明适量的过磷酸钙、氯化钙等化学调理剂有利于除臭保氮,而添加10%氯化钙处理5和添加15%氯化钙处理6的除臭保氮效果明显高于其他处理.与对照(CK)相比,处理5和处理6均提前3 d消除臭味,NH3的累积挥发量分别低了62.42%和65.45%,氮素损失率分别降低了51.57%和50.44%,且在整个堆肥过程中处理5和处理6几乎没有产生H2S.氮素的损失以NH3-N形式损失为主.     

不同物理吸附剂对氮素损失及发酵物料品质的影响

为了探明不同物理吸附剂对氮素损失及发酵物料品质的影响,以鸡粪为发酵母料,稻草、玉米秸秆、沸石、木屑生物质炭为物理吸附剂,设置了对照(不添加物理吸附剂)、稻草+沸石(处理①)、稻草+木屑生物质炭(处理②)、秸秆+沸石(处理③)、秸秆+木屑生物质炭(处理④)5个处理,进行了发酵试验。结果表明,发酵结束时,秸秆+沸石处理的全氮含量为最高,达到15.14 g/kg;稻草+木屑生物质炭处理的铵态氮含量为最高,较对照提高了18.9%;秸秆+沸石处理的有机质、全量氮、全量磷等均为最高,且都高于或等于对照,其中有机质较对照提高了10.5%;速效磷与速效钾含量最高的均是秸秆+沸石处理,分别较对照增加了23.6%和40.3%。从氮素保持和发酵物料品质两者综合来看,秸秆+沸石优于其他处理。     

生物质炭对城市污泥堆肥温室气体排放的影响

采用城市脱水污泥为研究对象,设置两种堆肥处理(试验组:添加水稻生物质炭;对照组:未添加生物质炭),考察污泥堆肥过程温室气体动态变化特征以及添加生物质炭的影响。结果表明:生物质炭能提高堆体温度、延长堆体高温期、加快堆体腐熟,减少堆体TC(总碳)、TOC(总有机碳)和氮素损失(特别是减少NH_4~+-N的损失),两种处理TC、TOC和TN(总氮)均呈显著性差异(P0.05)。CH_4排放主要集中在高温期和降温期,占CH_4总排放量的76.40%~82.40%,添加生物质炭会促进CH_4排放。CO_2排放主要集中在高温期和降温期,占排放总量的78.77%~78.83%,添加生物质炭能减少CO_2排放。超过84%的N_2O排放集中在腐熟期,添加生物质炭能减少堆肥过程中N_2O排放,试验组N_2O累积排放量比对照组低18.94%。添加生物质炭对污泥堆肥处理具有一定的温室气体减排作用,试验组与对照组CO_2排放当量(以干污泥计)分别为60.21 kg·t~(-1)和67.19 kg·t~(-1),添加生物质炭能减排温室气体10.39%。     

生物炭对棕壤NH3挥发、N2O排放及氮肥利用效率的影响

通过田间试验,采用封闭式酸吸收法和静态箱法,研究秸秆生物炭对棕壤玉米旱田NH_3挥发和N_2O排放以及氮肥利用效率的影响。试验设不施氮肥(对照CK)、单施氮肥(NB0)、施氮基础增施20 t·hm~(-2)生物炭(NB20)、施氮基础增施40 t·hm~(-2)生物炭(NB40)4个处理。结果表明,各施肥处理的NH3挥发量差异显著,表现为NB0NB20NB40,NB20和NB40分别比NB0降低24.07%和37.62%。NB20和NB40可显著降低N_2O排放量,分别比NB0降低21.76%和19.57%,而NB20和NB40之间差异不显著。NB20和NB40显著增加了土壤的p H、全氮和有机碳含量,降低了土壤的容重。相关分析表明,NH_3挥发量与土壤容重和铵态氮含量均呈极显著正相关,与土壤有机碳含量呈显著负相关;N_2O排放量与土壤容重呈显著正相关,与土壤硝态氮含量和有机碳含量呈显著负相关。与NB0相比,NB20提高了氮肥利用效率,玉米产量显著提高6.07%,而NB40降低了氮肥利用效率,玉米产量显著降低了13.88%。     

花生壳生物炭用量对猪粪堆肥温室气体和NH3排放的影响

为研究不同花生壳生物炭添加比例对猪粪堆肥过程中温室气体和NH3排放的影响。利用强制通风静态堆肥技术,研究0(对照)、3%、6%和9%花生壳生物炭添加比例(质量比)对猪粪堆肥过程CO_2、CH_4、N_2O和NH_3排放和堆肥性质的影响。结果表明:添加生物炭能够延长堆肥高温期持续天数,使pH提高0.09～0.13个单位,EC提高11.7%～50.6%;各堆肥处理CO_2、CH_4和N_2O排放速率均随发酵时间的延长呈先升高后降低的趋势,且CO_2、CH_4和N_2O排放速率均与pH具有显著的相关性;随生物炭用量的增加,猪粪堆肥过程中CO_2排放速率表现为先升高后降低的变化趋势,其中以3%生物炭添加比例处理最高,其平均CO_2排放速率比对照增加12.9%;N_2O排放和NH_3挥发均以9%生物炭添加比例处理最低,分别比对照降低12.5%和29.9%。综上,在整个堆肥过程中,花生壳生物炭的添加降低了N_2O和CH_4的累积排放量,且随花生壳生物炭添加比例的增加,温室气体减排效应增大。     

酸性茶园土壤氨挥发及其影响因素研究

氨挥发是土壤氮素损失的主要途径之一。利用大型水泥槽田间试验,采用通气法研究了不同施氮量和施氮时期对茶园土壤氨挥发的影响,同时测定土壤铵态氮和硝态氮含量,结合气象因子进行偏相关分析,探讨了氨挥发的影响因素。设置CK(未施氮)、N1(减量化施氮、225 kg·hm~(-2))和N2(常规施氮,450 kg·hm~(-2))共3个处理,春季追肥、秋季追肥和冬季基肥比例为3∶3∶4。结果表明:茶园土壤氨挥发损失量为13.01~60.85 kg·hm~(-2),氨挥发损失率为10.63%~12.42%;施氮既是氨挥发峰值出现的主要原因,也能显著增加土壤氨挥发量(P0.05),N_1和N_2处理增幅分别为214.78%和367.72%,其增幅效应在冬季基肥期更显著;不同施氮时期对氨挥发量影响很大,冬季基肥期挥发量约占全年氨挥发损失量的50%,与冬季基肥期间土壤铵态氮浓度高且持续时间较长有关。偏相关分析表明,土壤氨挥发与铵态氮含量、地温和空气相对湿度呈显著或极显著正相关,与土壤水分和气温呈极显著负相关,与土壤硝态氮含量相关性不显著。     

不同施肥处理下小麦季潮土氨挥发损失及其影响因素研究

氨挥发是肥料氮素损失的重要途径之一,由于土壤类型、气候条件、肥料种类、用量和施用时间等因素不同而存在很大差异。试验采用间歇式密闭室通气法,对华北平原不同施肥处理(新鲜牛粪与尿素配施、堆腐牛粪与尿素配施和NPK单施)下,冬小麦生长季粘质潮土氨挥发及其影响因素进行了研究。结果表明:冬小麦季土壤氨挥发总量占肥料氮用量的1.23%~1.97%,主要来源于追肥,占整个小麦生长季氨挥发总量的80%左右。不同施肥处理强烈影响氨挥发强度,新鲜牛粪与尿素配施处理氨挥发损失量最高,氮素损失率为1.97%,显著高于堆腐牛粪与尿素配施和NPK单施。基肥期氨挥发速率与气温密切相关,追肥期土壤含水量和NH~+_4-N浓度是影响氨挥发的主控因子。     

棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田氨挥发的影响

土壤氨挥发是干旱区农田氮肥损失的重要途径之一,通过田间试验研究了施用棉花秸秆及其生物炭对滴灌棉田土壤无机氮含量及氨挥发的影响。试验设对照、施用棉花秸秆(12 t·hm-2)和等碳量生物炭(4.5t·hm-2)三个处理,每个处理设置不施氮肥和施氮450 kg N·hm-2两种条件。试验结果表明,施用棉花秸秆和生物炭可显著降低土壤NH+4-N含量,分别较对照降低8.01%~19.88%和5.49%~9.90%。棉花秸秆及其生物炭处理土壤NO-3-N含量和脲酶活性在不施氮肥条件下显著降低,而在施氮肥条件下显著增加。不施氮肥条件下,棉花秸秆和生物炭处理土壤氨挥发较对照分别降低22.06%和21.27%;而在施氮450 kg N·hm-2条件下,分别降低30.58%和40.59%。因此,棉花秸秆及其生物炭还田都可以减少滴灌棉田氨挥发,其中生物炭还田效果更显著,是一种更好的秸秆利用方式。     

免耕稻田氮肥运筹对土壤NH3挥发及氮肥利用率的影响

通过大田试验,设置5种不同的施肥比例(基肥:分蘖肥:拔节肥:穗肥-2:2:3:3(R1)、3:2:2:3(R2)、4:2:2:2(R3)、4:3:1:2(R4)与0:0:0:0(CK)),研究氮肥运筹对稻田NH₃挥发和氮肥利用率的影响。结果表明,(1)相对于不施肥,施肥显著提高了稻田NH₃挥发量。氮肥施用后,NH₃挥发损失量占施氮量的6.2%-8.5%,其中,以分蘖期NH₃挥发损失量最大,齐穗期次之,苗期和拔节期最小。施肥处理间,处理R1稻田累积NH₃挥发量最小,显著低于其它施肥处理,比处理R2、R3和R4分别低9.1%(P<0.05)、10.9%(P<0.05)和17.7%(P<0.05)。(2)相关分析表明,田面水NH₄⁺、pH值和土壤NH₄⁺和pH值均与稻田土壤NH₃挥发通量呈显著或者极显著相关;(3)处理R1水稻氮肥利用率相对于处理R2、R3和R4增加了28.4%(P<0.05)、55.4%(P<0.05)和74.9%(P<0.05)。研究表明,氮肥后移能有效降低免耕稻田NH₃挥发,提高水稻的氮肥利用率。