养猪舍不同发酵床垫料重金属Zn累积特征初探

为了研究养猪舍不同发酵床垫料及发酵床底部表层土壤中重金属Zn的累积特征与活性大小,以节约经济成本和适宜猪生长发育为前提选取3种发酵床垫料组合:FJ(40%稻壳+60%菌糠)、FD(40%稻壳+60%锯木屑)、FW(40%稻壳+60%酒糟),采用物质流分析(MFA)和潜在生态危害评价的方法进行研究。结果表明,一个在养猪周期过后,重金属Zn在垫料FD中累积量较大;而不同垫料对Zn活性大小的影响不同,FD中有效态Zn活性显著高于其他2种,所占比例高达25.01%,其次是FJFW(P0.05);表层土壤中,有效态Zn活性高低差异不显著(P0.05)。所选取的3种垫料中,尽管Zn在FJ中累积量最小,渗漏到土壤中的全量Zn与有效态活性与其他2种垫料无明显差异,然而其潜在生态风险最小,因此从控制Zn污染角度出发,该配比垫料优于FD与FW。经过潜在生态危害评价分析,3种垫料在养殖结束后其潜在生态危害均未超过轻微生态危害临界值(Ei r≤40),在不断补充垫料的前提下发酵床可以使用约10年。     

猪发酵床不同垫料中As、Hg累积规律

为研究在发酵床养猪过程中不同组成垫料的As、Hg累积规律,本文以木屑、稻壳和秸秆为原料,配制成3种垫料处理,分别为木屑(S)、木屑+稻壳(SR)和木屑+稻壳+秸秆段(SRS),在一年半的时间里,测定了4批育肥猪养殖结束时不同层次垫料中As、Hg含量,分析了长期使用后不同发酵床垫料中As、Hg累积情况,为发酵床废弃垫料的后续农用提供理论依据。结果表明,随着猪养殖批次的延长,3种处理及其不同层次垫料As、Hg含量均存在不同程度增加。4批猪养殖结束时,As累积量最大的是SRS处理的发酵床,为1 921.7 mg·栏~(-1),Hg累积量最大的也是SRS处理的发酵床,为21.1 mg·栏~(-1)。S、SR、SRS处理的As、Hg含量分别为2.921、2.190、2.621 mg·kg~(-1)和0.048、0.036、0.042 mg·kg~(-1),均符合《农业行业标准有机肥料》(NY 525—2012)、《食用农产品产地环境质量评价标准》(HJ/T 332—2006)的标准限值。     

北京养殖鸡舍发酵床废弃垫料资源化利用评价

发酵床养殖技术是基于控制畜禽粪便排放与污染而发展起来的一种新型养殖技术。通过对不同养殖场发酵床废弃垫料理化性质进行测定,判断其是否能够直接作为有机肥料施用到土壤中。结果表明,废弃垫料中富含有机质、全氮、全磷、全钾等营养元素。其中有机质43.19%~53.95%,全氮2.28%~2.66%,全磷(P2O5)2.36%~2.70%,全钾(K2O)2.80%~3.62%,均符合国家有机肥料农业行业标准(NY 525—2012)。但废弃垫料中p H值为8.03~8.93,EC为3 679~4 310μS/cm,大肠杆菌数量在48.00×104~52.00×104cfu/g之间,沙门氏菌数量在18.33×102~38.33×102cfu/g之间,种子发芽率指数为15.88%~31.52%。在废弃垫料资源化利用方面,发酵床废弃垫料虽具有有机肥料的基本性质,但是其p H值偏碱性,盐分含量偏高,存在使我国北方土壤碱化、土壤盐渍化风险;大肠杆菌严重超标,具有生物安全隐患;种子发芽率指数低,说明废弃垫料中存在抑制种子萌发的毒素。因此施用前必须对养殖发酵床废弃垫料进行无害化处理。     

猪发酵床废弃垫料不同配比基质对辣椒生长及品质的影响

以第一代猪发酵床废弃垫料基质(WD)为主要原料,通过添加蛭石和醋糟中的一种或两种进行基质配比,测定了不同复配基质的理化性质(容重、总孔隙度、水气比、pH、EC、全氮、碱解氮、有机质等),研究了不同基质对辣椒的植株生长、光合作用、产量及果实品质的影响。结果表明:T8处理(WD︰醋糟︰蛭石=9︰2︰6)的物理性质均在理想基质范围内;T7(WD︰醋糟︰蛭石=9︰4︰4)、T8、和T9(WD︰蛭石=9︰5)处理的全氮、碱解氮、速效钾含量较低,全磷、速效磷含量较高,pH较高,EC值较低;T7、T8和T9处理的辣椒植株株高、茎粗显著高于其他的处理;T8处理的辣椒叶片光合作用最强,叶绿素含量最高,且显著高于CK;T8处理的辣椒植株产量最高,其次为T4(WD︰醋糟=5︰2)处理,T4、T8处理分别较CK产量提高7.74%、11.14%;T7和T8处理辣椒的可溶性固形物含量相对较低,但其Vc、可溶性蛋白和可溶性糖含量相对较高。综合考虑,生产上推荐使用T8处理作为辣椒生长的有机栽培基质。     

发酵床养猪废弃垫料的资源化利用评价

发酵床养殖技术是基于控制畜禽粪尿排放与污染的一种新型生态养殖模式,但其有机废弃物的处理和应用值得进一步研究.本文测定了我国山东、吉林两省5个发酵床养猪场的废弃垫料的有机质、氮、磷、钾、重金属元素、抗生素和盐分含量以及有害微生物数量.结果表明,废弃垫料中富含有机质、氮、磷、钾等营养元素.其中有机质含量为42.62％～54.12％,全氮1.54％～2.12％,全磷(P2O5)2.24％～5.55％,全钾(K2O)0.57％～2.15％;Cu、Zn、Cr、As、Ni、Pb、Cd、Hg等8种重金属元素含量均符合国家有机肥料农业行业标准(NY 525-2012)和城镇垃圾农用控制标准(GB 8172-1987)的限量标准;土霉素(Oxytetracycline,OTC)、四环素(Tetracycline,TC)、金霉素(Chlortetracycline,CTC)等四环素类抗生素含量低,环境风险小;蛔虫卵和大肠杆菌含量均超过NY 525-2012和GB 8172-1987的规定限值,蛔虫卵死亡率范围为90％～94％,总大肠杆菌的数量范围为1.29×105～2.24×106cfus/g;垫料盐分含量达到22.11～45.71g/kg.评价结论:发酵床废弃垫料具有有机肥料的基本性质,但是盐分含量偏高;肠道寄生虫卵严重超标,具有生物安全隐患,施用前必须对其进行无害化处理.     

养猪发酵床不同发酵程度垫料微生物群落结构特征的PLFA分析

发酵床养猪是一种新型的养殖技术,可有效缓解养猪的环境污染问题,微生物在其中起关键作用。为明确养猪发酵床发酵过程微生物群落的变化规律,为发酵床的科学管理提供依据,本研究采用磷脂脂肪酸生物标记（phospholipid fatty acids,PLFA）法分析养猪发酵床不同发酵等级垫料的微生物群落结构特征。采用色差法将垫料分为3个发酵程度等级：1级、2级和3级,采集不同发酵等级表层（0~15 cm）和里层（30~45 cm）垫料样本,测定各样本的PLFA。结果表明,共检测到61种PLFA,发酵2级垫料的PLFA种类最多,发酵3级垫料的PLFA种类最少。在各垫料中,PLFA分布量均表现为细菌 > 真菌 > 放线菌。指示细菌、真菌、放线菌、革兰氏阳性细菌（G⁺）、革兰氏阴性细菌（G^-）的PLFA及总PLFA在各发酵等级表层垫料的分布量均显著大于其在里层垫料的分布量,最大值出现在发酵1级表层垫料中。与对照（未发酵垫料）相比,发酵垫料总PLFA含量均显著增加（P<0.05）。发酵3级表层垫料的真菌/细菌值最大,发酵2级表层垫料的G⁺/G^-值最大。多样性分析表明,Shannon指数和Pielou指数最大值出现在发酵2级垫料中,而Simpson指数最大值出现在发酵3级表层垫料中。聚类分析表明,当欧氏距离为233.15时,可将不同发酵等级垫料聚为3个类群,同一发酵级别的垫料聚在相同类群中;主成分分析表明,发酵1级表层和里层垫料单独归一类群,其他发酵等级垫料和对照垫料归另一类群中。综上,不同发酵等级垫料的微生物种群结构不同,发酵1级表层垫料微生物分布量最大,发酵2级垫料的微生物种类最多,相同发酵级别表层和里层垫料微生物群落结构相似。     

猪舍不同发酵床垫料氨挥发与氧化亚氮排放特征

为了探明发酵床养猪过程中的氨挥发与氧化亚氮排放特征,分别选取3种不同原料的发酵床:稻壳+锯木屑(FD)、稻壳+菌糠(FJ)、稻壳+酒糟(FW)作为研究对象,采用静态箱法收集气体,对1个养猪周期内(140 d)的氨挥发和氧化亚氮排放量进行测定。结果表明,3种垫料的氨挥发高峰期呈现出一定的时间顺序:FW主要出现在饲养前期,FJ出现在前中期,而FD则集中在饲养中后期。3种垫料的氨挥发总量具有显著性差异,FW发酵床在整个养殖周期内的氨挥发总量最大,为9.06 kg;其次是FJ,氨挥发总量达到4.83 kg。3种发酵床垫料的氧化亚氮排放规律具有一致性,即排放高峰期主要集中在饲养中后期;其排放总量同样具有显著性差异,同氨挥发总量一样,FW的氧化亚氮排放总量最高,达到2.06 kg;其次是FJ,氧化亚氮排放总量为1.74 kg。通过物质流分析发现,以氨气和氧化亚氮转化损失的氮量占氮素总损失量的23%~36%,说明气体转化是发酵床养猪过程中氮素的主要损失途径之一。     

发酵床养猪垫料的养分转化与植物毒性研究

发酵床养殖技术也被称为原位堆肥技术,是一种值得推荐的控制畜场粪便排放与污染的生态养殖模式。本研究检测了发酵床的水分、温度和pH值变化以及在连续饲养两批猪后垫料中碳、氮和磷的组成与含量变化情况及其对植物毒性的强弱。结果表明,发酵床使用期间水分为58%-61%,垫料内部温度维持在40-55℃;在连续饲养两批猪后,垫料的pH值升高至8.16,氮、磷含量显著提高,铵态氮、亚硝态氮和硝态氮浓度显著升高,C/N比由养猪前的84∶1下降至31∶1,N/P比由2.8∶1下降至1.26∶1;垫料中的总铜浓度由7mg·kg^-1升高至89mg·kg^-1。以白菜种子作发芽试验考察废弃垫料的植物毒性,其相对发芽率为86.67%,相对根长为132.95%,发芽指数（Germination Index,GI）为115.23%,说明饲养了两批肥猪的发酵床垫料无植物毒性作用,对根的生长有促进作用,可作为有机肥还田。     

棉隆消毒改善发酵床垫料基质连茬栽培西瓜的效果研究

以发酵床垫料为主要原料的复合基质作为栽培基质,采用槽式栽培方式,研究连茬种植西瓜效果、种后基质理化和微生物学性状的变化特征以及棉隆消毒后旧基质连茬种植西瓜效果。结果表明:种完1茬西瓜的旧基质继续种植西瓜会出现再植障碍,整个生育期枯萎病发病率可达35%;种植西瓜对基质中尖孢镰刀菌数量影响显著,连续种植2茬西瓜后,基质中尖孢镰刀菌数量可从0升高至8.0×10~3cfu·g~(-1)基质;种完1茬西瓜的旧基质经棉隆消毒处理后,真菌和尖孢镰刀菌数量均显著减少,且继续种植西瓜后其产量和单果重与新配基质相比均无显著差异。     

发酵床垫料中微生物16S rDNA PCR反应条件的建立与优化

为探讨发酵床垫料中微生物16S rDNA基因扩增实验中诸多因素对实验结果的影响,采用单因素法对16S rDNA基因扩增时PCR反应体系中的5个潜在因素(Mg2+、dNTP、引物、Taq酶、模板DNA)5水平上进行优化实验,并进一步优化了反应程序中的退火温度、循环次数。结果表明:25μL的最佳反应体系为:10×PCR buffer 2.5μL、MgCl22.0 mmol·L-1、dNTP 0.2 mmol·L-1、引物0.2μmol·L-1、Taq DNA聚合酶0.5 U、模板DNA 50 ng;最佳反应程序为:在94℃下进行4 min预变性;随后循环扩增25个循环(包括94℃变性45 s,53.7℃退火30 s,72℃延伸90 s);最后在72℃下延伸10 min。     

芜湖燃煤电厂周边土壤中砷汞的分布特征研究

探讨了芜湖燃煤电厂周边随距电厂水平方向、垂直剖面土壤中砷汞总量及形态分布特征,并分析了土壤中砷汞与理化性质之间的相关性。结果表明:土壤中As、Hg的变幅分别为3.821～19.264mg/kg,0.025～1.696mg/kg,平均含量分别为6.671mg/kg和0.212mg/kg。As、Hg含量总体分布特征为:距电厂1km处最大,距电厂1km距离内次之,距电厂1km以外,随距离增大而减小,其中汞随距离衰减明显。土壤汞含量在东南-西北(SE-NW)主导风向上明显大于东北-西南(NE-SW)非主导风向,而As含量在不同风向上基本无差异;土壤汞含量随剖面深度的增加明显减少,而砷在剖面上的分布规律不明显。土壤中砷主要以硫化物态和残渣态存在,而汞以残渣态和腐殖酸结合态为主。表层土中As、Hg与理化性质之间存在不同程度的相关性。     

Arsenic Accumulation in Two Vegetables Grown in Soils Amended with Arsenic-Bearing Chicken Manures

The use of organoarsenic roxarsone as a feed additive, which is widely used as a growth promoter in animal production, has caused concern over potential negative environmental impacts. A pot experiment was conducted to investigate the growth and arsenic (As) uptake of pakchoi cabbage and tomatoes grown in a gray Fluvo-aquic soil amended with 2% As-bearing chicken manures to which 50 mg kg^?1 and 80 mg kg^?1 roxarsone were added, respectively. Arsenic accumulation factors of pakchoi cabbage were significantly greater than those of shoots of tomato. The biomass, As content, and As accumulation factors of both vegetables showed significant differences with species. The correlations between As contents and biomass of the vegetables were positive in pakchoi cabbage and negative in tomato. Arsenic accumulation was apparent in pakchoi cabbage; therefore, crop species with a potential to accumulate As, such as pakchoi cabbage, should be avoided when fertilizing with As-polluted manures due to food safety concerns.     

生物炭对复合污染土壤—作物中镉砷累积和转运的影响

针对镉砷复合污染土壤中小麦籽粒重金属积累问题,采用生物模拟方法,以镉砷复合污染区土壤为研究对象,探究杏核生物炭(C1和C2分别表示3%和6%生物炭添加量)对复合污染土壤—小麦/玉米系统中镉砷累积和转运的影响。结果表明：添加生物炭(C1、C2)显著降低了小麦季根际/非根际土壤Cd、As有效性,并且小麦籽粒中Cd、As含量分别比CK平均降低19.25%和50.70%,但前者差异不显著。对玉米而言,生物炭C1、C2处理显著降低穗中Cd和As含量,降幅分别为85.67%,61.28%和98.36%,96.48%;此外,施用生物炭显著降低了小麦—玉米体系中镉砷的转运和累积,但对小麦镉由秸秆向籽粒转运及籽粒中镉累积的影响未达显著水平。总之,添加3%生物炭可降低小麦籽粒和玉米穗中镉、砷含量,且对玉米穗中重金属镉、砷降低效果更明显,综合分析生物炭对镉、砷在复合污染石灰性土壤—小麦/玉米体系中迁移和累积的阻控效应,推荐施用3%生物炭为宜。     

Arsenic Bioremediation Potential of Arsenite-Oxidizing Micrococcus sp. KUMAs15 Isolated from Contaminated Soil

Environmental arsenic (As) contamination, considered as the largest mass poisoning of the human population, has become a serious health concern for the people of South East Asia, including those living in the Bengal delta. An As-resistant strain, KUMAs15, was isolated from the As-contaminated fields in Nadia Ddistrict in West Bengal, India and was evaluated for its possible use in environmental As bioremediation. Molecular identification based on 16S rDNA gene sequencing revealed that the strain belonged to the genus Micrococcus. The strain tolerated high levels of As and oxidized arsenite under the culture condition. The strain also accumulated large quantities of As when exposed to a wide range of environmentally relevant concentrations of inorganic As. Analysis of the aoxB, arsB, and arsC gene expression explained the underlying cause of arsenite oxidation and As accumulation by KUMAs15. The As-resistant strain KUMAs15 of Micrococcus sp. was suggested to be a potential environmental As decontaminant.     

成都平原土壤中砷的空间分布及污染评价

在成都平原核心区(14县区)采集土壤样品197个,室内分析和数理统计表明:As含量在3.00~20.57 mg kg-1之间,平均为10.41 mg kg-1;各县区差异较大,广汉、龙泉和德阳旌阳区较背景值明显增加,分别增加了2.4、1.4和1.0倍。Kriging插值结果表明:As含量空间分布规律较明显,从西北到东南呈现递增趋势。污染评价结果为:仅有15.74%的样点超过《土壤环境质量标准》中的一级标准,一个样点超过二级标准;人类活动对As含量的影响级别为1~3级,以1级为主,属无污染到中污染的过渡级。     

含砷鸡粪施肥后对青菜和番茄植株中砷富集的影响

利用给鸡饲喂50mg·kg-1和80mg·kg-1洛克沙生得到的鸡粪进行盆栽试验,研究两种含砷鸡粪对青菜和番茄中砷含量、砷富集因子的影响。结果表明,含砷鸡粪施肥后青菜和番茄植株中砷含量均明显提高;青菜砷含量、砷富集因子高于番茄植株,青菜有明显的砷富集作用;番茄植株中砷含量与其生物量呈负相关、未表现出对砷的富集作用。不同种属蔬菜在含砷鸡粪施肥后对砷有不同的摄入,青菜对砷有明显的富集现象,提示青菜在含砷鸡粪施肥后砷水平有较大影响,存在着砷超标风险。     

Effect of Organic Materials on Yields and Nutrient Accumulation of Wheat

ABSTRACT

This experiment was conducted under greenhouse conditions using a sandy clay loam treated with garbage and mushroom composts, cattle and chicken manures, or municipal sludge at rates of 0, 30, or 60 ton ha^?1. The organic materials were applied to the pots and incubated for 15 d. The soil samples were watered at field capacity. In this experiment, wheat (Triticum aestivum L.) was used as a test crop. At the end of the experiment, it was found that treating sandy clay loam with the organic materials increased plant total and grain yields, protein content, 1000-kernel weight, number of grains in spike, and accumulation of nitrogen (N), phosphorus (P), potassium (K), iron (Fe), zinc (Zn), and manganese (Mn) by wheat compared with the control treatment, depending on the organic material applications. Thus, the increases were found to be statistically significant (P ≤ 0.05). Among the types of organic materials, the sewage sludge was the most effective material in increasing N, P, K, Fe, Zn, and Mn content of leaf, grain, and stem samples of the wheat plant. It was followed by mushroom compost and cattle manure. Based on the results, sewage sludge and garbage compost are suggested for use as an amendment for the soil studied. Comparing the beneficial effects of the organic materials applied for improving plant growth and nutrient accumulation, the materials can be arranged in the following descending order: municipal sludge > chicken manure > cattle manure > garbage compost > mushroom compost. It is suggested that recycling of organic materials for agricultural usage as an organic-matter resource is an alternative, organic fertilization option in Turkey.     

三种有机物料对稻田土壤汞甲基化及水稻汞积累的影响

施用有机物料是水稻生产过程中提高产量的一条重要途径，明确有机物料的施用对糙米Hg积累的影响，对于Hg污染稻田的安全利用具有重要的指导意义。本研究采用盆栽实验，设置等量（3%，w/w）的油菜秸秆、猪粪和水稻秸秆生物炭，对比分析3种有机物料的施用对水稻产量及其对Hg在稻田系统的迁移转化的影响。结果表明，3种有机物料的施用均显著提高了水稻产量，但对土壤Hg甲基化和糙米Hg的积累影响则并不一致。油菜秸秆、猪粪和水稻秸秆生物炭处理下水稻产量分别提高17.6%、33.0%和39.9%。与相同水平土壤Hg处理相比，施用猪粪提高了土壤Hg的生物有效性，促进了土壤MeHg的生成，提高了糙米THg的富集系数，使糙米THg和MeHg的含量分别提高了34.5%和30.3%；施用油菜秸秆降低了土壤Hg的生物有效性，抑制了土壤Hg甲基化过程和水稻对Hg的富集，糙米THg和MeHg的含量分别降低了34.6%和36.2%；施用水稻秸秆生物炭降低了土壤Hg生物有效性和糙米THg的富集系数，糙米THg和MeHg的含量分别降低了46.9%和48.4%。因此，在Hg污染稻田中应慎重施用猪粪，可选择施用水稻秸秆生物炭和油菜秸秆，达到提高产量和阻控糙米Hg积累的双重效果。     

不同桉树人工林Cu元素积累和循环的比较研究

通过对海南刚果12桉、尾叶桉、窿缘桉3种桉树Cu元素的积累、循环进行比较研究。结果表明,刚果12桉、尾叶桉、窿缘桉3种桉树Cu元素平均含量为4.61,3.45,4.36 m g/kg;林分积累量为0.350 3,0.397 6,0.1167kg/hm2。年存留量尾叶桉>刚果12桉>窿缘桉;年归还量刚果12桉>尾叶桉>窿缘桉;刚果12桉、尾叶桉年吸收量分别是窿缘桉的2.7,2.6倍;刚果12桉、窿缘桉、尾叶桉循环系数分别为0.66,0.63,0.53。两种林分特征下尾叶桉Cu元素的含量存在差异,林下有植被的林分和林下无植被的林分Cu元素含量分别为17.15,13.48 m g/kg,林分积累量为0.534 4,0.336 8 kg/hm2。林下有植被的林分和无林下植被的林分Cu元素年存留量分别为0.106 8,0.067 3 kg/(hm2.a);年归还量为0.247 4,0.160 0 kg/(hm2.a);年吸收量分别为0.354 2,0.227 3 kg/(hm2.a);循环系数分别为0.70和0.71。