通风方式对牛粪堆肥氨气排放与氮素转化的影响

为揭示通风方式对好氧堆肥过程中氮素转化及损失的影响，设置连续通风T1（通风速率0.2L/（min·kg））和间歇通风T2（平均通风速率0.2L/（min·kg），通风10min，间歇10min）2个处理，以牛粪和玉米秸秆为原料在反应器中进行好氧堆肥试验。结果表明，堆肥结束后T1和T2处理总氮（TN）损失分别占初始 TN 23.25%和21.12%， TN的损失以NH3挥发为主，分别占 TN损失的74.76%和61.84%，而以N2O排放损失的氮仅占 TN损失的1.12%和1.37%。NH3挥发主要集中在堆肥初期，主要是因为较高的温度和pH值所致，至堆肥结束时T2处理NH3累积排放量比T1处理少24.37%。不同通风方式对堆肥过程中NH+4N和NO-3N的含量变化也产生显著影响，到堆肥结束时，T2处理相比T1处理，其NH+4N含量低11%，而NO-3N含量高6.7%，T2处理酸解总有机氮含量比T1处理高12.4%，说明间歇通风有利于硝化作用和氨同化作用的进行。结构方程模型（SEM）显示，T2处理不同有机氮对NH+4N含量的总影响从大到小顺序为：酰胺态氮(1.006)、氨基糖态氮(0.485)、酸解未知态氮(0.034)、氨基酸态氮(-0.852)，说明NH+4N来源于酰胺态氮、氨基糖态氮和酸解未知态氮，同时NH+4N可以通过氨同化作用生成氨基酸态氮，间歇通风能促进NH+4N向氨基酸态氮的转化。间歇通风方式通过抑制有机氮向NH+4N的转化，降低堆肥过程中由NH3排放造成的氮素损失。     

不同牡蛎壳粉添加量对沼渣堆肥有机质降解及氮损失的影响

针对沼渣堆肥过程中存在的,嗜热期短、堆肥周期长、有机质降解率低,以及大量氨挥发造成氮素损失等问题,该研究利用牡蛎壳粉作为沼渣堆肥的添加剂,比较不同牡蛎壳粉添加量在连续高温堆肥情况下,对有机质降解和氮素损失的影响。结果表明,牡蛎壳粉的添加有效改善了堆体孔隙度、含水率和酸碱稳定,提高了微生物的呼吸速率,有机质降解率提高了3.8%~29.57%,其中20%牡蛎壳粉添加量最优,降解率为38.75%;牡蛎壳粉的添加可有效吸附NH~+_4和NH_3,与对照组相比,10%,15%和20%湿重添加量的氨排放依次减少了25.32%,31.56%,55.69%,以20%牡蛎壳粉添加量效果最佳。牡蛎壳粉的添加可为硝化反应提供更多铵氮底物,转化为NO~-_3,提高了堆肥产品的质量。     

添加过磷酸钙的猪粪堆肥污染气体减排工艺优化

过磷酸钙作为农业生产中常用肥料添加到堆肥中一方面能够显著降低堆肥过程中氨挥发,减少甲烷、氧化亚氮等温室气体的排放,另一方面可以提高磷的生物有效性,对于降低堆肥环境污染风险提高堆肥品质具有重要意义。为研究不同工艺参数对堆肥污染气体排放的影响,研究了添加过磷酸钙条件下不同通风率(0.12、0.24、0.36 L/(kg·min))、含水率(55%、60%、65%)和碳氮比(15、18、21)对堆肥典型污染气体CO_2、CH_4、NH_3和N_2O排放的影响。结果表明:含水率65%和通风率0.36 L/(kg·min)条件下会显著降低过磷酸钙的固氮效果,低通风率更有利于减少NH_3挥发控制氮素损失。过磷酸钙能够有效控制猪粪堆肥N_2O的排放,低通风率有利于堆肥高温期N_2O减排。过磷酸钙对CH_4的减排效果显著,受工艺参数影响较小。不同工艺参数均不会影响添加过磷酸钙堆肥达到稳定和腐熟,从CO_2、CH_4、NH_3和N_2O总温室效应减排效果来看,含水率60%、通风率0.12 L/(kg·min)、碳氮比18是最优堆肥工艺参数方案。     

功能膜覆盖好氧堆肥过程氨气减排性能研究

畜禽粪便高温好氧堆肥过程中氨气的排放不仅污染环境,而且会降低有机肥氮素含量。因此,控制好氧堆肥过程中氨挥发是降低氮损失及减少堆肥周边环境恶臭的关键。为研究膜覆盖对畜禽粪便好氧堆肥过程氨气挥发的影响,以猪粪和小麦秸秆为试验原料,采用具有选择渗透性的Gore膜作为覆盖材料,在实验室好氧堆肥反应器系统中进行了为期27 d的好氧堆肥试验。试验设置覆膜组和对照组,采用开启1 h、关闭1 h间歇通风方式,通风速率为3 L/min,重点监测堆肥过程堆体温度、氧浓度和NH3排放速率等。研究表明:覆膜组比对照组高温期持续时间略长,更有利于杀死堆体有害病原菌;相比于对照组,覆膜组NH3排放量减少18.87%;相比于温度峰值出现的时间,两组试验NH3峰值出现时间均延后,且覆膜组延后时间更长。     

蓄水坑灌下追肥时期对果园土壤氨挥发的影响

为探讨蓄水坑灌下不同追肥时期土壤氨挥发规律以及影响氨挥发的因素,2018年4-9月在田间进行试验研究。共设置4个处理:花后期追肥(T1)、果实膨大期追肥(T2)、花后期和果实膨大期平均追施(T3)、对照不追肥处理(T4)。试验分析了追肥后土壤氨挥发速率与表层土壤铵态氮、pH和温度的相关性。结果表明:追肥显著增加土壤氨挥发速率和累积量,蓄水坑灌条件下果园土壤氨挥发损失率为0.80%～1.45%;不同处理之间氨挥发损失率大小关系表现为:T1T2T3。土壤氨挥发速率与表层土壤铵态氮和土壤pH显著或极显著正相关,与土壤温度相关性在花后期不显著,在果实膨大期显著正相关,降雨对土壤氨挥发也有一定的影响。综上,T3处理氨挥发损失最少,因此在蓄水坑灌条件下减少单次追肥量、分次追肥能降低果园土壤氨挥发损失。     

一株嗜热异养氨氧化细菌的分离鉴定

嗜热异养氨氧化细菌能减少好氧堆肥高温期NH3(氨气)的大量挥发,是一种理想的好氧堆肥保氮微生物.笔者从农村混合(化粪池水、秸秆以及土壤)好氧堆肥高温期样品中筛选出一株嗜热异养氨氧化细菌,通过16S rDNA测序以及NCBI Blast对比确定其种属.仿真结果表明:初步鉴定其种属为Aeribacillus pallidu...     

果园蓄水坑灌条件下不同施肥方案对坑壁土壤氨挥发的影响

【目的】探讨果园蓄水坑灌条件下蓄水坑壁土壤氨挥发损失规律及影响因素。【方法】试验以追肥量(600、300、0 kg/hm2)和追肥时期(花后、果实膨大期、花后及果实膨大期平均追肥)为变量,设置7个处理。采用磷酸甘油-通气法收集坑壁土壤氨挥发并分析其与铵态氮、硝态氮、土壤温度、空气温度和湿度的关系。【结果】蓄水坑灌水肥灌施后氨挥发速率随追肥量增加而增加,花后期追肥后氨挥发持续时间长,峰值出现在肥后第3～5天,为52.93～576.80 mg/(m2·d);果实膨大期追肥后氨挥发持续时间短,峰值出现在肥后第2天,为81.11～1 047.79 mg/(m2·d)。花后期一次性追肥氨挥发累积量(以N计算)为3 332.88～7 052.01 mg,果实膨大期一次性追肥氨挥发累积量为2 178.14～5 126.97 mg,比花后期一次性追肥降低27.30%～34.65%。2次追肥期平均追肥氨挥发累积量最小,为2 013.21～4 642.11 mg,比花后期一次性追肥降低34.17%～39.60%。蓄水坑壁氨挥发损失率为0.57%～1.4%,其中花后期一次性追肥氨挥发损失率最大,果实膨大期一次性追肥次之,平均追施最小。氨挥发速率与土壤铵态氮量和空气温度显著正相关(P<0.05),土壤温度和硝态氮通过铵态氮浓度影响氨挥发,较高的空气湿度和施肥后降雨会降低氨挥发速率。Elovich动力学方程可以较好地描述蓄水坑壁氨挥发累积量动态变化过程,氨挥发速率常数a与追氮量显著正相关,与土壤温度显著负相关。【结论】降低追肥量、分次追施能减少坑壁土壤的氨挥发损失,基于蓄水坑灌法在果园进行水肥灌施具有较好的减排保肥效果。     

生物炭对鸡粪好氧堆肥主要氮素形态含量影响与保氮机制

生物炭对鸡粪好氧堆肥过程氮素形态含量影响及保氮机制的研究对有害气体减排、氮素减损控制以及好氧堆肥工艺的深度优化具有重要意义。以鸡粪和麦秸为主要原料,通过添加适量生物炭,利用实验室智能型好氧堆肥反应器系统进行了好氧堆肥试验。基于获取的主要理化、生物学指标以及氮素存在形态动态数据,结合扫描电镜和主要种类微生物数量动态变化分析,研究了好氧堆肥过程主要氮素形态含量变化并初步阐释了生物炭保氮机制。研究结果表明:添加生物炭有利于鸡粪好氧堆肥过程氨气减排和减少氮素损失;堆肥过程氨气排放量与铵态氮浓度和硝态氮浓度分别呈显著正相关关系(r=0.783,p=0.0370.05)和高度显著负相关关系(r=-0.941,p=0.0170.05)。生物炭多孔结构能有效吸附铵态氮和氨气等氮素物质,降低堆体铵态氮浓度,进而减少氨气挥发;生物炭能为硝化细菌等微生物群落提供适宜的环境,有利于促进硝化反应并抑制氨气挥发。     

木醋液酸化处理对奶牛场原水贮存过程中氨挥发的影响

为减少奶牛场原水贮存过程中氨气排放引起的二次污染，采用木醋液作为酸化剂对牛场原水进行酸化处理，探究酸化处理对牛场原水贮存过程中氨气排放特征及理化性质的影响。将原水溶液初始pH值调为7.0 (T1)和6.3 (T2),同时设置对照处理(CK),用通气法对氨挥发进行监测。结果表明，3组处理原水pH值在贮存过程中上升并最终均呈碱性，试验结束时分别达到了8.43、8.24和7.99。贮存过程中原水溶液温度始终与室温保持一致，温度变化范围在24℃～33℃。酸化处理能明显降低原水贮存过程中的氨挥发通量和氨挥发总量，且氨挥发通量和pH值呈显著正相关性(p<0.01)。CK、T1、T2在整个贮存周期内的平均氨挥发通量分别为1338、1025和618 mg·m^-2d^-1,T1、T2分别下降了23.4%和53.8%。不同处理原水贮存过程中氨挥发的变化规律相同，在贮存前15天氨挥发呈波动上升趋势，在16～18天开始下降随后上升直到贮存结束，前期氨挥发波动上升的变化趋势受pH值和温度的共同影响，后期先下降后上升的趋势受温度影响。贮存周期内氨挥发总量分别为26....     

不同水肥制度下稻田氨挥发变化规律

通过田间对比试验,运用通气法观测分析了不同水肥制度下稻田氨挥发的变化规律。结果表明,在中等施氮水平与2次追肥的情况下,早、晚稻氨挥发总量分别为22.56kg/hm2和68.54kg/hm2,分别占当季施氮量的12.5%、38.1%;间歇灌溉模式下的稻田氨挥发总量大于淹灌模式,但差异不显著;穗肥施用后引发的稻田氨挥发量很小,通过把仅追施分蘖肥改为追施分蘖肥和拔节孕穗肥能显著减少稻田氮素氨挥发损失。不论是早稻、中稻还是晚稻,穗肥施用后产生的氮素氨挥发损失占穗肥的比例都明显小于分蘖肥。     

施灌沼肥对土壤氨挥发和氮素下渗规律的影响

为探讨施灌沼肥对土壤氨挥发和氮素下渗的影响,在室温条件下,采用土柱模拟试验,系统研究沼肥不同施用量和不同施用深度对土壤表面的NH3挥发及土壤垂直剖面上的总氮、NH+4-N、NO-3-N下渗的影响规律。结果表明:表施沼肥时,土壤表面的NH3挥发累积量和挥发的延续时间均随沼肥施用量的增加而增加;土壤垂直剖面上的含水率、总氮和NH+4-N均主要集中在表层土壤,而NO-3-N可迁移至较深层土壤。底施沼肥时,NH3挥发累积量随着沼肥施用深度的增加而减少,施用深度为10 cm时便可有效减少沼肥的NH3挥发损失;同时土壤垂直剖面上的含水率和总氮、NH+4-N、NO-3-N质量比的最高点均与沼肥施用深度呈显著正相关。     

不同氮肥对不同种植方式稻田径流氮流失与氨挥发的影响

【目的】减少稻田氮径流流失和氨挥发。【方法】设置当地常规施肥(FFP)、缓控肥与尿素配施(CRF)、海藻多糖氮肥替代(HTN)及不施氮对照(CK)共4个氮肥管理措施,观察不同种植方式(机插稻、直播稻)下稻田径流水中氮的流失量及氨挥发特征。【结果】直播稻稻田径流氮素损失以铵态氮(NH4⁺-N)为主,播种前排水导致的氮素径流流失占总氮径流损失量的52%左右;不同氮肥方案下径流氮总流失量呈现为FFP处理>HTN处理>CRF处理,机插稻、直播稻全生育期氨挥发损失量、损失率和氨挥发强度也有同样趋势;与FFP处理相比,CRF处理和HTN处理的机插稻全生育期氨挥发损失率分别降低了12.5%和4.3%,氨挥发强度分别降低了43.1%和17.8%,直播稻氨挥发损失率分别降低了23.2%和12.2%,氨挥发强度分别降低了53.3%和26.8%;与FFP相比,在CRF、HTN处理下机插稻分别增产9.31%和4.70%,直播稻分别增产9.25%和4.91%。【结论】在水稻全生育期内,直播稻的氨挥发通量、损失率和氨挥发强度均大于机插稻,在施肥总量控制和磷、钾肥施用相同的情况下,选择适当种类的氮肥进行基肥、分蘖肥合理配施,既能减少氮素田间损失、提高氮素利用率,还可以增加水稻产量。     

蓄水坑灌肥液入渗下土壤水氮运移特性试验研究

为探讨蓄水坑灌肥液入渗下土壤水氮运移特性,通过室内试验对湿润体内土壤水分、NH+4-N和NO3--N的运移分布规律及氨挥发特性进行了系统研究。结果表明,蓄水坑灌肥液入渗下土壤水分主要分布在20~80 cm深层范围,表层土壤含水率较低,土壤水分的扩散分布主要集中在前9 d,再分布过程中,深层土壤含水率的增幅大于表层;氨挥发主要发生在蓄水坑边壁界面,占氨挥发总量的72.41%,且最大日均氨挥发量出现在第7天,达34.08 mg/(m~2·d);NH+4-N主要分布在地表以下30~60 cm范围,再分布10 d内NH+4-N质量分数随时间的延长逐渐增加,且第7天增加较快,15 d后减小;NO3--N主要分布在土壤湿润锋边缘,再分布15 d内,土壤NO3--N质量分数均随时间的延长逐渐增加。蓄水坑灌肥液入渗下,可提高地表以下30~60 cm土壤水分和NH+4-N质量分数,减小土壤表层氨挥发损失,增强90~100 cm深层土壤的硝化作用。     

秸秆还田配施稳定性氮肥对麦玉轮作水氮利用的影响

为探究秸秆还田配施稳定性氮肥对关中地区麦玉轮作体系作物生长及水氮利用的综合影响,并确定合理的高产高效施肥管理措施,设置两种秸秆还田模式(秸秆不还田、秸秆全量还田)和两种施氮措施(常规尿素和减量施用稳定性氮肥),以无秸秆还田且不施肥作为对照,共5个处理,研究分析作物产量、地上部生物量、土壤氨挥发累积量、土壤含水率、土壤硝态氮残留量及水氮利用效率。结果表明：秸秆还田配施氮肥会分别显著提高夏玉米和冬小麦产量28.03%～39.63%和90.10%～112.52%、地上部生物量27.88%～34.00%和78.96%～107.64%;施用稳定性氮肥较施用常规尿素分别降低夏玉米季和冬小麦季全生育期土壤氨挥发累积量50.18%～59.32%和68.21%～73.43%;秸秆还田会显著提高夏玉米季0～10 cm土壤含水率6.29%～21.38%,显著提高冬小麦季0～10 cm土壤含水率6.80%～25.06%;相同施肥措施下,秸秆还田会显著降低夏玉米与冬小麦收获期0～100 cm土壤NO^-₃-N残留量7.34%～10.78%和6.57%～11.24%,在相...     

堆肥滚筒筛工作参数的正交模拟分析——基于离散元理论

为了提高堆肥滚筒筛的工作效率,减小能量损耗,基于离散元理论,对影响堆肥滚筒筛工作效率的主要因素进行三因素三水平正交模拟试验。通过极差分析得到各因素对筛分性能影响的主次顺序,综合分析收集率和筛分率,得到转速32r/min、抄板高度30 mm、倾角5°时滚筒筛分性能最好。对优水平方案的处理量进行6组单因素试验,拟合试验数据表明:滚筒筛处理量为31. 05 t/h时,滚筒筛的利用率最高。     

Volatilization of Ammonia from Dairy Housing Floors with Different Surface Characteristics

The relation between surface characteristics and urease activity was studied for samples (300×300 mm) from 50 different specimens representative of concrete floors in dairy cow houses, since volatilization of NH₃from urine pools on floors is reduced when urease activity on the floor surface is reduced, provided that urease activity is below a certain level. Variations within the factors “concrete strength”, “treatment of the fresh concrete surface”, “curing time” and “treatment of the hardened concrete surface” were applied. The specimens were split into two groups, namely non-coated and coated specimens.Floor surface roughness was measured for samples from all specimens, and also water penetration depth was measured for samples of the non-coated specimens. Samples from all 50 specimens were fouled with cow faeces and urine for 15 days and urease activity was measured.By relating urease activity of the samples from the non-coated specimens to the roughness of the floor surface and the water penetration depth, 67% of the variance was explained. This was 25% for the coated specimens, using a relation between surface roughness and urease activity. By expressing urease activity on the non-coated specimens as a function of the factors “concrete strength”, “treatment of the fresh concrete” and “curing time” and the factor levels within, 87% of total variance was accounted for.Although the experimental fouling period was relatively short compared with the length of the animal housing period, urease activity on most of the non-coated samples, on average, reached values out the range in which a reduction of volatilization of ammonia from a urine pool is found when urease activity is reduced. Coated specimens in general and, in particular, non-coated specimens of which the mould side was tested, demonstrated urease activities within that range.The durationof the fouling period during housing of the cows and the basics of the formation of urease activity on floor surfaces both support the idea that build up of urease activity proceeds after 15 days of fouling. The urease-active top layer on the floor surface is expected to cause gradual diminishing of the influence of floor surface characteristics on emission of ammonia from urine pools deposited on the floor. High levels of urease activity were expected to develop on all types of floors, either coated or non-coated. Impregnating and coating of floors in dairy cow houses were therefore not expected to result in a reduction of emission of ammonia. Only floor cleaning strategies removing or inactivating the urease on the floor were expected to result in such a reduction.     

冬小麦田间根层中氮素迁移转化规律研究

在冬小麦生长期田间试验的基础上，建立了土壤──作物系统中水分运动及不同形态氮素迁移转化的数学模型，该模型考虑了有机氮的矿化、铵氮的硝化与挥发、硝态氮的反硝化以及土壤吸附、作物吸收等多种影响因素，利用溶质扩散──对流方程模拟了冬小麦生长期田间水分、铵氮、硝态氮含量及其分布的变化。模拟模型计算结果与田间试验结果比较说明，数学模型能较好地模拟田间的实际情况。模型计算结果表明，在不同灌水定额情况下，６０ｍｍ／次的灌水量就能基本满足作物生长的需要，而且几乎不造成深层渗漏。增大灌水定额，作物吸收水量的增加十分有限，却可能导致大量水的深层渗漏损失，溶解在土壤水中的硝态氮亦随土壤水往深层移动，作物吸收的氮量有所减少，并且随土壤水的下渗，硝态氮的深层渗漏损失显著增加。