畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述

堆肥是畜禽粪便资源化利用的重要技术,但堆肥过程中碳氮损失会降低产品的农用价值并造成温室气体排放。堆肥过程中的污染气体排放受多种因素影响,本文综述了堆肥原料类型、辅料类型、初始C/N、含水率和通风速率对畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体（CH₄、NH₃、N₂O）排放的影响。结果发现：48.7%的C和27.7%的N在堆肥过程中损失,其中CH₄-C损失平均占初始总碳的0.5%,NH₃-N和N₂O-N损失分别占初始总氮的18.9%和1.1%。不同种类粪便堆肥碳氮损失差异明显,猪粪和鸡粪堆肥的温室气体排放量高于牛粪和羊粪。选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥均可促进有机物降解,其中以稻草或锯末为辅料时的温室气体排放量较低。初始C/N对堆肥过程N损失影响较大,总氮、NH₃和N₂O的损失均随C/N的增加而降低,其中C/N为20~25时最适宜N素保留。初始含水率显著影响CH₄和N₂O的排放,其排放量随含水率的增加呈显著上升趋势,以含水率为60%~65%最为适宜。通风速率（以堆肥干基计）为0.1~0.2 L·kg^-1·min^-1时,CH₄排放和总碳损失较低;通风速率为0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1时,N₂O、NH₃和总氮损失较低。因此,为降低畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体排放量,建议采用的工艺参数为：通风速率0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1、含水率60%~65%、C/N为20~25。     

不同碳氮比对牛粪好氧堆肥腐熟过程的影响

【目的】探究有效处理畜禽粪便与秸秆废弃物的方法,建立以牛粪有机肥为原料的高效堆肥工艺.【方法】以牛粪和玉米秸秆为原料,设置C/N为15、20、25、30、35的5个处理组,研究不同碳氮比原料对好氧堆肥过程中堆温、pH、矿质态氮含量、总养分含量、种子发芽指数等指标的影响.【结果】C/N为30的处理组升温最快,且60℃以上高温维持时间最长;各处理组的铵态氮含量均随堆肥逐渐下降,硝态氮含量逐渐上升;至堆肥结束时,C/N为30的处理组铵态氮含量下降了24.26%,铵态氮损失最少;C/N_(15)～C/N_(35)各处理组总有机碳含量随堆肥的腐熟不断下降,至堆肥结束分别降解了25.93%、35.22%、43.22%、43.58%、47.88%.堆肥结束时,各处理的C/N值分别为13.4、13.4、13.2、15.0和15.3,总养分含量均有所增加,且C/N为25时增幅最大,为45.79%;种子发芽指数(GI)随C/N的增加而增高,堆肥结束时C/N为15和20的处理组基本腐熟,其余处理已完全腐熟.【结论】在实际生产中,牛粪与秸秆C/N在25～30之间有利于堆体腐熟和养分保持.     

碳氮比对猪粪堆肥腐熟度的影响

为提高畜禽粪便堆肥的效果,以猪粪为基质,锯末与秸秆为调理辅料,研究堆肥材料初始C/N为19~33∶1时不同堆制时间与腐熟度有关的温度、pH、种子发芽率和堆体C/N变化等指标。结果表明:堆肥温度以锯末为调理辅料的效果优于秸秆,但均符合《粪便无害化卫生标准》(GB 7959—2012)要求;堆料较为适宜的C/N为(23~27)∶1。堆肥过程结束时(22d)pH均维持在8.0~9.0,培养的种子发芽率锯末组高于秸秆组,锯末堆肥初始C/N为(24~28)∶1时的腐熟度比较高,种子发芽率≥90%;秸秆堆肥以初始C/N为25∶1时发芽率最高,达88%。以猪粪为基质添加锯末初始C/N不宜超过30∶1,添加秸秆初始C/N不宜超过29∶1。     

不同畜禽粪便堆肥的微生物数量和养分含量的变化

【目的】比较以羊粪、牛粪、猪粪和鸡粪为主料,玉米秸秆为辅料,在堆肥过程中微生物区系和养分含量的变化.【方法】用平板培养计数法和国家有机肥行业标准规定的方法测定春季堆肥中可培养微生物数量和养分含量的变化,并比较冬季和春季不同季节堆肥过程的温度变化.【结果】春季堆肥较冬季堆肥升温速度快,高温(60~65℃)期持续时间长(9~12d),堆肥周期短,有利于提高生产效率;堆肥至第30天时,即可达到腐熟标准,冬季堆肥需要40d方可达到腐熟标准;不同畜禽粪便堆肥过程中以鸡粪为原料的堆肥中可培养微生物数量最多,在高温阶段下降的幅度最小,为91.1%;鸡粪堆肥的有机质含量亦最高,为48.6%;总养分(N+P_2O_5+K_2O)含量升高的幅度最大;达到42.4%;羊粪堆肥的放线菌数量在堆肥过程中的增加幅度最大,为74.8%,有利于堆肥后期木质素的分解.【结论】因此,当地企业在以牛粪和玉米秸秆为主要原料进行堆肥时,可加入适量鸡粪和羊粪,以提高堆肥的生产效率和产品品质.     

循环农业田间应用畜禽粪便堆肥效果分析

畜禽粪便堆肥田间应用效果表明,施用畜禽粪便堆肥与常规施肥相比,土壤理化性质得到改善,其中pH值提高0.16,土壤容重降低16.3%,孔隙度与CEC分别提高16.1%和20.0%。土壤全N提高17.1%,碱解N提高6.6%;全P提高21.7%,有效P提高30.0%,速效K提高15.0%。改善了大豆根际土壤微生态环境,在促进了有益微生物大量繁殖的同时控制了有害菌群(真菌)。     

秸秆造肥有妙法

1.备料.在施肥前1个月准备好农作物秸秆、人粪尿、畜禽粪和适量的马粪. 2.混料.把准备好的农作物秸秆粉碎成3厘米左右的小段,然后按3∶7的比例把人、畜禽粪便和粉碎的秸秆混匀,浇足水.     

陕西杨凌规模化养殖场饲料及粪便中养分和重金属含量分析

【目的】分析杨凌区规模化养殖场饲料及粪便中养分和重金属含量,为饲料添加剂及畜禽粪便安全利用提供参考。【方法】2014年7月在杨凌区19个不同规模的养殖场采集54个粪便样品和58个饲料样品,参照《土壤农化分析》对样品进行处理,并测定其氮磷钾和重金属含量。【结果】N、P、K和Zn、Ni、Cd、Cu、Pb在饲料中的含量分别为0.19%~5.64%,0.34%~15.63%,1.13%~3.64%和43.65~95.20,3.43~13.71,0.54~1.99,7.86~293.7,3.55~15.84mg/kg;在粪便中的含量分别为0.71%~3.56%,0.43%~7.42%,1.20%~8.93%和0.12~157.7,0.57~14.88,0.15~2.25,2.67~319.3,0.85~18.87mg/kg;粪便中EC为1.09~8.21mS/cm,pH为6.34~10.85。饲料和粪便中重金属元素含量的分布规律均呈现ZnCuPbNiCd趋势。畜禽粪便中重金属含量和饲料中重金属含量呈正相关关系,饲料是粪便中重金属的主要来源。根据《饲料卫生标准》(GB 13078-2001),本研究中饲料Cd含量全部超标,饲料Pb含量部分超标。畜禽粪便中氮磷钾含量基本均高于不同地区的同类家畜粪便,并以钾含量偏高较为显著。与不同年份或地区猪饲料相比较,Zn、Ni、Cd和Cu含量偏低,Pb含量略有偏高。【结论】杨凌区畜禽养殖中饲料添加剂应用相对较为合理,生产饲料和监督管理水平较为严格,畜禽粪便的安全利用潜力较高。     

碳氮比对鹅粪渣-玉米秸秆混合堆肥效果的影响

【目的】本研究旨在探明鹅粪渣与玉米秸秆堆肥的最佳碳氮比,为鹅粪的资源化利用提供参考。【方法】采用固液分离后的鹅粪渣和收获玉米后玉米秸秆为试验材料,按不同碳氮比(C/N)进行桶装混合堆肥。试验共设6组,试验组C/N分别为15∶1、20∶1、25∶1、30∶1、35∶1,对照组以鹅粪渣堆肥发酵。堆肥期为7周,试验后第0、7、14、21、28、35、42、49天分别测定各组含水率、pH、有机质、全氮、全磷、全钾及发芽势,同时记录堆体温度及气温变化,堆肥结束时,观察各堆体的颜色、气味和蓬松度。【结果】各组堆体高温期均达到8 d,其中C/N30组温度最高,达到60℃;堆肥结束时,各组含水率均显著下降(P0.05),以C/N30组含水率最低,为59.90%;堆肥过程中各试验组pH值均先上升后下降;各组C/N值总体呈下降趋势;各组有机质含量先下降后稳定,以C/N25和C/N30组降幅最大,下降率为35.15%和34.48%;各组全氮、全磷、全钾含量均有所增加,其中各组全氮含量增加显著(P0.05),以C/N30组增幅最大,为81.11%;C/N25、30和35组的全磷含量增幅显著高于其余组(P0.05),分别为67.48%、67.50%、69.68%;堆肥结束时,除对照组外,各处理组发芽势均达到100%,且颜色及气味均表明已到达腐熟。【结论】综合判断,鹅粪渣与玉米秸秆在C/N为30时进行堆肥较为适宜。     

鸡粪堆肥周期中养分指标和腐熟程度变化研究

为了提高及改善农业废弃物中禽畜粪便和农作物秸秆的资源利用率,采用肉鸡鸡粪和玉米秸秆为原料,同时添加不同发酵剂进行高温好氧堆肥试验.应用物理和化学分析法研究鸡粪高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH、C/N,NPK含量、重金属含量等理化指标的变化,以研究在玉米秸秆添加量一定的情况下,发酵剂的有无及不同发酵剂以及翻抛和通气对堆肥腐熟度变化的影响.结果表明,初始堆积物鸡粪与秸秆的C/N达到堆肥发酵最适的C/N后,升温很快,温度最高为60℃,其pH在7.2～8.5,整体上偏弱碱性,呈先下降后上升趋势.发酵剂对堆肥温度变化无明显影响,但添加发酵剂的处理除臭效果显著.鸡粪堆肥原料和工艺复杂,其腐熟度需多种指标参数进行综合判断.     

不同C/N下鸡粪麦秸高温堆肥腐熟过程研究

用鸡粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥试验,研究添加鸡粪对小麦秸秆高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求鸡粪与小麦秸秆高温堆肥的最佳配比,为农作物秸秆快速资源化利用提供科学依据和技术指导.结果表明,鸡粪与小麦秸秆在C/N=25时堆体达到的温度最高,为62℃,达到最高温度所需的时间最短,为2d.堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,都是先上升后下降的过程.堆肥结束时A2处理C/N=14.4,NH+4-N含量比最高时降低了76.2%,腐殖质比初始增加了50.2%,胡敏酸相对于最低点升高了160%,富里酸与堆肥前相比降低57.1%.堆肥结束时,全氮含量除Al处理有所降低外,其余处理均有所增加.各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加.综合判断,鸡粪与小麦秸秆C/N=25进行堆肥较为适宜.     

禽畜粪便与板栗废弃物不同配比混合堆肥的理化特征研究

[目的]研究禽畜粪便与板栗废弃物不同配比混合堆肥的理化指标差异。[方法]以鸡粪、牛粪、猪粪和板栗废弃物为原料,通过不同比例混合堆肥,研究4种配比的混合配方在堆肥过程中,堆体温度、全碳含量、全氮含量、碳氮比(C/N)及种子发芽指数(GI)等理化指标的差异。[结果]4种比例的混合堆体,经过45 d的堆肥发酵,总碳含量和总氮含量均呈下降趋势,C/N呈缓慢下降趋势,GI达80%以上;板栗废弃物∶鸡粪∶牛粪∶猪粪为3∶2∶3∶2(即C处理,C/N=32∶1)时,能在35 d完成堆肥,堆肥成品C/N达16.81∶1,且GI高达92%,处理效果最好。[结论]该研究为制备板栗废弃物有机肥提供理论依据,同时为实现板栗产业链的环境友好型转变提供技术参考。     

生活垃圾堆肥发酵研究

[目的]利用生活垃圾堆肥是科学、合理地处理和利用生活垃圾的根本措施。[方法]在八一镇,采取不同方法、不同的配料比进行生活垃圾堆肥的试验研究,选取一种最经济、最实用的生活垃圾堆肥发酵试验方法。[结果]垃圾与畜禽粪便混合堆肥后,养分含量最高的是垃圾和牛猪粪混合的2号堆肥组(垃圾∶牛粪、猪粪∶青稞秸秆=1∶1∶2)。[结论]2号生活垃圾堆肥配比比较成功。     

添加不同秸秆对牛粪好氧堆肥的影响

规模化养殖已成为现代畜牧业的发展趋势,新疆维吾尔自治区奶牛规模化养殖近年来得到前所未有的发展,但其所带来的污粪利用则成为一个突出问题,以牛粪为主要原料,以生物腐熟剂、四种不同秸秆为添加剂,探究不同来源秸秆添加对牛粪好氧堆肥的影响。结果表明：①堆肥结束时,除对照处理外,其他处理的含水量均达到有机肥腐熟标准中的含水量标准≤20%,且牛粪与苜蓿秸秆混合堆肥处理的含水量首先在第18 d达到标准。②pH的变化趋势为先上升后下降,且所有处理终点堆料均呈弱碱性,pH 在8.0~9.0之间,符合腐熟标准。牛粪与棉花秸秆混合堆肥处理结束时的电导率为3.28 ms/cm,不会对作物生长产生阻碍。③在整个堆肥过程中,就初始和结束时的含量相比而言,除牛粪与苜蓿秸秆混合堆肥处理和对照处理外,其他处理的全氮含量均比初期有所增加;与堆肥初期相比,除牛粪与棉花秸秆混合堆肥处理和对照处理外,其他处理的全磷含量均有所增加;各处理全钾含量均比初期有所增加;堆肥结束时,各处理的速效磷、速效钾含量均比初始时有所增加;而有机质因为矿化和释放养分而降低,但仍符合商品有机肥标准。     

不同禽畜粪便静态高温堆肥过程中蔗糖酶活性的变化

在静态通气条件下,以养殖场鸡粪、猪粪、牛粪为材料,小麦秸秆作为堆肥调节物质,分别研究了接种微生物菌剂(接种菌剂处理)和不加菌剂(对照处理)堆肥过程中蔗糖酶活性的变化特征及其与温度的关系.结果表明,接种菌剂处理与对照处理在堆肥过程中蔗糖酶活性的变化趋势基本一致,即在高温腐解期蔗糖酶活性持续较高,在低温腐殖化期蔗糖酶活性急剧下降,且维持较低水平.接种菌剂能明显地提高堆肥过程蔗糖酶的活性,酶活性峰值高且出现时间较对照早4～8 d.供试的3种物料蔗糖酶活性差异不显著,接种菌剂处理鸡粪、猪粪和牛粪蔗精酶活性的最高值分别为87.84、81.3和86.8 mg·(g·d)-1,对照处理分别为62.9、60.9和63.79 mg·(g·d)-1,但3种物料接种菌剂和对照处理酶活性峰值出现的时间不尽相同,鸡粪的两种处理相同,猪粪加菌剂比对照提早8 d,牛粪加菌剂较对照早4 d出现.整个堆肥过程中蔗糖酶活性与堆体温度变化关系密切,对照处理堆体温度与蔗糖酶活性的关系为一元二次方程,表现为高温腐解期为显著性直线负相关,低温腐殖化期为显著性直线正相关,而加菌剂处理堆体温度和蔗糖酶活性间为极显著直线正相关.     

沼渣沼液养分含量及稳定性分析

为实现沼渣沼液有效利用与管理,选取以牛粪、猪粪、鸡粪为厌氧发酵原料的沼气工程,测定了沼液、沼渣中养分含量及重金属含量,探讨了不同发酵原料沼液的养分含量随储存时间的变化规律。结果表明:鸡粪沼液中养分含量最高,总氮、总磷含量分别为5 706.23 mg/L和121.21 mg/L;猪粪沼渣中总氮含量最高,达到31 000.03 mg/kg,而鸡粪沼渣中总磷含量最高,达到23 951.02 mg/kg;猪粪沼渣中锌、铜含量以及牛粪沼渣中铜含量超标;沼液营养成分含量随储存时间的延长不断降低,两者之间呈显著负相关性,且温度越高,营养成分损失率越大,鸡粪沼液中的营养元素更易流失。该结果可为沼渣沼液的合理存放及高效施用提供理论依据。     

蔬菜废弃物、稻草与猪牛粪不同配比厌氧堆肥研究

将蔬菜废弃物、稻草以不同配比分别与牛粪和猪粪进行厌氧堆肥研究.试验对牛粪、猪粪分别设置了4种不同的配比,依次增加蔬菜废弃物的含量;采用厌氧发酵的方法进行堆肥,为提高发酵效果,在堆肥开始前接种了微生物发酵剂.分析了堆肥结束后的pH、EC、有机质、C/N比值、总氮、速效磷钾含量等指标.试验结果表明,猪粪处理的效果在氮含量、...     

畜禽有机肥磷素在冬小麦上替代化肥磷当量研究

【目的】近年来化学磷肥的过量施用不仅造成了磷矿资源的浪费,还增加了环境污染的风险。畜禽粪便是一种很好的化肥磷替代资源,但由于其成分复杂,转化过程影响因素较多,畜禽粪便中磷素相对化肥磷素的有效性一直存在不同结论。明确畜禽粪便中磷素替代化肥磷当量,能够确定有机肥磷素替代化肥磷素的准确比例,为有机肥磷素的合理施用提供数据支撑。【方法】选取腐熟的猪粪、鸡粪、牛粪和化肥为材料,施磷（P₂O₅）量均设置6个水平,分别为0、20、40、60、80、100 mg·kg^-1干土,利用土柱栽培试验在冬小麦上研究粪肥磷和化肥磷对小麦产量、磷素吸收利用及土壤速效磷含量的影响,并对3种粪肥中磷素替代化肥磷素的相对替代当量进行统计分析。【结果】（1）3种粪肥中有机磷和无机磷含量存在较大差异,猪粪、鸡粪和牛粪中有机磷占总磷的比例分别为25.9%、17.6%和56.5%。从磷组分看,牛粪中磷素形态主要以活性磷（H₂O-P和NaHCO₃-P）为主,而鸡粪和猪粪以高稳定态磷（HCl-P）为主。（2）等磷施用粪肥和化肥条件下,各处理间小麦产量无显著差异。化肥处理的小麦磷素吸收量略高于3种粪肥处理。（3）本试验条件下,若以磷素的当季回收率作为参考指标,鸡粪、猪粪和牛粪中磷素相对化肥磷素的等效值分别为80.3%、84.3%和90.4%。以化肥磷用量与籽粒产量、生物量、籽粒吸磷量及地上部吸磷量的回归关系函数计算的3种粪肥磷素的相对替代当量,猪粪的相对替代当量分别为90.0%、93.6%、80.6%、80.2%,鸡粪的相对替代当量分别为78.4%、87.9%、73.4%、67.6%,牛粪的相对替代当量分别为89.6%、99.9%、90.0%、87.3%。（4）粪肥磷和化肥磷均可提高土壤中速效磷含量,但短期内粪肥磷对土壤中速效磷含量的提高稍弱于化肥磷。【结论】本试验条件下综合几种计算磷素相对替代当量的方法,猪粪能够替代85.7%的化肥磷素,鸡粪能够替代77.6%的化肥磷素,而牛粪能够替代91.4%的化肥磷素。     

沼气发酵不同物料比对氮素损失的影响及施用沼肥的增产效应

为探索沼气发酵的最佳物料比及施用沼肥的增产效应,分别在室内和田间进行了试验。结果显示,沼气发酵全氮平均损失率仅为482％,有效氮却为发酵前的354倍,发酵后有效氮占全氮的621％。沼气发酵处理产生有效氮量为堆肥发酵有效氮量的613倍。沼气发酵法中的氮素损失率按以下次序递减: 处理1(猪粪∶稻草=4∶1)(997%)> 处理2(猪粪∶牛粪∶稻草=1∶1∶05)(434%)> 处理3(猪粪∶牛粪∶人粪=3∶1∶1)(268%)。沼气发酵的氮素有效化率平均比堆肥发酵高415倍。在不同土壤中,水稻、玉米、小麦、棉花、油菜上施用沼肥的增产率为65%～157%,平均增产达到1138%。     

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     

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。