热解温度对畜禽粪便生物炭产率及理化特性的影响

以鸡粪、猪粪渣和牛粪为原料,采用室内密闭低氧制备生物炭,研究不同温度(350、450、550、650、750 ℃)下,畜禽粪便生物炭的产率和理化特性.结果表明,随着热解温度的升高,畜禽粪便生物炭灰分、pH、电导率、盐分、全P和全K含量逐渐增加,而炭化产率、挥发分含量、固定碳产率、全N含量逐渐降低,同时生物炭表面超微结构粗糙程度加剧.综合分析确定,获得高炭化产率和低氮损失的适宜热解温度为450 ℃,该温度下生物炭品质优劣依次为牛粪、猪粪渣、鸡粪.畜禽粪便生物炭具有较高pH和总养分含量,可作为酸性土壤调理剂和有机肥生产辅料.     

不同有机废弃物提升新围涂地土壤有机碳库与生物活性的效果

为了解不同来源有机废弃物在提升新围涂地土壤有机碳库和生物活性的作用,采用盆栽试验方法开展了为期30周的施用等有机碳量猪粪、鸡粪、水稻秸秆、蔬菜收获残留物、厨余垃圾堆肥、沼渣、猪粪/稻草秸秆堆肥和生活垃圾堆肥等8种有机废弃物后涂地土壤有机碳、易氧化有机碳、稳定态有机碳、水溶性有机碳、微生物生物量碳及土壤酶活性的动态观察。结果表明：施用各种有机废弃物对改善土壤性状均有明显的效果,在提升土壤有机碳库、生物活性及农田碳库管理指数方面以经过生物发酵处理的猪粪/水稻秸秆堆肥、生活垃圾堆肥、餐厨垃圾堆肥和沼渣为佳;其次为猪粪、鸡粪和水稻秸秆;蔬菜收获残留物因主要由新鲜有机物质组成,其稳定性较差,对提升土壤有机碳库和生物活性的效果较差。施用有机废弃物后,土壤碳库、土壤微生物生物量及其他土壤性状可随试验时间发生明显的变化。研究认为,从提升土壤有机碳库和生物活性考虑,在新围涂地改良中应优先施用猪粪/水稻秸秆堆肥、生活垃圾堆肥、餐厨垃圾堆肥和沼渣等有机废弃物。     

畜禽粪便与秸秆混合热解制备生物炭研究

以牛粪和猪粪为原料,玉米芯秸秆为辅料,采用管式反应器制备生物炭,研究热解温度(200、300、400、500℃)和秸秆添加量(20%、40%、60%、80%)对畜禽粪便生物炭产率和理化特性的影响。结果显示,随着热解温度的升高,混合料生物炭产率降低,挥发分含量逐渐降低,而灰分含量、pH、全磷和全钾含量均呈递增趋势,全氮含量呈先增后减趋势;添加秸秆有利于改善畜禽粪便生物炭的pH,调节养分含量;秸秆添加量为20%时,牛粪秸秆混合生物炭的孔隙特性在400℃表现最好,猪粪秸秆混合生物炭的孔隙特性较差。牛粪秸秆混合生物炭相比猪粪秸秆混合生物炭有更好的炭产率、pH和孔隙特性,其较好的孔隙特性有利于其作为吸附剂等使用,猪粪秸秆混合生物炭具有更好的养分特性,可作为磷肥生产辅料或土壤改良剂使用。     

施用产沼废弃物和堆肥对蕹菜生长的影响

[目的]比较施用不同畜禽粪便产沼废弃物和堆肥对蕹菜(Ipomoea aquatica Forsk)生长和产量的影响,为产沼废弃物和堆肥在绿色蔬菜上的应用提供科学依据.[方法]以蕹菜为材料,基于342 kg/ha的施氮水平,分别以猪粪、鸡粪的不同畜禽粪便的沼液、沼渣和堆肥及牛粪的沼渣和堆肥施于蕹菜,设8个处理,以不施肥作对照,测定各处理蕹菜的产量、株高、鲜重、干重、上市时间、生长期、养分含量及土壤的养分含量,以分析其对蕹菜生长的影响.[结果]各处理中,以鸡粪沼液和猪粪沼液处理的蕹菜产量、株高、鲜重和干重都最高,其次是鸡粪沼渣、鸡粪堆肥、猪粪沼渣和猪粪堆肥处理,牛粪沼渣和牛粪堆肥处理最低.猪粪和鸡粪沼液处理的蕹菜生长期缩短为10～20d,猪、鸡粪沼渣和堆肥处理为20～30 d,而牛粪处理的蕹菜生长期没有缩短,为30～40 d.蕹菜的养分吸收方面,猪粪和鸡粪沼液处理氮的吸收最高,猪粪沼渣处理磷吸收最高,猪粪沼液和鸡粪沼液处理的磷吸收最低,鸡粪沼液处理钾吸收最高.蕹菜收获后鸡粪堆肥处理土壤氮含量最高,沼液中磷含量低.[结论]鸡粪和猪粪沼液适于短期有机蕹菜种植,其次是猪粪、鸡粪的沼渣和堆肥.建议沼液、沼渣和堆肥配合施用,单施沼液则需补充磷源.     

不同有机肥料中氮素的矿化特性研究

通过好氧培养试验,对不同有机肥中NO3--N与NH4+-N的矿化特性进行了研究.结果表明,鸡粪和猪粪培养10 d后、牛粪培养30 d后,NO3--N矿化率快速提高,使土壤NO3--N含量上升;鸡粪堆肥培养10 d后、牛粪堆肥和猪粪堆肥培养60 d后,矿化率开始上升.经过堆肥处理的有机肥NO3--N矿化率明显低于未堆肥产品,而且矿化高峰期延迟.培养90 d后NO3--N矿化率趋缓,培养120 d后NO3--N的矿化率分别为鸡粪42.6%、牛粪24.0%、猪粪22.6%、鸡粪堆肥23.4%、牛粪堆肥16.0%、猪粪堆肥18.0%.随培养期延长,施肥土壤NH4+-N含量迅速下降,培养5 d时低于对照土壤、15 d后接近或略高于对照土壤.施用有机肥可增加土壤NO3--N含量,对NH4+-N含量的影响较小.     

不同有机肥料中氮素的矿化特性研究

通过好氧培养试验,对不同有机肥中NO3--N与NH4+-N的矿化特性进行了研究。结果表明,鸡粪和猪粪培养10 d后、牛粪培养30 d后,NO3--N矿化率快速提高,使土壤NO3--N含量上升;鸡粪堆肥培养10 d后、牛粪堆肥和猪粪堆肥培养60 d后,矿化率开始上升。经过堆肥处理的有机肥NO3--N矿化率明显低于未堆肥产品,而且矿化高峰期延迟。培养90 d后NO3--N矿化率趋缓,培养120 d后NO3--N的矿化率分别为:鸡粪42.6%、牛粪24.0%、猪粪22.6%、鸡粪堆肥23.4%、牛粪堆肥16.0%、猪粪堆肥18.0%。随培养期延长,施肥土壤NH4+-N含量迅速下降,培养5 d时低于对照土壤、15 d后接近或略高于对照土壤。施用有机肥可增加土壤NO3--N含量,对NH4+-N含量的影响较小。     

不同有机肥料中氮素的矿化特性研究

通过好氧培养试验,对不同有机肥中NO3--N与NH4+-N的矿化特性进行了研究。结果表明,鸡粪和猪粪培养10 d后、牛粪培养30 d后,NO3--N矿化率快速提高,使土壤NO3--N含量上升;鸡粪堆肥培养10 d后、牛粪堆肥和猪粪堆肥培养60 d后,矿化率开始上升。经过堆肥处理的有机肥NO3--N矿化率明显低于未堆肥产品,而且矿化高峰期延迟。培养90 d后NO3--N矿化率趋缓,培养120 d后NO3--N的矿化率分别为:鸡粪42.6%、牛粪24.0%、猪粪22.6%、鸡粪堆肥23.4%、牛粪堆肥16.0%、猪粪堆肥18.0%。随培养期延长,施肥土壤NH4+-N含量迅速下降,培养5 d时低于对照土壤、15 d后接近或略高于对照土壤。施用有机肥可增加土壤NO3--N含量,对NH4+-N含量的影响较小。     

几种城市绿地有机肥的改土效果及其对台湾草生长的影响

本研究通过盆栽试验,探讨深圳城市绿地常用有机肥（蘑菇渣堆肥、鸡粪有机肥、猪粪有机肥和园林废弃物堆肥）的改土效果及其对台湾草生长的影响,以期为绿地土壤有机肥的合理应用提供科学参考。结果表明：施用有机肥处理的土壤有机质、氮磷钾养分和腐殖质总碳含量均显著高于对照(P<0.05);园林废弃物堆肥处理的土壤有机质、全氮、碱解氮和有效磷含量均最高,分别为对照的10.7、5.0、8.6、17.4倍;土壤全钾和速效钾含量均表现为蘑菇渣堆肥>鸡粪有机肥>园林废弃物堆肥>猪粪有机肥。施用有机肥对土壤团聚体的影响主要体现在大团聚体上,其相对含量表现为园林废弃物堆肥>猪粪有机肥>对照>蘑菇渣堆肥>鸡粪有机肥,微团聚体则相反。此外,台湾草地上部鲜重和干重均以鸡粪有机肥处理最高;叶绿素a、b和总含量均以园林废弃物堆肥处理最高,显著高于蘑菇渣堆肥和猪粪有机肥处理,且相较对照增加了25.0%、33.3%、27.3%。综上所述,园林废弃物堆肥是深圳市绿地改土效果最佳的有机肥。     

餐厨废弃物作堆肥对盆栽番茄产量及品质影响

采用盆栽试验以常规量化肥(CF)、不施肥(CK)为对照,研究了餐厨废弃物(FW)、鸡粪(CM)、猪粪(PM)、马粪(HM)、牛粪(BM)等有机肥对番茄生长发育、产量及果实品质的影响。结果表明:餐厨废弃物促进番茄植株生长发育的效果优于其他有机肥处理。餐厨废弃物、猪粪、牛粪、马粪、化肥、鸡粪、对照各处理番茄的产量分别为863.6 g.pot-1,825.0 g.pot-1,816.3 g.pot-1,766.9 g.pot-1,672.0 g.pot-1,659.1 g.pot-1,616.7 g.pot-1。番茄地上部分生物量变化次序为餐厨废弃物猪粪牛粪马粪鸡粪化肥对照。餐厨废弃物处理番茄Vc、可溶性糖含量显著高于其他处理,Vc含量分别比牛粪、猪粪、鸡粪、化肥、对照处理提高7.0%、10.0%、14.4%、14.8%和18.2%;可溶性糖含量分别比猪粪、鸡粪、化肥、对照处理提高9.7%、11.6%、19.3%和60.0%;餐厨废弃物处理番茄糖酸比为7.73,显著高于其他处理。因此,餐厨废弃物能促进番茄生长发育,提高番茄产量与品质,在蔬菜生产中可以作堆肥替代部分化肥与其他动物性有机肥,具有广泛应用前景。     

不同动物粪便炭化特性比较

明确动物粪便炭化后物料特性有利于促进农业废弃物多元化利用模式发展。以水稻秸秆(稻秆)为对照物料,初步探讨动物粪便(羊粪、牛粪、兔粪、猪粪)在炭化温度为300、600℃,炭化时间为3、5 h条件下物料的生物炭产率、碳含量、氮含量、pH值以及碳氮比(C/N)。结果表明:羊粪、牛粪、兔粪、猪粪的生物炭产率明显低于稻秆,随着炭化温度提高,各物料生物炭产率下降,在300、600℃分别降低2.64%~9.34%、4.33%~14.7%,且动物粪便生物炭产率的下降比例大于稻秆;同时,提高炭化温度有利于提高动物粪便炭化物料的碳含量、pH值和碳氮比,但物料氮含量降低;对生物炭产率影响不大,能够降低动物粪便物料碳含量,但从整体来看,对氮含量、碳氮比影响不大;改变炭化温度、炭化时间时,羊粪碳氮含量变化幅度最大,pH值变化则最小,而兔粪则正好相反,牛粪、猪粪则介于羊粪、兔粪之间。由结果可知,不同动物粪便特性(碳氮含量、pH值和碳氮比)对炭化温度和时间的响应存在一定差异。     

有机肥料对土壤可溶性氮素变化的影响及肥效研究

通过室内模拟培养试验和盆栽试验研究了施用发酵处理前后鸡粪、牛粪和猪粪等有机肥料对土壤可溶性氮素形态变化及肥效的影响。结果表明,随培养期延长,各处理土壤可溶性NO3--N含量逐渐上升;培养120 d NO3--N转化率分别为:鸡粪42.6%、牛粪24.0%、猪粪22.6%、鸡粪堆肥23.4%、牛粪堆肥16.0%、猪粪堆肥18.0%;鸡粪、牛粪和猪粪的NO3--N转化率显著高于同类堆肥产品。随培养期延长,土壤可溶性NH4+-N和Org-N含量迅速下降,培养15 d后NH4+-N含量均接近于对照土壤;培养60 d可溶性Org-N也已接近对照土壤,之后逐渐低于对照土壤。在等氮量施肥条件下,施用有机肥料可增加盆栽小白菜(油菜)干物质积累和氮吸收量,且鸡粪、牛粪和猪粪的作用均高于同类堆肥产品。     

有机物料不同配比堆肥过程的差异分析

为了促进当地农业有机废弃物资源的循环利用,以牛粪、猪粪和鸡粪等为堆肥的主要原料,在协调所有处理的碳氮比相同和添加EM菌液的条件下进行堆肥试验,分析有机物料的不同配比在堆肥过程中的温度、p H、EC、全氮、铵态氮、硝态氮和发芽指数的变化趋势,比较不同处理堆肥前后养分含量的差异。结果表明,牛粪—鸡粪—谷壳处理的升温最快,高温阶段温度基本上维持在70℃上下,堆肥前后氮素损失率最大为22.8%,而猪粪—食用菌渣—鸡粪处理的高温阶段温度低于65℃,氮素损失率最小为3.47%,发芽指数在堆肥进行20 d就达到了52%,堆肥腐熟快于其他处理,但是在堆肥32 d后,所有处理的p H在7.7-8.5之间,满足堆肥腐熟后呈弱碱性的要求,发芽指数在80%左右,基本上达到了有机肥完全腐熟的标准。研究表明堆肥32 d后可以完全腐熟;但合理的配比,同时调节其通风性,控制堆体温度在45-65℃之间,可减少氮素损失,提高有机物料堆肥的效果。     

不同有机物料腐熟剂对农业废弃物堆肥腐熟效率的影响

为提高农业废弃物资源化利用效率,选择6种不同有机物料腐熟剂进行牛粪和棉花秸秆的堆肥试验,监测堆肥温度、pH值、碳氮比、含水量、种子发芽指数等指标.结果表明:添加有机物料腐熟剂后,堆肥沤制初期升温快,堆肥沤制后期腐熟效率高;添加有机物料腐熟剂能缩短堆肥腐熟周期;根据试验结果和使用成本判断6种有机物料腐熟剂性价比,以四川绿微公司生产的有机肥发酵剂和鹤壁人元生物公司生产的促腐剂应用于牛粪和秸秆堆肥发酵效果较好.     

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。     

炭基肥在贵州山地特色高效农业发展中的应用及其效益分析

通过对贵州山区农业废弃物利用现状、存在问题进行分析,探讨该区农业废弃物资源化发展的方向及炭基肥在贵州山地特色高效农业发展中的应用前景。在利用传统堆肥和沼气发酵技术生产有机肥及其应用的基础上,施用生物质炭与肥料配制的炭基肥可以明显地促进耕地有机培肥及作物生长。在贵州发展山地特色高效农业,要全面推广高效的堆肥发酵及沼气发酵技术,利用作物秸秆和畜禽粪便生产有机肥及土壤改良剂,实现农业废弃物的高效化、高值化利用。同时,要大力推广生物质炭化技术,利用农业废弃物生产以生物质炭为载体的多元化产品,通过生产炭基土壤改良剂、炭基有机肥、炭基复合肥,以及蔬菜、花卉、苗木等育苗基质,全面地提高农业废弃物利用的经济效益、生态效益及社会效益。     

热解温度对油菜秸秆炭理化特性及孔隙结构的影响

以农业废弃物油菜秸秆为原料,采用低氧升温炭化法,在不同热解温度(300,400,500,600,700℃)下分别炭化2 h,制备生物炭,收集并测定固体产物生物炭特性及孔隙结构。结果表明,随着热解温度的升高,油菜秸秆生物炭p H值逐渐增加,当温度达到400℃及400℃以上时呈碱性甚至强碱性。热解温度高于400℃时,油菜秸秆生物炭的矿质元素含量相对富集,表面碱性含氧官能团增加、酸性含氧官能团减少。阳离子交换量在400～500℃条件下达到较高水平,为77.39～80.00 cmol·kg-1。红外光谱表明,热解温度高于300℃时,油菜秸秆的芳香基团开始形成。随着热解温度的升高,油菜秸秆生物炭的比表面积和比孔容均是先变大后变小,在400～500℃条件下孔隙结构的发育和孔体积的形成比较好,具有较大的比表面积和比孔容,生物炭产出率相对较高,养分损失少,生物炭的理化性能、养分利用及孔隙结构均达到最优。     

畜禽粪便堆肥过程中有机肥腐熟研究

通过分析外界条件与内部结构变化对畜禽粪便堆肥过程中有机肥腐熟进行研究。分别以牛粪、鸡粪和猪粪为畜禽粪便堆肥的原料开始堆肥试验,分析了温度、含水量、氧气含量对畜禽粪便堆肥腐熟度的影响,同时分析畜禽粪便堆肥过程微生物数量变化情况。结果表明,鸡粪堆肥最佳温度大约为70℃,最佳含水量为48.6%,最佳含氧量为56 kPa;牛粪堆肥最佳温度大约为78℃,最佳含水量为59.8%,最佳含氧量为89 kPa;猪粪堆肥最佳温度大约为69℃,最佳含水量为50.0%,最佳含氧量为45 kPa;猪粪中存在大量耐高温的放线菌;牛粪的真菌数高于其他2种畜禽粪便的真菌数,牛粪中具有更多的耐高温真菌,可以在高温中存活,来降解纤维素。3种畜禽粪便堆肥的温度与细菌、真菌、放线菌均为正相关。     

秸秆类材料对土壤Cd、Pb的固定效果

土壤重金属污染及其修复,已成为当今全球共同关注的重大问题。我国秸秆资源丰富,通过秸杆利用降低污染土壤危害,既可以消除污染影响,又能解决秸秆难以无害化处置的普遍难题,符合农业可持续发展的规律。为筛选秸秆利用于土壤重金属污染修复的新材料,探究不同秸秆材料对土壤Cd、Pb活性的影响。结果显示,秸秆粉导致土壤p H值增加,土壤有效态Pb含量显著小于对照,但随着添加剂量增加,土壤有效态Pb含量也显著增加,后期秸秆粉促进土壤Cd的溶出。秸秆灰、秸秆生物炭、秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥均能显著提高土壤p H值,显著降低土壤有效态Cd、Pb含量。不同秸秆材料固定土壤Cd、Pb效果的大小顺序为:秸秆灰秸秆生物炭秸秆垫料有机肥秸秆猪粪有机肥秸秆粉。说明秸秆直接还田可能会为土壤修复带来一定的风险。秸秆灰、秸秆生物炭、秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥均能有效固定土壤Cd和Pb,改善土壤酸性环境,但秸秆垫料有机肥和秸秆猪粪有机肥属于价格经济的秸秆利用新方式的修复材料。     

秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及水稻产量的影响

为了综合评价不同秸秆还田方式对低产水稻田土壤性质及水稻产量的影响,研究了秸秆原料生物炭+化肥、发酵床秸秆垫料有机肥和秸秆+猪粪有机肥施用后土壤养分、有机质、易氧化有机碳及水稻生长和产量的变化。与不施肥对照相比,不同秸秆还田方式下土壤中速效养分含量均有不同程度增加,但差异均不明显。秸秆生物炭+化肥有利于水稻稳产高产,产量高达7.86 t/hm~2,比单施化肥和不施肥对照分别增加9.78%和62.4%;秸秆生物炭施用有利于水稻分蘖期与拔节期生长和吸收养分,发酵床秸秆垫料有机肥和猪粪秸秆有机肥两种处理的水稻产量及生物量均显著低于单施化肥处理。表明不同秸秆还田方式对水稻田土壤理化性质及产量有着不同的影响,其中施用秸秆生物炭能提高土壤肥力并显著提高水稻产量。短期来看,不配施化肥而单施发酵床秸秆垫料有机肥或秸秆猪粪有机肥对水稻生长不利,长期效果有待观察。     

不同有机物料对设施黄瓜生长及土壤性状的影响

为了减少设施菜田中由于超量施用有机肥导致的N、P累积,通过选取泥炭、腐植酸、菌渣、生物炭4种有机物料及其配施对传统鸡粪进行等C替代,开展了两茬田间试验,研究了有机物料等C替代鸡粪对土壤理化性质和黄瓜产量、品质的影响。连续两茬的试验结果表明,有机物料等C替代鸡粪对黄瓜产量无显著影响;但同鸡粪处理相比,泥炭、腐植酸和生物炭3种有机物料配施可显著提高黄瓜果实中维生素C的含量;除单施生物炭外,施用不同有机物料表层土壤(0~20cm)的pH值均显著高于施用鸡粪的处理,同时有机物料处理较鸡粪处理降低了表层土壤有效P含量51.6%~62.9%,提高了表层土壤C/N,其中,腐植酸处理土壤有效P的降低幅度最大,且其表层土壤C/N与鸡粪相比显著提高了92.2%,腐植酸处理土壤(0~60cm)的C储量也最大;各有机物料处理N盈余量均小于鸡粪处理,其中生物炭处理的养分盈余量最小,与鸡粪相比减少了73.1%,各有机物料处理的P盈余量与鸡粪处理相比显著降低了65.3%~92.3%,P削减效果腐植酸>泥炭+腐植酸>泥炭+腐植酸+生物炭>生物炭>泥炭>泥炭+菌渣>菌渣。因此,有机物料等C替代鸡粪后,在保证黄瓜产量的同时可以提升黄瓜果实营养品质,大幅度削减土壤中N、P盈余,其中,腐植酸对提高土壤有机质以及P盈余削减效果较好,泥炭+腐植酸+菌渣配施对改善黄瓜品质的效果较好。