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。     

热解工艺对生物炭产量的影响

为了揭示炭化条件与生物炭产率之间的关系,以油菜秸秆为实验材料,通过无氧炭化法来研究炭化温度、炭化时间和炭化时的升温速度对生物炭产率的影响。结果表明:温度从300℃升高至900℃,产率从40.17%降低至19.40%;300℃、600℃和900℃炭化时间从5min增至150min,产率分别为42.58%~48.76%,27.32%~30.15%,18.55%~25.11%;600℃升温速度从50℃/h增至250℃/h,产率从29.00%~28.60%降低至26.04%~26.88%。可见,热解温度是影响油菜秸秆生物炭产率的重要因素,而炭化时间和升温速度对油菜秸秆生物炭的产率影响较小。     

晋北地区规模化养殖场畜禽粪便中养分和重金属含量分析

为了解畜禽粪便中的养分、重金属含量及分布情况,对山西省北部地区6个不同规模养殖场采集的65份畜禽粪便样品中氮(TN)、磷(P_2O_5)、钾(K_2O)以及铜(Cu)、锌(Zn)、砷(As)、铅(Pb)、镉(Cd)、铬(Cr)、镍(Ni)、汞(Hg)含量进行室内试验分析。结果表明,畜禽粪便中的养分和重金属含量变化范围较大,鸡粪和猪粪中的TN、P_2O_5含量显著高于牛粪,而牛粪中的K_2O含量显著高于鸡粪。畜禽粪便电导率(EC)为2.64～2.81 mS/cm,pH值为7.82～8.85。Cu、Zn、Cd、Ni、As在猪粪中含量最高,鸡粪次之,牛粪最少,而Pb和Cr在鸡粪中含量最高;3种畜禽粪便中重金属平均含量的分布规律基本呈现出ZnCuCrNiPbAsCdHg的趋势。依照我国《农用污泥中污染物控制标准》进行判断,猪粪中Cu、Zn超标率均为100%,鸡粪中Zn超标率为21.05%,而As、Pb、Cd、Cr、Ni、Hg均未超标;依照《畜禽粪便安全使用准则标准(蔬菜)》进行判断,猪粪中Cu、Zn超标率分别为100%和76.19%;依照《德国腐熟堆肥中部分重金属限量标准》进行判断,猪粪中Cu、Zn超标率均为100%,鸡粪中Cu、Zn超标率分别为31.58%、36.84%。因此,将畜禽粪便用于农业生产之前,必须对其重金属含量进行严格控制。     

有机无机复合保水材料对玉米苗期土壤水分及幼苗生长的影响

将聚丙烯酰胺(PAM)、凹凸棒土(NA)、腐植酸(FA)和秸秆炭(CB)按不同比例混合组成T1(PAM∶NA∶FA∶CB=4∶3∶2∶1)、T2(PAM∶NA∶FA∶CB=4∶3∶1∶2)、T3(PAM∶NA∶FA∶CB=5∶2∶2∶1)、T4(PAM∶NA∶FA∶CB=5∶2∶1∶2)共4种处理,同时以不施保水材料处理为对照(CK),研究有机无机复合保水材料对玉米苗期土壤水分及幼苗生长的影响,以期为北方干旱、半干旱区玉米生产中保水剂的合理施用提供科学依据。结果表明,不同保水材料处理的土壤水分累积蒸发率总体上均显著低于CK,具体表现为T4T3T2T1CK,且各有机无机复合保水材料处理土壤水分累积蒸发率总体上均随着有机无机复合保水材料施用量的增加而降低;土壤含水率及玉米幼苗株高、叶面积、茎粗、干物质积累量均显著高于CK,均表现为T4T3T1T2CK。当有机无机复合保水材料施用量为0.013～0.053 g/kg时,施用量越高,土壤水分累积蒸发率越低,土壤含水率越高;施用量为0.053 g/kg时,对玉米幼苗长势具有明显的促进作用,此时,玉米幼苗株高、叶面积、茎粗以及干物质积累量均为最佳。总体上,当有机无机复合保水材料施用量为0.053 g/kg时,T4处理可以有效降低土壤水分累积蒸发率,提高玉米苗期的土壤含水率,促进玉米幼苗生长。     

生物炭基复合材料对酸性污染土壤汞钝化的初探

【目的】探究不同生物炭与聚丙烯酰胺（PAM）复合对汞污染土壤的钝化修复效果。【方法】以贵州万山汞矿区中度汞污染酸性土壤为研究对象,将玉米秸秆生物炭、牛粪生物炭、药渣生物炭分别与聚丙烯酰胺按7∶3质量比混合处理,得到了玉米秸秆生物炭基复合材料、牛粪生物炭基复合材料、药渣生物炭基复合材料,通过土培盆栽试验,以不施用生物炭基复合材料为对照（CK）,研究了3个施用比例（1%,3%,5%）生物炭基复合材料对土壤有机碳含量、pH、汞形态、有效态汞含量和小白菜各部位汞含量及土壤酶活性的影响。【结果】与单一生物炭相比,生物炭基复合材料比表面积和孔径明显增加。施用生物炭基复合材料可有效提高土壤有机碳含量和pH值,且以施用比例为5%药渣生物炭基复合材料处理最佳,此时土壤有机碳含量和pH分别较对照提高426.36%和20.95%。不同种类生物炭基复合材料及其施用比例处理土壤中不同形态汞的比例存在差异,3种生物炭基复合材料处理的水溶态汞、可交换态汞所占比例分别较对照降低60.35%～87.03%,40.54%～75.58%,强有机结合态汞和残渣态汞分别较对照增加41.99%～125.96%,25.77%～34.18%,其中药渣生物炭基复合材料处理更有利于促进土壤水溶态汞、可交换态汞向残渣态和强有机结合态汞转化。与对照相比,不同种类生物炭基复合材料处理土壤有效态汞含量均显著降低了41.33%～74.67%,且土壤有效态汞含量随着生物炭基复合材料施用比例的增加而下降;施用生物炭基复合材料显著降低了小白菜地下根部及茎叶部的汞含量,且当施用比例为5%时,药渣生物炭基复合材料处理小白菜根部汞含量和茎叶汞含量分别较其他2种生物炭基复合材料下降幅度大。相关性分析结果表明,小白菜根部及茎叶部汞含量与土壤有效态汞含量均呈极显著正相关关系,而与土壤pH、有机碳含量呈显著或极显著负相关关系。与对照相比,施用生物炭基复合材料均可显著提高土壤酶活性,且随着施用比例的增加,土壤过氧化氢酶和蔗糖酶活性呈现先增后减的趋势,而土壤脲酶活性则表现为逐渐增加的趋势。【结论】生物炭基复合材料对中度汞污染酸性土壤具有明显的钝化修复效果,其中以施用比例为5%的药渣生物炭基复合材料的修复效果较优。     

减磷配施有机肥对辣椒生长及光合荧光特性的影响

【目的】研究不同磷肥减量比例配施有机肥对辣椒生长发育及叶片光合特性的影响,为辣椒磷肥减量增效以及实现农业可持续发展提供参考。【方法】以"湘辣14号"线椒品种为材料,采用大田小区试验,设置不施肥(CK0)、全磷化肥(P100)2个对照及减磷10%配施有机肥(BP1)、减磷20%配施有机肥(BP2)、减磷30%配施有机肥(BP3)和减磷40%配施有机肥(BP4)共4个减磷处理,分别在辣椒定植当天(0 d),30,60,90和120 d测定各小区辣椒株高、茎粗、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、辣椒产量及品质指标。【结果】与CK0处理相比,施肥处理对辣椒生长指标、光合特性、产量以及品质均有明显影响。在定植90～120 d时,当与有机肥配施时,随着磷肥施用比例的减少,辣椒株高、茎粗、叶绿素含量、净光合速率(P_n)、气孔导度(Gs)、蒸腾速率(Tr)、最大光化学效率(F_v/F_m)、实际光化学效率(Φ_(PSⅡ))和光化学荧光猝灭系数(qP)均呈先增加后降低的趋势,其中BP2处理辣椒的以上指标均高于其他处理;胞间CO_2浓度(Ci)和非光化学荧光猝灭系数(NPQ)均呈先降低后增加的趋势,其中BP2处理辣椒的以上指标均小于其他处理。当与有机肥配施时,随着减磷比例的增加,辣椒产量以及品质指标(可溶性糖、维生素C、可溶性蛋白质)均呈先增加后减小的趋势,其中BP2处理以上指标均高于其他处理;硝酸盐含量呈先减小后升高的趋势,其中BP2、BP3和BP4处理辣椒果实的硝酸盐含量均显著低于P100和BP1处理。定植120 d时,与P100处理相比,BP2处理辣椒的株高、茎粗、叶绿素含量、光合参数、叶绿素荧光参数、辣椒产量及品质指标均明显提高,果实硝酸盐含量显著降低。【结论】减磷配施有机肥有利于辣椒的正常生长发育,使辣椒生育后期叶绿素含量维持在较高水平,进而促进光合效率的提高和光合产物的积累,最终提高辣椒产量和品质,其中减磷20%配施有机肥是促进黄壤辣椒增产提质的适宜施肥比例。     

畜禽粪便高温厌氧消化产气特性比较研究

厌氧消化是处理有机废弃物一种主流工艺。在实验室自行设计有效容积为1L的厌氧反应装置中,对鸡粪、猪粪及牛粪进行高温厌氧消化试验,对3种畜禽粪便高温厌氧消化过程含固率(TS),总有机碳(TOC),C/N,pH值的变化及其与甲烷产生量的关系进行了测定与分析。结果表明:消化物料TS和TOC含量及C/N随消化时间呈下降趋势,30d厌氧消化后,鸡粪、猪粪和牛粪的TS含量分别下降了35.9%,23.2%和47.5%;TOC含量分别下降了42.7%、39.2%和61.5%;C/N分别下降了12.6、11.0、18.6。而pH随消化时间呈先下降后上升并趋于稳定的变化趋势。TS、TOC及C/N减少量均与甲烷累积产生量成正相关,牛粪产甲烷效果优于鸡粪,猪粪最差。研究结果可为提高畜禽粪便厌氧消化产气效率提供基础参数。     

冬季覆盖对幼龄柑橘园土壤化学性质及酶活性的影响

为明确冬季不同覆盖模式对幼龄柑橘园土壤化学性质及酶活性的影响,于2020年11月—2021年10月在树龄3 a的柑橘园设置玉米秸秆覆盖（JGF）、白色地膜覆盖（BMF）、黑色地膜覆盖（HMF）、园艺地布覆盖（YDF）4种覆盖模式,以不覆盖为对照（CK）,测定柑橘春梢期、夏梢期和秋梢期土壤pH值、有机质含量、速效养分含量及土壤酶活性变化,并进行相关性分析。结果表明,与CK相比,4种覆盖模式均有效提高了柑橘各生育时期土壤有机质、速效养分含量和土壤酶活性。土壤有机质含量除JGF模式呈先减后增趋势外,其他模式均呈逐渐下降的趋势,其中JGF模式在秋梢期较其他3个覆盖模式显著提高18.87%～30.03%。土壤碱解氮和有效磷含量在柑橘生育期均呈不断下降的趋势,土壤速效钾含量除CK不断下降外,其他覆盖模式均呈先降后增的趋势。土壤过氧化氢酶和脲酶活性在柑橘生育期呈先降低后增加的趋势,土壤蔗糖酶活性则呈现先升高后下降的趋势,但不同覆盖模式土壤pH值和酸性磷酸酶活性的变化略有不同。冗余分析（Redundancy analysis,RDA）结果表明,不同覆盖模式柑橘园土壤化学性质因子对土壤酶活性的影响均达到...