畜禽粪便堆肥腐熟度评价指标体系研究

以牛粪和猪粪两种畜禽粪便分别与秸秆混合堆肥,全面考察了堆肥过程中与腐熟度有关的理化指标和生物指标变化。结果表明,在3个月的堆肥熟化试验考察期内,堆肥初期堆体升温迅速,50℃以上高温持续时间累计超过15d;物料pH值先升后降,60d后稳定在8.0左右;含水率和C/N持续下降,C/N60d后接近20;氨氮含量呈先升后降趋势,胡敏酸和富里酸比值则先降后升;Solvita腐熟等级、种子发芽势和根系建成指标不断升高,而作物生长指标则无显著变化。由腐熟度指标相关性分析表明,最能体现堆肥腐熟程度的Solvita腐熟等级与C/N、种子发芽势、根系建成指标呈高度相关,与含水率和腐殖酸呈低度相关。据此,结合常规温度指标建立了堆肥腐熟度评价指标体系,用于科学指导农牧业废弃物堆肥质量控制。     

不同腐熟度猪粪、奶牛粪在小白菜和香瓜上施用的农学效应研究

进行猪粪和奶牛粪自然高温堆肥发酵,分别在15、25、35、50 d取样,获得了不同腐熟程度堆肥产物,分别进行了小白菜和香瓜种子发芽与田间应用试验,以期获得不同腐熟堆肥在蔬菜上施用的农学效应,旨在从堆肥农田施用的农学效应角度,为制订堆肥腐熟度标准提供科学依据。结果表明:牛粪堆肥过程中的最高温度高于猪粪,且高温期也长于猪粪;两种处理在35d有机碳含量均显著降低,全氮含量为先降低后升高趋势;两种堆肥在35d后,均达到无害化标准。不同腐熟程度堆肥对小白菜株高和主根长及香瓜苗重和主根长均没有明显抑制作用,对小白菜和香瓜出苗率、根系活力及小白菜单株鲜重和生物产量影响较大,尤其是猪粪腐熟25d,奶牛粪腐熟15d的堆肥表现出显著抑制作用。将堆肥理化参数与小白菜、香瓜生长指标进行相关分析表明:pH值、全氮含量和C/N这3种指标均与小白菜和香瓜各项生物性状无显著相关性;有机碳和DOC与各项生物性状指标均表现出显著或极显著相关性;铵/硝与小白菜和香瓜的GI和根系活力均表现极显著或显著的相关性,其结果与现行的堆肥腐熟度指标并不一致。因此,在制订堆肥腐熟度标准时,应关注堆肥产物农田施用后不同作物所表现出的不同农学效应。     

有机固体废弃物堆肥的腐熟度评价指标

有机固体废弃物堆肥的腐熟度指标是评价堆肥稳定及安全农用的重要参数,通过综述堆肥的物理、化学、生物学指标,提出评价堆肥的腐熟度时,物理指标一般作为辅助指标,化学指标中T值≤0 6、水溶性C/总有机N≤0 70可以稳定应用,核磁共振和红外光谱分析可以精细地评价腐熟后堆肥产品中各组分,发芽率指标可作为堆肥产品安全稳定的生物指标。在应用时要与BOD、CEC、腐殖化参数等多方面结合来评价堆肥的腐熟程度。     

北京南宫静态堆肥隧道仓不同区间的垃圾堆肥腐熟度模糊评价

以南宫堆肥厂27 m长的静态高温堆肥发酵隧道仓为研究对象,对其10个不同区间的垃圾堆肥腐熟度进行分析并进行了模糊评价。结果表明：经过14d的高温静态发酵,10个区间的垃圾堆肥物理组分均发生了明显变化;垃圾堆肥含水率均未达到一次发酵结束时的要求;从电导率、pH值、E₄/E₆、固相C/N、GI等指标来看,10个区间的垃圾堆肥均达到了基本腐熟。模糊评价结果表明：南宫堆肥厂的堆肥隧道仓中,各区间垃圾堆肥的腐熟程度并不一致：隧道仓第6区间(13.5～16.2 m)的垃圾堆肥腐熟程度最好;第1区间(0～2.7 m)、第9区间(21.6～24.3 m)、第10区间(24.3～27 m)垃圾堆肥腐熟程度最差;其他区间的垃圾堆肥腐熟度居中。     

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。     

有机固体废弃物堆肥的腐熟度评价指标

有机固体废弃物堆肥的腐熟度指标是评价堆肥稳定及安全农用的重要参数，通过综述堆肥的物理、化学、生物学指标，提出评价堆肥的腐熟度时，物理指标一般作为辅助指标，化学指标中T值≤0．6、水溶性C／总有机N≤0．70可以稳定应用，核磁共振和红外光谱分析可以精细地评价腐熟后堆肥产品中各组分，发芽率指标可作为堆肥产品安全稳定的生物指标。在应用时要与BOD、CEC、腐殖化参数等多方面结合来评价堆肥的腐熟程度。     

堆肥含水量与腐熟度对其粉碎度的影响研究

以鸡粪和麦秸为原料，通过堆肥不同腐熟度和不同含水量下粉碎度的测定，表明堆肥含水量是控制粉碎度大小的首要因素，堆肥粉碎度随含水量的增加而降低，两者满足二级动力学方程。粉碎度的临界含水量为20％，含水量低于20％时，粉碎度的变化较小。含水量大于20％时，腐熟度对粉碎度的影响增强。腐熟的堆肥更容易粉碎。粉碎度与GI(发芽指数)、EC、pH值等腐熟度指标并不存在相关关系。但与TOC呈负线性相关，与全N、C/N比呈显著负二次相关。粉碎度与堆肥化学参数：纤维素、半纤维素含量呈负线性相关，与木质素无相关性。     

木质纤维素降解菌剂DN-1促进堆肥腐熟度的评估

为提高堆肥中木质纤维素降解效率,促进堆肥腐熟进程,主要采用红外光谱法(FTIR),同时结合堆肥温度、种子发芽率及木质纤维素含量变化,研究了添加木质纤维素降解菌剂DN-1对堆肥腐熟的促进作用。结果表明,加入菌剂使堆肥在45℃以上高温期持续20 d,比自然堆肥高温期延长6 d;堆肥结束时,添加菌剂堆肥的种子发芽指数为93.3%,自然堆肥仅为56.7%;菌剂堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为42.54%、62.57%和67.14%,分别高出自然堆肥14.33、31.31、19.57个百分点。红外光谱变化反映了堆肥过程中木质纤维素、多糖、脂肪和酰胺等成分的减少及芳香结构成分的增加,为菌剂DN-1促进堆肥中有机成分的转化和腐熟进程提供了有力的直接证据。菌剂DN-1具有很好地促进堆肥中木质纤维素降解和提高堆肥腐熟度的潜力,可以将其进一步应用于较大规模的堆肥处理。     

蚯蚓辅助堆肥处理蔬菜废弃物及其温室气体减排效果

蚯蚓辅助堆肥是近年兴起的处理有机废物的有效方法,为探明蚯蚓辅助堆肥法处理蔬菜废弃物的效果及其温室气体排放规律,该文以牛粪和新鲜番茄秧作为原料,在蚯蚓养殖场分别设置蚯蚓辅助堆肥和常规堆肥处理,对比研究了腐熟度指标变化和温室气体排放规律。结果表明:蚯蚓辅助堆肥堆垛温度较低,达不到无害化温度标准(50～55℃以上持续5～7d),但可满足蚯蚓生存需求,蚯蚓生物量在堆肥前期(0～10d)较低,为14.6×103～20.8×103条/m3,其后随着堆体温度的降低逐渐增长,至堆肥结束时达到90.2×103条/m3。综合pH值、电导率(EC)、碳氮比(C/N)、发芽率指数(GI)等腐熟度指标分析,蚯蚓辅助堆肥处理的腐熟度优于常规堆肥处理,并提前达到腐熟,堆肥周期缩短;蚯蚓辅助堆肥氮素损失较常规堆肥减少30.8%,CH4、NH3和N2O排放比常规堆肥分别减少12.8%、17.4%和46.1%,温室气体总量减排35.9%,因此蚯蚓辅助堆肥可有效降低堆肥过程中的氮素损失和温室气体排放量。研究结果可为有机固体废弃物循环利用和温室气体减排控制提供参考。     

堆高对生活垃圾中15 mm筛下物堆肥腐熟的影响

为了解小粒径生活垃圾的独立堆肥适宜性,并筛选最佳堆高,本文以北京市马家楼垃圾转运站筛分后的0～15 mm生活垃圾为研究对象,在南宫堆肥厂隧道发酵仓分别以2.5、2.0、1.5和1.0 m 4个堆高进行强制通风条件下密闭静态高温发酵对比试验。通过高温发酵（8 d）前后采样测定堆肥水浸提液的电导率（EC）、腐殖酸光学特性（E4/E6）、水溶性碳（WSC）质量分数、水溶性铵态氮（NH4+-N）质量分数和发芽率指数（GI）,堆肥固相碳氮比（C/N）和粪大肠菌值等腐熟度指标,并应用模糊评价法进行腐熟度评价。结果表明：0～15 mm粒径的生活垃圾可单独堆肥,且1.5和1.0 m 的2个堆体的腐熟程度最好,综合考虑后推荐在隧道发酵仓中采用1.5 m为最适宜堆高。     

Compost Maturity Effects on Nitrogen and Carbon Mineralization and Plant Growth

Improved predictive relationships between compost maturity and nitrogen (N) availability are needed. A total of 13 compost samples were collected from a single windrow over a 91 d period. Compost stability and maturity were assessed using both standard chemical analyses (total C and N, mineral N, total volatile solids) and other methods (CO₂ evolution, commercial maturity kits, and neutral detergent fiber, and lignin). Compost N and carbon (C) were evaluated during a 130 d aerobic incubation in a sandy loam soil after each compost was applied at 200 mg total kg^?1 soil. The effect of compost maturity on plant growth was evaluated by growing two ryegrass (Lolium perenne L.) crops and one barley (Hordeum vulgare L.) crop in succession in compost-amended soil under greenhouse conditions. Potential phytotoxicity from compost was assessed by growing tomato (Lypersicum esculentum L.) seedlings in compost-amended soil. Regression and correlation analyses were used to evaluate the relationship between compost maturity parameters, the rate and extent of net N and C mineralization, plant yield and N uptake, and phytotoxicity. Commonly used maturity parameters like total C, total N, and C:N ratio were poorly correlated with the rate and extent of mineralization, and with plant growth parameters. The N mineralization rate during the first 48 d of aerobic incubation was strongly correlated (r= ?0.82 to ?0.86) to compost fiber and lignin concentration, and to the Maturity Index (r=0.85). Trends in C mineralization were similar. There were few differences in C mineralization between composts after 48 d of aerobic incubation in soil. Ryegrass harvested 35 and 70 d after compost application was not strongly affected by compost maturity, and relatively immature composts were phytotoxic to tomato seedlings. Methods of characterizing compost maturity and stability that more realistically reflect the composting process are better predictors of N release and potential plant inhibition after incorporation into soil.     

城市生活垃圾堆肥过程中腐熟度指标及控制参数

以日处理400 t经马家楼筛分处理后的15～60 mm生活垃圾的北京南宫堆肥厂垃圾堆肥过程为研究对象,对堆肥过程中垃圾的理化性质、腐熟度指标与控制参数进行了研究。结果表明,堆肥过程中水分含量是下降的;不同季节堆肥pH值的总体变化均呈上升趋势;电导率(EC)降到了作物受抑制的限定值以下,不会对作物产生盐分毒害;堆肥水浸提的腐殖酸E₄/E₆值随着垃圾堆肥腐熟度升高呈增加趋势;24 h和96 h的发芽率指数(GI)表明垃圾堆肥时间可以从8周缩短到5周;有机碳、总氮和C/N比随着堆肥时间的增加均呈下降趋势;C/N比与E₄/E₆值和GI(24 h和96 h)值呈显著负相关关系,EC值与E₄/E₆值和GI(24 h和96 h)值呈极显著负相关,而E₄/E₆值与GI(24 h和96 h)值呈极显著正相关。     

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。     

Compost Maturity Assessment Using Calorimetry,Spectroscopy and Chemical Analysis

This work is aimed at characterizing compost maturity and, organic matter transformation during this process, by the use of nondestructive spectroscopic and thermal techniques, together with some chemical analysis. Composting was conducted in a laboratory over a period of one year using the organic fraction of domestic wastes, fresh farmyard manure, spent coffee and sawdust as the raw materials. Samples were retired after different periods of composting and were analyzed by differential scanning calorimetry (DSC) and fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy as well as by routine chemical parameters including temperature, pH, C/N, ash content and humic-like substances content. Results showed that in case of domestic wastes, spent coffee and farmyard manure, the C/N ratios, ash and humic acid content showed a typical high rate of change during the first 197 days of composting and tended to stabilize thereafter, probably as a result of the maturity of the produced composts. In contrast, sawdust underwent only a very limited transformation even after one year of composting. Thermoanalytical and spectroscopic data confirms these finding and gives useful and complementary information with respect to the structure, the heterogeneity and the relative stability of the compost products. In particular, as the decomposition proceeded, there was an increase in aromatic to aliphatic structure ratio and a decrease in the importance of peptide structures of composts. Besides, both the spectroscopic and the thermal behavior of compost samples, retired beyond 197 days of composting, tended to be regular, less dependent on the raw material and close to that characterizing mature composts, with the exception of sawdust samples. We concluded that the spectroscopic and thermal techniques used are complementary to one another and to chemical tests and could be a powerful and fast approach for the study of compost maturity.     

添加不同辅料对污泥堆肥腐熟度及气体排放的影响

选择玉米秸秆和木本泥炭两种辅料添加至脱水污泥中进行联合好氧堆肥,研究了秸秆和木本泥炭作为添加剂对污泥堆肥腐熟度和堆肥过程中气体排放(NH_3、CH_4和N_2O)的影响。两种辅料添加量均为初始物料的15%,堆肥在60 L的密闭反应器中共持续35 d。研究结果表明,秸秆作为添加剂与污泥联合堆肥,堆肥产品可以达到卫生标准和腐熟标准。添加秸秆处理整个堆肥过程中累积NH_3、CH_4和N_2O排放量分别为2.2、0.14和0.09 g/kg,NH_3和CH_4排放主要发生在堆肥的升温期和高温期,N_2O排放主要发生在堆肥的后腐熟阶段。添加木本泥炭作为添加剂不能成功启动堆肥,整个堆置过程中未检测到NH_3和CH_4排放,但是在堆肥前期有大量N_2O产生。对于添加秸秆的处理,CH_4、N_2O和NH_3对总温室气体排放的贡献率分别为45%,36%和19%,CH_4所占比重最高。     

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%。     

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。     

生活垃圾微生物强化堆肥对放线菌群落的影响

为了探讨微生物强化堆肥对生活垃圾好氧堆肥过程及堆肥过程中放线菌群落的影响,在堆肥过程中接种高效细菌复合菌剂和真菌复合菌剂,并以不接种的堆体为对照,对堆肥过程的温度变化和木质纤维素的降解效率进行了测定,并借助于PCR-DGGE方法对堆肥过程中放线菌群落的动态变化和种群多样性进行研究。结果表明：微生物强化堆肥能缩短堆体起爆时间,并能有效提高堆体降温期和二次发酵期的温度;和自然堆肥相比微生物强化堆肥使半纤维素、纤维素和木质素的降解率分别提高8.95%、12.72%和10.13%。DGGE图谱显示：2种堆肥方式的放线菌多样性指数表现出极显著差异,微生物强化堆肥能增加堆体中优势菌群的种类和数量,能有效提高腐熟期的放线菌群落多样性,有利于堆肥腐熟。优势条带测序结果表明：在接种堆肥过程中检测到了放线菌门的棒杆菌属、分支杆菌属、链霉菌属、热孢菌属、迪茨菌属、糖丝菌属和放线菌属。     

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。