不同化学添加剂对猪粪堆肥中氮素损失的控制

以氢氧化镁＋磷酸、磷酸、磷酸二氢钾＋氯化镁和磷酸二氢钙＋氯化镁为固氮添加剂,以猪粪和玉米秸秆为原料,采用强制通风静态垛堆肥装置进行高温好氧堆肥试验,研究了不同化学添加剂对猪粪堆肥过程中的保氮效果。结果表明,化学添加剂可以显著降低堆肥化过程中氨气的排放率。氢氧化镁＋磷酸、磷酸、磷酸二氢钾＋氯化镁和磷酸二氢钙＋氯化镁的氮素损失分别占初始氮的13.15%、11.50%、10.69%和7.59%,与对照相比,各添加剂处理的固氮率为58.27%~75.90%。磷酸二氢钙＋氯化镁处理的氮素损失最少,但堆肥过程中有机物降解受到明显的抑制作用。在堆肥结束时,各添加剂处理的有机物降解率仅为对照处理的58.48%~98.70%。最终堆肥产品的种子发芽指数为69.87%~118.24%,表明所有处理在堆置39 d后均达到腐熟。根据模糊评价的结果,该试验中的磷酸二氢钾和氯化镁是堆肥过程中最佳的固氮材料。     

黏土矿物和化学添加剂对牛粪堆肥过程氮素固持的影响

为对比分析在等质量添加下,不同化学和黏土矿物添加剂对氮素保存能力的差异,以鲜牛粪为主料,玉米秸秆为辅料,分别添加质量分数2.5%的化学物质（氧化钙、氧化镁、硫酸亚铁、明矾）或黏土矿物（蛭石、沸石、麦饭石、膨润土）作为添加剂进行为期35 d的堆肥试验,研究其对堆肥过程氮素损失和理化特性的影响。结果显示：各处理在50 ℃以上的高温期持续了10 d以上,达到粪便无害化标准（GB 7959-2012）。和对照相比,添加氧化钙和氧化镁未对氨挥发和总氮损失产生明显影响,添加硫酸亚铁和明矾分别降低氨挥发43.7%、30.0%和总氮损失33.8%、26.5%;添加蛭石、沸石、麦饭石和膨润土分别降低氨挥发24.4%、29.9%、7.1%和20.1%,降低总氮损失15.4%、22.9%、2.2%和13.4%。所有添加剂均未对堆肥过程EC值变化产生明显影响,添加氧化镁明显提高了堆体pH值,堆肥结束时pH值为9.36,使堆肥未达到基本腐熟水平（发芽率指数GI>50%）,其他处理对pH值影响较小,且可以达到基本腐熟。综上,硫酸亚铁和明矾对氮素保存的效果优于黏土矿物,但黏土矿物价格低廉,在实际应用中可根据需求选择添加剂类别。     

添加剂在猪粪堆肥过程中的作用研究

添加剂是指为了加快堆肥进程和提高堆肥产品质量,在堆肥物料中加入的微生物、有机或无机物质。本文通过室内培养与室外堆肥试验,研究不同添加剂对猪粪发酵过程中臭味及氮素损失的影响。结果表明,使用本研究中所采用的添加剂与发酵工艺,可以减少猪粪发酵中氨的挥发、氮素损失与猪粪的恶臭。75%含水量的猪粪经过20d的发酵,可达基本腐熟程度。添加剂可以优化堆肥过程的环境条件,提高微生物活性;加快堆肥的腐熟;减少氮素损失,保持养分含量;调节堆肥中各种营养元素的含量,提高堆肥质量。     

过磷酸钙添加剂对猪粪堆肥温室气体和氨气减排的作用

为研究不同比例过磷酸钙添加剂对畜禽粪便高温堆肥氨挥发和温室气体减排的作用,该文以猪粪和玉米秸秆为试验材料,以市售过磷酸钙肥料作为添加剂,在发酵仓中(单仓体积1.2m3)进行56d的好氧堆肥试验,监测堆肥过程中的温室气体和氨排放速率及堆体碳、氮损失率。结果表明:在初始物料中添加干质量3.3%～13.2%的过磷酸钙添加剂对减少堆体碳、氮损失,降低温室气体排放均有明显效果,但超过初始物料干质量的9.9%的过磷酸钙添加剂会对堆肥腐熟进程产生显著抑制作用;该试验中添加初始物料干质量3.3%～6.6%分别使堆肥56d的NH3、N2O和CH4排放量减少了24.1%～43.4%、22.2%～27.7%和22.4%～62.9%,总温室气体排放当量减少30%。猪粪和玉米秸秆堆肥中较适宜的过磷酸钙添加量是初始物料干质量的3.3%～6.6%。该文为过磷酸钙添加剂应用于实际堆肥工程提供理论依据。     

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。     

过磷酸钙用量对猪粪堆肥过程及磷形态变化的影响

【目的】过磷酸钙作为常用的畜禽粪便堆肥添加剂,具有减少氮素损失率并提高氮、磷养分含量等优点,但其对磷的有效性和形态的影响有待深入探讨。通过试验研究不同过磷酸钙添加量对猪粪锯末好氧堆肥过程的影响及堆肥中不同形态磷含量和形态之间的相互转化规律,以期为畜禽粪便堆肥中磷素的转化及合理施用提供科学依据。【方法】将猪粪和锯末以质量比（鲜重）4:1的比例混合,然后按照猪粪和锯末干物质量的5%、10%、15%添加过磷酸钙,以不添加过磷酸钙作为对照（CK）,进行42 d好氧堆肥,监测堆肥温度、含水率、pH、全氮、有机碳、全磷、有效磷、有机磷等指标。【结果】与CK相比,添加适量过磷酸钙可以显著提高堆肥的温度,增加高温持续期2~10 d;提高堆肥物料的持水能力,加快有机碳降解。添加5%~15%的过磷酸钙可以显著降低堆肥初始pH值0.33~0.68个单位,有效抑制堆肥过程中铵态氮的挥发损失,CK、5%、10%和15%的处理在堆肥结束时的氮素损失率分别为29.4%、26.6%、18.5%和8.0%,全氮和全磷含量分别较堆肥初增加17.3~34.2%和37.0%~123.1%。CK有效磷含量随堆肥时间不断上升,第42 d较堆肥初增加73.0%,而添加过磷酸钙5%、10%和15%的处理有效磷含量显著降低,分别较堆肥初减少了4.0%、23.2%和41.8%。随着堆肥的进行,各处理中有效磷占全磷的比例均不断下降,表明堆肥过程降低了磷的有效性。堆肥前期以有机磷的矿化为主,后期以有机磷的合成为主,第42 d有机磷占全磷的比例CK最高（22.1%）,添加5%、10%和15%过磷酸钙的处理分别为15.4%、11.0%和8.7%。【结论】猪粪堆肥中添加过磷酸钙,可以有效减少氮素损失,加快有机物料降解,以10%的添加量效果最佳;堆肥过程降低了磷的有效性,随着过磷酸钙用量的增加有效磷的比例不断下降;腐熟后堆肥中的磷以无机态为主,有机磷占全磷的比例随着过磷酸钙用量的增加而递减。     

添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥效果的影响

为明确添加腐熟猪粪对猪粪好氧堆肥启动期和高温期微生物数量及酶活性变化规律,探讨微生物影响堆肥温度的机制,揭示影响畜禽粪便堆肥持续高温的主要微生物,该研究比较了猪粪自然堆肥与添加腐熟猪粪(质量分数3%)堆肥过程中有机质降解及嗜温、嗜热微生物数量和脱氢酶、蛋白酶、纤维素酶活性变化特征。结果表明,24 h内添加腐熟猪粪堆肥温度比自然堆肥高出5℃,但高温期平均温度较自然堆肥低8℃,高温（＞50℃）期比自然堆肥短4 d。自然堆肥和添加腐熟猪粪堆肥嗜温菌数量先高后低,嗜热菌数量随着温度的升高而上升。添加腐熟猪粪堆肥升温期嗜温、嗜热细菌和纤维素降解菌增殖速度较快,且数量分别比自然堆肥高出12.2%、152.6%、60.3%。添加腐熟猪粪堆肥脱氢酶、纤维素酶活性高峰提前,并使蛋白酶活性增加4.9%。但高温期后,嗜热纤维素降解菌数量比自然堆肥少22.5%,纤维素酶活性及有机质损失率也分别比对照低25.8%、6.1%。以上结果表明,在猪粪高温好氧堆肥中添加腐熟猪粪可以加快堆肥初期升温速度,但由于高温期嗜热纤维素降解菌数量减少,纤维素酶活性降低,不能促进猪粪堆肥持续高温。该研究为猪粪堆肥菌剂的筛选及适宜的接种时间提供依据。     

秸秆不同用量对污泥堆肥保氮效果研究

通过对北京市城市生活污泥与不同量小麦秸秆进行混合堆肥,研究堆肥过程中N素损失的控制。结果表明,在堆体中添加小麦秸秆能够在堆肥初期很好的抑制NH3挥发;添加20%麦秸的处理堆体最高温度能够达到67℃,比对照处理(纯污泥)高16℃,在50℃以上维持7天,比对照处理长6天,完全达到无害化处理要求;而且,堆肥初期NH3挥发量为对照处理的1/5;NH4+-N最高含量和变化范围都小于对照处理;堆肥后全N损失仅为15.77%;经过50天的堆肥化处理,所有处理的物料变为疏松形态的灰黑色腐殖质,臭味消失,基本达到腐熟。     

添加硫酸对羊粪堆肥进程及氮素损失的影响

为研究不同浓度硫酸对羊粪堆肥进程及氮素损失的影响,以羊粪和小麦秸秆为堆肥材料,分别配置浓度为1、2、3 mol/L的硫酸作为添加剂,采用条垛式堆肥进行50 d的试验,监测堆肥过程中的温度、pH值、EC值、种子发芽指数、C/N及氮损失率。结果表明：添加硫酸处理的堆体温度升到50℃以上需要的时间比未添加硫酸的CK处理缩短4～6 d,堆体的高温保持时间随加入硫酸浓度的升高而延长,EC值、种子发芽指数随硫酸浓度的升高而增大,硫酸浓度为2和3 mol/L处理的种子发芽指数分别为83.0%和84.2%,堆肥产品的全氮含量分别比CK处理提高16.32%和13.16%。硫酸浓度为2 mol/L时,总氮损失率最低为24.03%,保氮效果最好。羊粪条垛堆肥过程中,分别在第0、10、20 d添加浓度为2 mol/L的硫酸2 L/m3,不仅可以加快堆肥腐熟进程,而且可以提高堆肥产品的全氮含量,保氮效果显著。本研究为硫酸添加剂应用于畜禽粪污堆肥生产优质有机肥提供理论依据。     

风干预处理对堆肥腐熟度及臭气排放量的影响

该研究以风干猪粪堆肥为处理,以新鲜猪粪堆肥为对照,在秸秆调理相同C/N基础上,对两个处理腐熟度和臭气排放进行比较分析。从温度、p H值、电导率和发芽率来看,利用新鲜猪粪和风干猪粪堆肥所得的产品均能达到腐熟和无害化标准;在硫化氢、羰基硫、二硫化碳、甲硫醚、乙硫醚、二甲二硫、甲硫醇和乙硫醇几种含硫臭气中,甲硫醚和二甲二硫占96%以上;风干猪粪堆肥比新鲜猪粪堆肥少排放71.09%的氨气,66.11%的甲硫醚和9.66%的二甲二硫。在不考虑风干环节存在的问题条件下,与新鲜猪粪堆肥相比,风干猪粪堆肥堆肥时间短,在堆肥品质提高的基础上,堆肥产品产量增加60%。通过降低水分和体积风干猪粪运输成本降低1/3,且对环境影响小,是远距离资源化处理畜禽粪便的较好途径。     

化学和黏土矿物钝化剂对牛粪秸秆堆肥磷形态转化的影响

盲目施用粪肥导致农田土壤磷素(P)积累和产生的面源污染等环境风险已引起人们的重视。该文通过在牛粪秸秆堆肥过程中,添加质量分数2.5%的化学物质或黏土矿物2类磷素钝化剂,研究其对磷素形态转化的影响。结果显示,和对照相比,添加氧化钙、氧化镁、硫酸亚铁和明矾可明显降低堆肥产品中磷素的活性,水溶性磷(water extract phosphorus,WEP)占总磷(totalphosphorus,TP)百分比分别为:38.0%、60.2%、58.8%、28.9%;添加蛭石和沸石使堆肥产品中WEP占TP百分比分别下降11.7%、17.3%。第35天堆肥样品的Hedley磷分组结果显示,添加氧化钙和氧化镁主要促进了H_2O-Pi向更稳定态的NaHCO_3-Pi、HCl-P(Pi和Po)、残余态-P转化;添加硫酸亚铁和明矾主要促进了H_2O-Pi向更稳定态的NaOH-P(Pi和Po)、残余态-P转化。添加黏土矿物钝化剂均略微促进了不稳定态磷H_2O-Pi和NaHCO_3-Pi向稳定态磷HCl-Pi转化。堆肥结束时添加MgO明显提高了堆体的pH值,其他处理均对pH值影响较小。综合来看硫酸亚铁、明矾、沸石和蛭石依次为较好的磷素钝化材料。     

接种菌剂对猪粪高温堆肥中酶活性的影响

在静态通气条件下,以猪粪为原料,以小麦秸秆作为调节物质,分别用接种复合微生物和常规堆肥两个处理研究了高温堆肥过程中酶活性的变化特征,并对其与堆料E4/E6和电导率（EC）的相互关系进行了探讨。结果表明,接种菌剂堆肥显著地提高了堆料的温度,延长了高温腐解期,有效地提高了猪粪堆肥过程中各种酶的活性和峰值。酶活性的大小因酶种类和堆肥时期的不同而各异;纤维素酶和蔗糖酶在高温期的活性高,在低温期急速下降;脲酶和多酚氧化酶活性峰值出现在堆肥后期低温阶段;脱氢酶活性峰值出现在堆肥中期,过氧化氢酶活性在整个堆肥过程中呈持续下降的趋势。接种菌剂处理和CK处理堆肥期间的EC值均与纤维素酶和脱氢酶活性呈显著的正相关（p＜0.01）;E4/E6与过氧化氢酶活性成显著正相关（p＜0.01）,说明酶活性大小是反映堆肥过程中矿质化过程和腐殖化过程生物化学进程的很好指标。     

水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥过程中磷素形态变化的影响

[目的]明确秸秆预处理加快堆肥效率的同时,考察其是否能对堆体中磷的转化产生影响。[方法]通过添加秸秆腐熟剂(B)和氢氧化钙(C)分别对水稻秸秆进行10 d(B1、C1)和20 d(B2、C2)的预处理静态堆置,以无预处理的秸秆为对照(CK),与猪粪按比例混合后进行好氧堆肥。用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了水稻秸秆的改变程度,并用传统方法分级测定了堆肥过程中连续浸提的磷形态。[结果]秸秆腐熟剂预处理对秸秆结构破坏性更强,且预处理时间越长效果越好。秸秆腐熟剂预处理可缩短堆肥高温期,促进水稻秸秆与猪粪混合堆肥的进程,而氢氧化钙预处理则并无明显效果。堆肥结束后,C1和C2的总磷含量分别为26.47和23.68 g/kg,CK为22.51 g/kg;而B1和B2处理分别高达29.84和32.88g/kg。不同处理堆体中各形态磷含量差异较大,但整体来看各形态总磷含量高低依次为HCl-P>NaHCO3-P>H2O-P>NaOH-P。从植物有效磷(H2O-P+NaHCO3-P)含量上来看,秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理(B1和B2分别为14.44和13.74 g/kg,C1和C2分别为12.27和12.02 g/kg)。不同的秸秆预处理时间对堆肥过程中磷素形态的转变影响不大,但与氢氧化钙预处理组相比,秸秆腐熟剂预处理更有利于NaOH-Po向NaOH-Pi的转化。[结论]秸秆腐熟剂对水稻秸秆进行预处理破坏性强于氢氧化钙预处理,且预处理时间越长效果越好。预处理有利于促进秸秆、猪粪混合堆肥过程中磷植物有效性的提高,且秸秆腐熟剂预处理效果要优于氢氧化钙预处理。     

猪粪堆肥挥发性有机物的产生规律与影响因素

堆肥是畜禽粪便处理及资源化利用的有效途径,然而堆肥过程中极易产生挥发性有机物(VOCs,volatile organic compounds),引发恶臭问题,并对人体健康带来危害。该研究以猪粪和秸秆为原料,通过堆肥试验,研究了含水率、碳氮比和通风速率等工艺参数对猪粪堆肥过程中主要VOCs产生的影响。研究结果表明:堆肥过程中TVOCs的最高体积分数可达2 000×10~(-6)以上,主要在堆肥升温期产生。二甲二硫、二甲三硫是主要的致臭VOCs,其中,影响二甲二硫排放的主要因素为物料初始含水率,影响二甲三硫排放的主要因素为通风速率。极差及方差分析结果表明,堆肥过程中采用含水率65%,碳氮比30,通风速率0.1 m~3/(min·m~3)可以有效控制VOCs的排放。