畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述

堆肥是畜禽粪便资源化利用的重要技术,但堆肥过程中碳氮损失会降低产品的农用价值并造成温室气体排放。堆肥过程中的污染气体排放受多种因素影响,本文综述了堆肥原料类型、辅料类型、初始C/N、含水率和通风速率对畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体（CH₄、NH₃、N₂O）排放的影响。结果发现：48.7%的C和27.7%的N在堆肥过程中损失,其中CH₄-C损失平均占初始总碳的0.5%,NH₃-N和N₂O-N损失分别占初始总氮的18.9%和1.1%。不同种类粪便堆肥碳氮损失差异明显,猪粪和鸡粪堆肥的温室气体排放量高于牛粪和羊粪。选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥均可促进有机物降解,其中以稻草或锯末为辅料时的温室气体排放量较低。初始C/N对堆肥过程N损失影响较大,总氮、NH₃和N₂O的损失均随C/N的增加而降低,其中C/N为20~25时最适宜N素保留。初始含水率显著影响CH₄和N₂O的排放,其排放量随含水率的增加呈显著上升趋势,以含水率为60%~65%最为适宜。通风速率（以堆肥干基计）为0.1~0.2 L·kg^-1·min^-1时,CH₄排放和总碳损失较低;通风速率为0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1时,N₂O、NH₃和总氮损失较低。因此,为降低畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体排放量,建议采用的工艺参数为：通风速率0.1~0.3 L·kg^-1·min^-1、含水率60%~65%、C/N为20~25。     

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。     

动物排放温室气体甲烷研究进展

甲烷是一种重要的生物源温室气体,自然界除微生物和部分植物能产生并排放甲烷外,动物也是一个重要的甲烷排放源.动物的甲烷排放源主要有反刍动物如牛、羊、骆驼等复胃动物,通过其消化过程及其代谢产物(如粪便及呼吸)产生并排放甲烷.此外,近年来发现其他动物如白蚁、线虫、蚯蚓也能产生甲烷.就国内外动物排放甲烷的研究进展进行了综述,并...     

堆肥过程中碳、氮转化与温室气体排放研究进展

农牧业生产事关民生,资源化处理农牧业废弃物是保证种养结合及养分循环必不可少的重要环节。实践表明,利用堆肥技术处理农牧废弃物不仅环保与安全,而且符合循环经济的要求,同时它也是目前国内外处理有机固体废弃物的主要措施。本文在分析和查阅大量文献基础上,对堆肥过程中温室气体排放动态及影响因素,有机肥堆制中碳、氮转化规律及其与微生物间的作用进行综述。分析影响堆肥碳、氮转化因子与相应的研究进展,指出研究中存在的问题并提出今后的研究方向。     

鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH₃)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45 d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH₃和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性。结果表明：含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45 d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度。NH₃和4种温室气体(CH₄、N₂O、CO、CO₂)在堆肥前期(1～22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量。NH₃和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在“此消彼长”的关系。对NH₃、CH₄、N₂O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率...     

畜禽废弃物堆肥氨气与温室气体协同减排研究

畜禽废弃物堆肥过程氨气与温室气体排放机理及减排技术是国内外学者的研究热点。堆肥过程中碳氮转化与氨气和温室气体的排放是相互关联的,而目前的研究主要关注氨气减排,尚缺乏对氨气与温室气体协同减排的系统性研究。因此,本研究通过系统梳理已发表的文献,分析了畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的产排机制和协同关系,阐述了影响因素、调控策略和减排潜力,探讨了氨气和温室气体协同减排的技术途径,展望了氨气和温室气体协同减排机理与策略研究的重点和方向,旨在为畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的协同减排提供理论依据和技术途径。研究表明,畜禽废弃物堆肥过程中氨气和温室气体的协同减排机理和调控途径尚不清楚,应加强在调节物料性质和优化供气策略的基础上,通过使用物理、化学和生物添加剂以实现堆肥过程氨气和温室气体的协同减排机理和技术研究。     

双氰胺和氢醌添加对堆肥温室气体排放的影响

为实现畜禽粪便堆肥过程温室气体和NH₃的同步减排,在添加一定氢醌的基础上,探究双氰胺添加比例和添加时间对堆肥温室气体和NH₃排放的影响。以猪粪和玉米秸秆为堆肥原料,设置5个堆肥处理：对照处理,添加0.03%氢醌处理,在氢醌的基础上第19 d添加0.1%的双氰胺处理、第0 d添加0.2%的双氰胺处理和第0 d与19 d各添加0.1%的双氰胺处理。在60 L的发酵罐中进行40 d的堆肥试验。结果表明：添加干质量0.1%~0.2%的双氰胺和0.03%的氢醌并未对猪粪堆肥腐熟度造成影响;氢醌作为脲酶抑制剂对堆肥NH₃和温室气体排放影响较小,在此基础上添加双氰胺可减少8.88%~12.94%的NH₃排放、6.79%~13.55%的CH₄排放和24.71%~35.83%的N₂O排放,总温室效应可降低18.61%~19.97%。考虑到经济成本和减排效果,建议在堆肥降温期添加双氰胺。     

蝇蛆预处理及辅料添加对鸡粪堆肥氨挥发和温室气体排放的影响

为明确蝇蛆预处理及辅料添加对鸡粪堆肥过程中NH₃挥发及温室气体排放的影响,本研究分别将风化褐煤、厨余垃圾、蘑菇渣与鸡粪混合,在进行蝇蛆预处理后堆肥,研究试验过程中NH₃挥发和温室气体的排放规律。试验设置8个处理,分别为对照组（无蝇蛆预处理）：纯鸡粪（CK1）、30%风化褐煤+70%鸡粪（CK2）、30%厨余垃圾+70%鸡粪（CK3）、30%蘑菇渣+70%鸡粪（CK4）;试验组（蝇蛆预处理）：纯鸡粪（T1）、30%风化褐煤+70%鸡粪（T2）、30%厨余垃圾+70%鸡粪（T3）、30%蘑菇渣+70%鸡粪（T4）。结果表明：蝇蛆预处理能够延长堆肥高温期,≥50 ℃天数均达到10 d以上,相比CK1增加5~9 d;在整个试验期间试验组NH₃挥发集中在堆肥第2天,试验组NH₃累积排放量显著低于对照组,降幅达到42.7%~61.1%,菇渣添加处理的NH₃累积排放量在对照组中最低;风化褐煤的添加能够显著降低N₂O排放,T2相比于T1降低84.2%,CK2相比于CK1降低51.7%。蝇蛆预处理能够显著降低CO₂排放当量,相比CK1降低32.1%~73.2%,其中,T4的CO₂排放当量最低。研究表明,蝇蛆预处理能够提高堆肥温度、延长堆肥高温期、显著降低NH₃排放和CO₂排放当量,若从堆肥温度及CO₂排放当量方面考虑蝇蛆预处理和菇渣组合为最优处理。     

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。     

不同堆肥处理猪粪温室气体排放与影响因子初步研究

利用封闭式测定箱对两种不同堆肥处理方式的猪粪产生的气体进行了取样，然后通过气相色谱分析仪对其所含二氧化碳（CO2）、氧化亚氮（N2O）、甲烷（CH4）进行了测定分析。参考其处理系统获得的温度、湿度、氧气浓度数据，结果表明，在相同条件下，二氧化碳的排放与猪粪内部的氧气状况密切相关，通风良好则排放量就大；而甲烷恰相反，缺氧与较高的湿度会促使甲烷排放；氧化亚氮是其硝化与反硝化过程的产物，若干湿交替，则会增加氧化亚氮的排放量，但其影响因子更为复杂。     

添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响

为研究过磷酸钙不同添加量对蔬菜废弃物堆肥过程中氨气和温室气体排放的影响,以生菜的废弃菜叶和玉米秸秆为原料,以过磷酸钙肥料为添加剂,进行了27 d的曝气供氧堆肥,对堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放(N20、CH4和C02)进行了监测.试验共设6个处理,除CK处理(不添加过磷酸钙)外,其余处理依次根据混合物料初始总氮物质量的5％、10％、15％、20％和25％的比例添加过磷酸钙.结果表明:添加过磷酸钙对减少堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放均有明显效果,氨挥发总量较CK减少了4.0％～16.7％,总温室气体C02排放当量减少了10.2％～20.8％.堆肥过程中排放的NH3对温室效应的贡献相对较大,各处理NH3的CO2排放当量为59.90～81.58kg/t,占4种气体总CO2排放当量的69％～77％.蔬菜废弃物堆肥过程中适量添加过磷酸钙是减少氨挥发和温室气体排放并提高堆肥品质的有效措施.     

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%。     

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。     

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%。     

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。     

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。     

温室气体排放与土壤理化性质的关系研究进展

根据国内外研究温室气体的献资料，综合分析了土壤理化性质对3种主要温室气体(CO2，CH4，N2O）排放影响的研究进展情况。影响温室气体排放的土壤理化性质主要是土壤有机质、质地、温度、湿度或Eh、pH。因此，深入而全面的研究土壤CO2、CH4、N2O排放与土壤理化性质之间的数量关系，尤其是与土壤基础物质之间的关系，估计土壤CO2、CH4、N2O的排放总量，初步提出区域性的温室气体减排方案是将来的主要研究方向。     

添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响（英文）

为研究过磷酸钙不同添加量对蔬菜废弃物堆肥过程中氨气和温室气体排放的影响,以生菜的废弃菜叶和玉米秸秆为原料,以过磷酸钙肥料为添加剂,进行了27 d的曝气供氧堆肥,对堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放(N_2O、CH_4和CO_2)进行了监测.试验共设6个处理,除CK处理(不添加过磷酸钙)外,其余处理依次根据混合物料初始总氮物质量的5%、10%、15%、20%和25%的比例添加过磷酸钙。结果表明:添加过磷酸钙对减少堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放均有明显效果,氨挥发总量较CK减少了4.0%~16.7%,总温室气体CO_2排放当量减少了10.2%~20.8%。堆肥过程中排放的NH_3对温室效应的贡献相对较大,各处理NH_3的CO_2排放当量为59.90~81.58kg/t,占4种气体总CO_2排放当量的69%~77%。蔬菜废弃物堆肥过程中适量添加过磷酸钙是减少氨挥发和温室气体排放并提高堆肥品质的有效措施。     

嘉兴市农业温室气体排放特征及减排路径

农业是重要的温室气体排放源之一,准确分析农业温室气体的排放特征可为制定和更新低碳化政策及措施提供重要依据。根据浙江省嘉兴市相关统计资料,参照《浙江省温室气体清单编制指南(2017年版)》温室气体核算方法,分析了嘉兴市2010—2016年农业温室气体的排放特征。结果显示:嘉兴市农业温室气体减排工作成效显著,年均减排幅度达8.4%,2014年较2013年减排20.2%;种植业是嘉兴市农业温室气体的主要来源,排放占比最大的温室气体排放源依次为化肥氮、稻田甲烷和与羊养殖相关的排放源,2016年,三者分别占嘉兴市农业温室气体排放总量的40.2%、36.0%和10.5%;种植业发展规模较大的桐乡市和平湖市农业温室气体排放量位居嘉兴市前2位;种植业和畜牧业体量都不大的嘉善县,农业温室气体排放量总体相应较小。稻田甲烷减排、合理施用化肥将是未来嘉兴市低碳农业发展的重点。     

湖北省畜牧业温室气体排放潜力

根据湖北省2007-2014年畜禽饲养量,按照《省级温室气体清单编制指南(试行)》要求,评估了湖北省2007-2014年畜禽养殖过程中的温室气体(GHG)排放潜力,并比较了2010年湖北省各地区的温室气体排放潜力以及各畜禽肠道甲烷(CH_4)、粪便CH_4、粪便氧化亚氮(N_2O)的排放状况。结果表明:(1)2007-2014年湖北省温室气体排放潜力总体呈现上升趋势,2014年达1 535.01万t CO2-eq,增幅11.50%;(2)2010年湖北省襄阳、孝感、黄冈和恩施的畜牧业温室气体排放潜力最大,占全省的58.81%;(3)非奶牛、水牛对肠道CH_4排放的贡献率最大,分别为43%、31%;猪是粪便CH_4和N_2O排放的主要来源,分别占粪便CH_4和N_2O排放潜力的83%和39%。因此,湖北省各地区应在保证畜牧业持续发展的同时,积极采取温室气体减排措施;针对不同畜禽种类、不同地理区域,应当有的放矢,因地制宜。