未消化城市污泥与稻草堆肥过程中的养分变化研究

采用静态强制通气堆和人工机械翻堆两种试验方式对城市污泥进行堆肥处理，对堆肥过程中养分的变化规律进行了研究。结果表明，堆肥过程中全量P和全量P和全量K含量呈线性上升，氮由于以氨气形式挥发损失，全氮含量的上升幅度较小，有效磷含量在堆肥前期上升，后期则下降；速效钾含量呈不断上升趋势；水溶性全氮、铵态氮、硝态氮、有机氮和水溶性全磷、正磷酸盐形态磷、水溶性有机磷的含量在堆肥初期上升，但后期下降。污泥稻草堆肥的时间以50d左右为宜。     

不同C/N下鸡粪麦秸高温堆肥腐熟过程研究

用鸡粪与小麦秸秆为堆肥原料进行高温好氧堆肥试验,研究添加鸡粪对小麦秸秆高温好氧堆肥过程中堆体温度、pH值、碳氮比和养分等理化指标的影响,寻求鸡粪与小麦秸秆高温堆肥的最佳配比,为农作物秸秆快速资源化利用提供科学依据和技术指导。结果表明,鸡粪与小麦秸秆在C/N=25时堆体达到的温度最高,为62℃,达到最高温度所需的时间最短,为2 d。堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,都是先上升后下降的过程。堆肥结束时A2处理C/N=14.4,NH4＋-N含量比最高时降低了76.2%,腐殖质比初始增加了50.2%,胡敏酸相对于最低点升高了160%,富里酸与堆肥前相比降低57.1%。堆肥结束时,全氮含量除A1处理有所降低外,其余处理均有所增加。各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。综合判断,鸡粪与小麦秸秆C/N=25进行堆肥较为适宜。     

鸡粪堆肥中氮转化微生物变化特征的初步研究

采用室外人工翻堆好氧堆肥方法,进行了70d的鸡粪、鸡粪添加1%稻草和鸡粪添加3%稻草堆肥试验,采用平板记数法和最大可能记数法(MPN),研究了堆肥过程中氨化细菌、固氮菌、硝化菌和反硝化菌的数量变化规律。结果表明:氨化作用在堆肥初期显著,硝化作用、反硝化作用、硝化细菌和反硝化细菌数量随堆肥时间的推移有上升的趋势;堆肥中存在固氮菌,但数量变化不大。堆肥中氮转化微生物变化特征与堆肥中铵态氮、硝态氮变化规律相一致。     

鸡粪堆肥中氮转化微生物变化特征的初步研究

采用室外人工翻堆好氧堆肥方法，进行了70d的鸡粪、鸡粪添加1％稻草和鸡粪添加3％稻草堆肥试验，采用平板记数法和最大可能记数法(MPN)，研究了堆肥过程中氨化细菌、固氮菌、硝化菌和反硝化菌的数量变化规律。结果表明：氨化作用在堆肥初期显著，硝化作用、反硝化作用、硝化细菌和反硝化细菌数量随堆肥时间的推移有上升的趋势；堆肥中存在固氮菌，但数量变化不大。堆肥中氮转化微生物变化特征与堆肥中铵态氮、硝态氮变化规律相一致。     

脲酶抑制剂NBPT对鸡粪好氧堆肥的保氮效果

利用堆肥反应器, 以鸡粪和蘑菇渣为原料进行好氧堆肥, 在堆肥中添加不同浓度的脲酶抑制剂NBPT, 研究其对堆肥氮素转化的影响及保氮效果。结果表明: 添加不同浓度的脲酶抑制剂NBPT对堆肥进程中温度无显著影响, 在堆肥的高温阶段可有效控制堆料pH的升高, 在堆肥高温前期的0~10 d可有效降低堆肥的脲酶活性, 在堆肥中后期10~25 d明显提高全氮含量。堆肥25 d后, 添加0.04 mL·kg^-1、0.08 mL·kg^-1、0.16 mL·kg^-1脲酶抑制剂NBPT分别比CK减少氮素损失6.61%、4.89%和13.51%。堆肥过程中, 堆料铵态氮含量呈升-降-升-降的双峰趋势, 且大部分时间CK处理的铵态氮含量高于添加脲酶抑制剂NBPT处理, 且CK处理铵态氮的两次升高速度均高于添加脲酶抑制剂NBPT处理。在堆肥的升温和高温期硝态氮含量不稳定, 但堆肥结束时, 各添加脲酶抑制剂NBPT处理的硝态氮含量显著高于CK处理。本试验结果表明, 在堆肥过程中添加脲酶抑制剂NBPT可延缓鸡粪中的尿素态氮向铵态氮的转化, 增加堆肥成品中的硝态氮含量。在畜禽粪好氧堆肥中加入脲酶抑制NBPT可起到一定的保氮作用。     

厌氧和好气条件下油菜秸秆腐解的红外光谱特征研究

采用尼龙网袋法,研究了油菜(Brassica campestris L.)秸秆在厌氧和好气条件下的腐解规律及其红外光谱特征。结果表明:油菜秸秆还田后,腐解速率表现为前期快、后期较慢的规律。在360 d培养时间内,厌氧和好气条件下的油菜秸秆腐解率分别为60.50%和68.20%,腐解速率常数(k)分别为0.004-d-1和0.010-d-1,腐解1/2时所需时间分别为229 d和117 d。在厌氧和好气条件下,油菜秸秆的碳释放率分别为70.33%和77.43%,厌氧条件下的释放速率常数(0.025-d-1)低于好气条件(0.026-d-1)。油菜秸秆中氮的释放率分别为82.20%和87.48%,油菜秸秆在厌氧条件下的氮残留量比其在好气条件下高38.25%,且达到显著性差异水平(P0.05)。厌氧条件下的氮残留率始终高于好气条件下,且在60~90 d培养期内差异最大。红外图谱分析显示,油菜秸秆腐解过程最明显的变化在波数为3 430~3 410 cm-1、2 930 cm-1处,吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆的脂族性下降。在波数为1 740 cm-1、1 419~1 425 cm-1处的吸收峰吸收强度降低,表明油菜秸秆木质素含量下降,且厌氧条件下的吸收强度高于其在好气条件下,表明厌氧条件的木质素残留较多。结果表明,油菜秸秆中羟基、甲基、亚甲基含量随腐解时间延长而降低,碳水化合物减少,脂族性下降,芳构化程度增强。好气条件有利于秸秆中纤维素、半纤维素和脂肪族化合物的分解,提高其芳香性,对土壤碳、氮的补充作用更大。     

配施有机肥提高化肥氮利用效率的微生物作用机制研究

采用15N示踪技术和盆栽试验研究了水稻生长期间不同施肥处理土壤微生物量氮的动态变化,探讨了配施有机肥提高化肥氮利用率的微生物作用机制。结果表明,在水稻生育前期,化肥配施鸡粪堆肥、猪粪堆肥和酒糟堆肥较化肥单施均提高了土壤微生物对化肥15N的固持率,降低了土壤矿质态15N含量。而随水稻生育进程推进,在先前被微生物固持的化肥15N化肥配施鸡粪堆肥、猪粪堆肥和酒糟堆肥处理分别有87%、81%和81%被释放,增加了同期水稻对化肥15N的吸收量。化肥配施鸡粪堆肥、猪粪堆肥和酒糟堆肥,化肥15N利用率均超过60%,而单施化肥利用率仅39%。可见,配施有机肥提高化肥氮利用率,其机制之一是通过促进土壤微生物对化肥氮的有效调控,使化肥氮更好地被转化利用。     

露天鸡粪好氧堆肥氮素的径流及淋洗损失

在露天自然条件下对鸡粪进行好氧堆肥,系统研究了堆肥过程中氮素的径流和淋洗损失。结果表明,堆肥期间通过径流损失的氮素只占初始堆肥氮素的3‰~6‰,其中无机氮与有机氮约各占50%,径流中总氮浓度在不同时间和降雨量条件下差异较大,浓度平均在20 mg/L左右;氮素表现出很强的空间移动性,堆肥期间氮素至少能够迁移至150 cm土层,对当地地下水安全构成了严重威胁;堆肥过程中可能有35%~65%的氮素会通过氨挥发损失;用秸秆覆盖堆体能显著降低堆肥氮素的径流损失,而添加沸石减少堆肥氮素损失的效果不显著。     

不同堆肥原料的有机无机复合肥对油菜生长及土壤供氮特性的影响

通过田间试验,研究了采用猪粪堆肥、中药渣堆肥和鸡粪堆肥为原料制成的有机无机复合肥与无机复合肥等氮量施入对油菜产量、氮素利用率、土壤供氮特征以及土壤微生物多样性的影响。结果表明:各施肥处理油菜籽产量均显著高于对照的油菜籽产量。与化肥处理比较,三种堆肥原料的有机无机复合肥的油菜籽产量显著高于化肥处理,较化肥增产12.7%～33.2%。各有机无机复合肥处理均能增加油菜单株有效角果数。三种有机无机复合肥处理均能显著促进油菜对氮素的吸收,从而提高了氮素利用率。与化肥处理和不施肥处理比较,三种堆肥原料的有机无机复合肥处理能够明显提高土壤有效态氮的含量,调节土壤氮素的释放速度。采用邻接法分析各处理土壤DNA条带表明:5个处理土壤样品的细菌群落共分为三大族群,化肥处理与对照处理为一种族群,中药渣处理为一种族群,猪粪处理和鸡粪处理属一种族群。说明施入外源有机物质(猪粪、鸡粪与中药渣)可能改变土壤的细菌群落结构,而施入化肥对土壤的细菌群落结构影响较小。     

作物秸秆与城市污泥高温好氧堆肥产物对土壤氮矿化的影响

为揭示不同作物秸秆与污泥堆肥产物对土壤氮素矿化特征的影响,为科学施用城市污泥堆肥提供参考依据,通过室内培养试验研究了城市污泥与4种秸秆（小麦、水稻、玉米和油菜）高温好氧堆肥产物施入酸性紫色土、黄壤、石灰性紫色土后土壤氮矿化的差异。结果表明,4秸秆污泥堆肥均可显著提高3种土壤氮的潜在矿化势（N0）和矿化速度（k）,促进土壤氮的矿化,提高土壤NH4+-N、NO3--N质量分数,其中石灰性紫色土以油菜秸秆污泥堆肥和小麦秸秆污泥堆肥处理、黄壤以油菜秸秆污泥堆肥处理、酸性紫色土以小麦秸秆污泥堆肥处理提高幅度最大。作物秸秆与污泥堆肥施入土壤后,黄壤、酸性紫色土在培养60 d和30 d后趋于稳定,石灰性紫色土在培养60 d后仍有增高的趋势,但不同秸秆污泥堆肥对土壤氮矿化速度的影响无明显规律。结果说明秸秆污泥堆肥对土壤氮矿化的效应因土壤及秸秆类型的不同而异,根据研究结果提出了4种作物秸秆与城市污泥堆肥施用的建议。     

有机辅料对猪粪堆肥中氨气挥发的抑制效应及其影响因素分析

选取稻草、油菜秸秆和食用菌渣作为猪粪堆肥的有机辅料,研究三种堆肥体系中氨气挥发释放规律及其影响因素。结果表明,经过65 d的堆腐,稻草－猪粪、油菜秸秆－猪粪和菌渣－猪粪堆肥氨气挥发量分别为5.084、6.483和3.013 g/kg,是对照（纯猪粪）处理（7.836g/kg）的64.88%、82.74%和38.45%。从氨气的释放量和释放速率看,菌渣是一种较好的有机辅料。从氨气释放的时间变化特征看,稻草对猪粪堆肥氨气排放高峰期影响最为明显,主要表现为氨气前期猛烈释放且持续时间短,是猪粪快速腐熟技术优选的高效有机辅料。堆腐完成后,三种有机辅料均能减少水溶性NH4+-N的累积,增加水溶性NO3--N的含量,引起pH和EC值下降,提高堆肥全氮含量,促进堆肥有机物和粗纤维的降解,且以稻草和菌渣处理效果最为显著。     

促腐剂在鸡粪堆肥发酵中的应用研究

选用鸡粪和小麦秸秆为原料进行高温好氧堆肥,研究促腐剂在鸡粪堆肥发酵中的应用。结果表明,接种促腐剂可迅速提高堆肥初期的发酵温度,最高温度超过70℃,但发酵后期降温快,高温加快了堆肥的发酵。发酵20d种子发芽指数达到80%以上;发酵30d含氮量比对照高4.3%,含水量降低3个百分点。综合堆温、C/N、种子发芽指数各项腐熟度指标,接种促腐剂可使鸡粪堆肥腐熟时间比对照提前5d以上。接种促腐剂可降低物料对种子发芽指数的影响,显著缩短发酵时间,加快堆肥物料的水分挥发,使堆肥中的无机营养成分含量相对增加,从而提高鸡粪堆肥的质量。     

适量通风显著降低鸡粪好氧堆肥过程中氮素损失

【目的】研究不同通风量对鸡粪好氧堆肥过程中温度、含水率、种子发芽指数 (GI) 及氮素形态转化的影响，以期在达到鸡粪无害化要求的前提下，为减少鸡粪好氧堆肥过程中的氮素损失、提高堆肥成品品质、优化通风曝气工艺参数和节省能耗提供参考。【方法】试验在山东某有机肥厂好氧堆肥车间开展，以鸡粪和稻壳为原料，按照1∶1(质量比) 混合均匀之后作为堆肥初始物料。在间歇性强制通风和翻抛条件下，设置低、中、高3个通风水平，即通风量依次为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min)，好氧堆肥周期为28 天。通过现场定期采样，测定温度、全氮、NH₄+-N、NO₃–-N、pH、含水率和发芽指数等指标，研究不同堆肥阶段各指标的变化和氮素形态的转化。【结果】在整个好氧堆肥周期内，堆体温度呈现先升高后降低的趋势，低、中和高通风量的最高温度分别达到68.3℃、71.8℃和68.6℃，高温 (≥ 50℃) 持续时间均超过12 天，达到了畜禽粪便无害化卫生要求；含水率逐渐下降，各通风量处理分别由最初的63.2%、62.1%和64.5%降低到32.4%、30.1%和29.2%；pH先升高后降低，至好氧堆肥结束时，各通风处理的pH均处于7.5～8.0 之间；种子发芽指数 (GI) 均大于80%，说明经过28 天的好氧堆肥后，三个通风处理条件下的鸡粪堆肥成品均达到了腐熟度要求。NH₄+-N含量均呈现先增长后逐渐降低的趋势；NO₃–-N含量呈现明显的增加趋势；总氮 (TN) 含量在整个好氧堆肥周期内整体上呈现先降低后增加的趋势；经过28 天的好氧堆肥结束之后，低、中、高通风处理的氮素损失率分别为19.8%、20.2%和29.6%，低通风量与中通风量之间差异不显著，高通风量显著高于低通风量和中通风量 (P ≤ 0.05)。【结论】在鸡粪进行好氧堆肥过程中，通风量为0.1、0.2和0.3 m3/(m3·min) 下，堆肥成品均能达到腐熟度和无害化要求，其中采用中通风量0.2 m3/(m3·min) 时的氮素损失较少，且种子发芽指数较高。综合以上指标及实际工厂化运行过程的影响因素，在鸡粪好氧堆肥过程中建议采用的通风量为0.2 m3/(m3·min)。     

添加菌糠对鸡粪-烟末堆肥腐熟度及污染气体排放的影响

为探索鸡粪-烟末混合堆肥体系合适的菌糠投入量,减轻堆肥过程中污染气体的排放,通过35 d的堆肥试验,设置3个菌糠投入量[0(CK)、5%、10%],研究鸡粪-烟末堆肥条件下添加菌糠对堆肥腐熟度和污染气体排放的影响。结果表明,堆肥处理堆体温度均能在55℃持续8 d以上,达无害化标准。与CK相比,添加5%、10%菌糠处理堆肥产品对作物生长无毒害作用,腐熟度得到有效改善,但均未达到腐熟标准;添加5%菌糠处理总有机碳(TOC)损失降低了2.39个百分点,总氮(TN)损失降低了8.92个百分点;添加10%菌糠处理TOC损失增加了0.27个百分点,但TN损失降低了11.89个百分点。综合考虑堆肥腐熟度、碳氮损失和环境效应,添加菌糠作为膨松剂能够提升堆肥腐熟度并减少污染气体排放,更有利于农业废弃物肥料化的可持续发展。     

麦秆和羊粪混合高温堆肥腐熟进程研究

试验研究了添加不同比例的麦秆对羊粪高温堆肥腐熟进程的影响。结果表明, 羊粪高温堆肥时添加麦秆可缩短进入高温发酵阶段的时间, 减少氮素损失, 加快C/N降低速率。在堆肥过程中, 高温发酵层从中间向上下扩散; 有机质的下降速度在堆肥初期与麦秆比例呈正比, 在堆肥后期呈反比。堆肥结束时, 各处理堆肥全磷、全钾、速效磷和速效钾含量分别较堆肥初期提高2.29%~8.41%、12.51%~24.88%、1.77%~31.34%和5.03%~25.45%, 其中羊粪与秸秆6︰4处理的增幅均为最高; 速效氮含量较堆肥初期下降34.62%~14.10%, 其中6︰4处理降幅最小。在实际应用中, 羊粪与麦秆按体积比6︰4进行堆肥较为适宜, 腐熟速度最快, 若以种子发芽指数80%作为堆肥腐熟的评价指标, 则其腐熟速度比纯羊粪提高1倍, 28 d即可腐熟。     

废弃烤烟茎秆与鸡粪堆肥化利用的研究

采用特制的堆肥箱,对废弃烤烟茎秆与鸡粪的堆肥化利用进行了研究。结果表明,烤烟茎秆＋鸡粪（处理A）混合堆肥处理的堆温保持在50℃以上的时间为10d,而烤烟茎秆＋碳酸氢铵（处理B）处理的仅为2d。堆肥30d时,处理A的碳素含量基本趋于稳定,C／N为15．8;处理B的碳素含量仍不稳定,C／N为23．5;处理A的铵态氮与硝态氮的比值为0．43,处理B的达0．60。堆肥20d时,处理A堆料浸出液浸种后的种子发芽指数比处理B的高15个百分点,差异达极显著水平。堆肥50d时,两处理的种子发芽指数差异不明显,种子发芽率均达到100％。烤烟茎秆与鸡粪堆肥成品的有机质和总养分（N、P2O5、K2O）含量、重金属（As,Hg,Ph,Cd,Cr）含量控制标准等完全达到有机肥质量的要求。     

Comparison of Cassava Distillery Residues and Straw as Bulking Agents for Full-scale Sewage Sludge Composting

To solve problems of bulking agents shortage for sewage sludge (SS) composting and of disposal of cassava distillery residues (CDR) in the alcohol industry, the effects of using CDR instead of maize straw as bulking agents were investigated at full scale in Rizhao, China. This was done by comparing CDR-added and straw-added piles. Both CDR and straw promoted sanitation achievement of SS composts. CDR was effective at increasing fermentation temperature, whereas straw was superior in maintaining the thermophilic phase. The free air space (FAS) of matrices provided by CDR or straw were sufficient (>30%) for fermentation, and showed rising trends during composting. Extensive mass reduction was also accomplished in composting even after considering the weight of added straw or CDR. Compared with straw-added piles, CDR-added piles showed less average FAS (51.42%), water removal (49.68%), and organic matter (OM) loss (21.51%), but greater volume reduction (16.34%). The time-dependence of OM loss varied between the CDR-added (which followed zero-order kinetics) and straw-added (first-order kinetics) piles. After fermentation, the composts were phytotoxin-free in both treatments. The CDR-added piles had lower EC (2,221 μS cm^?1) and C/N (13.29) than straw-added piles. A smaller germination index (73.59%) for CDR-added piles, combined with higher pH (7.33) and oxygen consumption rate (4.33 mL L^?1 min^?1), suggests that SS composting with CDR requires a longer time to reach maturity than with straw. However, CDR can be used instead of maize straw as a bulking agent for full-scale SS composting.     

沼液喷淋秸秆与生物炭联合好氧发酵效果研究

为实现沼液的减量化和肥料化,以玉米秸秆为载体吸附过滤沼液,开展沼液喷淋与秸秆和生物炭联合好氧发酵试验,分析沼液喷淋对好氧发酵效果的影响,以及与秸秆和生物炭共发酵的效果。结果表明,粉碎后玉米秸秆吸附过滤猪粪沼液、鸡粪沼液后,秸秆含水率由5.92%分别上升至76.35%和85.72%,碳氮比由42.4分别上升至50.2和51.7,沼液中总悬浮物、总磷分别降低了34.42%～43.78%和20.00%～41.01%,而对溶解态的总磷、总钾吸附过滤效果一般。沼液喷淋翻拋可延长堆体发酵高温期2倍时长以上,有机质含量降低了10.42%～18.63%,氮磷钾含量提高6%～21.5%左右,并可提高堆体腐熟度,促进类腐殖质物质产生。添加生物炭可缩短发酵升温期并延长高温期,更有利于堆体消纳沼液。沼液喷淋与秸秆和生物炭联合好氧发酵工艺可达到利用沼液生产有机肥的目的,是资源化利用沼液的有效途径之一。     

不同微生物菌剂对鸡粪高温堆腐的影响

以鸡粪和玉米秸秆为原料,采用好氧堆肥的方式,研究添加三种不同微生物菌剂对鸡粪高温腐熟效果的影响,探索有益微生物菌剂在畜禽废弃物高温堆肥中的作用。分析了堆肥不同时期各处理的堆温、pH值、种子发芽指数、水溶性铵态氮、水溶性有机氮、全氮、有机碳的变化。结果表明,在添加玉米秸秆调节物料碳氮比(25/1)的情况下,添加本研究中所采用的微生物菌剂可以迅速降低物料对种子发芽指数的影响,使发芽指数在21 d内达到80%以上,较对照提高45.52%;对水溶性铵态氮的转化和水溶性有机氮的形成都有明显的促进作用,腐熟堆肥的氮素保持提高25.46%;明显提高堆肥初期发酵温度,使堆体在第2 d达到高温阶段,并持续7 d以上,最高温度比对照高4.8℃,满足堆肥无害化卫生要求,大大缩短堆腐周期。综合多项指标分析,接种菌剂M2对促进有机碳的分解、有机氮的形成和提高腐熟效率更为有利。