低温下复合发酵剂对牛粪与鸡粪混合堆肥有机氮变化的影响

从低温条件下牛粪、鸡粪混合堆肥过程中有机氮组分变化入手,研究接种不同的复合发酵剂对堆肥有机氮素形态转化的影响.结果表明,各处理全氮、酸水解有机氮、氨基酸态氮含量均呈先降低后升高的趋势;堆肥结束时接种复合发酵剂的处理全氮量较不接种的对照提高30.81%;接种含纤维素分解菌发酵剂的处理全氮量较接种复合发酵剂的处理提高6.54%.表明接种含纤维素分解菌的复合发酵剂能有效减少堆肥氮损失,提高产品肥效.     

低温复合发酵剂对冬季牛粪堆肥微生物多样性的影响

在-20℃下进行冬季牛粪堆肥,研究其温度、可培养微生物数量及细菌种群多样性的变化。堆肥处理的第6 d进入高温期并持续10 d,最高温度67.4℃;对照温度始终在-11～-13℃。处理的可培养细菌、放线菌、真菌数量分别高于对照0.018～1.368、0.040～0.966、-0.778～0.547个数量级;微生物总的变化趋势是细菌最多,放线菌次之,真菌最少。处理不同时期细菌DGGE图谱有着明显的差异性,对照不同时期图谱无明显差异;UPGAMA聚类分析,处理的相似性在0.54～0.70,对照的在0.95～0.98。处理的优势菌:初期为Clostridium ther-mopalmarium、Psychrobacter spp,升温期为Psychrobacter spp,高温期为Hydrogenobacter hydrogenophilus、Clostridiumspp、Psychrobacter spp、Saccharococcus thermophilus等,降温期为Clostridium thermolacticum、Psychrobacter spp;对照的各个时期优势菌相同,为Clostridium spp、Pseudomonas spp、Psychrobacter spp等;整个堆肥过程中Psychrobacterspp为处理和对照的共同优势菌。     

添加硫酸对牛粪堆肥过程及其养分变化的影响

为研究不同浓度硫酸对畜禽粪便条垛式堆肥中pH值以及养分含量动态变化的影响,以牛粪和锯末为试验材料,以实验室常用浓硫酸稀释成不同浓度为添加物,在露天进行43 d 的条垛式堆肥,测定堆肥过程中温度、 水分、 pH值、 全量和速效养分含量,并以种子发芽指数测定堆肥效果。结果表明,在初始物料中添加0.2 mol/L、 0.3 mol/L 的硫酸对缩短堆肥高温上升期,降低堆肥 pH 和促进有机质分解,提高堆肥中全氮、 全磷、 全钾、 有效磷、 速效钾含量具有明显效果。其中添加0.2 mol/L硫酸堆体在堆肥43天时全氮、 全钾、 全磷、 速效钾、 有效磷与堆肥对照相比分别增加了19.51%、 13.49%、 6.07%、 21.39%、 9.03%。堆肥结束时各个处理发芽指数均达到80%以上,不会对植物造成毒害作用。整体来说,牛粪堆肥中添加0.2 mol/L的硫酸,堆肥效果最好。本研究为硫酸添加物应用于实际堆肥工程提供了理论依据。     

不同调理剂对牛粪好氧堆肥的影响

养殖业的发展造成了周边环境的严重污染。好氧堆肥技术是处理固体有机废弃物的一种有效方法。该文利用自制发酵箱进行了牛粪与不同调理剂-玉米芯、玉米秸秆和稻草的混合好氧堆肥试验。试验结果表明，当堆肥底料的初始碳氮比为27：1，初始含水率为65%时，玉米芯、玉米秸杆和稻草均可作为调理剂与牛粪进行好氧堆肥，且可达到无害化要求。而采用粒径大、多孔、疏松的玉米芯作为调理剂，有利于通风供氧，堆体升温和降温均较快，高温持续时间长，堆料腐熟快，有利于加快堆肥的进程。     

不同调理剂对牛粪好氧堆肥的影响

养殖业的发展造成了周边环境的严重污染。好氧堆肥技术是处理固体有机废弃物的一种有效方法。该文利用自制发酵箱进行了牛粪与不同调理剂一玉米芯、玉米秸秆和稻草的混合好氧堆肥试验。试验结果表明,当堆肥底料的初始碳氮比为27:1,初始含水率为65％时,玉米芯、玉米秸杆和稻草均可作为调理剂与牛粪进行好氧堆肥,且可达到无害化要求。而采用粒径大、多孔、疏松的玉米芯作为调理剂,有利于通风供氧,堆体升温和降温均较快,高温持续时间长,堆料腐熟快,有利于加快堆肥的进程。     

低温复合菌系对玉米秸秆与牛粪堆肥的影响

玉米秸秆与牛粪混合堆肥是实现秸秆与粪便资源化利用的有效途径之一。将本实验室筛选的一组低温复合菌系接入堆肥中,研究结果表明:在8℃低温条件下,秸秆用量大时升温快、温度高,处理1与处理2堆温在第4 d和第3 d分别为50.8和53.4℃,最高温度分别达到58.4、64.8℃,50℃以上持续了6 d,而不加复合菌系的对照,最高温度为40.9℃,未达到堆肥无害化要求。堆肥结束时,处理1、处理2和对照有机质含量较初始时分别下降了37.54%、33.58%、13.50%;全碳含量分别为26.05%、27.80%、36.55%,较初始分别下降了43.18%、41.54%和19.69%;C/N分别下降了42.83%、41.54%和14.95%;处理1处理2纤维素降解率分别达到37.54%、32.80%,较对照分别提高2.24倍、1.83倍。表明本实验室筛选的低温复合菌系能够使堆肥快速升温,缩短堆肥周期,促进堆肥的腐熟。     

添加生物炭对鸡粪好氧堆肥过程中养分转化的研究

为研究不同柠条生物炭添加量对鸡粪堆肥过程中养分转化的影响,以鸡粪和小麦秸秆粉为堆肥原材料,并添加质量分数为0%、3%、6%、9%、12%和15%的柠条生物炭进行好氧堆肥,并在堆肥第0、3、8、19、26、33和40 d取样测定各项指标。结果表明,与对照组CK相比,添加柠条生物炭可以缩短堆肥升温期1～2 d,延长堆肥高温期的停留天数2～4 d,增加堆体的保水能力;而且有利于堆肥高温期氨气的吸附,减少氮素损失,提高堆肥质量。堆肥结束后,添加柠条生物炭可以使全氮质量分数提高5.59%～27.38%;无论是否添加生物炭,随着堆肥进行,各处理的全磷、全钾均迅速增加。在鸡粪麦秆堆肥中添加柠条生物炭可以加快堆肥进程,减少氨气的挥发损失。柠条生物炭是一种有效的堆肥添加剂,且适宜的柠条生物炭添加比例在9%～12%之间。     

不同体积堆肥装置下的鸡粪堆肥效果研究

该文以鸡粪和锯末为原料,采用自行设计的有效容积为18、24、30和42 L的堆肥装置进行好氧堆肥试验,通过研究高温发酵期间(堆肥前期12 d)堆肥物料的温度、全碳、C/N、水溶性碳和微生物变化,以了解不同有效容积堆肥装置的实际堆肥效果,确定堆肥装置的有效体积。结果表明,随着堆肥体积的增大,堆体持续高温的时间加长;堆肥体积在30 L以上的两个处理的腐熟进程快于30 L以下的两处理;细菌的数量在整个堆肥过程中的变化趋势是先下降后上升,真菌在高温期迅速下降,在高温期,30 L以上两个处理放线菌数量明显较18和24 L处理多。在无外加热设备的情形下,堆肥装置的有效体积应该为30 L以上。     

接种菌剂对鸡粪堆肥的影响

将鸡粪与稻草混合均匀后接种芽孢杆菌菌剂,接种发酵菌剂处理发酵温度显著提高,堆体温度≥50℃的时间比对照增加3 d.发酵前期接种处理的pH值高于对照,第7 d接种处理和对照的pH值分别为9.23和8.87.发酵后期接种处理的pH值低于对照,发酵结束时,接种处理和对照的pH值分别为8.22和8.31.接种处理和对照的电导率和碳氮比总体变化趋势相同,都呈现下降趋势,但是接种处理的电导率和碳氮比在堆肥后期显著低于对照.发酵结束时,接种处理和对照的电导率值分别为1.78和2.12 mS/cm,碳氮比分别为14.2和16.9.     

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.     

施用不同配比菇渣、熟牛粪对酸性土壤质量和花生产量的影响

为了研究施用菇渣、菇渣-熟牛粪对酸性土壤质量和花生产量的影响,研发改善旱地酸性土壤质量和利于花生生长的菇渣、熟牛粪配比,设计以下盆栽和田间试验。盆栽试验选用红壤、砖红壤、赤红壤3类酸性土壤,田间试验选用红壤为研究对象。设置常规量化肥处理(CK)、熟牛粪处理(CMC)、两种菇渣处理(SMC1、SMC2)和两种菇渣-熟牛粪配比处理(SMC+CMC1、SMC+CMC2)共计6种施肥处理。结果表明,与常规量化肥处理(CK)、熟牛粪处理(CMC)相比,施用菇渣处理(SMC1、SMC2)、菇渣-熟牛粪处理(SMC+CMC1、SMC+CMC2)能有效提高土壤pH值、有机质和土壤养分含量、土壤可培养细菌数量、土壤微生物生物量碳含量和花生产量;相对于少施菇渣处理(SMC2、SMC+CMC2),多施菇渣处理(SMC1、SMC+CMC1)提升土壤有机质、养分含量及花生产量的效果更好,且配比为菇渣N 40%∶熟牛粪N 20%∶尿素N 40%的处理(SMC+CMC1)效果最佳。     

蜉金龟堆肥和自然堆肥类胡敏酸的表征及特性研究

分别用焦磷酸钠和氢氧化钠浸提新鲜牛粪、蜉金龟堆肥(APCM)和自然堆肥(腐熟牛粪)产物中的类胡敏酸,采用元素组成、红外光谱及差热分析研究了其结构特征。元素分析结果表明,蜉金龟堆肥焦磷酸钠浸提物——类胡敏酸(NaHLA)的芳香性低于新鲜牛粪和自然堆肥,而碳水化合物及氮元素含量增加。蜉金龟堆肥氢氧化钠浸提物——类胡敏酸(PAHLA)的碳水化合物和氮元素含量也高于新鲜牛粪和自然堆肥,而自然堆肥PAHLA的芳香性略低于新鲜牛粪和蜉金龟堆肥。红外光谱分析结果表明,与自然堆肥NaHLA相比,蜉金龟堆肥NaHLA中羧酸脂类化合物、酮类化合物、脂肪族化合物及碳水化合物有所增加。与新鲜牛粪PAHLA相比,蜉金龟堆肥和自然堆肥PAHLA的碳水化合物、脂肪族化合物、酚类化合物及纤维素酯类减少,同时蜉金龟堆肥PAHLA的酰胺化合物在蜉金龟消化过程中被其吸收。差热分析结果表明,自然堆肥NaHLA的热稳定性高于新鲜牛粪和蜉金龟堆肥,而蜉金龟堆肥NaHLA的脂族化合物、外围官能团和分子内部芳香结构含量较高,分子结构较复杂。蜉金龟堆肥PAHLA存在两个放热峰,而新鲜牛粪和自然堆肥的中温放热峰消失。综上,蜉金龟堆肥和自然堆肥采用两种提取液浸提出类胡敏酸的结构特征存在差异性。     

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。     

蔬菜秧与牛粪好氧堆肥试验研究

以蔬菜秧、牛粪和玉米秸秆为原料,在北京延庆县旧县镇延庆有机农业示范园内进行了为期60 d的高温好氧堆肥试验。初始堆肥混合物料的含水量为61.5%,C/N为21.3,采用翻堆机进行机械翻堆供氧。结果表明,该区蔬菜秧和牛粪的养分含量较高,重金属含量较低,但水分含量很高,C/N都很低,直接用采收后的蔬菜秧和牛粪混合堆肥,达不到堆肥的适宜条件,需添加C/N较高且水分含量较低的玉米秸秆,以实现堆肥的适宜条件。试验表明蔬菜秧和牛粪堆肥是可行的,能有效解决当地的农业废弃物处理问题和有机农业生产中的有机肥短缺问题。     

牛粪堆肥中高效菌株的筛选与应用效果

为了探索牛粪快速腐熟原理及方法,以糖、淀粉、蛋白质、纤维素、油脂培养基为筛选培养基,以菌株增殖倍数、菌株性能等为筛选条件,从牛粪常温堆肥中筛选不同原料高效功能菌,并组成功能菌剂;以不同原料菌及单菌株发酵试验对发酵机制进行研究。结果表明,芽孢杆菌、假单胞菌、木霉及曲霉等为重要功能菌,组成功能菌剂发酵升温快,进入高温期仅需4 d,发酵腐熟时间可缩短至19~20 d;发酵及升温效果依次为糖原料功能菌淀粉原料功能菌蛋白质原料功能菌纤维素原料功能菌;芽孢杆菌、假单胞菌、木霉、曲霉利用糖、淀粉、蛋白质及纤维素能力强,升温及腐熟效果好。各菌株充分利用基质各成分,紧密协同生长及代谢,迅速进入高温期,是堆肥快速发酵及腐熟的主要作用机制。     

Comparison of the nitrogen balance in paddy fields under conventional rice straw application versus cow dung compost application in mixed crop–livestock systems

ABSTRACT

In Japan, rice straw (RS) is commonly incorporated into the soil after harvest to maintain the fertility of paddy soil. However, in mixed crop–livestock systems, RS is collected to feed livestock and then cow dung compost (CDC) is applied to the fields. We found in previous research that CDC supplied more N to the fields than RS, but the soil total N and available N of fields to which CDC was applied were similar to those receiving conventional RS application. To identify the reason for this result, we investigated the N inputs (organic matter, fertilizer, N fixation), N outputs (plant N uptake, N leaching loss), and the N balance of RS application (RS treatment) and RS removal plus CDC application (CDC treatment) in 10 neighboring paddy field pairs in Mamurogawa town, Yamagata Prefecture, Japan. The N fertilizer contributed the highest percentage to total N input, followed by organic matter and N fixation. The amounts of N fertilizer and N fixation in the RS treatment were similar to those in the CDC treatment. CDC contributed significantly more N to the fields than RS, but the total N input was similar between treatments. The N output from plant N uptake and leaching loss were higher in the CDC treatment than the RS treatment, but the difference was not significant. Plant N uptake was the main N output, accounting for 98% of total N output. The N balance was positive and similar between treatments. Therefore, the non-significant differences in total N input, total N output, and N balance between treatments explain the similarity in soil total N and available N.     

牛粪及其蚓粪磷素生物化学特性分析

评估牛粪及其蚓粪磷素生物化学特性,为合理利用牛粪及其蚓粪,提高畜禽粪便磷利用效率提供理论依据。利用扩增子测序技术,研究腐熟牛粪及其蚓粪中磷含量、磷酸酶活性和解磷微生物的差异。与牛粪相比,蚓粪pH、电导率、有效磷含量、全碳含量、全氮含量、碳磷比和氮磷比均显著降低,其中pH降低0.46个单位,电导率、有效磷含量、全碳含量、全氮含量分别降低63.86%、20.99%、28.51%、45.57%,牛粪的碳磷比和氮磷比分别为蚓粪的4.20和5.52倍;但蚓粪全磷含量和碳氮比显著提高,全磷含量提高196.40%,碳氮比为牛粪的1.31倍。蚓粪中碱性磷酸酶活性较牛粪低,而酸性磷酸酶二者间无显著差异。蚓粪的细菌和真菌α-多样性均显著高于牛粪。蚓粪中解磷细菌节细菌属(Arthrobacter)和芽孢杆菌属(Bacillus)的相对丰度较牛粪显著降低;相反,其他解磷细菌和大多数解磷真菌丰度较牛粪均呈升高趋势。蚯蚓堆肥对有效磷含量的衰减作用主要取决于牛粪的化学性质和解磷微生物的丰度。     

牛粪和秸秆好氧发酵堆肥的初始条件研究

为了研究堆肥混合物料不同初始含水率、C/N值和秸秆粉碎尺寸等因素对牛粪好氧堆肥的影响,找出各因素的最佳配比参数,以期能够科学有效地指导畜禽养殖场或有机肥生产厂家开展牛粪、秸秆的资源化再利用。提出了以新鲜牛粪和小麦秸秆为堆肥原料和辅料,在添加微生物发酵菌剂的基础上,对上述3因素进行人工调控,并设计分组对比试验,依据相关标准从堆体温度、全养分(N、P_2O_5、K_2O)等指标进行验证。结果表明:试验过程中,各组发酵温度≥45℃以上的时间均大于14 d,满足NY/T 1168—2006 《畜禽粪便无害化处理技术规范》的安全卫生要求;在牛粪好氧发酵堆肥时,添加粉碎后的小麦秸秆不仅能够良好的调节水分、C/N,还能作为结构调理剂,增加混合堆体的粒度和孔隙率。试验结果表明,堆体初始含水率在60%左右,C/N在30∶1左右,小麦秸秆粉碎尺寸≤1 cm的条件下堆肥效果最佳。