牛粪堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响

为明确堆肥过程中温室气体和氨气排放规律以及产生的总温室效应,在云南省大理州开展堆肥试验,并以奶牛粪便为试验材料,研究了农民堆肥(FC)、覆盖堆肥(CC)、覆盖-翻堆堆肥(CTC)和覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)4种堆肥方式对温室气体和氨气排放的影响。结果表明:覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)可提高堆肥腐熟度,有效降低CH4和N_2O排放,但并没降低CO2和NH_3排放;与农民堆肥(FC)相比,覆盖堆肥(CC)的CH4排放量增加了48.7%,而N2_O和NH3排放量与农民堆肥(FC)基本一致;覆盖-翻堆堆肥(CTC)虽然提高了腐熟度,但CH_4、CO_2和NH_3排放量较大;堆肥结束时,4个处理的总温室效应分别为25.6、32.9、38.1及18.0 kg/t;温度与CH_4、CO_2、N_2O和NH_3排放速率均极显著相关,pH值显著影响N_2O和NH_3的排放。因此,覆盖通风-翻堆堆肥(CATC)不仅能够满足堆肥产品的腐熟度要求,而且能够减少总温室效应,再加上其操作简便,能够在生产中推广应用。     

塑料薄膜覆盖对牛粪便温室气体排放的影响

为控制短期贮存畜禽粪便的温室气体排放,该文研究了塑料薄膜覆盖对肉牛粪便短期贮存过程中温室气体排放量的影响。试验采用静态箱-气相色谱法观测了秋季(日均22.87℃)肉牛粪便自然露天堆放(对照组)和塑料薄膜覆盖堆放(覆盖组)时温室气体的排放通量。结果表明:秋季覆盖塑料薄膜贮存粪便可使N2O和CO2的日均排放通量分别降低94.85%(P0.01)和88.85%(P0.01),并在试验前期(0~9 d)使CH4的日均排放通量降低了43.37%(P0.05),但随后的10~30 d,覆盖组粪便CH4的日均排放通量极显著高于对照组(P0.01)。结论:当环境温度在17.23~30.35℃时,覆盖塑料薄膜可以降低堆放贮存(0~30 d)粪便N2O和CO2的排放通量以及堆放初期(0~9 d)CH4的排放通量。因此,塑料薄膜覆盖贮存法可显著降低粪便堆放初期的温室气体排放。     

冬季堆肥中翻堆和覆盖对温室气体和氨气排放的影响

为明确冬季条垛堆肥过程中温室气体排放规律和主要影响因素,以猪粪和玉米秸秆为原料,研究了冬季条垛式堆肥过程中翻堆和覆盖作用对温室气体和氨气排放的影响。试验结果表明,在冬季堆肥高温期能维持2周以上,达到良好的卫生化效果;而在腐熟期堆体温度迅速下降,微生物活性停滞,堆肥腐熟进程受抑制。初始总有机碳的0.14%～0.76%以CH4损失,NH3和N2O的挥发则分别占到了初始总氮的10.3%～29.5%和0.81%～3.93%。数据分析结果显示,翻堆能够显著减少堆肥化过程中N2O和CH4排放,但增加NH3的排放。覆盖能够减少NH3的挥发,增加甲烷的排放,对N2O排放的影响不显著。     

低碳氮比条件下猪粪堆肥氨气和温室气体排放

针对养殖场粪便产生量大、外加碳源物质成本高,堆肥需要添加大量的碳源物质,并且猪粪堆肥实际生产过程中氨气(NH_3)和温室气体(GHG)排放数据缺乏的问题,开展了低碳氮比(C/N)条件下的猪粪堆肥试验。试验采用箱式堆肥法,使用Innova 1312对氨气(NH_3)、氧化亚氮(N_2O)、甲烷(CH_4)和二氧化碳(CO_2)气体进行24h在线连续监测。结果表明:堆肥箱体内日平均温度超过50℃的持续天数均超过10d,满足国家相关标准的无害化要求;经过31d的好氧发酵,每千克初始原料鲜重的NH_3、N_2O、CH_4和CO_2的累计排放分别为2.27、0.07、0.24、135.72g,NH_3的排放主要集中在堆肥第1周和翻堆后10d,分别占总排放的31.09%和36.15%,GHG排放主要集中在第4周,占总排放的30.9%;在不考虑CO_2时,N_2O是GHG的主要贡献气体,贡献率为72.02%。堆肥过程中物料气体(NH_3、N_2O、CH_4和CO_2)累计排放量均与p H值呈现良好的正相关(P0.01)、与含水率和C/N呈现良好的负相关(P0.01)。建议对猪粪堆肥过程中NH_3的控制应集中在堆肥第1周和翻堆后,GHG减排应重点关注堆肥后期N_2O的排放。     

过磷酸钙添加剂对猪粪堆肥温室气体和氨气减排的作用

为研究不同比例过磷酸钙添加剂对畜禽粪便高温堆肥氨挥发和温室气体减排的作用,该文以猪粪和玉米秸秆为试验材料,以市售过磷酸钙肥料作为添加剂,在发酵仓中(单仓体积1.2m3)进行56d的好氧堆肥试验,监测堆肥过程中的温室气体和氨排放速率及堆体碳、氮损失率。结果表明:在初始物料中添加干质量3.3%～13.2%的过磷酸钙添加剂对减少堆体碳、氮损失,降低温室气体排放均有明显效果,但超过初始物料干质量的9.9%的过磷酸钙添加剂会对堆肥腐熟进程产生显著抑制作用;该试验中添加初始物料干质量3.3%～6.6%分别使堆肥56d的NH3、N2O和CH4排放量减少了24.1%～43.4%、22.2%～27.7%和22.4%～62.9%,总温室气体排放当量减少30%。猪粪和玉米秸秆堆肥中较适宜的过磷酸钙添加量是初始物料干质量的3.3%～6.6%。该文为过磷酸钙添加剂应用于实际堆肥工程提供理论依据。     

覆盖及堆积高度对肉牛粪便温室气体排放的影响

为了研究覆盖对不同堆积高度肉牛固体粪便温室气体（N2O、CH4和 CO2）排放量的影响,试验采用静态箱的方法研究了20和40 cm堆积高度时覆盖或者不覆盖情况下肉牛粪便温室气体的排放量。结果表明,堆积40 cm的牛粪CH4的累积排放量显著高于20 cm处理,而N2O和CO2累积排放量显著降低。覆盖显著增加了牛粪N2O的排放量和40 cm高度牛粪的CH4排放量,降低了40 cm高度牛粪CO2的排放量,而对20 cm高度牛粪CH4和CO2排放无显著影响。根据CH4和N2O在100 a 尺度上相对CO2的全球增温潜势计算出综合温室效应,无覆盖处理的20和40 cm牛粪的综合温室效应分别为(101.07±6.28）和(94.67±3.29)g/kg,覆盖处理的20和40 cm牛粪的综合温室效应分别为(104.20±6.78)和(103.43±3.21)g/kg,堆积高度为40 cm且无覆盖的综合温室效应最小。     

堆放奶牛粪便温室气体排放及影响因子研究

用静态箱—气相色谱法对两种不同堆放方式的奶牛粪便(自然堆放和覆盖玉米秸秆)在4个不同时段的温室气体排放速率进行了观测,结果表明：各个时段两种处理的温室气体排放速率变化趋势基本一致,但各个时段的排放速率有明显差异。两种处理温室气体的排放速率与牛粪温度相关极显著。覆盖玉米秸秆会减少CO₂、N₂O的排放,而且第3时段(2006年5月14日～6月14日)CO₂的排放速率和第4时段(2006年8月2日～8月30日)N₂O的排放速率与自然堆放的均差异显著;不同时段覆盖对CH₄的排放影响不同,第4时段覆盖处理的CH₄排放速率上升,并且与自然堆放的差异显著;其他时段两种处理温室气体的排放速率无显著差异。     

垫料型猪舍春夏育肥季节的氨气和温室气体状况测试

在规模化猪场内选择垫料育肥猪舍作为试验舍,以传统水泥地面育肥猪舍作为对照,利用多气体分析仪对试验舍和对照舍春夏两个育肥季节的NH3、CO2、CH4和N2O含量进行了连续3d的监测。结果表明：试验舍NH3、CO2和N2O的平均含量分别只有对照舍的40%、70%和77%,存在显著性差异（P〈0.05）;夏季由于温度高,垫料易于厌氧发酵,加大了CH4排放,试验舍CH4平均含量高于对照舍,但两者之间无显著差异（P=0.089）,春季试验舍的CH4平均含量低于对照舍,两者之间差异显著（P〈0.05）;试验舍中NH3含量变化在春季和夏季无显著差异（P=0.072）,CO2、CH4和N2O则存在显著性差异（P〈0.05）,夏季试验舍CO2含量低于春季,但NH3、CH4和N2O含量高于春季试验舍。说明垫料型猪舍能够改善舍内环境,减少有害气体排放。     

不同工艺对牛粪堆沤肥过程气体排放的影响

堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应,在北京市密云区开展了为期71d的堆沤肥试验,以牛粪和玉米秸秆为原料,分析了静态堆沤 (T1)、堆沤+翻抛 (T2)、堆沤+覆膜 (T3)、翻抛+覆膜 (T4)等4种方式对堆沤肥过程中腐熟度、温室气体和氨气等指标的影响。结果表明,4个处理的种子发芽指数分别达到131.33%、134.49%、108.76%和136.24%,均满足堆肥产品的腐熟度要求（≥70%）。翻抛有利于CO₂、N₂O和NH₃的排放,而覆膜抑制了N₂O的生成,T2处理的增温潜势最高,T3处理的增温潜势最低,较对照组T1处理减排20.14%。因此,T3处理在能够保证堆肥产品的腐熟度要求的前提下,还可有效减少增温潜势。该研究可为中小养殖场户堆沤肥的工艺优化实践提供技术指导。     

规模奶牛养殖室外运动场春季温室气体与氨气排放特性

舍外运动场是中国传统奶牛养殖场的组成部分,同时也是温室气体和氨气(NH_3)的重要排放源。由于开放式生产设施污染气体排放的监测难度大,目前中国还普遍缺少奶牛运动场温室气体和NH_3排放通量的直接监测数据。该试验采用梯度法对北京地区春季典型开放式奶牛运动场的甲烷(CH_4)、氧化亚氮(N_2O)、二氧化碳(CO_2)等温室气体和NH_3浓度及其排放通量进行了监测分析,讨论了排放特征和关键影响因素,为获取中国北方地区奶牛运动场温室气体和NH_3的排放通量提供了基础数据支撑。测试运动场饲养了52头荷斯坦奶牛,年均单产约8 t,头均占地面积为20.77 m~2。结果表明,该奶牛运动场春季CH_4、N_2O和CO_2的排放通量为155.59、3.60和4 869.37 mg/(m~2·h),分别占温室气体排放总量的42.79%、9.37%和47.83%;NH_3的排放通量为66.27 mg/(m~2·h);排放峰值一般出现在运动场清粪之后。环境温度与CH_4、N_2O和NH_3排放量呈显著的正相关关系(P0.05),同时风速在一定范围内会促进CH_4、N_2O和NH_3的排放。奶牛场清粪活动不仅会加快污染气体的排放通量,还会影响温度和风速对气体排放通量的作用效果。     

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。     

Temperature response of ammonia and greenhouse gas emission from manure amended silty clay soil

Soil temperature plays an important role in organic matter decomposition, thus likely to affect ammonia and gaseous emission from land application of manure. An incubation experiment was conducted to quantify ammonia and greenhouse gas (GHG) (N₂O, CO₂ and CH₄) emissions from manure and urea applied at 215?kg N ha^?1 to Fargo-Ryan silty clay soil. Soil (250?g) amended with solid beef manure (SM), straw-bedded solid beef manure (BM), urea only (UO), and control (CT) were incubated at 5, 10, 15, and 25 °C for 31 days at constant 60% water holding capacity (WHC). The cumulative GHGs and NH₃ emission generally increased with temperature and highest emission observed at 25 °C. Across temperature levels, 0.11–1.3% and 0.1–0.7% of the total N was lost as N₂O and NH₃, respectively. Cumulative CO₂ emission from manure was higher than UO and CT at all temperatures (P?<?0.05). Methane accounted for <0.1% of the total C (CO₂?+?CH₄) emission across temperatures. The Q₁₀ values (temperature sensitivity coefficient) derived from Arrhenius and exponential models ranged 1.5–3.7 for N₂O, 1.4–6.4 for CO₂, 1.6–5.8 for CH₄, and 1.4–5.0 for NH_3. Our results demonstrated that temperature significantly influences NH₃ and GHG emissions irrespective of soil amendment but the magnitude of emission varied with soil nutrient availability and substrate quality. Overall, the highest temperature resulted in the highest emission of NH₃ and GHGs.     

不同有机肥对稻田温室气体排放及产量的影响

为研究有机肥施入稻田对温室气体排放的影响,设置猪粪、鸡粪和稻草分别与化肥混施处理,利用静态箱法-气相色谱仪监测稻田甲烷(CH_4)和氧化亚氮(N_2O)排放通量并进行分析。研究结果表明,化肥处理(CF)CH_4季节排放为202.1、279.9和332.5 kg/hm~2,与猪粪(PM)无显性差异,明显低于鸡粪(CM)和稻草(RS)处理;CF处理N_2O排放总量最高,与有机肥处理无显著性差异;CH_4季节排放通量与土壤Eh值呈极显著负相关关系,与土壤温度呈极显著正相关关系;肥料中不同活性有机碳质量分数为18.4~114.5 g/kg,肥料中被167 mmol/L高锰酸钾氧化的有机碳(ROC167)与稻田CH_4排放总量呈显著正相关关系(相关系数为0.872,P0.05);施有机肥第三年水稻平均产量比CF处理增加14.3%(P0.05);不同有机肥中,以PM处理的增温潜势和温室气体排放强度最小,与不施肥和CF处理无显著性差异,猪粪的ROC167含量低,能较好的协调环境与产量之间关系,是值得推荐的有机肥种类。