生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程氮素转化的影响

为了研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化处理过程中氮素转化特征的影响,分析堆肥过程中氮素的转化及损失规律,用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间,可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,并可促进堆肥后期NH+4-N向NO-3-N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH+4-N/NO-3-N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。     

生物质炭添加量对伊乐藻堆肥过程氮素损失的影响

为探讨高温堆肥中氮素损失的有效控制技术,研究以生物质炭为添加剂对伊乐藻与稻草混合堆肥过程中氮素损失的影响,通过静态高温好氧堆肥试验,设置了6个处理,即：CK（不添加生物质炭）、5个生物质炭不同添加量处理（以CK为基础,生物质炭添加量分别为CK堆体干基质量的6%、18%、30%、42%、54%）,监测了伊乐藻与稻草混合堆肥过程中堆温、氨挥发速率等相关指标的变化。结果表明,与 CK 相比,添加生物质炭可以提高堆温、延长高温期天数、缩短堆肥周期,堆肥周期减少天数与生物质炭添加量呈极显著的对数曲线相关（P<0.01）;添加生物质炭可以显著降低堆肥过程中的氨累积挥发量（P<0.05）,但与CK相比,生物质炭添加量为6%、18%处理的氨累积挥发量分别增加了26.58%、6.34%,同时,氮素损失率亦高于CK处理;堆肥过程中氮素损失率与生物质炭添加量关系密切,呈显著的一元三次曲线相关（P<0.05）,生物质炭的适宜添加量为27.11%～45%;根据不同影响因子的标准偏回归系数,对堆肥体氮素损失率的影响,由大到小依次为全氮、铵态氮、有机碳。     

不同热解温度生物质炭对羊粪堆肥过程氮素损失的减控效果

为探讨高温堆肥中氮素损失的有效控制技术，以2种不同热解温度制备的稻壳生物质炭为堆肥添加剂，与羊粪、食用菌渣混合，进行了43 d的堆肥试验。设置了3 个处理，羊粪与食用菌渣质量比9:1混合体作为预备物料，在预备物料上分别添加450、650 ℃热解的生物质炭（占预备物料质量百分比15%）为B1、B2处理，在预备物料上添加未热解的稻壳（与生物质炭等体积）为CK处理。监测了堆肥体的温度、NH3挥发、N2O排放、pH值等参数变化动态，分析了不同热解温度生物质炭在堆肥中的保氮效果。结果表明，B1、B2处理促进了堆肥初期的温度快速上升，堆肥体初次升温至55 ℃所需时间分别较CK 缩短了2、6 d，B2 处理的促升温、增温效应优于B1 处理；堆肥43 d 后，CK、B1 与B2处理的NH3挥发累积量分别为378.12、117.22、94.16 mg/kg，N2O排放累积量分别为13.9、26.3、23.6 mg/kg，氮素损失率分别为47.8%、34.1%，30.5%；B1、B2处理增加了堆肥体N2O排放，降低了堆肥体NH3挥发，整个堆肥过程中N2O排放累积量远小于NH3挥发累积量，添加生物质炭对堆肥过程氮素损失表现为正向的减控作用，B1、B2处理的氮素损失率分别较CK处理降低了28.6%、36.19%，B1、B2处理之间差异不显著（P＞0.05）。综合堆温快速上升、氮素损失控制等指标，B2处理对羊粪堆肥过程保氮效果优于B1处理；堆肥工程中应用生物质炭减控氮素损失及提高堆肥质量，优选热解温度650 ℃制备的生物质炭。     

添加不同粒径炭基辅料改善猪粪好氧堆肥质量的效果

为提高畜禽粪便堆肥质量和改善堆肥工艺,创制了一种炭基辅料,与猪粪、食用菌渣混合,进行了30 d的堆肥试验。设置了3个处理,即:猪粪与食用菌渣高温好氧堆肥(CK)、1~2 cm粒径炭基辅料替代CK处理中60%(体积比)的食用菌渣(B1)、6~7 cm粒径炭基辅料替代CK处理中60%的食用菌渣(B2)。监测了堆肥体的温度、氨挥发、氧化亚氮排放、pH值、EC值等参数变化情况,并以堆肥初次升温至55℃所需时间、氮素损失率、C/N比变化率、种子发芽指数、辅料回收率为指标,采用模糊评价法,分析了不同粒径炭基辅料在堆肥中的应用效果。结果表明,与CK相比,炭基辅料可以显著促进堆温快速上升、提高堆肥积温(P0.05),B1、B2处理的堆肥体初次升温至55℃所需时间分别较CK减少了4、11 d,堆肥积温显著大于CK,B2处理的促升温、增温效应优于B1处理;堆肥30 d后,CK、B1与B2处理的氨挥发累积量分别为605.41,374.94,303.68 mg/kg,氧化亚氮排放累积量分别为35.80,49.53,74.94 mg/kg,B1、B2处理的堆肥体氮素损失率为43.10%,39.67%,分别较CK降低了16.13%,22.81%,堆肥体氮素损失的降低主要是NH3挥发的有效控制;炭基辅料降低了堆肥体的EC值,显著提高了种子发芽指数(P0.05);根据模糊评价结果,B2处理的堆肥效果优于B1处理,炭基辅料应用于高温好氧堆肥工艺的适宜粒径为6~7 cm。     

添加菌糠对鸡粪-烟末堆肥腐熟度及污染气体排放的影响

为探索鸡粪-烟末混合堆肥体系合适的菌糠投入量,减轻堆肥过程中污染气体的排放,通过35 d的堆肥试验,设置3个菌糠投入量[0(CK)、5%、10%],研究鸡粪-烟末堆肥条件下添加菌糠对堆肥腐熟度和污染气体排放的影响。结果表明,堆肥处理堆体温度均能在55℃持续8 d以上,达无害化标准。与CK相比,添加5%、10%菌糠处理堆肥产品对作物生长无毒害作用,腐熟度得到有效改善,但均未达到腐熟标准;添加5%菌糠处理总有机碳(TOC)损失降低了2.39个百分点,总氮(TN)损失降低了8.92个百分点;添加10%菌糠处理TOC损失增加了0.27个百分点,但TN损失降低了11.89个百分点。综合考虑堆肥腐熟度、碳氮损失和环境效应,添加菌糠作为膨松剂能够提升堆肥腐熟度并减少污染气体排放,更有利于农业废弃物肥料化的可持续发展。     

生物质炭对番茄秸秆和鸡粪好氧堆肥氮磷钾元素变化的影响及其机理

蔬菜秸秆和畜禽粪便的无序排放,既污染环境又损失矿质营养,可经过好氧高温堆肥去除病害,转化为理想有机肥料,实现农业废物的资源化利用。生物质炭因其多孔、稳定性以及在环境元素固化稳定化和调节生物活性方面应用广泛,可快速提高堆肥温度,增加生物活性,减少氮素营养损失。以番茄秸秆和鸡粪为原料,添加秸秆炭、泥炭和沸石作为堆肥调理剂,对比生物质炭与其它调理剂添加对番茄秸秆和鸡粪共堆肥系统中腐熟程度以及氮磷钾元素变化的影响和堆肥前后调理剂表面结构和基团的变化,探讨不同调理剂对营养元素变化的影响和机理。结果表明:秸秆炭处理升温最快,7d即达到最高温56℃,最高温比其他处理高10℃以上。堆肥结束时,添加秸秆炭、泥炭和沸石以及对照组的处理全氮增加量分别为91.67%,90.91%,54.78%和44.92%;全磷增加量分别为52.36%,29.02%,31.49%和-12.51%,秸秆炭处理对堆体中氮磷元素的影响较其他调理剂高。可见,添加秸秆炭较其他调理剂更能促进堆体有机物的快速降解和腐熟。傅里叶远红外光谱和电镜分析表明,秸秆炭孔隙度高,比表面积大,更有利于堆肥中促腐微生物附着生存,而且堆肥后秸秆炭表面原-OH官能团含量增加,促进了堆肥中氨的固定。因此,生物质炭较其他堆肥调理剂更易促进蔬菜堆肥的腐熟和减少氮磷营养的损失,从而达到堆体快速无害化、减少营养元素损失和促进农业秸秆、畜禽粪便资源化利用的综合目标。     

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%。     

过磷酸钙在病死猪堆肥中保氮效果研究

为研究不同比例的过磷酸钙添加剂对病死猪堆肥过程中氮素转化和保氮效果的影响,本试验将病死猪尸体、水稻秸秆按一定比例混合后,设置未添加(CK)、添加5%(T1)和10%(T2)过磷酸钙3个处理,进行了为期30 d的堆肥发酵试验。结果表明,各堆体大于50℃的高温均能保持10 d以上,满足堆肥无害化的要求;添加初始物料鲜重的5%和10%的过磷酸钙对降低堆肥的p H值,增加堆肥的铵态氮、硝态氮、全氮含量均具有明显的效果。堆肥结束时,T1、T2处理的堆肥产品的总氮含量分别比对照高10.7%、10.1%,保氮效果显著。添加5%过磷酸钙处理的堆肥产品在第14 d时种子发芽指数达101.4%,高于对照,过磷酸钙促进了病死猪堆肥的快速腐熟。在病死猪堆肥中添加适量的过磷酸钙,可以降低堆体氮的损失,在堆肥工程中具有较广阔的应用前景。     

添加微生物菌剂对牛粪高温堆肥腐熟的影响

通过向堆肥中添加微生物菌剂和腐熟堆肥研究了其对堆肥腐熟速度的影响。结果表明,添加菌剂和腐熟堆肥在堆制初期均能促进堆体快速升温,较对照提前1～4d到达高温阶段(＞50℃),且菌剂添加量越大,升温越快;与对照相比,添加600mg·kg~(-1)菌剂和50g·kg~(-1)腐熟堆肥使高温期(＞50℃)延长了3～4d。堆制29d后,添加600 mg·kg~(-1)菌剂和50 g·kg~(-1)腐熟堆肥的处理均较好腐熟,种子发芽指数分别为92．1％和84．4％,其他处理则未达到腐熟。这表明向堆肥中接人一定量的菌剂和腐熟堆肥均可加快堆肥腐熟,缩短堆肥周期。     

木本泥炭添加比例对猪粪堆肥腐熟度和污染及温室气体排放的影响

针对当前猪粪好氧堆肥过程中存在的腐熟度低、氮素损失严重、污染气体排放量大等问题,该研究以木本泥炭作为添加剂与猪粪进行联合堆肥,研究了不同木本泥炭添加量(添加比例依次为占物料湿基质量的5%、10%、15%和20%的4个处理)对猪粪好氧堆肥产品腐熟度和堆肥过程中CH4、NH3和H2S等污染气体排放变化的影响。结果表明:在猪粪堆肥中添加木本泥炭作为调理材料,堆体可成功启动升温,在第2~4天堆体可进入高温期,并持续7 d以上,达到无害化卫生标准;经28 d好氧堆肥以后,堆肥产品p H值为8.0左右,电导率值为1.47~1.82 m S/cm,发芽指数均大于80%,达到腐熟标准;木本泥炭添加量增加至15%以上时,有机质分解程度高,物料干质量降解率达22%左右,28 d堆体含水率下降35%左右,CH4、NH3和H2S排放量分别减少82.12%~89.48%、53.47%~63.31%、50.98%~62.76%,总温室气体排放当量减少70.34%~83.26%,堆体总氮损失减少率达44%~63%,保氮效果显著。因此,建议木本泥炭用作猪粪堆肥添加剂的最优添加量为15%~20%(以物料总湿重计)。