不同碳氮比下牛粪高温堆肥腐熟进程研究

为有效处理奶牛场养殖粪污,建立以之为原料的牛粪有机肥高效堆肥工艺,本文通过工厂堆肥试验,以牛粪为主料,以蘑菇渣、稻壳为辅料,设置C/N=15、C/N=25、C/N=35三个处理,研究不同碳氮比原料高温堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N和养分等理化指标的变化。结果表明,C/N=25堆体达到的温度最高,达到最高温度所需时间最短且保持65℃以上时间最长。堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,均是先升高后降低再升高最后趋于稳定,各处理EC都是先波动上升后在波动中逐渐下降并趋于稳定。各处理堆体在堆肥过程中,C/N也都呈现逐步减小的趋势,并最终保持稳定。至堆肥结束时,各处理C/N分别11.7、15.0和21.3。各处理铵态氮含量逐渐下降,硝态氮含量逐渐增加,至堆肥结束时,铵态氮的损失量分别为80.7%、36.6%和46.7%,硝态氮含量分别增加到0.61 g kg~(-1)、0.50 g kg~(-1)、0.41 g kg~(-1)。堆肥结束时,各处理胡敏酸类、富里酸类等物质成为DOM的主体部分,N1、N3处理发芽指数大于50%但小于85%,N2处理发芽指数大于85%。各处理堆肥全磷、全钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。因此,牛粪高温堆肥能有效处理奶牛场养殖废弃物,且C/N=25时堆肥效果最佳。     

起爆剂促进猪粪堆肥腐熟研究

利用工厂化高温好氧堆肥方式,探究了有机肥起爆菌剂对猪粪堆肥腐熟效率的影响。通过工厂试验,以猪粪为原料,稻壳为辅料,设置对照Z1和接种起爆剂处理Z2,研究堆肥过程中不同堆体的温度、pH、EC、C/N和养分等理化指标的变化及堆体腐熟效率的差异。对照Z1与处理Z2的堆体温度在高于55℃的时间均持续了18 d以上,Z2处理的升温速率和温度最高值均高于对照Z1;两堆体的pH和EC值变化无显著差异,至堆肥结束,堆体Z1的pH稳定在7.45左右,Z2的pH稳定在7.25左右;堆体Z1和Z2的C/N分别下降了46.39%和51.33%,全碳含量分别下降了43.18%和47.34%,全氮含量分别上升了5.94%和9.28%;Z1和Z2的NH_4~+-N和NO_3~–-N具有类似的变化趋势;至第28天,Z2的发芽指数已达100%,说明肥料已完全腐熟,而Z1此时的发芽指数仅为85%;堆肥结束时,Z1和Z2的最终总养分含量(N、P2O5、K_2O)分别达51.63 g/kg和52.67 g/kg。结果表明接种有机肥起爆剂能够有效加快堆肥腐熟。     

不同填充料对猪粪堆肥腐熟过程的影响

采用稻草、木屑、粉煤灰、树叶为猪粪堆肥的填充料，研究了不同填充料与猪粪混合堆肥的温度、总氮、NH4^ —N、NO3^-—N、水溶性有机碳(DOC)和种子发芽系数随时间的变化规律。结果发现，稻草在堆肥过程中很容易腐烂和结块，不宜单独用作猪粪堆肥的填充料；稻草 粉煤灰或树叶 木屑作为填充料加入猪粪混合堆肥中可改善堆肥物料的物理性质，减少物料的结块现象，促进NH4^-—N向NO3^-——N转化，有利于水溶有机碳的分解，提高种子发芽率，促进堆肥的腐熟。     

高效NMF菌群对性冷牛粪的快速腐熟作用研究

采用添加高效腐熟菌剂NMF菌群进行奶牛粪便的腐熟试验。结果表明,接种NMF菌剂的奶牛粪便在25 d内可以达到腐熟标准,氮磷钾总养分和腐植酸分别比不接菌处理提高18%和45%。NMF菌剂可以通过改变微生物区系、增加纤维素酶和多酚氧化酶活性等途径加快腐熟速度,促进腐熟程度。     

不同填充料对猪粪堆肥腐熟过程的影响

采用稻草、木屑、粉煤灰、树叶为猪粪堆肥的填充料,研究了不同填充料与猪粪混合堆肥的温度、总氮、NH4 N、NO3- N、水溶性有机碳(DOC)和种子发芽系数随时间的变化规律。结果发现,稻草在堆肥过程中很容易腐烂和结块,不宜单独用作猪粪堆肥的填充料;稻草 粉煤灰或树叶 木屑作为填充料加入猪粪混合堆肥中可改善堆肥物料的物理性质,减少物料的结块现象,促进NH4 N向NO3- N转化,有利于水溶有机碳的分解,提高种子发芽率,促进堆肥的腐熟。     

不同碳氮比猪粪堆肥及其产品肥效

为有效处理规模化猪场养殖粪污,确立猪粪堆肥的原辅料最佳配比,建立高效堆肥工艺。通过工厂化堆肥试验,以猪粪为原料,稻壳和蘑菇渣为辅料,设置3个C/N分别为10、25和35的处理(Z1、Z2、Z3),比较不同碳氮比猪粪、稻壳及蘑菇渣混合物高温堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N、养分等指标差异和黄瓜盆栽促生试验中不同处理所得猪粪堆肥的促生效果。3个处理的高温期平均温度为Z2Z3Z1,堆肥结束时各处理的pH值为7.51、7.63、6.96,EC值为1.31、1.65、1.54 m S·cm-1;NH_4~+-N的含量为Z3Z2Z1;NO-3-N含量为Z1=Z2Z3,各处理C/N分别下降了18.24%、47.56%、30.47%,Z1、Z2、Z3的氮、磷、钾(N、P_2O_5、K_2O)总养分含量分别达50.25、51.66、48.43 mg·kg-1。3个堆体的发芽指数显示其均已腐熟,三维荧光图谱则显示Z1、Z2腐熟程度较高于Z3。两季盆栽促生试验结果显示化肥处理与Z2处理肥效最佳,Z1、CK处理次之,Z3处理效果最差。C/N为25是堆肥适宜的C/N初始设定值,有利于堆体的快速腐熟和养分保持,其堆肥产品肥效优异。     

低蛋白饲喂技术对猪粪好氧堆肥腐熟度的影响

  【目的】  猪粪由于产生量大、碳氮比低、水分含量高等导致储存处理难度较大,好氧堆肥处理猪粪因原料所提供微生物活动环境较差,导致堆肥效率低下。低蛋白饲喂技术在不影响猪生长发育的同时降低了饲料中的氮投入,可以显著改变猪粪的养分组成。本研究通过多种有机肥腐熟指标判定,分析低蛋白含量日粮饲喂的猪粪通过不同堆肥方式是否可快速有效地达到腐熟,并符合安全施用标准。  【方法】  动物试验选取初始体重为60 kg的去势公猪72头,分高、低蛋白饲喂两个处理,每个处理6次重复,每个重复6头猪。试验饲料均适应喂养7天后,开始收集粪便,收粪期为60天。堆肥试验共设4个处理,分别是高蛋白饲喂静态堆肥 (MH)、低蛋白饲喂静态堆肥 (ML)、高蛋白饲喂好氧堆肥 (CH)、低蛋白饲喂好氧堆肥 (CL),堆肥周期为14天。监测了堆肥过程中堆体温度和碳、氮含量等指标,并测定堆肥处理的小白菜种子发芽指数 (GI)。  【结果】  以堆肥过程中高温持续时间、堆肥NH₄+-N含量、T值 (堆肥结束C/N与堆肥初始C/N的比值) 和GI (小白菜种子发芽指数) 4项为腐熟判断指标,在14天堆肥周期内,高蛋白饲喂产生的猪粪在静态堆肥情况下 (MH),高温持续时间为0天,NH₄+-N含量为0.43 g/kg、T值为0.91、GI指数为0,未能达到腐熟标准;高蛋白饲喂产生的猪粪堆肥在好氧堆肥条件下 (CH),高温持续时间为5天,NH₄+-N含量为0.33 g/kg、T值为0.70、GI指数为0.31,T值和GI值均未能达到腐熟标准;低蛋白饲喂产生的猪粪,在静态堆肥中 (ML) 高温持续时间为0 天,NH₄+-N含量为0.54 g/kg、T值为0.81、GI指数为0.25,均未能达到腐熟标准;而在好氧堆肥 (CL) 中,高温持续时间为6天,NH₄+-N含量0.14 g/kg、T值为0.57、GI指数为0.96,均达到腐熟标准。  【结论】  高蛋白饲养产生的猪粪在静态和好样发酵条件下堆放14天,都不能完全腐熟。低蛋白饲喂产生的猪粪在静态堆放条件下,堆肥14天也不能达到腐熟标准。而低蛋白饲养产生的猪粪在好样条件下,可以在堆放14天时达到腐熟,因为低蛋白饲喂技术使猪粪碳氮比提高了约15%,高温发酵时长延长了40%,极大提高了猪粪短时间内的腐熟程度。因此,在循环农业中,通过上游低蛋白饲喂技术可促进下游猪粪的快速处理和循环利用。     

猪粪好氧堆肥条件的研究

本试验研究了在不同的调理剂、通气方式、碳氮比和添加剂等条件下猪粪堆肥的腐熟进程。结果表明：稻草比稻壳更有利于猪粪的堆肥腐熟;机械通风同人工翻堆相比,各项指标无显著差异(P＜0.05),而堆制结束后物理性状要比人工翻堆试验组差;高C/N有利于堆肥的升温及腐殖化过程,对堆肥进程无影响,但稻草加入量大会增加堆肥的成本;除臭剂及菌剂的加入对堆肥的大多数化学性状影响不大,但可明显改善堆肥腐熟后的物理性状并减少臭味。除稻壳试验组外,其它各组在第五周即可达到腐熟的要求。     

采用EEM-FRI方法研究黑曲霉对牛粪堆肥腐熟及纤维素降解影响

为了优化堆肥工艺,提高堆肥产品质量,研究黑曲霉对牛粪堆肥腐熟度和纤维素降解的影响。该研究以牛粪为原料,小麦秸秆为辅料,以不添加黑曲霉为对照,分别添加1%、2%和3%的黑曲霉进行好氧堆肥,研究了黑曲霉不同添加量对腐熟度指标、养分含量、腐殖质组成以及纤维素组分的影响,并采用激发发射荧光光谱结合荧光区域积分（Excitation Emission Matrix fluorescence spectra -Fluorescence Regional Integration, EEM-FRI）对堆肥腐熟度进行评估。结果表明,与对照组相比,黑曲霉接种量为2%可快速提高发酵温度,高温期提前1d出现,胡敏酸含量较初期增加49.94 g/kg,富里酸较初期减少37.51 g/kg,并提高了腐殖化水平。黑曲霉接种量为3%时种子发芽指数提高了2.38%,总磷含量增加了22.3%,纤维素和半纤维素降解率分别是对照组的1.36、1.42倍,更有利于堆肥的腐熟。通过EEM-FRI法发现添加黑曲霉可促进有机物降解,并促进了腐殖质物质的形成,加快了堆肥腐熟。相关性分析表明,添加黑曲霉后,发酵物料总磷含量与纤维素、胡敏酸以及富里酸类物质之间的相关性显著,说明黑曲霉促进了纤维素的降解以及腐殖质类物质的形成。综合考虑堆肥腐熟度和纤维素降解水平,建议牛粪堆肥中黑曲霉添加量为2%～3%。该研究可为利用黑曲霉促进牛粪堆肥腐熟,提高有机肥品质提供支持。     

猪粪比例对烟草废弃物高温堆肥腐熟进程的影响

以烟草废弃物为基本原料进行堆肥试验,研究了不同比例猪粪与烟草废弃物混合堆肥体系中温度、pH、全氮、C/N比、水溶性NH＋4-N和种子发芽指数（GI,germination index）的动态变化规律,探讨了不同猪粪比例对烟草废弃物高温堆肥腐熟进程的影响。结果表明,在烟草废弃物中加入猪粪能缩短进入高温分解阶段的时间,增加高温分解持续时间,增加全氮含量,加快物料NH＋4-N和C/N比降低的速率,加快烟草废弃物堆肥腐熟化进程。添加一定比例猪粪的处理（烟草废弃物∶猪粪=7∶3、烟草废弃物∶猪粪=8∶2和烟草废弃物∶猪粪=9∶1）,分别在堆肥第3、4、5 d进入高温分解阶段（〉50 ℃）,高温持续时间分别为11、10、8 d;而纯烟草废弃物处理,最高温度为43 ℃,未进入高温分解阶段;至堆肥26 d,NH＋4-N含量分别比纯烟草废弃物对照降低47.7%、61.9%和25.6%;GI分别达到81.4%、84.1%和83.7%。     

猪粪堆肥提取液对棉花生长和养分代谢的影响

为了研究猪粪堆肥提取液的促生效果,通过盆栽试验研究了分别浇施以0.5 mol.L-1硫酸钾和水为浸提剂提取的猪粪堆肥提取液（分别简称为K和W）对棉花生长的影响。结果表明：（1）施用K和W能显著增加棉花植株的株高、果枝数、蕾数、棉铃数。籽棉产量分别比清水对照（CK）增加了2.30倍和1.86倍,但是K和W两者之间差异不显著。（2）棉花现蕾期、花铃期和吐絮期的植株生物量分别比CK增加了71.4%和52.9%、114.2%和83.5%、106.1%和90.5%,氮磷钾累积量与CK比较显著增加。K处理的棉花在现蕾期和花铃期的植株干重显著高于W处理。（3）从现蕾期到吐絮期,棉花植株功能叶硝酸还原酶活性随之增加,而可溶性蛋白含量却随之降低。与CK比较,施用K和W能显著增加不同时期棉花植株功能叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量。花铃期K处理的功能叶硝酸还原酶活性显著高于W处理。K处理和W处理的棉花功能叶可溶性蛋白含量分别比CK增加了1.24倍和3.01倍（现蕾期）、59.1%和40.0%（花铃期）。（4）施用两种猪粪堆肥提取液,在一定程度上都能增加棉花叶片可溶性糖和淀粉含量,但各处理间差异不显著。上述结果表明,猪粪堆肥提取液能明显改善棉花植株的生长发育,显著增加棉花产量,可以作为优质有机液体肥料。     

奶牛粪蚯蚓堆肥的基质配方及对草莓育苗的影响

将奶牛粪蚯蚓堆肥与泥炭、珍珠岩和蛭石按不同比例进行复配,然后进行草莓育苗生长试验,通过分析草莓生长情况,筛选出适合草莓育苗的最佳基质配方。结果表明,复配后育苗基质的理化性质优良,适合草莓生长。与常规基质相比,添加不同量蚯蚓堆肥的育苗基质均不同程度促进了草莓母株和一级子苗的生长(除蚯蚓堆肥完全替代泥炭处理外),随着蚯蚓堆肥比例的增加,草莓植株生长情况表现为先上升后下降的趋势。所有处理中,以蚯蚓堆肥占育苗基质物料总体积1/3的配比处理(替代50%的泥炭)的综合效果最好,较常规基质能显著提高草莓母株和一级子苗的品质,母株的株高、生物量、根系形态指标、相对叶绿素含量(SPAD值)和过氧化物酶活性,以及一级子苗功能叶的叶柄长、叶面积和SPAD值等,该配方可推荐用于架式草莓工厂化育苗生产。     

蜉金龟堆肥和自然堆肥类富里酸的表征及特性研究

分别用焦磷酸钠和氢氧化钠浸提新鲜牛粪、蜉金龟堆肥(APCM)和自然堆肥(腐熟牛粪)产物中的类富里酸,采用元素分析、红外光谱及差热分析研究其结构特征.元素分析结果表明,自然堆肥焦磷酸钠浸提物类富里酸(NaFLA)的芳香性、碳水化合物及含氮化合物的含量均高于新鲜牛粪和蜉金龟堆肥.新鲜牛粪氢氧化钠浸提物类富里酸(PAFLA)的芳香性、碳水化合物均高于自然堆肥和蜉金龟堆肥;而自然堆肥PAFLA的含氮化合物含量高于新鲜牛粪.红外光谱分析表明蜉金龟堆肥NaFLA的羧酸脂类化合物及酮类化合物有所增加;自然堆肥和蜉金龟堆肥PAFLA的氢键强度、芳化度高于新鲜牛粪PAFLA.差热分析结果表明,与新鲜牛粪和自然堆肥相比,蜉金龟堆肥NaFLA分子中脂族化合物分解及外围官能团的脱羧和彻底氧化,分子内部芳香结构分解.与新鲜牛粪PAFLA相比,蜉金龟堆肥及自然堆肥PAFLA的脂族性较强,芳香性较弱.     

锌污染对猪粪堆腐过程中微生物群落的影响

利用Biolog微平板技术,对不同浓度重金属Zn影响下堆料微生物群落多样性进行了研究。结果表明,较低浓度Zn处理（Zn含量为400mg·kg^-1）的堆料升温快,高温持续时间长。微生物群落多样性指数和微生物群落主成分分析（PCA）指标均表明不同浓度重金属处理的堆料微生物群落有明显不同,Zn含量为400mg·kg^-1的堆料微生物活性高,有利于增加群落的丰富度和功能多样性,与Zn含量为1000mg·kg^-1的堆料、对照组堆料起分异作用的碳源主要为多聚物类和糖类。     

Chemical Characterization of Cow Manure and Poultry Manure after Composting with Privet and Cypress Residues

ABSTRACT

Investigating available nutrients and non-essential elements in manures is important for safe management of animal and plant waste. Therefore, this study was carried out to chemically characterize cow manure (CM) and poultry manure (PM) after co-composting with privet and cypress residues. Results showed that heavy metals concentrations in manures varied as Fe > Zn > Mn > Cu > Ni > Pb > Cd. Addition of privet and cypress residues to both manures altered the extractability of heavy metals after composting. Higher concentrations of heavy metals were observed in manures at 1:0 ratio while lowest was noted in both CM and PM composted with plant residues at 1:2 ratio. Total K, Ca, and Mg significantly increased when CM and PM were co-composted with privet and cypress residues. There was an increase in the P content in co-composted CM with privet residual application whereas a reduction in total P was noticed with the addition of cypress plant residues in both manures. Manures amended with plant waste reduced N content. Both CM and PM retained higher NO₃ content without plant residues.     

不同化学添加剂对猪粪堆肥中氮素损失的控制

以氢氧化镁＋磷酸、磷酸、磷酸二氢钾＋氯化镁和磷酸二氢钙＋氯化镁为固氮添加剂,以猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风静态垛堆肥装置进行高温好氧堆肥试验,研究了不同化学添加剂对猪粪堆肥过程中的保氮效果。结果表明,化学添加剂可以显著降低堆肥化过程中氨气的排放率。氢氧化镁＋磷酸、磷酸、磷酸二氢钾＋氯化镁和磷酸二氢钙＋氯化镁的氮素损失分别占初始氮的13.15%、11.50%、10.69%和7.59%,与对照相比,各添加剂处理的固氮率为58.27%~75.90%。磷酸二氢钙＋氯化镁处理的氮素损失最少,但堆肥过程中有机物降解受到明显的抑制作用。在堆肥结束时,各添加剂处理的有机物降解率仅为对照处理的58.48%~98.70%。最终堆肥产品的种子发芽指数为69.87%~118.24%,表明所有处理在堆置39 d后均达到腐熟。根据模糊评价的结果,该试验中的磷酸二氢钾和氯化镁是堆肥过程中最佳的固氮材料。     

施用猪粪对不同类型土壤中铜的赋存形态及小白菜吸收铜的影响

【目的】探讨猪粪中铜（Cu）的输入对土壤中Cu的赋存和生物有效性的影响。【方法】将1%和3%的腐熟猪粪（干猪粪∶秸秆=10∶1）添加到黄褐土、红壤、黑土、褐土中,分别老化0、1、2、3、5个月后,进行小白菜盆栽实验。【结果】与对照相比,施用猪粪使黄褐土、红壤、黑土和褐土土壤铜（Cu）全量分别显著增加了20.23%～50.43%、79.87%～142.6%、52.41%～76.43%和41.14%～92.24%。四种土壤中水溶态（F1）、碳酸盐结合态（F3）Cu占比均增加,施用3%猪粪的红壤未老化处理中F1-Cu和黄褐土未老化处理中F3-Cu增幅最大,分别达4.55%和16.47%。土壤铁锰氧化态（F5）、有机结合态（F6）Cu占比增加,残渣态（F7）占比降低。土壤有效态Cu的占比与猪粪老化时间呈显著负相关,3%猪粪老化5个月处理的黄褐土、黑土和褐土土壤有效态Cu占比分别降低12.85%、4.11%和3.68%,而红壤有效态Cu占比随老化时间变化不显著。在黄褐土中,腐殖酸结合态（F4）Cu的占比随猪粪老化时间的延长逐渐增加。施用猪粪显著增加小白菜对Cu的吸收,其中红壤的增幅最大,根系与地...     

猪粪有机肥施用对潮土速效养分含量及团聚体分布的影响

针对集约化养殖畜禽粪便无序排放产生的环境问题,采用连续2年的盆栽试验,以猪粪有机肥为研究对象,设计5个有机肥施用水平(0、6.7、13.3、26.7、40.0 g·kg~(-1)土),研究了猪粪有机肥施用对潮土有机碳、速效养分含量及土壤团聚体分布的影响,为畜禽粪便田间消纳和合理施用提供理论依据。研究结果表明,土壤中有机碳、碱解氮、速效磷和速效钾含量均随有机肥施用量的增加而呈现逐渐升高趋势,且第二年土壤中各指标增加更加明显,第二年施肥处理各速效养分含量分别比第一年高2.7%~54.0%、6.7%~34.6%、36.8%~159.5%、20.3%~35.7%;土壤有机碳含量与外源有机碳投入量之间存在着显著的线性关系,有机肥施用可以显著提高生菜产量,且具有明显的后效作用。2年试验中,土壤团聚体以0.053~0.25 mm和0.053 mm小团聚体所占比例较大,且随有机肥施用量增加呈现降低趋势,而0.25~0.5 mm和0.5 mm大团聚体含量却随有机肥施用量增加呈升高趋势,可见,施用有机肥可促进大团聚体的形成,在有机肥施加量为40.0 g·kg~(-1)土时,土壤中0.25 mm团聚体的含量最高,土壤团聚体平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GWD)最大,土壤的团聚化作用最强,土壤结构最稳定。