鸡粪沼渣好氧堆肥颗粒尺度下氧气渗透深度表征

利用傅里叶变换显微红外光谱技术对鸡粪沼渣好氧堆肥颗粒尺度下氧气渗透深度进行了量化表征。用于表征鸡粪沼渣颗粒氧气渗透深度的显微红外透射光谱法的光谱采集范围为750~4 000 cm~(-1),光谱分辨率16 cm~(-1),像素点尺寸6.25μm×6.25μm,扫描次数8次。鸡粪沼渣好氧堆肥样品经冷冻干燥处理后,应采用石蜡切片技术制成12μm薄片,选取2 856 cm~(-1)和1 640 cm~(-1)代表脂肪类化合物,1 568 cm~(-1)和3 001 cm~(-1)代表芳香族化合物作为氧气渗透深度边界判定特征波长,且氧气渗透深度终点定义为差分曲线迅速下降处。鸡粪沼渣颗粒氧气渗透深度较小,介于7~20μm范围内动态变化,其符合指数关系式。研究结果表明,采用傅里叶显微红外透射光谱法判定好氧堆肥颗粒氧气渗透深度具有可行性,但应根据不同物料特性,选用适用的方法和技术参数。     

沼渣好氧堆肥种子发芽指数快速预测可行性分析

种子发芽指数是衡量好氧堆肥植物毒性和腐熟度的重要参数。以沼渣和猪粪为主要原料,麦秸和蘑菇渣为辅料,利用自行研制的智能型好氧堆肥反应器系统开展了联合好氧堆肥试验,基于获取的种子发芽指数和基本理化指标数据进行了相关性和回归建模分析研究。试验结果表明:种子发芽指数与挥发性固体、总碳、总氮、半纤维素和木质素干基相对含量以及碳氮比均具有显著的相关性(R≥0.83,Sig.为0.000)。所构建的一元和二元线性预测模型均具良好的拟合度(R≥0.81,Sig.为0.000),其中,以总碳和总氮为二元变量的种子发芽指数快速预测模型(R=0.92,SEP为7.58)具有最好的预测能力。该研究为种子发芽指数的快速预测分析提供了方法学支撑。     

沼渣与餐厨废弃物、牛粪联合堆肥的腐殖化进程研究

为探究不同沼渣联合堆肥的腐殖化进程,以污泥沼渣、秸秆沼渣和醋糟为主要原料分别与餐厨废弃物、牛粪联合堆肥,进行堆肥过程中酶活性变化及堆肥前后腐殖化特征变化的表征。研究结果表明:秸秆沼渣堆肥过程中脱氢酶和脲酶活性随着堆肥进行呈先增加后降低的趋势,且保持较高的多酚氧化酶、纤维素酶活性,加速了有机物的分解和腐殖化;相比秸秆沼渣和醋糟,污泥沼渣在堆肥结束时脱氢酶和脲酶活性依然较高,分别为19. 25μg/(g·h)、6. 22 mg/(g·d),表明还存在部分不稳定有机物。经过30 d堆肥后,沼渣逐渐腐殖化,腐殖酸的分子量分别由堆肥前的2 024、3 284、2 090 Da变为堆肥后的2 061、3 929、3 990 Da。综上,基于多元参数表征能够为沼渣的高效资源化及其产品应用提供理论依据。     

鸡粪沼渣联合好氧堆肥基质降解与气体排放研究

利用好氧堆肥反应器系统开展鸡粪沼渣联合好氧堆肥试验,进行物理、化学、生物学指标和甲烷(CH_4)、氨气(NH_3)及氧化亚氮(N_2O)等排放气体的多元动态表征,并开展主要排放气体与堆体氧浓度和温度相关性分析。研究结果表明,通过合理物料配比、适度供氧的联合好氧堆肥可更有效地实现鸡粪沼渣安全、优质资源化利用。鸡粪沼渣联合好氧堆肥过程中,物理、化学、生物学指标动态变化具有良好的动态对应关系,纤维素类物质的降解主要集中在反应中后期。堆肥过程中CH_4与堆体氧浓度和温度均呈现良好的负相关关系,NH_3和N_2O与温度均呈正相关关系;可通过控制堆体氧浓度和温度调控气体排放。综上,基于多元参数表征、相关性分析可为鸡粪沼渣联合好氧堆肥工艺优化提供理论和方法学支撑。     

木质纤维素分解复合菌剂强化牛粪堆肥工艺

为了解木质纤维素分解复合菌剂CC-1接种牛粪堆肥化的效果,将堆料C/N比、初始含水率、通风量及菌剂接种量进行正交试验,获得该菌剂应用的最佳工艺为堆料C/N比28,初始含水率55%,接种量0.8%(体积分数),每天通风20 min(通气量为5.09 m3/(min·m3))。在该工艺下,接种CC-1的处理堆肥周期缩短,比接种EM和未接菌对照提前2 d和3 d达到高温阶段(50℃),提前8 d降温至40℃以下;堆肥结束后,接种CC-1处理的pH值为7.9,GI为106.5%,其全氮含量比接种EM和未接菌对照高19.33%和27.35%,总养分高7.91%和23.95%,腐殖酸含量高16.38%和47.53%;堆肥23 d后,接种CC-1的堆肥处理半纤维素分解率是接种EM和未接菌对照的1.2倍和1.8倍,纤维素分解率是接种EM和未接菌对照的1.8倍和2.1倍。     

不同配比玉米秸秆调理剂对沼渣堆肥性能的影响

为探索抗生素菌渣的无害化、资源化和高附加值处理途径,防止二次污染,以来源于青霉素菌渣的厌氧发酵沼渣为主要原料、玉米秸秆作为调理剂进行好氧堆肥研究,考察添加不同比例玉米秸秆对沼渣好氧堆肥温度、pH值、EC、氨氮、GI等腐熟效果的影响,对堆肥结束之后产品的酶活、营养成分等进行分析,并通过盆栽实验验证堆肥产品的应用效果。试验结果表明添加43%的玉米秸秆作为调理剂与沼渣进行混合堆肥,堆体升温迅速最高达61.25℃,高温期(≥55℃)持续5～6天,堆肥结束时GI值最高达到107.75%。以玉米秸秆作为调理剂时,还可调节堆肥体系的pH值,提高纤维素酶和蔗糖酶活性,促进腐殖质的形成,有效改善堆肥质量。应用效果表明该堆肥产品能够有效促进白三叶生长,株高和根长分别显著提高了26.32%、39.64%,同时显著增加植株叶绿素、可溶性糖、可溶性蛋白含量,较不施肥增幅分别为12.67%、24.31%和10.50%,效果优于同施用量(10%)市售有机肥。试验结论表明添加适当比例的玉米秸秆作为调理剂可显著提高源于青霉素菌渣的沼渣堆肥腐熟效果,提高堆肥产品品质,明显促进植株生长。该结果可为源于青霉素菌渣的沼渣堆肥过...     

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。     

木醋液对牛粪堆肥理化性质的影响

以牛粪为堆肥原料,研究不同浓度木醋液对牛粪堆肥理化性质的影响。试验采用好氧人工翻堆方式进行。试验共设4个处理,浓度分别为0.2%、0.5%、0.8%的木醋液处理和不添加木醋液的对照处理。通过试验分析温度、含水率、EC、pH值、铵态氮和硝态氮含量等指标随堆肥发酵时间变化的特征。结果表明:各处理组在堆肥发酵过程中pH均在适宜微生物生长的范围内,含水率都保持在55%以上;EC都呈先上升后下降的趋势;添加不同浓度木醋液处理与对照处理相比,都显著提高铵态氮硝态氮含量,从而有效减少堆肥发酵过程中氨气挥发和氮素损失,其中浓度为0.5%木醋液处理效果最好,与对照相比,肥堆升温快,进入高温所需时间短,高温持续时间长,在整个堆肥发酵过程中含水率一直保持在60%~70%之间,发酵结束时物料电导率较低,堆料腐熟快,有利于加快堆肥发酵进程。     

生物炭对鸡粪好氧堆肥过程的影响

生物炭作为堆肥调理剂对于加快畜禽粪污好氧堆肥进程、增强堆肥品质和改良堆肥工艺具有重要意义.分别选用玉米秸秆和树叶与鸡粪混合进行堆肥试验.通过研究堆体温度变化、含水率、pH值、电导率,以及氮、磷、钾营养成分含量的变化,分析生物炭对堆肥过程的影响.结果 表明,添加生物炭可有效缩短堆肥周期2～3d.添加生物炭前期会使堆体pH...     

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。     

不同类型的减水剂对掺粉煤灰混凝土抗压强度的影响

通过试验研究了早强减水剂和高效减水剂对掺粉煤灰不同强度等级混凝土抗压强度的影响,研究表明：混凝土中掺入早强减水剂量在（0~1%）内时,混凝土早期强度明显提高,后期强度也有增大,当粉煤灰掺量为20% 、早强减水剂为0.8%时混凝土强度最大;混凝土中掺入高效水剂量在（0~1%）内时,当粉煤灰掺量为25% 、高效减水剂为1.0%时混凝土强度最大。     

复合粉煤灰砒砂岩水泥土力学性能室内试验研究

为了研究粉煤灰对砒砂岩水泥土力学性能、破坏模式、微观结构和细观构造的影响,对不同粉煤灰掺量、不同龄期的砒砂岩复合水泥土进行了无侧限抗压试验,通过扫描电镜(SEM)和超景深三维显微镜对复合粉煤灰砒砂岩水泥土的微观结构和表观形貌进行分析观测.结果表明:适量掺入粉煤灰对砒砂岩复合水泥土的强度形成具有一定的促进作用;复合粉煤灰砒砂岩水泥土的应力-应变曲线可分为压密阶段、弹性阶段、塑性屈服阶段和破坏阶段;粉煤灰的掺入有利于水泥土变形模量的增长,能够促进砒砂岩复合水泥土的变形控制;扫描电镜和超景深三维显微镜分析表明,粉煤灰玻璃体中的活性物质在碱环境下与水泥水化产物Ca(OH)₂反应生成致密且稳定的C-S-H凝胶和AFt构成网状结构,促使试件内部胶结更加紧密,并对表观的沟壑孔洞进行填充和密实,从而提升砒砂岩复合水泥土的强度性能以及抑制其裂缝扩展和破坏作用.     

纳米SiO2粉煤灰混凝土抗压强度影响及灰熵分析

为探究纳米SiO₂粉煤灰混凝土孔隙结构对抗压强度的影响,取纳米SiO₂掺量分别为1%,3%,5%和7%,粉煤灰掺量分别为10%,20%和30%,水胶比为0.35,将两者复掺进行试验.测定混凝土3,7和28 d立方体抗压强度.利用核磁共振技术、场发射扫描电镜和差热-热重技术,综合分析研究孔隙结构及微观形貌特征,通过灰关联熵分析法找出影响混凝土抗压强度的主、次因素,并建立GM(1,4)灰色预测模型.结果表明：两者复掺在混凝土发育阶段起到正耦合作用,宏微观关联分析可知,粉煤灰掺量20%、纳米SiO₂掺量3%为最优;建立了混凝土抗压强度与(0,0.01]μm孔径占比、(0.01,0.10]μm孔径占比和束缚流体饱和度的灰色预测模型.GM(1,4)模型3,7和28 d的预测值与试验值的平均相对误差分别为3.58%,4.37%和2.88%,利用孔隙结构预测混凝土抗压强度有较好的精度.该研究可为纳米SiO₂和粉煤灰在混凝土工程中的应用提供一定参考.     

西瓜蔓与牛粪混合厌氧发酵研究

试验研究了常温条件下,西瓜鲜秸秆和干秸秆分别与牛粪以1:1比例在原料浓度为6%,8%,10%,12%条件下混合发酵的产气速率、累积产气量以及原料的产气率。结果表明:在发酵前期鲜秸秆与牛粪混合发酵的产气速率明显大于干秸秆,发酵后期却小于干秸秆;干秸秆对温度的变化不如鲜秸秆敏感,因而产气相对于鲜秸秆稳定;鲜秸秆和干秸秆与牛粪混合发酵的累积产气量随着原料浓度的增加而增加,但是原料产气率在超过一定原料浓度范围时反而降低;综合累积产气量和原料产气率,最适宜的发酵原料浓度为8%。该研究对解决农村地区大棚蔬菜基地秸秆的资源化利用提供了有益的参考。     

余热和菌剂对垃圾堆肥效率及温室气体减排的影响

为探讨生活垃圾堆肥过程中同时添加外源菌剂和使用循环热风对缩短堆肥周期的影响,该文以15～80 mm生活垃圾为原料,设置了无添加菌剂和无余热回用堆肥（对照）与添加菌剂和余热回用堆肥（处理）强制通风隧道发酵仓对比试验。结果表明：菌剂和余热利用后堆肥高温达到55℃的时间缩短了1～2 d,高温堆肥时间7 d,堆肥周期缩短为27 d;按600 t/d处理规模计算,菌剂和余热利用处理全年的温室气体比对照少排10 150.65 t（ 以CO2计）;日进仓数由3个增加到4个,处理能力可以提高到800 t/d。菌剂和余热利     

自然风干对马铃薯茎叶成分及厌氧发酵产沼气性能影响的研究

为提高马铃薯茎叶资源化利用水平,文章研究了自然风干对马铃薯茎叶成分及厌氧发酵产沼气性能的影响。实验中首先比较了马铃薯茎叶营养成分和木质化程度随风干时间的变化情况;随后在35℃的中温条件下,分别以不同风干时间的马铃薯茎叶为发酵原料,进行周期为40 d的批式厌氧消化产沼气实验。结果表明:风干时间对马铃薯茎叶成分影响较大,风干时间越久,则可溶性碳水化合物、粗蛋白、粗脂肪等成分含量越低,而中性洗涤纤维含量越高;原料风干程度显著影响厌氧消化启动速度,风干时间越久则发酵启动越慢,但对沼气中甲烷含量影响不大;实验条件下,48 h风干处理组TS产气率最高,达251.70 mL·g^-1,其后依次为24 h风干,新鲜72 h风干和96h风干处理组,TS产气率分别为227.90 mL·g^-1,154.10 mL·g^-1,193.30 mL·g^-1,和120.50mL·g^-1,各组均未出现体系"过酸化"导致的发酵失败现象。对马铃薯茎叶做适当风干处理后用于厌氧沼气发酵,可有效提高产沼气量,促进农业废弃物...     

不同灰分生物质炭对红壤理化特性与微生物特性的影响

为探讨不同灰分含量的生物质炭对酸性红壤特性和微生物特性的协同影响,采用盆栽试验,添加1%~10%土壤质量的高灰分稻壳炭(RHC)和低灰分油茶壳炭(COSC),以无添加为对照,50 d后测定土壤含水率、pH值和土壤碱解氮、速效磷、速效钾含量,以及土壤微生物群落数量、微生物量碳含量和微生物活性。结果表明,添加1%~10%的RHC和COSC,土壤含水率由15.54%增加至17.47%~28.28%,pH值由5.40提高至7.05~7.75,其中,10%RHC处理土壤的含水率显著(p<0.05)提高81.98%,pH值显著提高43.52%。酸性红壤的营养元素随RHC添加量的增加而提高,10%RHC处理土壤的碱解氮、速效磷、速效钾含量分别显著增加84.83%、70.47%和595.57%,COSC添加对土壤碱解氮含量有负相关影响,使其降低14.65%~29.27%。微生物群落数量随RHC、COSC添加量的增加呈现先增大、后减小的趋势,5%RHC处理对细菌、真菌、放线菌数量影响显著,分别增长了1040.05%、715.00%和713.59%;5%COSC处理对土壤真菌数量影响显著,增长了1265.00%。土壤微生物生物量碳含量和微生物活性均随RHC和COSC添加量的增加呈先升高、后降低的趋势,5%COSC处理对微生物生物量碳含量影响显著,较对照组增长了11倍,5%RHC处理对微生物活性影响显著,较对照组增加了60.50%。因此,适量添加高灰分稻壳炭改良红壤,可协同改良土壤理化特性、增加微生物群落数量和微生物活性。本研究结果可为高灰分生物质炭改良酸性土壤提供科学依据。     

水炭运筹对寒地黑土区稻田土壤肥料氮素残留的影响

为揭示水炭运筹下肥料氮素在稻田土壤中的残留情况,采用田间小区试验与微区试验相结合的方法,应用15N示踪技术,以传统淹水灌溉作为对比,研究水分管理模式和生物炭施用量二因素全面试验构成的不同水炭运筹模式下水稻收获后基肥、蘖肥、穗肥和肥料整体在稻田土壤中的残留情况,以及各阶段施用的肥料氮素残留在不同深度土层的分布规律。试验结果表明,稻作浅湿干灌溉模式不同生物炭施用水平下施用的氮肥在稻田土壤中的总残留率为28.16%~34.42%,其中基肥、蘖肥和穗肥氮素的残留率分别为27.53%~41.35%、34.32%~43.50%和11.58%~25.67%。当生物炭施加量在0~12.5 t/hm^2时,水稻收获后两种灌溉模式下基肥和蘖肥氮素在土壤中的残留量均随着生物炭施入量的增加而增大,而穗肥氮素在土壤中的残留量随生物炭施入量的增加而减小,相同生物炭施用水平下稻作浅湿干灌溉模式各阶段肥料氮素在土壤中的残留率显著高于传统淹水灌溉(P<0.05),且两种灌溉模式肥料氮素在相同土层深度中的残留量差异显著(P<0.05),不同生物炭施用水平下稻作浅湿干灌溉模式各阶段施用的氮肥在稻田0~20 cm土层中的残留量均高于传统淹水灌溉,而在40~60 cm土层的残留量均低于传统淹水灌溉;施加25 t/hm^2生物炭时,对稻作浅湿干灌溉模式的基肥、蘖肥和穗肥氮素在稻田土壤中的残留产生负效应。合理的水炭运筹模式能够增加耕层土壤(0~20 cm)肥料氮素残留量,减少肥料氮素损失,抑制肥料氮素向深层土壤运移,降低残留在土壤中的肥料氮素对稻田生态环境造成污染的风险。