双氰胺对农田温室气体CH_4和N_2O排放的影响综述

农田是温室气体的重要排放源,减少农田温室气体排放对缓解全球气候变化具有重要意义。利用硝化抑制剂可有效调控土壤氮素的转化,降低氮肥淋溶损失,降低CH_4和N_2O排放,提高农作物产量。双氰胺(dicyandiamide,简称DCD)具有易分解、无污染、用量少、价格低廉、抑制作用时间长、抑制效率和成本效益高以及改良土壤等特性。在现有相关研究的基础上,结合国内外研究进展,回顾了国内外DCD的研究历史及特性,全面评述了DCD影响温室气体排放的作用机理,以及对农田温室气体CH_4和N_2O排放、综合温室效应(GWP)、温室气体排放强度(GHGI)、净生态系统经济预算(NEEB)的影响等国内外研究进展,提出了未来DCD在农田温室气体排放方面的研究方向。     

接种复合菌剂对牛粪堆肥发酵的影响

研究了接种复合菌剂对牛粪堆肥发酵的影响。结果表明,在含12%木屑的堆肥中添加复合菌剂与否并不影响其发酵;在含6%木屑的堆肥中添加复合菌剂能使堆肥迅速升温发酵;在不添加木屑的堆肥中添加复合菌剂也无明显作用。因此,接种复合菌剂能促进含6%木屑牛粪堆肥的发酵,并可减少辅料用量,降低畜禽粪便处理成本。     

微生物复合接种剂对牛粪好氧堆肥的影响

[目的]研究微生物接种剂对牛粪好氧堆肥的影响,为有效处理鲜牛粪等高纤维废弃物提供理论指导。[方法]以牛粪为堆肥原料进行好氧堆肥试验。试验设3个处理：不添加接种菌剂（C）、添加接种量为0.5 g/kg的复合微生物菌剂（T1）、添加接种量为1 g/kg的复合微生物菌剂（T2）。对堆肥过程中的温度、含水率、pH和C/N比4个指标进行跟踪测定。[结果]与对照相比,添加微生物菌剂的2个堆体升温较快且高温（〉50℃）维持时间较久,含水量较低,pH较高,全氮含量较高,C/N比均降至20以下。[结论]添加微生物菌剂可有效加快堆肥进程,缩短堆肥周期。     

牛粪不同堆肥模式对温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法研究了自然状态下牛粪(C)、牛粪+秸秆(CSt)、牛粪+土(CSo)、牛粪+秸秆+土(CSt So)4种堆肥模式对温室气体排放的影响,以期为温室气体减排和堆肥模式优化提供参考。结果表明:堆肥期间堆温和温室内气温随时间推进均呈升—降—升的趋势,同一观测时间点气温高于堆温,总体上CSt、CSt So处理的堆温略高于C、CSo处理,表明加入秸秆具有提高堆温的效果。随时间推进,C处理的CO_2、CH_4和N_2O排放通量总体均呈增加的趋势,第6~7周排放通量较大;CSt、CSo、CSt So处理的3种温室气体排放通量总体均呈先升后降的趋势,CO_2和CH_4排放通量最大值总体出现在第2周,N_2O排放通量在第5~6周时较大。CO_2平均排放通量表现为CStCSt SoCSoC,除C处理与CSo处理无显著差异外,其他处理间差异显著;CH_4平均排放通量表现为CCStCSt SoCSo,C处理与CSt、CSo、CSt So处理之间及CSt、CSo处理之间差异显著;N_2O平均排放通量表现为CSoCStCSt SoC,CSo处理与C处理差异显著。CSt、CSo、CSt So处理的全球增温潜势(GWP)分别是C处理的3.25、2.61、2.59倍,主要是由于CSt、CSo、CSt So处理的CO_2和N_2O排放总量显著高于C处理,其对GWP的贡献率均高达97%以上。综合考虑广大农村堆料实际组分及温室气体减排,建议采用CSt So堆肥模式,但应适当增加牛粪和土的用量。     

不同微生物菌剂对牛粪好氧堆肥腐熟的影响

[目的]为控制畜禽粪便对环境的污染,筛选出北方气候条件下适宜牛粪好氧堆肥的微生物菌剂。[方法]通过添加4种不同微生物菌剂对牛粪进行好氧堆肥,研究在检测堆肥过程中堆体的理化性质以及营养元素的动态变化,比较不同微生物菌剂在堆肥过程中的变化特征。[结果]菌剂M2在牛粪好氧堆肥中效果最佳。[结论]菌剂M2在养殖场推广应用中的前景更广阔。     

堆体规模对牛粪堆肥氨气和温室气体排放的影响

【目的】分析堆体规模对牛粪堆肥过程中氨气和温室气体排放的影响,为减少温室气体排放提供参考。【方法】采用牛粪与锯末混合物进行堆肥,调节含水率约为66%,牛粪、锯末混合物的质量分别为109.24,217.52和429.53kg,每周翻堆2次。通过发酵棚+INNOVA 1412i多种气体分析仪+INNOVA 1409-24多点采样器测量系统,对3种规模堆肥过程中氨气和温室气体排放进行不间断测试,每小时测量1次进气口和排气口氨气、氧化亚氮、甲烷和二氧化碳的质量浓度,进而对堆肥过程中的温室气体排放进行分析与评价。【结果】单位质量堆肥的氨气、甲烷和氧化亚氮排放率随着堆体规模的增加而增大,CO_2排放率则随堆体规模增加而减小。NH_3-N和N_2O-N分别占堆体初始总氮的12.59%~17.44%和3.29%~4.62%,CH_4-C和CO_2-C分别占堆体初始总有机碳的0.31%~0.41%和20.70%~30.98%。各处理单位质量堆肥的总温室气体排放量(CO_2基础)为241.20~257.36g/kg。【结论】牛粪堆肥过程中,增加堆体规模能降低总温室气体排放量。     

环境因素和作物生长对稻田CH_4和N_2O排放的影响

采用大田试验方法,研究了常规灌溉和持续淹水条件以及不同水平有机质(小麦秸秆)投放量(0、2.25、4.5t@hm-2)条件下各环境因素(包括土壤温度、灌溉水层深度和土壤Eh)对CH4和N2O排放的影响以及水稻生长与CH4排放的关系.结果表明,在2种水分管理下,CH4的累积排放量均与水稻冠层高度呈显著正相关(P<0.001).连续淹水条件下,无论有无外源有机质投放,稻田CH4排放的季节性变化均与土壤温度呈指数相关(P<0.001),而N2O排放的季节性变化则仅取决于土壤水分条件.     

接种外源腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响

[目的]研究接种外源腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响,为腐熟菌剂的应用提供科学依据。[方法]比较接种腐熟菌剂牛粪堆肥和自然堆肥的物理和化学成分的变化,研究腐熟菌剂对牛粪高温堆肥的影响。[结果]接种腐熟菌剂促进堆肥有机物质分解转化,使堆肥高温期提前7～10 d,高温期延长,提高堆肥腐殖酸含量。[结论]接种腐熟菌剂可以加快牛粪堆肥腐熟进程,提高堆肥产品质量。     

接种菌剂对牛粪堆肥反硝化细菌群落的影响

将具有木质纤维素降解能力的菌剂,接种到以牛粪和水稻秸秆为材料的堆肥中,通过测定温度、p H、C/N、种子发芽率、NH+4-N、NO-3-N相关指标,考察了接种菌剂堆肥和自然堆肥的腐熟情况;采用传统培养与PCR-DGGE技术相结合的方法 ,研究了接种菌剂对牛粪堆肥中反硝化细菌数量及nos Z-反硝化细菌群落结构多样性的影响。结果表明:两种堆肥都已完全腐熟,达到无害化标准,且接种菌剂堆肥更利于有机质分解,腐熟度更好;接种菌剂使可培养的反硝化细菌数量减少,nos Z-反硝化细菌多样性增加;自然堆肥中样品间相似性在50%~75%之间,接种菌剂堆肥样品间相似性在27%~76%之间,接种菌剂加快了反硝化细菌群落的演替。堆肥中nos Z-反硝化细菌包括γ-变形菌纲(γ-proteobacteria)、β-变形菌纲(β-proteobacteria)、未培养细菌(Uncultured bacteria)和α-变形菌纲(α-proteobacteria);接种菌剂堆肥中检测到自然堆肥不存在的反硝化细菌类群,这些类群分别属于盐单胞菌属(Halomonas)、固氮螺菌属(Azospirillum)、副球菌属(Paracoccus)、草螺菌属(Herbaspirillum)和产碱菌属(Alcaligenes),其中,产碱菌属、副球菌属中某些菌株的反硝化终产物为N2,减少了温室气体N2O的排放。     

中国稻田CH_4和N_2O排放及减排整合分析

【目的】对中国有关稻田CH4和N2O排放试验结果进行整合分析,估算不同管理措施的减排潜力,为稻田CH4和N2O减排提供参考依据。【方法】通过建立中国稻田CH4和N2O排放的数据库,研究稻田CH4和N2O的排放特征,分析作用显著的影响因素,比较不同措施的减排效果。【结果】中国稻田CH4排放存在明显的地域性分布规律,主要表现为西南地区稻田CH4排放远高于其它地区。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态、化肥氮投入量和有机物料对稻田CH4排放具有重要影响(P0.05)。与淹水灌溉(CF)相比,前期淹水-中期晒田-淹水(F-D-F)、前期淹水-中期晒田-淹水-湿润灌溉(F-D-F-M)和间歇灌溉或完全湿润(M)降低稻田CH4排放的幅度分别为45%、59%和83%。与休闲期淹水(F)相比,采取冬闲期排干(SD)、稻旱轮作(LD)或旱-旱-稻轮作模式(TD),能降低稻田CH4排放42%—56%。不同有机添加物产生CH4的能力的顺序为:作物秸秆+厩肥(S+FM)绿肥(GM)厩肥(FM)作物秸秆(S)堆肥或沼渣(CM)。化学氮肥的种类对CH4排放有一定的影响,但特征不明显,而随着氮肥用量(N)的增加,CH4排放逐渐降低。当0N≤150kgN·hm-2,150N250kgN·hm-2和≥250kgN·hm-2时,CH4排放较不施任何肥料降低12%、29%和65%。中国稻田N2O排放的地域性分布特征不明显。水稻生长季节水分管理方式、非水稻生长季水分状态和总氮投入量是影响N2O排放的最重要的因素(P0.05)。与CF相比,F-D-F、F-D-F-M和M能够提高稻田N2O排放12%、140%和478%,而且在F-D-F、F-D-F-M模式下的氮肥N2O排放因子分别为0.43%和0.68%。不同非水稻生长季水分状态模式下N2O排放平均值表明,SD、LD和TD比F增加40%—110%的排放。【结论】稻田CH4和N2O排放的消长关系表现在水分管理、非水稻生长季节的水分状态和氮素的投入量等方面。合理的减排措施应基于二者的综合考虑。通过优化稻田水肥管理措施可降低稻田CH4和N2O排放的温室效应。     

不同添加剂对牛粪CO_2和CH_4排放的影响

【目的】针对禽畜粪便温室气体排放问题,通过添加改良剂等措施从而达到减少温室气体的排放。【方法】以牛粪和牛尿为原料,开展了为期30 d的室内模拟储存试验,监测了牛粪储存期间CO_2和CH_4排放的动态变化,研究了2%硫酸锌、1%氢氧化镁+4%磷酸、10%氯化钙和1%沸石对牛粪CO_2和CH_4排放的影响。【结果】单施粪尿处理CK(对照组)的CO_2排放通量最大峰值出现在第8天,为20.590μmol·m~(-2)·s~(-1),CH_4排放通量最大峰值出现在第24天,为0.735μmol·m~(-2)·s~(-1)。硫酸锌处理的CO_2排放高峰期延迟了22 d,氢氧化镁+磷酸、氯化钙和沸石处理的CO_2排放高峰期提前了2～3 d。对于CH_4的排放,硫酸锌和氯化钙处理的高峰期分别提前了15和17 d,氢氧化镁+磷酸组合处理的高峰期延迟了3 d,沸石处理的高峰期则与CK处理出现在同一天。相比于CK处理,氢氧化镁+磷酸组合处理的CH_4平均排放通量降低了22.9%,但CO_2平均排放通量增加了4.5%;硫酸锌、氯化钙和沸石处理的CH_4平均排放通量分别降低了28.0%、90.4%和5.1%,且CO_2平均排放通量分别降低了47.9%、83.1%和1.7%。【结论】由此可见,氢氧化镁+磷酸不宜作为添加剂应用于牛粪温室气体减排措施当中,而硫酸锌和沸石对牛粪CO_2和CH_4的减排效果不如氯化钙显著,因此氯化钙可作为一种优良的添加剂施加在牛粪中,以达到减少温室气体排放的目的。     

添加菌剂对羊粪和菌渣好氧堆肥进程的影响

为明确添加菌剂对堆肥过程及产品质量的影响,本研究以羊粪和菌渣为堆肥原料,以添加菌剂为处理组,不添加菌剂为对照组,进行为期40 d的条垛式堆肥试验,对堆肥进程和质量的相关指标进行测定。结果表明:对照组和处理组的堆温维持在50℃以上的天数分别为36 d和37 d,均达到了高温堆肥的卫生标准;堆肥产品的总养分含量分别为5.66%和5.73%,符合国家有机肥料标准要求,但含水率分别为33.29%和34.78%,略高于此标准,经后续商品化生产工序便可达标。本试验中添加菌剂显著提高了堆肥产品的电导率(EC),但对堆肥进程和堆肥质量其余各项指标均无显著影响,因此实际生产中应进行菌剂的空白对比试验,以免盲目使用增加成本。     

稻秆还田方式对稻麦轮作农田CH_4和N_2O排放的影响

[目的]本研究旨在明确秸秆不同还田方式对稻麦轮作农田温室气体排放的影响,为稻麦轮作农田选择合理的秸秆还田方式提供参考。[方法]试验设置了稻秆集中沟埋还田(RD)、旋耕还田(RR)、表层覆盖还田(RC)和稻秆不还田(CK)4个处理,采用静态箱-气相色谱法监测了2014—2015稻麦轮作年农田CH_4和N_2O排放情况。[结果]同CK相比,稻秆还田增加了稻季CH_4排放,且RC处理下的CH_4累积排放量显著高于其他处理,麦季CH_4排放整体保持较低水平。同CK相比,稻秆不同还田方式增加了稻麦两季N_2O排放,但稻季各处理差异不显著,麦季RC处理下的N_2O累积排放量显著高于CK,但不同还田方式间差异不显著。3种还田方式下,RC处理的周年CH_4和N_2O排放量均为最大,RD处理最小,且RD处理的增温潜势也为最小。稻秆还田增加了稻麦轮作周年作物产量,与CK相比,RR和RD分别增加了6.70%和9.75%。与RC和RR相比,RD处理下农田温室气体排放强度分别降低了48.13%和3.38%。[结论]稻秆集中沟埋还田是稻麦轮作农田较为适宜的还田方式。     

复合菌剂对好氧堆肥养分组成变化的影响

[目的]实现畜禽粪便的无害化要求,优化堆肥工艺。[方法]在分析好氧堆肥温度变化确定堆肥进行程度的基础上,研究复合菌剂对好氧堆肥养分组成变化的影响。[结果]接种复合菌剂在加速碳素分解、缩短堆肥周期的同时,能够使有机碳含量和C/N分别比不接种复合菌剂降低4.68%和7.08%,使全氮量、水解性氮含量、有效磷含量分别比不接种复合菌剂提高2.59%、10.98%和3.76%,而复合菌剂对于速效钾含量的影响并不明显。[结论]复合菌剂的接种能够提高肥效,确保生产出优质的堆肥产品。     

复合微生物菌剂对城市污泥好氧堆肥的影响

通过接种复合微生物菌剂对城市污泥好氧堆肥过程进行试验,以污泥、蘑菇渣和废白土为原料,接种复合微生物菌剂比例分别为5‰、10‰和15‰,进行室外堆肥,对堆肥的温度、含水率、pH值、电导率(EC)、有机质、全氮、种子发芽率(GI)进行监测分析.结果表明:各堆体温度高于55℃均保持3d以上,满足堆肥卫生学指标和堆肥腐熟的要求;种子发芽率均大于80％,说明堆肥对种子基本无毒;接种复合微生物菌剂不但能够加快升温速率、提高堆体温度最大值,而且还有利于加速堆体水分的散失,加快有机质的降解,降低堆体氮的损失,且有利于提高种子发芽率.     

江汉平原施氮水平对稻田CH_4和N_2O排放及水稻产量的影响

氮素是保证水稻(Oryza sative L.)产量的关键,同时也会影响稻田温室气体的排放。研究施氮水平对江汉平原地区稻田甲烷(CH4)、氧化亚氮(N_2O)排放和水稻产量的影响,旨在筛选出适合当地的低碳高产氮肥管理措施。以单季稻"丰两优香1号"为研究对象,设置4个施氮水平(T0:对照,0 kg N/hm2;T1:90 kg N/hm2;T2:150 kg N/hm2;T3:210 kg N/hm~2),采用静态暗箱-气相色谱法对稻田CH4和N_2O排放通量进行连续监测,测定水稻产量及CH4和N_2O季节排放特征,分析综合温室效应和排放强度。结果表明,不同施氮处理下CH4和N_2O排放通量具有较为明显的季节变化规律,T2处理的CH4季节累积排放量为302.5 kg/hm2,显著大于T0、T1和T3处理,与T0相比增加CH4排放106.7%,T3处理稻田CH4季节累积排放量为160.5 kg/hm2,比T2、T1水平处理低。不同施氮处理生长季N_2O累积排放量在0.465~0.631 kg/hm2之间,T3、T2、T1处理N_2O累积排放量显著大于T0处理,但T3、T2、T1处理间差异不显著。水稻产量随着氮素水平增加而增加,100年尺度上的温室气体排放强度以T3处理最小为0.39,T2处理最大为0.79,二者差异显著(P0.05)。因此,210 kg N/hm2可推荐为江汉平原地区水稻低碳高产的适宜氮素投入量。     

猪粪堆肥复合菌剂培养条件优化及其对好氧堆肥的影响

探究3种菌组合成的复合菌剂对猪粪的降解性能以及堆肥产品质量的作用。采用单因素试验确定复合菌剂培养条件的最优范围,建立猪粪好氧堆肥体系,测定不同堆肥时期的各项指标。试验结果表明：复合菌剂最适培养条件为酵母粉3.9 g,尿素3.9 g,葡萄糖4.5 g,淀粉0.5 g, K₂HPO₄ 1.0 g, NaCl 5.0 g,蒸馏水1 000 mL,pH 7.5,添加量8%。添加复合菌剂堆体比自然堆体提前10 d完成堆肥,升温速度更快,高温期持续时间更长,纤维素降解率为64.79%,淀粉降解率为73.89%,油脂降解率为56.42%。3株降解菌组合而成的复合菌剂对于纤维素、淀粉和油脂具有良好的降解效果,均优于自然堆肥,作用于堆肥效果良好,在猪粪堆肥无害化处理及资源化利用方面具有一定应用价值。     

牛粪与蔬菜秸秆堆肥氮转化及温室气体排放研究

为获得高品质堆肥产品和改善堆肥工艺,指导堆肥生产。试验研究了牛粪与蔬菜秸秆、蘑菇渣条剁式堆肥中氮转化及温室气体排放的影响因子。结果表明,初始含水量设置为60%,每周翻堆1次,堆肥可以达到完全腐熟无害化标准,且养分含量较高;水溶性NH4+-N减少最少、水溶性NO+3--N增加最多;氨气排放浓度较低,其氮损失少;二氧化碳排放相对低,温室气体排放较少。     

碳氮比对牛粪好氧堆肥过程的影响

文章利用牛粪和玉米秸秆进行堆肥试验,研究碳氮比(C/N)对堆肥过程中温度、水分、pH、粪大肠菌值、蛔虫卵死亡率、GI值和堆制周期的影响。结果表明,C/N比的适当降低并不影响牛粪和玉米秸秆的堆肥,而且C/N比的下降(由27:1降到24:1),可使牛粪的处理量增加近一倍。但C/N比过低,堆料中牛粪所占比例增大,会使堆料的容重增大而不利于堆体的通风,导致堆体温度过高且高温持续时间过长,造成有机质的过度分解,从而影响堆肥的质量。     

不同通气量对牛粪好氧堆肥的影响

以新疆奶牛养殖业副产品新鲜牛粪为堆料,在添加生物腐熟剂的基础上,对堆体进行通气试验。分别设置适量通气(每天通气5min,速率为1.6m3/min)、过量通气(每天通气10min,速率为1.6m3/min)、不通气为对照共3个处理,研究了不同通气量条件下堆肥过程中有机质和养分的动态变化。结果表明,不同通气处理含水率的变化规律不同,过量通气处理水分损失最快;在堆肥结束时,各处理全氮的含量均有所增加,其中适量通气处理的含氮量增加最高,为2.50g/kg,增加了46.40%,说明适量通气可以减少堆肥过程中氮素的损失;堆肥结束时,各处理全磷含量比初期有所下降,在第20天时,3个处理的全磷含量达到最低值,为0.45g/kg;全钾含量比初期有所增加,且对照处理增加幅度最大,增加了1.09g/kg;堆肥结束时,速效养分的含量均有所增加,速效磷含量比初期增加了0.21g/kg,速效钾含量比初期增加了0.34g/kg;堆肥结束时,各处理有机质分解程度差异不大。