立式筒仓反应器堆肥技术工艺优化研究

反应器堆肥技术作为一种新型快速堆肥方式逐渐被人们所认可，该技术包括反应器堆肥处理和陈化两个阶段，但反应器堆肥时长和通气方式等工艺参数对堆肥全过程的影响尚不清楚。因此，本研究立足生产中的实际问题，利用12 m³立式堆肥反应器，开展了反应器堆肥工艺优化调控试验，以鸡粪和锯末为原料，分别研究了连续供气和间歇供气（风机开3 min，关7 min）两种供气方式下，反应器处理周期对堆肥有机质降解率、产品含水率、氮素损失和运行成本的影响。研究结果表明：反应器堆肥10 d比2 d的处理物料有机质降解率分别增加60.7%（间歇）和66.2%（连续），产品含水率分别降低41.2%（间歇）和40.7%（连续）。反应器堆肥阶段是物料降解的主要阶段，利用反应器堆肥的时长越长，堆肥产品生产时间越短；但运行成本的增加也对反应器堆肥时长造成了限制，同时增加反应器堆肥时长也会增加堆肥物料的氮素损失，其中连续供气反应器堆肥10 d比2 d氮素损失增加17.5%。连续供气方式可提高堆肥效率，较间歇供气处理堆肥周期平均缩短32.1%，产品全氮含量平均提高7.4%，虽然反应器堆肥阶段每日能耗较间歇供气高20.2%，但堆肥周期的缩短使全程连续供气平均运行成本降低16.5%。其中，连续供气下反应器中处理6 d、8 d和10 d，堆肥产品理化性质无显著差异。综合考虑堆肥效率、产品和经济，本试验建议选择“连续供气方式+反应器内堆肥8 d”处理，既可提高反应器堆肥处理效率，在实际生产中又具有较高的经济效益潜力。     

家畜圈舍粪尿表层酸化对氨气排放的影响

氨气是形成雾霾前体物的关键物质,而家畜养殖圈舍是氨气的重要排放源。本文选择圈舍环节新鲜猪粪和牛粪作为试验样品,利用动态箱-硼酸吸收法,研究了不同类型酸和不同剂量酸的表层酸化对圈舍粪尿氨排放的影响,探讨圈舍氨减排的方法。研究发现：按0.31 mL·cm^-2的喷施量在猪粪表层喷施0.012 mol·L^-1和0.006 mol·L^-1乳酸,24 h氨累积排放量可分别减少43%（P<0.05）和32%（P=0.07）;喷施0.017 mol·L^-1和0.009 mol·L^-1磷酸后,氨排放可分别减少74%（P<0.01）和61%（P<0.05）;粪尿表面喷洒0.017 mol·L^-1磷酸72 h后仍可减少氨排放64%（P<0.01）。另外,用同样方法对牛粪酸化可降低氨排放80%左右,且在不添加新粪的情况下,粪尿表层酸化间隔对24 h内氨减排效率无显著影响。同时,粪尿表面酸化仅改变粪尿表层pH,对粪尿整体pH无显著影响。综上所述：圈舍粪尿表面酸化可以大幅度降低氨气挥发,其减排效果与酸的种类、浓度及粪尿类型有关,是一种实现圈舍氨减排且经济可行的方法,此研究也可为家畜养殖业圈舍酸化氨减排技术提供科学数据支撑。     

中国农牧系统养分管理研究的意义与重点

中国由于农牧分离和不合理的养分管理方式导致了农田硝酸盐淋失、水体富营养化、氨挥发和温室气体排放等环境问题日益严重。研究中国“土壤-作物-畜牧业”生产系统（即农牧系统）养分流动特征,通过优化农牧系统养分管理,保持养分合理流动与循环,减少各个环节的养分环境排放,提高系统利用率是农牧业可持续发展的关键,也可为“化肥减施”、“有机肥替代化肥”、“畜禽养殖废弃物资源化利用”和“面源污染阻控”等国家行动提供科学依据。本文对中国农牧系统养分投入、利用率和环境排放等特征、国内外农牧系统养分管理研究进展进行了分析,提出中国农牧系统养分管理研究重点。目前中国农牧系统养分流动特征是过渡依赖化肥养分投入提高粮食和饲料产量,进而支持集约化畜牧业发展;而农牧分离的生产方式导致了农牧系统养分流动效率低,环境排放高;都市圈及其周边是排放的热点区域。国际研究经验表明,农牧结合是可持续集约化农业的必然出路,农牧结合的核心是通过改善畜禽粪尿管理,减少养分的损失和提高养分在农田循环的比例和数量。兼顾提高农牧业生产力和保护环境的“土壤-作物-畜牧业”系统养分管理已经成为全球关注的焦点。未来,中国农牧系统养分管理研究应包括：（1）典型农作系统“土壤-作物-畜牧”系统养分流动规律和环境效应的定量研究;（2）有机肥替代化肥机理与调控途径研究;（3）畜禽粪尿养分循环利用机理和减排技术研究;（4）高产高效“土壤-作物-畜牧”系统设计研究。     

畜禽废弃物堆肥氨气与温室气体协同减排研究

畜禽废弃物堆肥过程氨气与温室气体排放机理及减排技术是国内外学者的研究热点。堆肥过程中碳氮转化与氨气和温室气体的排放是相互关联的,而目前的研究主要关注氨气减排,尚缺乏对氨气与温室气体协同减排的系统性研究。因此,本研究通过系统梳理已发表的文献,分析了畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的产排机制和协同关系,阐述了影响因素、调控策略和减排潜力,探讨了氨气和温室气体协同减排的技术途径,展望了氨气和温室气体协同减排机理与策略研究的重点和方向,旨在为畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的协同减排提供理论依据和技术途径。研究表明,畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的协同减排机理和调控途径尚不清楚,应加强在调节物料性质和优化供气策略的基础上,通过使用物理、化学和生物添加剂以实现堆肥过程氨气和温室气体的协同减排机理和技术研究。     

农牧系统氨挥发减排技术研究进展

农牧系统包括种植业和畜牧业两个子体系,畜禽粪便管理是连接两个子系统的重要环节。农牧系统氨挥发主要发生在畜禽饲舍、粪尿储藏、粪尿处理、粪尿和化肥施用等环节。农牧系统氨挥发是大气氨排放的主要源,是中国近年来空气质量恶化的主要因素之一。农田化肥施用和畜牧业“饲喂-饲舍-储藏-处理-施用”各环节的氨挥发减排研究一直是农业和环境领域的研究热点。因此本文总结农牧系统氨挥发减排技术时,考虑了“饲喂-饲舍-储藏-处理-施用”链条的各个环节。过去10多年,欧美国家对于农牧系统氨挥发减排开展了大量的研究,而中国的氨减排技术研究主要针对农田施肥环节,畜禽养殖和粪便管理环节氨挥发减排理论与技术研究刚刚起步。本文综述了国内外关于农牧系统各生产环节主要氨挥发减排技术的减排机理、实施效果和适用范围等,并对今后中国农牧系统氨挥发减排技术研究的主要方向和重点进行了展望,旨在为中国农牧系统氨挥发减排研究提供参考和依据。建议如下：（1）目前的氨挥发减排研究主要关注农牧系统生产过程的特定环节和技术,而缺乏关于全链条综合减排技术研究。建议综合考虑经济效益、氨挥发和温室气体（CH₄和N₂O）协同减排及动物福利等因素,构建中国农牧系统氨挥发综合减排技术体系;（2）中国应大力支持氨挥发减排技术和配套机具的研发,并加强减排技术原理、技术规程和成本效益等研究,推动氨挥发减排技术的推广与应用;（3）建议制定农牧系统氨挥发减排技术的补贴政策,促进农牧业氨挥发减排技术的实施。