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2~3 d。添加生物炭前期会使堆体pH值升高但对于最终堆肥产品并无太大影响。添加生物炭较未添加堆体的EC值降低,表明生物炭对于游离盐离子具有很好的固定作用。通过对堆体物料各阶段主要养分进行检测,添加生物炭堆肥中全氮、全磷和全钾含量均高于未添加组。其中MSA与LA总氮含量较MS与L分别增加0.35%和0.53%,表明生物炭具有较好的固氮效果。综合pH值、电导率、含水率等指标来看,生物炭作为调理剂促进了好氧发酵过程的进行,有利于提高堆肥品质。      

一株嗜热异养氨氧化细菌的分离鉴定

嗜热异养氨氧化细菌能减少好氧堆肥高温期NH3(氨气)的大量挥发,是一种理想的好氧堆肥保氮微生物.笔者从农村混合(化粪池水、秸秆以及土壤)好氧堆肥高温期样品中筛选出一株嗜热异养氨氧化细菌,通过16S rDNA测序以及NCBI Blast对比确定其种属.仿真结果表明:初步鉴定其种属为Aeribacillus pallidu...     

功能膜覆盖好氧堆肥过程氨气减排性能研究

畜禽粪便高温好氧堆肥过程中氨气的排放不仅污染环境,而且会降低有机肥氮素含量。因此,控制好氧堆肥过程中氨挥发是降低氮损失及减少堆肥周边环境恶臭的关键。为研究膜覆盖对畜禽粪便好氧堆肥过程氨气挥发的影响,以猪粪和小麦秸秆为试验原料,采用具有选择渗透性的Gore膜作为覆盖材料,在实验室好氧堆肥反应器系统中进行了为期27 d的好氧堆肥试验。试验设置覆膜组和对照组,采用开启1 h、关闭1 h间歇通风方式,通风速率为3 L/min,重点监测堆肥过程堆体温度、氧浓度和NH3排放速率等。研究表明:覆膜组比对照组高温期持续时间略长,更有利于杀死堆体有害病原菌;相比于对照组,覆膜组NH3排放量减少18.87%;相比于温度峰值出现的时间,两组试验NH3峰值出现时间均延后,且覆膜组延后时间更长。     

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。     

添加剂对猪粪好氧堆肥过程锌和铜形态的影响

以猪粪和秸秆为原料,分别添加干物质质量分数10%的果渣、过磷酸钙和生物炭进行46 d好氧堆肥。研究了添加剂对堆肥过程重金属Zn和Cu形态的影响。结果表明：3种添加剂中果渣和生物炭较快进入高温期,结束时电导率（EC）分别为 4.2、5.4和2.8 mS/cm。相比对照,添加剂处理降低了氮素质量分数损失分别为55.3%、54.4%和58.6%,均具有显著的保氮效果。添加剂处理的DTPA-Zn在总质量中所占比例下降幅度分别为 3.9%、5.8%和5.7%,DTPA-Cu的下降幅度分别为 11.0%、12.0%和12.3%,差异不显著。堆肥前、后,Sposito形态分析表明,各处理的Zn形态均以SP3和SP4为主,达到74.5%~87.4%;Cu形态以SP2和SP4为主,达到69.0%~80.9%。过磷酸钙和生物炭处理SP1形态Zn下降幅度大于果渣。3种添加剂处理SP1形态Cu比例均有所下降,其中过磷酸钙下降最显著。     

酸化处理对鸡粪沼液储存中氨排放的影响

为探究酸化处理对沼液储存过程中氨气排放特征及理化性质影响,文章采用浓磷酸作为调酸剂对鸡粪沼液进行酸化处理,初始pH值调为7.13(AT1)和6.04(AT2),同时设置对照处理(CK),使用强制通风法对氨气取样监测。结果表明:酸化处理能明显降低沼液的氨气挥发通量,且沼液氨气挥发通量和pH值呈现显著正相关性(r=0.956~(**),p0.01)。CK,AT1,AT2在储存期内的平均氨气挥发通量分别为1349.79,867.31,74.78 mg·m~(-2)d~(-1),AT1,AT2分别下降了35.74%和94.45%。不同处理沼液储存过程氨气挥发特征不同,CK呈现先升后降的变化趋势,并在第6天达到挥发顶峰1532.80 mg·m~(-2)d~(-1);AT1呈现前期波动后快速上升趋势,在试验结束时接近CK;AT2整个储存期间都保持100 mg·m~(-2)d~(-1)以下。3组处理沼液pH值在储存过程中不断上升,试验结束时分别达到了9.32,9.20,6.50。试验结束后CK,AT1,AT2总氮,铵态氮,COD质量浓度均有所下降,总氮质量浓度下降了15.16%,8.69%,3.00%;铵态氮质量浓度下降了15.51%,9.27%,1.39%;COD质量浓度下降了30.56%,22.73%,20.45%。磷酸添加提高了AT1和AT2总磷质量浓度,降低了沼液氮磷比,CK,AT1,AT2初始氮磷比为25.35,2.73,1.75,试验结束为23.92,2.60,1.72;降幅为5.64%,4.76%,1.71%。试验结果表明:通过磷酸添加,不仅可以降低沼液氨气挥发通量,提高沼液总氮和铵态氮质量浓度;而且能提高沼液总磷质量浓度,使沼液氮磷比例更加符合作物需肥规律,进一步提升了沼液农田施用的肥效。研究结果可为沼液储存氨气减排技术及高值化利用提供理论依据。     

鸡粪好氧堆肥研究进展

城市规模化养鸡场的出现使鸡粪处理日益成为一个难题。好氧堆肥可以将鸡粪转变为稳定而安全的有机肥料。为此,介绍了好氧堆肥的机理、堆肥过程中控制因素、氮素的转化和保持、堆肥的腐熟度指标和施用效果等研究内容,并指出了未来的研究方向。     

奶牛粪微好氧耦合功能膜贮存稳定性与气体减排研究

集约化养殖场奶牛粪集中产出量大,资源化利用前贮存过程因局部厌氧易产生氨气和温室气体等,造成氮素损失和环境污染。采用具有选择渗透性的功能膜作为覆盖材料同时耦合微好氧环境,对比分析未覆膜大气环境下贮存物料特性动态变化,探索微好氧耦合功能膜技术对奶牛粪稳定贮存和气体减排的可行性。以奶牛粪为原料,在智能型膜覆盖好氧堆肥反应器系统中进行为期30 d的贮存试验。试验设置覆膜组和对照组,采用反馈调节模式使反应器内氧气体积分数处于4%~6%的微好氧状态,监测分析贮存过程堆体理化、生物学指标的动态变化和主要气体排放规律。研究结果表明:微好氧耦合功能膜技术更有利于奶牛粪的稳定贮存,且与对照组相比,贮存过程排放至环境中的氨气量减少14.4%,总温室气体排放量减少25.58%,减排效果显著。     

纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果研究

为研究纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果,以稻草秸秆为原料制得本体生物炭,并采用球磨法制备纳米生物炭,通过室内吸附-解吸试验与模型模拟相结合的方法开展研究。结果表明：相对于本体生物炭,纳米生物炭对铵态氮的吸附-解吸效果均表现出极显著的优势。纳米生物炭对铵态氮的吸附量随其投加量和初始溶液氮浓度的增大呈增加趋势,随后趋于平衡;其在pH为7的条件下对铵态氮的吸附效果最好;吸附时间为210 min时,吸附反应达到动态平衡。纳米生物炭对铵态氮的最大吸附量为6.91 mg/g,是相同条件下本体生物炭吸附量的2倍。纳米生物炭对铵态氮的吸附等温线和吸附动力学过程更适合用Langmuir方程和准二级动力学方程描述。纳米生物炭在解吸时间为240 min时,解吸反应达到动态平衡。纳米生物炭最大解吸量为6.051 mg/g,是相同条件下本体生物炭解吸量的1.9倍。准二级动力学方程能更好地描述纳米生物炭对铵态氮的动态解吸过程。纳米生物炭对铵态氮的吸附主要为单分子层吸附,以化学吸附方式为主,解吸过程可以看作是吸附反应的逆向过程。研究结果可为田间施用纳米生物炭减少氮素流失、提高氮肥利用率提供理论依据。     

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。     

畜禽粪便堆肥大气污染物排放及其控制研究进展

针对畜禽粪便好氧堆肥过程中大气污染物的排放特性及其控制开展了国内外文献调研。畜禽粪便好氧堆肥过程中会产生CH₄、N₂O、CO₂等温室气体及NH₃、H₂S、VOCs等恶臭气体,其中CH₄、N₂O、NH₃是堆肥过程排放的主要大气污染物。堆肥过程中大气污染物的排放主要受原料、堆肥方式、氧含量等影响。源头控制技术和末端控制技术可实现堆肥过程中大气污染物的有效减排。源头控制技术主要通过优化堆肥工艺、外加添加剂等实现污染物的源头减量;末端控制技术主要采用生物法、化学洗涤法、吸附法等去除废气污染物。在文献调研基础上,提出了“源头控制+末端治理”的堆肥大气污染物全过程控制技术路线。     

堆肥过程中低C/N对氮素变化影响的研究

以鸡粪、城市生活垃圾和秸秆为原料,在C/N比分别为15,20和25的情况下进行堆肥,并根据氮素的变化研究在低C/N情况下进行堆肥的可能性。在3个处理中,C/N均降低,C/N25降低明显;总氮浓度降低,C/N15在堆肥结束时总氮浓度最高;NH4 -N浓度在高温期最高,NO3--N在高温期后浓度开始增加;低C/N堆肥初始阶段,C/N越低,堆肥产品速效氮含量越高。     

保水材料对河套灌区土壤硝态氮和铵态氮动态变化的影响

为了研究内蒙古河套灌区农业化肥面源污染检测和治理措施,采用大田土壤淋溶试验,分析了河套灌区农田在保水材料处理下,玉米生育期内土壤硝态氮、铵态氮累积量及动态变化特征。结果表明,与CK相比,保水材料处理玉米苗期土壤NO_3~--N累积量平均提高20.49%,收获期平均降低13.98%;苗期土壤NH_4~+-N累积量平均提高35.21%,收获期平均降低28.93%。保水材料有效地抑制了氮素的淋溶损失,提高了氮素利用率,同时保证了玉米生育后期有效氮的供应,避免短时间内氮素的大量累积,在一定程度上减少了化肥面源污染,为农业面源污染治理提供有力措施。     

粉煤灰和猪粪好氧混合堆肥过程中养分转化研究

以猪粪为堆肥原材料,以玉米秸秆粉为调理剂,并添加干质量分数为0、2.5％、5.0％、7.5％和10％的粉煤灰进行90 d好氧堆肥,研究不同用量粉煤灰对猪粪堆肥过程中养分转化的影响。结果表明：添加粉煤灰能提高堆体的pH值,但在后期对电导率（EC）的增加有一定的抑制;碳氮比随着堆肥时间的延长而降低,而总氮（TN）则相反;当粉煤灰质量分数达10%时,在60d后堆体TN明显降低;添加粉煤灰对NH+4-N无明显影响,而所有添加粉煤灰均会抑制堆肥中NO3-N 的生成,且与粉煤灰用量呈正相关;添加粉煤灰对总磷（TP）和总钾（TK）的影响不大,但会抑制雪里蕻根部的生长。结合发芽率试验结果可以认为,90 d的试验中所添加的粉煤灰对猪粪堆肥的腐熟没有影响。     

再生水灌溉条件下典型土壤铵氮吸附解吸试验研究

采用批平衡试验方法,研究了再生水灌溉条件下北京3种典型土壤对NH4+-N短期动态吸附解吸规律。结果表明,NH4+-N在3种典型土壤中易被吸附,吸附量随添加液浓度升高而增加,吸附过程中初期NH4+-N浓度变异性较大,同时NH4+-N在解吸试验后期浓度变异性也较大。对NH4+-N的吸附能力从强到弱依次为壤土A>壤土B>砂壤土,通过等温吸附平衡模型模拟,拟合效果较好。试验结果分析表明,再生水灌溉带来的NH4+-N远未达到土壤的吸附容量,不会迁移至地下水层,不会污染地下水。     

施肥模式对日光温室土壤铵态氮和硝态氮的影响

通过种植两茬油菜,设置7种施肥模式:有机肥施氮量600 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2;无机肥施氮量767 kg/hm2;无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量450 kg/hm2,无机肥施氮量153 kg/hm2;有机肥施氮量300 kg/hm2,无机肥施氮量383 kg/hm2;有机肥施氮量150 kg/hm2,无机肥施氮量191 kg/hm2,研究了日光温室0～200 cm土壤中NH4+-N和NO3--N的迁移累积。结果表明,不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NH4+-N的平均累积量和平均质量比,单施无机肥的相应值大于单施有机肥;不同施肥模式主要影响0～40 cm土壤中NO3--N的平均累积量和平均质量比,当施氮量小于383 kg/hm2时,相应值从大到小依次为:单施无机肥、单施有机肥、有机肥和无机肥配施,不同施肥模式也影响40～160 cm土壤中NO3--N的迁移累积。从地下水污染风险和产量考虑,北京农业种植区日光温室油菜种植可按照有机肥150 kg/hm2、无机肥191 kg/hm2的施肥模式进行施肥。