蘑菇渣与落叶联合堆肥过程中养分变化的研究

以落叶、蘑菇渣和鸡粪为原料,在长45.5 cm、直径31.0 cm的圆柱形堆肥仓内,采用间歇式强制通风方式,进行为期44 d的堆肥试验。试验设未灭菌蘑菇渣与落叶联合堆肥和灭菌蘑菇渣与落叶联合堆肥2个处理,研究蘑菇渣中的微生物对落叶堆肥过程中养分变化的影响以及蘑菇渣与落叶联合堆肥过程中养分的变化情况。结果表明,在通风量为0.20 m3.h-1、通风时间为20 min.h-1的条件下,处理一(添加高温灭菌的蘑菇渣)和处理二(添加未高温灭菌的蘑菇渣)在堆肥11 h后分别达到52.0℃和52.5℃的高温,并且分别保持50℃以上达77 h和72 h;添加未经高温灭菌的蘑菇渣可以加快落叶中有机质的降解,降低堆肥C/N,提高钾的积累,加快中木质纤维素的降解速度,表现为在堆肥结束时,处理二的筛过率较处理一高7.84%;蘑菇渣对落叶堆肥过程温度、水分、总氮、总磷、挥发性固体、pH、NH4+-N和NO3--N的影响不大。因此,添加未灭菌的蘑菇渣对落叶堆肥有促进作用,但对堆肥过程中的养分变化影响不大。     

稻草与猪粪混合厌氧消化特性研究

在中温条件下（35℃）,研究了稻草中添加猪粪对厌氧消化过程的影响,分析了消化过程中日产气量、累积产气量、甲烷含量、pH、挥发性脂肪酸以及硝态氮和氨态氮的变化。结果表明,将猪粪与稻草混合厌氧消化产沼气可以顺利进行,混合物的Vs产气量为330．14L·kg^-1 VS,沼气中甲烷含量为62．88％,添加猪粪对稻草产气量和有机酸的影响不明显,但对发酵过程中可能出现的酸积累有一定的缓冲作用。添加猪粪可以大幅提高发酵液中NO3-N含量,较稻草的处理提高34．53％,对提高消化液的肥料价值有重要意义。因此,将稻草与猪粪混合厌氧消化产沼气是完全可行的。     

基于改进秸秆床发酵系统的厌氧发酵产沼气特性

为同时解决农业秸秆和分散式畜禽养殖废水的资源化问题,以打捆秸秆为固定相,以猪粪废水为流动相,构筑秸秆床厌氧反应器,并在反应器后部连接废水二级厌氧反应器,研究秸秆床发酵系统的产气特性及可行性。结果表明:秸秆床发酵系统可同时处理打捆秸秆和猪粪废水,且不影响各发酵原料的厌氧生物转化率,秸秆床发酵系统中秸秆干物质产气量为394.96 mL/g,略高于秸秆单独发酵(382.11 mL/g);秸秆床发酵系统产气稳定性大幅提高,避免了单一发酵原料日产气量波动较大的问题,对产气中平均甲烷体积分数影响明显,秸秆床发酵系统、纯猪粪废水和纯秸秆发酵产气中平均甲烷体积分数分别为57.40%、60.37%和47.32%;与各物料单独发酵相比,秸秆床发酵系统平均容积产气率大幅提高,纯秸秆和猪粪废水单独发酵容积产气率仅为秸秆床发酵系统的69.42%和66.94%;试验35 d后,秸秆机械强度和孔隙度明显降低,秸秆互相粘结导气性下降,造成秸秆上浮严重及进水短流,反应器出水化学需氧量浓度快速增加并稳定在较高浓度,故在秸秆床反应器后部必须连接废水二级厌氧反应器以进一步处理秸秆床反应器出水。综合以上结果,采用秸秆床发酵系统同时处理打捆秸秆和猪粪废水是可行的,但需解决发酵后期秸秆上浮、导向性下降和进水短流等问题。     

沼液在我国农业生产中的应用研究进展

随着我国沼气产业的快速发展,在沼气产量快速增加的同时其主要副产物沼液的产量随之增加,并已成为影响沼气产业健康发展的重要掣肘。因此,寻找经济有效的沼液综合利用方式对解决沼液二次污染问题具有重要意义。沼液中含有一定量的氮磷钾等营养物质以及腐殖质、氨基酸和少量植物生长激素等,故沼液农用可促进农作物生长、提高农产品产量和品质。本研究将近年来国内沼液农用方面的文献进行整理归类,梳理沼液的概念与来源,分析沼液的物质组成及影响因素,重点介绍沼液在我国农业生产中的应用现状,包括沼液浸种、沼液还田、制作有机肥、用于水培以及沼液还田对农田土壤的影响等。无论是将沼液用于浸种还是还田,均需稀释一定比例后使用,且不同农作物不同地区的稀释比例不同。此外,提出我国沼液农用存在的一些问题,包括沼液质量标准和无害化标准缺失、沼液还田量缺乏计算依据、沼液还田的政策配套不够完善等。今后将在沼液无害化还田规范制定、沼液精准还田以及沼液还田的长效运行机制等方面下大力气。     

不同生长期互花米草的理化特性及厌氧发酵特性

为了解不同生长阶段互花米草的理化特性及厌氧发酵性能,找出互花米草的最佳收获期,进行了不同生长阶段互花米草的中温厌氧消化试验。结果表明,随着生长期的延长,互花米草中易分解有机物含量下降,木质纤维素含量增加,木质纤维结构发育逐渐成熟,坚韧度增加,纤维素的结晶度提高,C/N增加,互花米草的可生物降解性能降低,但由于金属阳离子含量降低,对厌氧微生物产生抑制的风险降低。互花米草直接厌氧发酵的厌氧生物转化率较低,最高的为5月份采收的互花米草,为42.55%,最低的为11月份采收的互花米草,仅为18.76%。从互花米草生物量以及产气稳定性等角度综合考虑,选择8月份作为互花米草的最佳采收时期。     

生物滤池填料及工艺参数去除鸡粪堆肥臭气效果研究

为探讨利用生物滤池法去除鸡粪堆肥臭气的可行性,对生物滤池的填料组合、填料层高度、填料初始含水率及停留时间进行了筛选,并考察了生物滤池对挥发性有机物(VOCs)的去除情况.结果表明:生物滤池在处理鸡粪堆肥臭气过程中,以腐熟鸡粪堆肥和树皮组成填料、填料层高度为50 cm、填料初始含水率为50%以及停留时间为90.0 s的处理效果最佳;处理前后臭气中VOCs的分析结果表明,生物滤池对堆肥臭气中VOCs有很好的去除效果,处理后的堆肥臭气中VOCs的种类和浓度较处理前明显减少;比较堆肥臭气中氨和VOCs的总浓度后发现,氨所占的比例高达98.70%,说明用氨浓度来表示容器式鸡粪堆肥的臭气浓度具有可行性.就地利用鸡粪堆肥及树皮组合作为生物滤池填料去除鸡粪堆肥过程中的臭气具有很好的去除效果,可以在工厂化鸡粪堆肥中推广应用.     

互花米草中温厌氧发酵木质纤维结构的变化

采用扫描电子显微镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对互花米草中温（35℃）厌氧发酵前后木质纤维结构的变化进行了对比分析。结果表明,互花米草茎秆的生物降解主要发生在维管束组织部位,而薄壁细胞是一种生物难降解组织;发酵60 d后互花米草木质素的相对含量升高,木质素官能团所对应的FTIR光谱的特征峰的峰强与其纤维素和半纤维素所对应的特征峰的峰强的比值是发酵前的2倍以上;厌氧发酵使互花米草的结晶度有所降低,由发酵前的0.510降到了0.479。总之,木质素对纤维素和半纤维素的包裹作用,以及纤维素的结晶结构是影响互花米草厌氧生物转化的主要因素。     

填料组成对生物滤池除臭效果的影响

使用腐熟鸡粪堆肥分别与树皮、木片、泥炭、陶粒和木炭以1：1（V/V）混合组成生物滤池填料，分别以CB、CW、CP、KC及CC作为其编号，编号后加数字1和2标注表示填料组成分别在第1和第2轮试验中所使用，试验在填料层高度为50cm、气体停留时间为68.4s的情况下，比较了不同填料组成的生物滤池对鸡粪堆肥臭气去除效果的影响。结果表明，由堆肥和树皮组成填料的生物滤池比使用其他填料具有更强的氨去除能力。筛选试验1中，CB1对氨的累积去除率达到93.73%，CW1为83.09%，CP1为75.81%，CB1的氨去除效果最好;在筛选试验2中，CB2对氨的累积去除率最高达100%，CC2次之，KC2填料最差。对填料中各形态氮含量的分析表明，CB填料的3种无机态氮以及全氮的增加量均比其他4种填料的要高，表明腐熟鸡粪堆肥和树皮混合组成的填料较其他4种组合填料具有更好的氨吸附、吸收能力。     

不同初始pH对猪粪水酸化贮存过程及氮素损失的影响

为减少猪粪水贮存过程中氮素损失，提高还田安全性，采用酸化贮存技术，以磷酸为酸化剂，比较了不同初始pH对猪粪水酸化贮存过程及氮素损失的影响。结果表明：试验用猪粪水中重金属浓度大小顺序为：Cu>Pb>Zn>Cd>As，贮存后重金属浓度均降低，符合《农用沼液：GB/T 40750-2021》标准，但贮存180 d后猪粪水氮素损失率达68.55%，贮存后猪粪水中氮素以氨氮为主，占比达51.73%；酸化pH与酸化剂用量的相关性公式为：y=-3.3113x + 22.999，R2=0.985；酸化贮存大幅减少了猪粪水氮素损失，损失率较CK降低了5.98-62.77个百分点，且贮存后氨氮占总氮占比大幅提高24个百分点以上，保氮效果与pH呈反比；磷酸酸化提高了猪粪水总磷和水溶性磷浓度，增加幅度与磷酸用量呈正比；酸化贮存后猪粪水EC、Cd和Pb浓度偏高，抑制根和茎生长，其负面效应与贮存pH呈反比；酸化贮存降低了猪粪水Cu浓度，Cu浓度与pH呈正比，对As和Zn的作用无明显规律。综上所述，建议将猪粪水pH调至6.0后贮存，酸化剂成本为13.89元·吨-1。