生物炭对放牧绒山羊羊粪堆肥腐熟度及臭气排放的影响

为研究添加生物炭对放牧绒山羊羊粪堆肥腐熟过程的影响,以羊粪和玉米秸秆为堆肥原料,生物炭为添加剂,进行好氧堆肥试验,对照组（CK）不作处理,处理组1、2、3（T1、T2、T3）分别添加堆体干重的5%、10%和15%生物炭,分析生物炭对堆肥基本理化性质、腐熟度、臭气和木质纤维素组成的影响。结果表明：1）添加生物炭可以显著提高堆肥最高温（64.8 ℃）和延长高温期持续时间,并提高堆肥结束时的pH（P<0.01）,降低电导率。2）堆肥结束时CK、T1、T2和T3的总氮含量分别为19.69、19.92、21.30和20.30 g/kg,种子发芽指数分别为149%、154%、189%和186%。与CK相比,T2和T3显著提高堆肥结束时总氮含量（P<0.05）,降低堆肥氮素损失33.53%和23.71%,并显著提高堆肥种子发芽指数27%和 25%（P<0.05）。3）与CK相比,T1、T2和T3可分别减少NH₃累积排放量25.25%、40.50%和28.89%,减少H₂S 累积排放量26.33%、29.50%和30.09%。4）堆肥结束时4个组的纤维素、半纤维素和木质素降解率分别为48.76%~56.29%、37.60%~48.13%和6.65%~14.20%。处理组纤维素降解率（T1（52.90%）、T2（53.81%）和T3（56.29%））均高于CK（48.76%）（P<0.05）,提高8.48%~15.44%;T2（48.13%）和T3（47.8%）的半纤维素降解率显著高于CK（38.43%）（P<0.05）,分别提高24.37%和25.22%;T2的木质素降解率（14.2%）显著高于T1（11.20%）和T3（10.37%）（P<0.05）,又极显著高于CK（6.65%）（P<0.01）,处理组木质素降解率较CK提高56.08%~113.04%。综上,在本研究条件下,在羊粪堆肥中添加生物炭可有效减少放牧条件下羊粪堆肥中氮素损失和臭气排放,促进木质纤维素降解,提高堆肥种子发芽指数和腐熟度,提升堆肥产品品质,因此推荐生物炭添加量为干重10%。     

腐熟堆肥筛上粗颗粒对堆肥化过程中温室气体排放的影响

以猪粪和玉米秸秆按湿重7:1混合为原料,研究腐熟堆肥粗颗粒在堆肥化过程中减排温室气体作用。试验在1.2 m³发酵仓中进行,采用自然通风,每周翻堆一次,设混匀、覆盖、覆混、对照4种处理。试验结果表明:混匀处理能提高堆体的通气性能,提高堆肥产品的腐熟度,同时降低CH₄排放41.8%,但不能显著降低NH₃排放。覆盖处理能降低NH₃排放49.1%;腐熟堆肥覆盖层具有CH₄氧化能力,降低CH₄排放67.4%。覆混处理既能在堆肥翻堆前降低氨气排放(22.7%),又能在堆肥翻堆后减低甲烷排放(46.6%)。同对照相比,混匀和覆混处理分别减少N₂O排放35.7%和74.1%。腐熟堆肥粗颗粒中含有大量亚硝酸盐氧化菌,混入堆肥后可促使亚硝酸盐向硝酸盐的转化,减少通过反硝化途径产生N₂O,但是在堆肥初期将促进硝化途径产生N₂O。堆肥结束后,覆盖、混匀、覆混处理的总温室气体排放分别下降35.2%、50.4%和58.1%。覆混处理因其操作便捷性、良好的减排效果,可以在实际生产中推广应用。     

不同通风速率对堆肥腐熟度和含氮气体排放的影响

NH3和N2O等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响,同时也与环境污染有直接关系.以鸡粪、秸秆和干草皮为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同通风速率对堆肥腐熟度及NH3和N2O等含氮气体排放变化的影响.结果表明,通风速率为0.01、0.1、0.2 m3·min-1·m-1的处理高温期持续时间分别为0、11、7 d;0.1 m3·min-1·m-3的堆肥积温为16 176.4℃·h,在各处理中为最高;到堆肥结束时,各处理的全碳降解率分别为9.87%、24.94%、19.01%,总氮增加率分别为19.67%、32.00%、12.14%,其中处理A2的有机质降解及总氮增加效果最好.对堆肥产物腐熟度的测试结果表明,除通风速率为0.01 m3·min-1·m-3不能达到堆肥腐熟外,其他两个处理均达到了要求.氨气累积释放量与通气速率有关,通气速率越大,越有利于氨气的挥发.低的通气量可能会促成N2O的生成,到堆肥结束时,3个处理的N2O平均排放率分别为6.2、2.37、1.5 mg·kg-1·d-1.     

添加生物质炭对羊粪堆肥腐殖化的影响

为探讨添加生物质炭条件下羊粪堆肥的腐殖化特征,采用静态堆制、高温好氧发酵的方法设置了3个处理,以羊粪与食用菌渣鲜质量比9∶1混合体作为初级物料,在初级物料上分别添加450、650℃热解的稻壳生物质炭（占初级物料干质量百分比15%,BC450、BC650）以及未炭化的稻壳（与生物质炭等体积,CK）,进行43 d的堆肥试验,监测了堆肥体水溶性有机物、总有机碳、可提取腐植酸含量等,分析了堆肥体腐殖化率、胡富比等。结果表明,与CK处理相比,添加生物质炭促进了羊粪与食用菌渣混合堆肥体的无害化及腐熟,其中BC650处理对堆肥腐解的促进作用优于BC450处理,但两者间无显著差异（P>0.05）;堆肥过程中BC450、BC650处理较CK处理减少了水溶性有机物、可提取腐植酸、富里酸、胡敏酸含量,降低了堆肥腐殖化率、腐殖化指数,提高了总有机碳、胡敏素含量,提升了胡富比,堆肥43 d后,BC450、BC650处理的可提取腐植酸含量比CK处理分别降低了29.32%、42.37%,富里酸含量分别降低了38.05%、46.77%,胡敏酸含量分别降低了26.28%、40.83%,但BC450、BC650处理...     

生物质炭对城市污泥堆肥温室气体排放的影响

采用城市脱水污泥为研究对象,设置两种堆肥处理(试验组:添加水稻生物质炭;对照组:未添加生物质炭),考察污泥堆肥过程温室气体动态变化特征以及添加生物质炭的影响。结果表明:生物质炭能提高堆体温度、延长堆体高温期、加快堆体腐熟,减少堆体TC(总碳)、TOC(总有机碳)和氮素损失(特别是减少NH_4~+-N的损失),两种处理TC、TOC和TN(总氮)均呈显著性差异(P0.05)。CH_4排放主要集中在高温期和降温期,占CH_4总排放量的76.40%~82.40%,添加生物质炭会促进CH_4排放。CO_2排放主要集中在高温期和降温期,占排放总量的78.77%~78.83%,添加生物质炭能减少CO_2排放。超过84%的N_2O排放集中在腐熟期,添加生物质炭能减少堆肥过程中N_2O排放,试验组N_2O累积排放量比对照组低18.94%。添加生物质炭对污泥堆肥处理具有一定的温室气体减排作用,试验组与对照组CO_2排放当量(以干污泥计)分别为60.21 kg·t~(-1)和67.19 kg·t~(-1),添加生物质炭能减排温室气体10.39%。     

生物质炭对猪粪堆肥过程中氮素转化及温室气体排放的影响

为了解不同比例生物质炭的添加对猪粪和稻草堆肥过程中氮素损失及温室气体排放的影响,监测了堆置过程中铵态氮、硝态氮、氨挥发及温室气体的变化。试验设猪粪秸秆对照(B0)以及猪粪秸秆中添加5%(B1)、10%(B2)、15%(B3)生物质炭共4个处理。结果表明:添加生物质炭能够提高堆体温度,缩短堆肥周期,B3处理的堆体比B0处理提前3 d进入高温期;高温期B0、B1、B2、B3各处理堆体中NH+4含量分别比初始值增加6.6%、41.8%、51.9%、48.6%。与B0相比,添加生物质炭能够显著增加高温期堆体NH+4含量,减少高温期NH+4向NH3的转化,显著降低堆肥过程中的氨挥发,其中B1、B2、B3氨挥发累计量比B0分别减少23.1%、68.6%、78.4%;B2处理与B0相比能够显著减少CO_2排放总量,而B1、B3处理效果不显著,但能够显著减少堆肥过程中CH4的排放;与B0相比,添加生物质炭处理CH4排放总量降低16.3%~23.5%,且可显著降低堆肥过程中N_2O的排放,其中B2、B3的N2O排放总量比B0减少70.7%。     

不同C/N比对堆肥腐熟度和含氮气体排放变化的影响

NH_3和N_2O等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响,同时也与环境污染有直接关系.本研究以猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,采用好氧堆肥的方法,探讨了不同C/N比对堆肥腐熟度及NH_3和N_2O等含氮气体排放变化的影响.结果表明,C/N比为15、20、25和30处理的高温期持续时间分别为2、5、13和12 d;C/N比为25处理的堆肥积温最高,达21 331℃·h,较C/N比为15、20和30处理的堆肥积温分别提高了89.3%、21.9%和7.14%.堆肥结束时.各处理的全碳降解率以C/N比为25的最大,达24.55%;全氮含量除C/N比15下降了9%之外,其他堆肥处理均较堆制前有明显提高;除C/N比为15堆肥的种子发芽率未达到腐熟外,其他3个处理腐熟度指标均达到要求.氨气累积释放量随C/N比的升高依次降低;各处理N_2O的排放量差异不大,堆肥高温期N_2O排放通量最火,随着堆肥的进行,排放量逐渐减少.     

不同碳氮比条件对鸡粪和稻壳高温堆肥腐熟度的影响

不同C/N比条件是鸡粪和稻壳高温堆肥腐熟度过程的关键因素。试验通过控制鸡粪和稻壳的添加量调节堆体初始C/N(20、25、30 3个处理),研究不同碳氮比对堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N、腐殖酸等理化指标的影响,探索鸡粪和稻壳高温堆肥的最适C/N。研究结果表明,在堆肥过程中,各处理的C/N呈下降趋势,堆肥结束后3个处理最终C/N分别为14、17和18,除初始C/N为20的A1处理略低于标准,其余两处理均达到腐熟度标准。各处理的pH值先降低后快速升高最后又降低,堆肥结束后pH值分别为8.36、8.4和8.28,均满足堆肥产品标准。3个处理的GI值分别为52%、95.1%和76.6%,只有C/N为25的A2达到完全腐熟标准,而且A2处理的堆体腐殖酸含量也较高,因此建议鸡粪稻壳初始C/N比为25。     

生物炭的稳定性及其对土壤温室气体排放影响的研究进展

如何减少温室气体排放、增加陆地生态系统碳汇是缓解当前气候变化的热点研究之一。生物炭可为解决这一问题提供新的途径。基于生物炭作为一种固碳措施的有效性,概述了生物炭的特性、降解以及其施用对土壤温室气体排放的影响方面的研究进展,以期正确评估生物炭的固碳减排效应。     

废菌棒生物炭对亚热带红壤 温室气体排放的影响

为探究生物炭对亚热带红壤温室气体排放的影响,研究以亚热带红壤为研究对象,通过短期盆栽试验,采用静态箱-气相色谱法,探讨对照(CK)、化肥(F)、低炭(LB)、高炭(HB)、低炭+化肥(LBF)、高炭+化肥(HBF)6种不同处理下土壤温室气体的排放规律。研究结果表明:(1)二氧化碳(CO_2)平均排放通量范围为:-189.81～-97.34 mg/(m~2·h),施用生物炭可以降低CO_2的排放通量,且与生物炭施用量呈正相关,平均降幅为54.62%;(2)施用生物炭可以降低甲烷(CH_4)的排放通量,而且生物炭施用量越大、效果越显著,配施化肥则会减弱抑制作用;(3)施用生物炭可以降低氧化亚氮(N_2O)排放量,与对照相比低炭、高炭N_2O累积排放量分别降低1.67倍、1.97倍,配施复合肥则会减弱抑制作用;(4)生物炭能够显著降低综合温室效应(GWP),生物炭施用量越大,对综合温室效应的抑制作用越明显,低炭、高炭处理GWP较对照组分别降低了232%、319%。配施化肥则会减弱抑制作用。短期施用生物炭可以降低亚热带红壤CO_2、CH_4和N_2O排放通量与综合温室效应,且生物炭施用量越大,效果越佳,配施化肥,则效果减弱。     

花生壳生物炭用量对猪粪堆肥温室气体和NH3排放的影响

为研究不同花生壳生物炭添加比例对猪粪堆肥过程中温室气体和NH3排放的影响。利用强制通风静态堆肥技术,研究0(对照)、3%、6%和9%花生壳生物炭添加比例(质量比)对猪粪堆肥过程CO_2、CH_4、N_2O和NH_3排放和堆肥性质的影响。结果表明:添加生物炭能够延长堆肥高温期持续天数,使pH提高0.09～0.13个单位,EC提高11.7%～50.6%;各堆肥处理CO_2、CH_4和N_2O排放速率均随发酵时间的延长呈先升高后降低的趋势,且CO_2、CH_4和N_2O排放速率均与pH具有显著的相关性;随生物炭用量的增加,猪粪堆肥过程中CO_2排放速率表现为先升高后降低的变化趋势,其中以3%生物炭添加比例处理最高,其平均CO_2排放速率比对照增加12.9%;N_2O排放和NH_3挥发均以9%生物炭添加比例处理最低,分别比对照降低12.5%和29.9%。综上,在整个堆肥过程中,花生壳生物炭的添加降低了N_2O和CH_4的累积排放量,且随花生壳生物炭添加比例的增加,温室气体减排效应增大。     

添加生物炭对猪粪好氧堆肥的影响

在猪粪好氧堆肥过程中添加污泥生物炭或猪粪生物炭,研究生物炭对堆肥温度、pH、电导率(EC)、营养成分和重金属的影响。结果表明,添加污泥生物炭组的堆体温度在第10 d达到50℃,快于对照组的12 d,但由于高温期停留时间较短,未达到粪便无害化卫生要求(GB 7959—2012);添加猪粪生物炭组的堆体温度在第4 d达到50℃,最高温度达到66.2℃,高于对照组的63.4℃,且能够满足GB 7959—2012。污泥生物炭和猪粪生物炭的加入可以降低堆体可溶性盐的浓度;添加猪粪生物炭可以降低堆体铵态氮的损失,促进速效钾的增加,而污泥生物炭则呈现相反的作用。堆肥后与对照组相比,添加污泥生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别从93.82%和36.78%增至94.44%和41.94%,添加猪粪生物炭组Cr和Cu的残渣态比例分别增至94.27%和60.26%,这说明添加污泥生物炭和猪粪生物炭有利于堆肥产物Cr和Cu的固化。此外,猪粪生物炭的加入还可以降低产物的潜在风险指数。综合分析,与添加污泥生物炭相比,添加猪粪生物炭的堆肥效果更好,可以作为一种良好的堆肥添加剂。     

中国畜禽粪便管理变化对温室气体排放的影响

畜禽粪便是重要的温室气体排放源,不同粪便管理方式对温室气体排放的影响差异显著,科学分析我国畜禽粪便管理温室气体排放变化及其影响因素,对提高畜禽粪便管理和推进畜禽粪污资源化利用,实现畜禽低碳养殖具有重要意义。本文分析了我国国家信息通报中报告的1994—2014年畜禽粪便管理温室气体排放变化,结果表明:我国畜禽粪便管理温室气体排放量占农业源温室排放总量的比例逐步提高,2014年占比达到17.7%。基于第一次和第二次污染源普查相关数据,分析结果表明目前我国畜禽规模养殖场清粪方式以干清粪为主,粪便管理以固体粪便贮存、液体粪便贮存和厌氧发酵后沼液还田为主;比较分析了不同清粪工艺和粪便管理方式变化对温室气体排放的影响,提出了通过源头减量-过程控制-末端利用的全链条技术创新建议,以期促进我国畜禽低碳养殖和绿色发展。     

麦秸生物炭添加对猪粪中温厌氧发酵产气特性的影响

为探明不同热解温度生物炭添加对猪粪中温厌氧消化产气的影响,以400、500、600℃热解制成的麦秸生物炭(BC400、BC500、BC600)为研究对象,采用批次发酵试验,探讨了生物炭添加对猪粪中温(37±1)℃厌氧发酵产气特性的影响。研究结果表明:麦秸热解生物炭可显著(P0.05)提高猪粪发酵系统的产气潜力和甲烷含量,其影响从大到小依次为BC600BC500BC400。厌氧发酵49 d期间,添加生物炭处理的产气量和产甲烷量分别为260.7~288.7 m L·g~(-1)VS和163.7~185.5 m L·g~(-1)VS,较纯猪粪处理提高了77.1%~96.1%和78.1%~101.8%。同时,添加生物炭可明显提高猪粪厌氧发酵系统的消化效率(T90),缩短厌氧发酵的延滞期。不同热解温度麦秸生物炭对猪粪厌氧消化产气特征的影响明显不同,对畜禽养殖场沼气工程运行中的物料选择和条件优化有实际的指导意义。     

优化减氮与施用生物炭对双季稻土壤温室气体排放及产量的影响

为探究在不同优化减氮条件下施用生物炭对双季稻土壤温室气体排放和水稻产量的影响,采用静态箱-气相色谱法监测水稻生长期间土壤CH₄和N₂O排放通量,测定土壤理化指标及水稻产量。试验设置5个处理：常规施氮(CF)、优化减氮15%(OF15%)、优化减氮15%+生物炭(OF15%+B)、优化减氮30%(OF30%)、优化减氮30%+生物炭(OF30%+B)。结果表明：与CF相比,各处理均降低了双季稻土壤CH₄和N₂O的累积排放量,降幅分别为9.59%～39.60%和20.12%～41.61%;其中OF30%+B与OF15%+B处理CH₄的减排效果最佳,分别达39.60%与31.53%;OF30%+B处理N₂O的减排效果最佳,达到41.61%,其次为OF30%和OF15%+B处理,分别达34.56%与28.14%。各处理均降低双季稻系统土壤温室气体产生的全球增温潜势,降幅为9.54%～39.27%;OF15%+B产量最高,与CF相比增加了2.83%,而OF30%与O...     

硝化抑制剂、脲酶抑制剂与生物炭复配对土壤温室气体排放的影响

为揭示外源物质生物炭、硝化抑制剂、脲酶抑制剂复配对温室气体排放的影响,采用室内培养试验,比较外源物质不同组合[对照（CK）、生物炭（BC）、硝化抑制剂（NP）、脲酶抑制剂（NB）、生物炭+硝化抑制剂（BCNP）、生物炭+脲酶抑制剂（BCNB）、硝化抑制剂+脲酶抑制剂（NPB）、生物炭+硝化抑制剂+脲酶抑制剂（BCNPB）]对温室气体排放的影响,同时监测土壤pH、NH⁺₄-N、NO^-₃-N等影响因子的变化规律。结果表明：与CK相比,各处理均抑制了土壤N2O排放,其中NPB处理抑制效果最显著;所有处理均促进了土壤CO2排放;除BC处理为负效应外,土壤CH4排放效应与CO2结果类似;除BCNB处理外,其他处理对全球增温潜势有一定的抑制作用,其中NPB处理的抑制效果最佳。培养结束时,与CK相比,除NP处理提高了土壤pH外,其他6个处理均降低了土壤pH;在无机氮含量方面,与CK相比,各处理均增加了土壤NH⁺₄-N含量,BCNPB、NP、NPB处理减少了NO^-₃-N含量,NB、BC、BCNP、BCNB处理增加了NO^-₃-N含量。综合考虑全球增温趋势和土壤性质,本试验条件下硝化抑制剂＋脲酶抑制剂处理为抑制温室气体排放的最优外源物质处理。     

不同改良剂对旱地苹果园温室气体排放的影响

为探讨不同土壤改良剂对黄土丘陵区旱地苹果(Malus pumila Mill)园温室气体排放的影响,设置空白对照(CK)、胶质芽孢杆菌(JZ)、枯草芽孢杆菌(KC)及生物炭(BC)4个处理,采用静态暗箱-气相色谱法监测温室气体(CH4、CO2和N2O)排放情况,并综合分析和评价不同土壤改良剂在旱地果园的固碳减排效果。结果表明:试验期内,CK、JZ、KC和BC平均土壤(0~25 cm)温度分别为17.4、17.5、17.7℃和16.9℃;表层(0~20 cm)土壤平均孔隙含水率(WFPS)分别为38.23%、45.66%、38.93%和44.46%,JZ和BC较CK处理显著增加了表层土壤水分(P<0.05)。JZ、KC和BC处理CH4吸收总量较CK处理分别减少15.4%、13.4%和28.4%;3种处理的CO2排放总量较CK处理分别减少0.06%、4.0%和28.8%,N2O排放总量较CK处理分别增加了-6.3%、7.2%和103.1%。整体上,3种改良剂中,生物炭在增加土壤水分含量和N2O排放,并减少CH4吸收和CO2排放方面的综合效果最突出。综合分析土壤水分和温度等环境因子对温室气体排放的影响,土壤温度与3种温室气体排放呈正相关,土壤水分与CO2、N2O排放呈负相关。因此,推荐旱地果园施加生物炭,以达到保水固碳效果。