添加小麦秸秆生物质炭对猪粪堆肥腐熟程度及温室气体排放的影响

以猪粪堆肥为对象,研究添加小麦秸秆生物质炭对猪粪高温好氧堆肥腐熟程度和温室气体排放的影响。结果表明,在整个堆肥腐熟过程中,纯猪粪、猪粪与生物质炭分别以12∶1、5∶1和2.3∶1比例混合的堆体达到的最高堆肥温度分别为44℃、58℃、63℃、60℃,其中5∶1和2.3∶1比例混合的处理均比12∶1处理提前2天进入高温腐熟阶段,并且提前5天完成腐熟过程;12∶1和5∶1生物质炭处理可显著降低堆体的EC值,但高比例(2.3∶1)添加下EC值超出堆肥安全施用范围;与CK相比,添加生物质炭处理堆体NH4+-N含量较对照提前11天降到最低值并趋于稳定;堆肥结束时,生物质炭添加比例为12∶1、5∶1和2.3∶1堆体的NO3--N含量分别比对照提高了53.70%、148.36%和27.61%。且堆肥结束后添加生物质炭12∶1、5∶1和2.3∶1比例的堆体全氮损失率较对照分别降低32.07%、60.78%和50.18%;添加生物质炭显著降低堆体CH4排放总量82.03%~96.93%;5∶1和2.3∶1处理的CO2排放总量较对照显著降低20.21%和41.10%,而12∶1处理与CK相比无显著性差异;12∶1和5∶1处理的N2O的排放总量较CK显著提高66.61%和50.11%,而2.3∶1处理比CK显著降低了40.87%。     

生物炭和菌剂对羊粪微好氧堆肥腐熟度和温室气体排放的影响

为探究微好氧堆肥方式对羊粪堆肥腐熟度和温室气体排放的影响，该研究以纯羊粪为研究对象，设置对照（CK）、生物炭添加（BC）和VT菌剂添加处理（MC）3个处理，在60 L的敞口发酵罐中进行42 d的堆肥试验，堆肥前14 d微量间歇强制通风，后28 d停止强制通风。结果表明：羊粪微好氧堆肥均能满足种子发芽指数（Germination Index，GI）≥70%、pH值不小于8等腐熟标准，与CK相比，BC和MC处理分别提高27.8%和38.8%的GI，并延长堆肥高温期至10 d以上，满足堆肥无害化和腐熟标准。NH3、CH4和N2O排放集中在前14 d，排放速率主要受温度、腐熟度等理化性质影响，且添加外源功能材料可不同程度减少气体排放量，其中添加生物炭使NH3、CH4和N2O排放量分别减少38.68%、14.26%和31.54%，总温室效应降低31.11%；菌剂添加降低18.41%的NH3排放，增加21.10%的N2O排放，总温室效应增加20.70%。因此，在羊粪微好氧过程，生物炭作为调理剂可促进堆肥腐熟，减少堆肥过程温室气体排放，加速有机质矿化和腐殖化，增加堆肥产品养分含量，为羊粪轻简化堆肥提供数据支撑。     

尿素硝酸铵调节碳氮比促进小麦秸秆堆肥腐熟

【目的】高温堆肥可以加快秸秆腐解并浓缩其养分含量,是秸秆综合利用的有效措施之一。通常采用畜禽粪便来调节秸秆堆肥的C/N比,但由于重金属和抗生素问题限制了其在高价值经济作物上的应用。为此选择绿色无污染的尿素硝酸铵溶液(UAN)作为氮素调理剂开展堆肥试验,为生产高品质秸秆有机肥提供科学依据。【方法】设置4个处理,按照UAN添加量由多到少分别将堆肥C/N调节为15、20、25和30,进行50d堆肥,监测堆肥过程中温度、pH、EC、有机碳、铵态氮、硝态氮、纤维素组成、种子发芽率指数等指标的动态变化,并综合判定堆肥腐熟效果。【结果】C/N25和C/N30的处理最高温度分别达到63.4℃和65.9℃,50℃以上高温持续时间分别为7d和8d,而C/N15、C/N20处理高温持续仅1~2d,未达到无害化处理要求。堆肥初始pH值随着UAN添加量的增大而升高,范围在6.79~7.94,堆肥后pH值范围在7.63~7.89,各处理间没有明显差异。堆肥后各处理有机碳含量下降了8.29%~13.5%,且C/N25、C/N30的处理有机碳降解率显著高于C/N15和C/N20的处理。全氮含量较堆肥初增加53.3%~83.7%。秸秆中有机物组成表现为纤维素>半纤维素>木质素,堆肥后半纤维素、纤维素和木质素含量分别较堆肥初下降了30.5%~50.9%、42.%~55.8%和15.3%~29.4%。堆肥过程中由氨气挥发造成的氮素损失率随着C/N比升高而降低,分别为34.9%、29.0%、22.1%和7.37%;堆肥过程中无机氮占总氮的比例逐渐降低,由初始的52.4%~75.8%下降到结束时的25.4%~63.1%,而对应有机氮的比例则较堆肥初提高了52.4%~66.0%,表明小麦秸秆堆肥中氮素的稳定性增强。经过50d的堆肥处理,C/N25和C/N30的处理种子发芽率指数均达到彻底腐熟(GI≥80%),C/N20的处理达到基本腐熟(GI≥50%),而C/N15的处理未腐熟。【结论】采用尿素硝酸铵溶液作为氮素调理剂可有效降低小麦秸秆堆肥C/N比,促进小麦秸秆腐解,以C/N30处理腐熟效果最好。     

两种微生物菌剂对烟草废弃物高温堆肥腐熟进程的影响

以烟草废弃物为主要原料,添加合适比例猪粪进行高温堆肥试验,研究了烟草废弃物堆肥体系中加入两种微生物菌剂（NNY、FB）后的温度、总氮（T-N）、NH4＋-N、C/N、种子发芽指数（GI）的动态变化及其对烟草废弃物堆肥产品品质的影响。结果表明,添加微生物菌剂缩短了烟草废弃物堆肥达到高温的时间,延长了高温分解持续时间,增加全氮含量,加快物料NH4＋-N和C/N比的降低速率,提高种子发芽指数（GI）,加快了烟草废弃物堆肥腐熟化进程。纯烟草废弃物单独堆肥,最高温度为43℃,GI最高为78.4%。添加微生物菌剂NNY、FB的堆肥处理都在堆肥2d后进入高温分解阶段（〉50℃）,高温持续时间分别为15、12d,较仅添加合适猪粪比例处理进入高温分解阶段时间提前2d,高温持续时间分别延长5、2d。至堆肥11d,添加微生物菌剂NNY和FB的堆肥处理种子发芽指数较纯烟草废弃物处理分别增加了185.5%和117.7%,较仅添加合适比例猪粪处理分别增加了41.4%和7.6%。添加NNY、FB微生物菌剂的处理可以显著增加烟草废弃物堆肥产品的N、P、K养分含量,降低堆肥容重,提高堆肥总孔隙度和持水孔隙度,改善了堆肥产品的品质。两种微生物菌剂对烟草废弃物高温腐熟效果较优。     

添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥效果的影响

为明确添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥启动期和高温期微生物数量及酶活性变化规律,探讨微生物影响堆肥温度的机制,揭示影响畜禽粪便堆肥持续高温的主要微生物,该研究比较了猪粪自然堆肥与添加腐熟猪粪(质量分数3%)堆肥过程中有机质降解及嗜温、嗜热微生物数量和脱氢酶、蛋白酶、纤维素酶活性变化特征。结果表明,24 h内添加腐熟猪粪堆肥温度比自然堆肥高出5℃,但高温期平均温度较自然堆肥低8℃,高温（＞50℃）期比自然堆肥短4 d。自然堆肥和添加腐熟猪粪堆肥嗜温菌数量先高后低,嗜热菌数量随着温度的升高而上升。添加腐熟猪粪堆肥升温期嗜温、嗜热细菌和纤维素降解菌增殖速度较快,且数量分别比自然堆肥高出12.2%、152.6%、60.3%。添加腐熟猪粪堆肥脱氢酶、纤维素酶活性高峰提前,并使蛋白酶活性增加4.9%。但高温期后,嗜热纤维素降解菌数量比自然堆肥少22.5%,纤维素酶活性及有机质损失率也分别比对照低25.8%、6.1%。以上结果表明,在猪粪高温好氧堆肥中添加腐熟猪粪可以加快堆肥初期升温速度,但由于高温期嗜热纤维素降解菌数量减少,纤维素酶活性降低,不能促进猪粪堆肥持续高温。该研究为猪粪堆肥菌剂的筛选及适宜的接种时间提供依据。     

添加微生物菌剂对牛粪高温堆肥腐熟的影响

通过向堆肥中添加微生物菌剂和腐熟堆肥研究了其对堆肥腐熟速度的影响。结果表明,添加菌剂和腐熟堆肥在堆制初期均能促进堆体快速升温,较对照提前1～4d到达高温阶段(＞50℃),且菌剂添加量越大,升温越快;与对照相比,添加600mg·kg~(-1)菌剂和50g·kg~(-1)腐熟堆肥使高温期(＞50℃)延长了3～4d。堆制29d后,添加600 mg·kg~(-1)菌剂和50 g·kg~(-1)腐熟堆肥的处理均较好腐熟,种子发芽指数分别为92．1％和84．4％,其他处理则未达到腐熟。这表明向堆肥中接人一定量的菌剂和腐熟堆肥均可加快堆肥腐熟,缩短堆肥周期。     

含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响

为了优化羊粪好氧堆肥的工艺条件,研究初始含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响。该研究以高湿新鲜羊粪为堆肥原料（含水率为75%）,添加玉米秸秆调节初始物料含水率分别为70%、65%、60%和55%,堆肥在60 L密闭发酵罐中共持续35 d。结果表明：75%含水率羊粪堆体单独不能顺利启动升温,且在试验期间释放了大量的甲烷和氧化亚氮等温室气体,在所有处理中产生的总温室效应最大（41.4 g/kg）。玉米秸秆与羊粪联合均能成功启动堆肥过程,且堆肥产品均可以达到无害化卫生要求和腐熟标准。其中初始含水率为65%时,堆体不仅高温期持续时间长,且有机质降解程度高,物料干质量降解率达45%,同时比其他处理可降低4.81%～16.99%的总氮损失和7.56%～48.62%的总温室气体排放量。因此,在羊粪和玉米秸秆联合堆肥时,初始含水率65%左右为最佳条件。     

添加微生物菌剂对牛粪高温堆肥腐熟的影响

通过向堆肥中添加微生物菌剂和腐熟堆肥研究了其对堆肥腐熟速度的影响。结果表明,添加菌剂和腐熟堆肥在堆制初期均能促进堆体快速升温,较对照提前1～4d到达高温阶段（>50℃）,且菌剂添加量越大,升温越快;与对照相比,添加600mg·kg^-1菌剂和50g·kg^-1腐熟堆肥使高温期（>50℃）延长了3～4d。堆制29d后,添加600 mg·kg^-1菌剂和50 g·kg^-1腐熟堆肥的处理均较好腐熟,种子发芽指数分别为92.1%和84.4%,其他处理则未达到腐熟。这表明向堆肥中接入一定量的菌剂和腐熟堆肥均可加快堆肥腐熟,缩短堆肥周期。     

生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH+4-N向NO-3-N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH+4-N/NO-3-N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

尿素作为补充氮源对西番莲果渣高温堆肥进程的影响

利用西番莲废果渣为基本原料进行堆肥试验,研究了添加尿素及2种微生物菌剂（榕风与福贝）在西番莲果渣堆肥过程中温度、C/N比、总氮（T-N）、水溶性NH4＋-N和水溶性NO3--N的动态变化规律。结果表明,加入一定比例的尿素能够增加高温堆肥中〉50℃的高温持续时间、减少最后达到环境温度所需时间;加快堆肥NH4＋-N的下降,促进堆肥化腐熟后期NO3--N的累积,增加腐熟后全氮的含量,加快堆肥化进程。在添加尿素的基础上,添加微生物菌剂,显著加快果渣堆肥中C/N比的下降速度,促进堆肥腐熟进程的作用效果更明显,但两种微生物菌剂之间对堆肥化的促进作用效果无显著差异。     

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。     

秸秆过滤猪场废水及滤料与猪粪好氧堆肥研究

秸秆具有较大的比表面积,对猪场废水中悬浮固体及氮素等养分具有较好的截留及吸附特性,有助于猪场废水后续资源化利用,但过滤后秸秆滤料的高效再利用又成为新的研究热点。该研究利用玉米秸秆过滤猪场废水,研究过滤后的秸秆滤料与猪粪好氧堆肥效果,堆肥过程中碳、氮转化及有害气体的排放规律。结果表明：玉米秸秆过滤猪场废水最优工艺条件为：滤层容重为0.15 g/cm3,过滤管径为9 cm,装填高度为40 cm,此条件下猪场废水总氮（Total Nitrogen,TN）、总悬浮固体和化学需氧量的去除率分别为22.80%、51.60%和76.81%。在初始C/N、环境温度、含水率、通风速率分别为20～35、22.32～32.05 ℃、65%、0.2 m3/h条件下,初始C/N越高,堆肥效果越好,堆体总有机碳（Total Organic Carbon,TOC）损失越大,而TN损失越小,有害气体排放主要集中在堆肥前期;初始C/N为35时,最高堆体温度达65.96 ℃,高温期（>50 ℃）可维持21 d,其中60 ℃高温长达12 d,种子发芽指数和TOC、TN损失率分别为81.03%、57.73%和10.08%,虽然CH4、CO2排放有所增加,但NH3、N2O排放和氮素损失显著降低（P<0.05）,CH4、CO2、N2O 3种温室气体的温室效应影响潜值为137.53 kg/t（以CO2为当量）。研究为秸秆滤料和猪粪的资源化利用及其好氧堆肥过程有害气体的减排提供基础依据。     

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。     

不同覆盖措施对鸡粪堆肥氨挥发的影响

采用箱式抽气法对不同鸡粪堆肥体系中氨气挥发释放速率及其影响因素进行了研究.结果表明,鸡粪堆肥的氨挥发强度在堆置后20d内最大.氨挥发速率最高达到0.28 g/(kg·h),覆盖粘土能有效抑制堆体的氨挥发.覆盖处理中铵态氮有累积的现象,铵态氮浓度最高达到6.68 g/kg,导致其pH值和电导率显著高于不覆盖处理.从全氮含量的变化来看,覆盖秸秆和篷布处理的氮素损失率分别为21-79%和19.78%,是对照处理的73.71%和66.91%,表现出良好的保氮效果.     

不同促腐菌剂对有机废弃物堆肥效果的研究

为了促进当地农业有机废弃物资源的循环利用,以牛粪、鸡粪、食用菌渣为堆肥原料并协调碳氮比为30∶1,添加不同的微生物菌剂进行堆肥,研究堆肥过程中的温度、pH值、全氮、铵态氮、硝态氮和发芽指数的变化趋势,比较不同菌剂处理在堆肥前后养分含量的差异。结果表明,枯草芽孢菌剂和EM菌剂处理堆肥初期升温快,发酵基和速腐剂处理堆肥初期升温相对缓慢;枯草芽孢菌剂处理高温阶段温度基本上维持在70℃上下,堆肥前后氮素损失率最大为33.18%,发芽指数最低,而EM菌剂处理的高温阶段温度维持在55~68℃,氮素损失率最小为10.73%,发芽指数在堆肥21 d为51.55%,达到了基本腐熟,堆肥35 d为84.27%,达到了完全腐熟,堆肥腐熟快于其他处理。因此,在利用牛粪等有机废弃物进行高温好氧堆肥过程中,需要选择具有多种微生物能够相互协调作用并适应高温堆肥的菌剂,并且菌剂用量适宜,以达到减少氮素损失,提高堆肥的效果。     

鸡粪与油菜秸秆高温堆肥中营养元素变化的研究

以鸡粪和油菜秸秆为原料,采用人工好氧翻堆方式进行高温堆肥试验,研究堆肥制作过程中养分的变化规律。结果表明,堆肥过程中pH值在堆肥前期上升而后期下降;氨态氮、硝态氮、总氮相对含量在堆肥前期下降,后期上升;有效磷在堆肥前期略上升而后期略下降;总钾量呈不断上升趋势;腐植酸总量随发酵时间延长而下降。鸡粪和油菜秸秆堆肥时间在30d左右为宜。     

秸秆对猪粪静态兼性堆肥无害化和腐熟度的影响

为促进猪粪静态兼性堆肥产品无害化和腐熟,通过添加玉米秸秆调控堆体物理结构特性和碳氮比,采用传统自然发酵方式进行为期90d的静态兼性堆肥试验,分别设置纯猪粪处理(P)和秸秆调控处理(PC)研究静态兼性堆肥过程腐熟度指标、粪大肠菌群以及微生物群落结构演变特征。结果表明,秸秆调控增加了堆体孔隙率(提高19.41%),促进氧气向堆体内部扩散,增强了好氧微生物对有机质的降解,降低NH₄⁺-N,可溶性有机氮(dissolved total nitrogen, DTN)等植物毒性物质含量,提升了堆肥腐熟度,两组处理堆肥产品种子发芽指数分别为40.84%(P)和114.60%(PC)。静态兼性堆肥经过30～40 d自然发酵后,粪大肠菌群数量达到卫生安全标准,堆体温度、NH₄⁺-N和有机酸含量均会影响粪大肠杆菌的活性。堆体中微生物以厚壁菌门、放线菌门、变形菌门等与木质纤维素降解相关的菌门为优势菌门,堆体自上而下由好氧菌属演替为厌氧菌属,并形成好氧、兼性、厌氧的微生物分层。秸秆调控增加了堆体的好氧区域,促进和提高了猪粪...     

农村户用厕污堆肥反应器设计与试验

针对农村户用厕所环境条件差、厕污处理困难等问题,该研究研制了一种具有负压抽吸进料-螺旋盘管曝气-膜辅助加热功能的110 L农村户用厕污堆肥反应器。根据工程热力学和生物学原理,设计了厕污负压抽吸进料机构、螺旋盘管曝气系统和膜辅助加热机构等关键部件,集成反应器控制单元,并开展反应器性能试验。试验结果表明：堆肥高温期（50 ℃）维持5 d,连续发酵15 d后,蛔虫卵死亡率达到100%,大肠菌值检测为46个/g（≤100个/g）,种子发芽指数为88.4%,满足《粪便无害化卫生标准》要求。该研究可为农村户用厕污无害化处理及肥料化利用提供装备支撑。     

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。     

沸石作为添加剂对鸡粪高温堆肥氨挥发的影响

为分析沸石作为添加剂对畜禽粪便高温堆肥氨挥发的影响,以鸡粪和玉米秸秆为试验材料进行野外好氧堆制试验,监测堆肥过程中氨挥发及其影响因素的动态变化。结果表明：一定比例的沸石添加剂在堆肥起始2周内对抑制堆体氨挥发效果明显,氨挥发速率显著低于对照,堆肥至第12天,添加沸石处理累积氨挥发与对照相比减少44.2%;堆肥7周内,添加沸石处理累积减少氨挥发损失达26.9%;沸石添加剂主要通过吸附高温堆肥过程中过量的铵态氮达到减少氨挥发的效果;从温度、电导率等指标来看,沸石添加剂促进了高温发酵过程的进行,一定程度上有利于提高堆肥品质。