改性膨胀蛭石覆盖对沼液贮存氨气和温室气体排放影响

畜禽养殖污水贮存是重要的氨气(NH_3)和温室气体(GHG)排放源,本文以奶牛场沼液贮存气体排放为研究对象,探索采用不同酸性盐溶液改性膨胀蛭石后再覆盖对气体减排效果的影响。研究比较了硫酸铜改性蛭石(CuSO_4-VM)、氯化锌改性蛭石(ZnCl_2-VM)、未改性蛭石(UN-VM),以及不加覆盖(CK)4种条件下奶牛场沼液贮存32 d过程中NH_3、甲烷(CH_4)、二氧化碳(CO_2)和氧化亚氮(N_2O)排放情况,分析了不同改性处理蛭石覆盖对各气体排放的影响及其原因。研究发现,改性处理后可使蛭石覆盖对NH_3和CH_4的减排效果增强,ZnCl_2-VM、CuSO_4-VM和UN-VM对NH_3减排效果分别为90%、81%和34%;对CH_4减排效果分别为58%、21%和14%;对于CO_2的减排效果分别为-8%、2%和20%。蛭石改性后呈酸性,其覆盖后对污水的酸化是NH_3减排效果提高的关键因素;而蛭石改性后产生的对污水有机物的絮凝作用以及形成的良好覆盖是促使CH_4减排效果提高的主要原因。但是酸性的提高会降低改性蛭石覆盖对CO_2的减排效果。研究中较低的温度条件造成N_2O排放较低,不能判断改性对N_2O排放的影响。研究表明,改性膨胀蛭石覆盖可能是一种有效的污水贮存NH_3和CH_4的减排方法。     

沼液施用对土壤温室气体排放的影响

采用静态箱-气相色谱法,于2010年7月（夏季）、2011年3月（冬季）进行了不同沼液施用量对土壤二氧化碳（CO2）,甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）气体排放影响的研究。试验期间,沼液施用设为大量施沼液（夏季为28.36 gm-2,冬季为1.94 gm-2）,正常施沼液（夏季为9.45 gm-2,冬季为0.65 gm-2）和不施沼液等3个水平。结果表明:①夏季或冬季,处理对土壤二氧化碳排放影响均不显著。②夏季沼液施用8 h内,处理间对土壤甲烷排放具极显著差异（P＜0.001),其中大量施沼液时通量最大为3.98 mgm－2h－1;正常施沼液时通量最大为1.25 mgm－2h－1,8 h后处理间无显著差异（P＞0.05）。冬季在大量施沼液时,初期土壤甲烷排放通量明显高于正常施沼液及不施沼液,最大为0.28 mgm－2h－1;随后处理间土壤甲烷排放通量无显著差异。③夏季沼液施用20 h内,处理间对土壤氧化亚氮排放具极显著差异（P＜0.001）,最大值达1 641 gm－2h－1;处理间呈显著差异（P＜0.05）,大量施沼液、正常施沼液和不施沼液时土壤氧化亚氮排放通量分别为224～349,70～137,33～57 gm－2h－1;冬季则处理间土壤氧化亚氮排放无显著差异。图3参19     

锯末添加比例对牛粪贮存过程中氨气和温室气体排放的影响

为了研究添加锯末对牛粪堆积过程中气体排放的影响,试验采用静态箱技术探讨了牛粪单独贮存、牛粪和锯末质量比为2∶1和1∶1(干物质基础)对贮存过程中氨气和温室气体排放的影响.结果表明:在90d贮存期内,牛粪单独贮存、牛粪锯末质量比为2∶1和1∶1的氨气累积排放量分别为16.00,4.54和7.05mg/kg,氧化亚氮累积排放量分别为11.23,19.83和6.86mg/kg,甲烷累积排放量分别为839.87,81.24和65.69mg/kg,二氧化碳累积排放量分别为8.41,59.76和83.83g/kg.添加锯末显著降低了牛粪贮存过程中氨气和甲烷的排放量(p0.05),但同时也显著增加了二氧化碳的排放量(p0.05).牛粪锯末质量比为2∶1时,氧化亚氮排放量显著增加(p0.05),牛粪锯末质量比为1∶1时氧化亚氮排放量却显著降低(p0.05).牛粪单独贮存、牛粪锯末质量比为2∶1和1∶1时的总温室气体排放量分别为26.55,7.55和3.68g/kg(CO_2基础),与牛粪单独贮存相比,牛粪锯末质量比为2∶1和1∶1处理组的总温室气体排放量分别降低了71.57%(2∶1)和86.13%(1∶1).     

不同碳氮比对园林废弃物堆肥中氨气和温室气体排放的影响

[目的]针对园林废弃物堆肥过程中温室气体(CO₂、CH₄、N₂O)及氨气(NH₃)排放量大的问题,研究不同碳氮比对园林废弃物堆肥过程中温室气体和NH₃排放的影响,以期为降低堆肥产生的温室效应和NH₃污染提供技术支撑。[方法]在园林废弃物中添加不同质量的鸡粪,调节堆料碳氮比至25、30和35,利用傅里叶变换红外吸收光谱仪对堆肥过程中的NH₃和温室气体排放进行监测;采用标准方法对堆料的pH、有机碳、全氮含量进行检测。[结果]堆肥后所有处理组堆料均达到腐熟标准;园林废弃物堆肥所产生的温室效应以CO₂排放引起的温室效应为主,堆肥过程中CO₂排放量存在明显差异,碳氮比分别为25、30、35的处理组CO₂平均排放量分别为5.47、9.32、19.19 g/(kg·d),可见堆肥的温室效应随着碳氮比的增加而升高;NH₃排放量随着碳氮比的增加而明显降低,碳氮比分别...     

沼液替代化肥对小麦-玉米轮作温室气体排放及温室效应的影响

本文采用密闭箱-气相色谱法研究不同沼液灌溉模式,小麦-玉米轮作条件下温室气体的排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)和气体排放强度(GHGI)对小麦-玉米排放的温室效应进行估算。研究表明,在冬小麦-夏玉米轮作周期中,以清/沼比2∶1配比的沼液灌溉,小麦灌3次,玉米灌溉1次的处理(T3)和小麦灌溉4次,玉米灌溉1次的处理(T4)与常规施肥(CF)相比,GWP连续两年没有显著性差异,T3、T4和CF在2016年的GWP为2 990.82±285.00、3 235.48±307.05、3 047.35±315.11;T3、T4和CF在2017年的GWP为2 865.61±296.44、3 069.10±318.44和2 741.70±284.37。但小麦季灌溉1次,玉米灌溉1次处理(T1)和与小麦灌溉2次,玉米灌溉1次的处理(T2)的GWP比CF处理相比显著降低。T1和T2处理在2016年和2017年的GWP分别为2 578.57±279.39、2 586.13±263.01;2 702.59±300.75、2 733.19±260.81,T1和T2处理2016年比CF处理降低了15.38%和11.31%;2017年比CF处理降低了5.67%和0.31%。针对产量进行分析,T2、T3、T4和CF处理连续两年差异性不显著,其中T4处理在2016年产量比CF处理提高了4.12%。T3、T4的温室气体排放强度与常规施肥处理(CF)连续两年差异性不显著,2016年T1和T2处理与CF处理相比显著降低了0.56%,2017年T2处理和CF处理相比差异性不显著。综合考虑GWP与作物产量的因素,T2处理(小麦季2∶1沼液灌溉2次,玉米季2∶1沼液灌溉1次,施氮量为315 kg·hm~(-2))为最优选择,所以T2处理是可以替代化肥且较合理的灌溉模式。     

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。     

沼液酸化贮存技术研究进展

酸化贮存技术在降低沼液养分损失与气体减排方面具有优势,系统梳理沼液酸化贮存技术研究进展可为规范沼液贮存方式,协同降低养分损失与气体排放技术实施提供数据支撑。采用文献数据整理的方式,对酸化技术影响因素,酸化对沼液特性的影响效果与作用机理,酸化对多种气体减排效果的影响进行总结和分析。结果表明:1)酸化剂、酸化目标pH、贮存时间、方式、温度均会影响酸化贮存作用效果;2)酸化会通过降低沼液pH,改变缓冲物质之间的平衡,促进无机矿物质的溶解与有机物的降解,降低微生物活性与氨气(NH₃)排放量等方式影响沼液性质和降低养分损失;3)沼液酸化剂的科学选择、酸化技术参数的规范设定、酸化贮存过程的元素各化学形态转化机理以及酸化沼液产品的还田效果等有待深入研究。     

沼液替代化肥对麦季CH4、N2O排放及温室效应的影响

采用遮光密闭箱和气相色谱法,研究了化肥、化肥+稻草、50%沼液+50%化肥、100%沼液4个处理下麦季CH4和N2O的排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)对麦季CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。研究结果表明,与化肥处理相比,化肥+稻草处理显著(P<0.05)提高了麦季CH4和N2O排放通量,使其所产生的GWP及单位产量的GWP显著(P<0.05)增加,分别提高了57.90%和52.00%;而100%沼液、50%沼液替代化肥处理减少了麦季GWP及单位产量的GWP,分别降低了25.39%、10.88%和24.16%、10.97%,主要是由于沼液处理降低了麦季N2O排放总量。可见,稻麦轮作条件下沼液替代化肥措施会降低稻茬麦季的综合温室效应。     

猪场沼液还田对土壤和植物重金属含量的影响

还田消纳是猪场沼液资源化利用的主要方式。由于沼液中含有多种金属元素,过量浇灌会引发土壤重金属污染。目前,关于猪场沼液对耕地土壤和植物重金属污染特征的影响及其影响因子的研究还不够深入。在广西生猪养殖区,选取了4种不同耕地利用类型（叶菜类、果树类、饲草类、药草类）和14个样地,就不同沼液浇灌强度对土壤与植物重金属的影响规律及其影响因子进行研究。结果表明：在14个样地0～40 cm表层土壤中,重金属Cu、Zn、Cd的输入强度最大,且其含量和土壤pH变化和与沼液浇灌总量呈显著（p<0.05）正相关;在4种耕地类型中,杂交象草和空心菜的可食用部分Cu、Zn、Cd、Pb、Cr含量与沼液浇灌总量呈显著正相关;在沼液还田中,由于Cu、Zn的输入强度大,而植物对其的富集系数又较低,因此土壤中Cu、Zn积累较快;浇灌沼液对叶菜类和果树类的主要污染风险是Pb和Cd,而对杂交象草的污染风险较小。     

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.     

猪粪沼液施用对稻田CH4和N2O排放及温室效应的影响

为解决规模养殖废弃物超排引起环境污染严重且资源大量浪费的问题,采用静态箱-气相色谱法,研究猪粪、沼液替代化肥条件下稻田CH4和N2O排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)的方法对稻田CH4和N2O排放的温室效应进行估算。研究结果表明:与常规施肥相比,尽管猪粪替代化肥措施均显著(P<0.05)降低稻田N2O排放,但以100%或50%猪粪替代化肥处理仍显著(P<0.05)增加了稻田GWP及单位产量的GWP,分别提高了385.5%、218.2%和422.4%、228.4%,主要是由于猪粪替代化肥处理不仅改变了CH4排放规律,还显著增加了(P<0.05)稻田CH4排放。而采用100%或50%沼液替代化肥措施减少了稻田GWP及单位产量的GWP,分别降低了27.8%、15.4%和29.5%、18.8%,主要是由于沼液替代化肥处理显著降低了(P<0.05)稻田N2O排放。就综合温室效应而言,采用沼液替代化肥能够有效降低养殖排泄物稻田施用产生的温室效应。     

浙江省规模养猪场沼渣液养分特征和农田利用适宜性分析

为明确浙江省规模养猪场沼渣液养分含量特征,为沼渣液农田合理利用提供指导,分别在2016年5月和8月采集全省62个规模养猪场的沼渣液样品,测定沼渣液养分含量指标。结果表明,5月和8月采集的沼渣液样品平均pH分别为7.39和7.47,总有机碳平均含量分别为5.01 g·L~(-1)和4.79 g·L~(-1),全磷平均含量分别为0.34 g·L~(-1)和0.47 g·L~(-1),全钾平均含量分别为0.57 g·L~(-1)和0.81 g·L~(-1),全盐平均含量分别为3.06 g·L~(-1)和1.76 g·L~(-1)。铵态氮是沼渣液中主要的氮素形态,5月和8月沼渣液样品的铵态氮平均含量分别为689.2 mg·L~(-1)和1 235.5 mg·L~(-1),占沼渣液全氮含量的69.6%和81.2%。2次取样的沼渣液样品总有机碳变异幅度分别为126.2%和182.1%,全磷的变异幅度分别为86.7%和222.6%,全氮、全钾、铵态氮和全盐的变异幅度在44.5%～87.8%。不同区域沼渣液养分含量间没有明显差异,但5月和8月2次取样时间沼渣液样品含量差异极显著。沼渣液中铵态氮含量与全氮、总有机碳、全磷、全钾、含盐量等指标间都表现为显著线性相关。5月和8月全省沼渣液总养分含量(N+P_2O_5+K_2O)分别为1.91 g·L~(-1)和2.81 g·L~(-1),N∶P_2O_5∶K_2O分别为1∶0.31∶0.6和1∶0.35∶0.59。沼渣液养分指标间存在明显的相关性,氮、磷、钾的比例和作物需肥比例相似,农田利用时可以根据沼渣液铵态氮含量测定结果确定沼渣液施用量。     

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。     

秋闲期沼液施用对黑土区土壤氮素损失的影响

为探讨非种植期施用沼液的可行性,采用喷施加深翻及注施方式于2018年10月和2019年10月将不同氮素替代量的沼液施于东北黑土中,研究了黑土区作物收割后（秋闲期）沼液施用对玉米土壤有机质含量的影响,考察了黑土区玉米土壤铵态氮挥发和铵态氮及硝态氮淋溶特性。结果表明：沼液施用能够增加土壤有机质含量,注施沼液对土壤有机质的升高幅度要高于喷施处理。秋闲期在低温条件下以喷施加深翻的方式施用沼液能够减少土壤氨挥发量。秋闲期当喷施氮素替代量在135 kg·hm^-2·d^-1以下时可以施用沼液,此时未发生铵态氮和硝态氮淋溶风险,而采用注施方式时,即使沼液氮素替代量为90 kg·hm^-2·d^-1时仍有潜在发生铵态氮淋溶的风险。两年试验结果初步表明,黑土区秋闲期采用合理的氮素替代量及施用方式施用沼液是可行的。     

长期粪肥还田条件下稻米品质及氮肥利用率

为明确等氮量粪肥替代化肥对水稻产量、稻米品质与氮肥利用率的长期累积效应,本文基于长期定位田间试验,于第8~9a采用2种粪肥（猪粪、沼液）和2个氮替代比例（50%、100%）处理,对水稻产量、稻米品质及氮素吸收与利用进行研究。结果表明：等氮量猪粪、沼液和化肥处理水稻产量差异不显著。与化肥相比,等氮量猪粪、沼液处理提高了整精米率和稻米食味值,有助于改善稻米食味品质,其主要原因是降低了稻米蛋白质含量。等氮量猪粪处理降低了稻米垩白粒率和垩白度,有利于改善稻米外观品质;沼液处理对稻米外观品质影响较小。水稻氮肥吸收利用率（NUE）整体呈现等氮量沼液 > 化肥 > 猪粪处理的规律,并与氮肥生理利用率、稻米胶稠度呈显著负相关。其中,沼液处理年均NUE为41.9%~44.0%,高于化肥处理（40.7%）,主要原因是增加了稻草氮含量。但与化肥相比,50%沼液、100%沼液和50%猪粪处理NUE差异均不显著,而100%猪粪处理显著降低了NUE。等氮量猪粪、沼液替代化肥有助于改善稻米食味品质;等量沼液、半量猪粪氮替代对水稻产量及NUE影响较小,而全量猪粪氮替代会显著降低水稻NUE。     

不同环境温度下猪场沼液絮凝工艺参数的优化研究

絮凝是一种高效、低廉的生猪养殖场沼液处理技术,其处理效果受环境温度影响显著。为深入研究环境温度对猪场沼液的絮凝效果及处理工艺参数影响,本研究通过室内模拟试验,优化了低温（2～9℃）、中温（11～17℃）和高温（29～36℃）3种环境温度条件下的絮凝工艺参数,并探寻最佳絮凝效果及最优工艺参数值。结果表明：随着环境温度升高,絮凝剂投加量及搅拌速度的最优取值越小,p H的最优取值越大;中温条件下的最佳絮凝效果优于低温和高温。3种环境温度条件下聚合氯化铝（PAC）投加量、聚丙烯酰胺（PAM）投加量、pH值和搅拌速度的最优值分别为,低温（7.24 g/L、96.91 mg/L、6.41、381.84 r/min）,中温（5.12 g/L、77.61 mg/L、7.22、322.29 r/min）,高温（2.93 g/L、21.99 mg/L、8.38、287.62 r/min）,与原工艺相比,絮凝剂成本分别可降低6.57元/t、14.33元/t和20.88元/t。验证发现最优工艺对应的总磷、总氮和浊度去除率分别可达82.58%、86.81%和51.86%以上,研究结果可在不同环境温度条件下为猪场...     

基于沼液浓缩的液态有机肥利用现状与展望

厌氧发酵是解决有机废弃物处理与资源化利用的有效手段,然而发酵残余物——沼液的处理利用成为限制厌氧发酵技术发展的关键因素。沼液中富含养分及活性物质,可作为有机肥还田,在农田承载力和运输成本的双重约束下,沼液浓缩制肥技术迅速发展。沼液浓缩不仅可以减少储存和运输成本,还可以大幅度提高单位体积沼液中的养分含量,复配成高品质有机肥,分离后的水还可回用或达标排放。本文通过查阅文献,根据现阶段的沼液浓缩技术及浓缩液利用现状,分析了不同浓缩技术的优缺点及浓缩液制肥潜力,并对沼液的应用潜力提出了展望及建议。