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。     

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。     

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。     

生态有机型土壤改良剂对油菜生育期土壤酶活性的影响

以黄壤土为试验对象,对比不施肥处理,研究生态有机型土壤改良剂、无机肥和有机肥处理对油菜各生育期土壤酶活性的影响。结果表明,生态有机型土壤改良剂可改善土壤微生物环境,显著提高油菜各生育期土壤脲酶、蔗糖酶和酸性磷酸酶活性,以油菜角果发育期酶活性最高。     

有机肥替代化肥比例对黄壤土活性有机碳及酶活性的影响

为明确等量养分施肥条件下,有机肥替代化肥不同比例对黄壤土活性有机碳及土壤酶活性的影响,以贵州省典型的黄壤土为对象,研究不施肥(CK),单施化肥(T1),70%化肥+30%有机肥(T2),50%化肥+50%有机肥(T3),30%化肥+70%有机肥(T4)和单施有机肥(T5)对土壤总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化性有机碳(ROC)、微生物生物量碳(MBC)含量和土壤纤维素酶、蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶活性及辣椒产量的影响。结果表明:有机肥替代化肥能显著提高土壤总有机碳和各组分土壤活性有机碳含量,土壤TOC、DOC、ROC和MBC含量较单施化肥处理分别提高15.45%～55.82%、20.29%～91.30%、34.85%～51.21%和37.78%～71.11%;土壤有机碳库管理指数(CMI)较单施化肥处理提高36.95%～53.78%;随着有机肥替代化肥比例的增加,土壤纤维素酶、蔗糖酶和脲酶活性均呈现出先增加后降低的趋势,土壤酸性磷酸酶活性则呈现出不断提高的趋势;与不施肥对照相比,施肥明显提高了辣椒产量,50%化肥+50%有机肥处理的辣椒产量达到25 765.63 kg·hm~(-2),较其他施肥处理显著提高13.90%～49.36%。整体来看,有机肥替代化肥有助于提升黄壤土活性有机碳含量、土壤有机碳库管理指数、微生物活性及辣椒产量。从提高土壤固碳角度和增产效应出发,50%化肥+50%有机肥施用比例为推荐施肥措施。