菌剂挂膜3D-RBC联合BCO工艺处理养猪沼液废水

针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征,该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification,以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果,重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen,DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时,借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下,采用HN-AD菌剂挂膜启动方法,仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动,同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%,出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中,增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示,增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降,但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低,导致脱氮效率下降;贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键,提高C/N比会显著降低其丰度,进而影响脱氮效果。     

Mineralization of Organic Nitrogen in Soils with Contrasting Fertility Was Regulated Differently by Addition of Biochar and Animal Manures

ABSTRACT

How to restore the soil fertility and productivity in a damaged and then reclaimed area with extremely low fertility is a big concern worldwide. To explore the method of soil restoration in the coal mining subsidence area, the effects of biochar application coupled with organic fertilizer (animal manures) on the process of organic nitrogen (N) mineralization were studied in a 149 days leaching experiment. Biochar were applied (wt/wt) at the rates of 0%, 1%, and 3%. Two organic fertilizers with different C/N ratio (chicken and sheep manures) were applied at the rate of 200 mg N·kg^?1 soil. A vegetable soil with high-fertility was used as the comparison. The results showed that when treated with chicken manure, the reclaimed soil had 11.13% lower mineralization potential and 20.00% lower inorganic nitrogen production from mineralization than the vegetable soil. Compared with the non-biochar treatment, biochar at both application rates decreased N leaching in chicken manure-treated reclaimed soil, i.e., by 21.49% (1% biochar) and 28.31% (3% biochar), respectively, whereas only high rate of biochar application decreased N leaching in chicken manure-treated vegetable soil by 8.10%. However, N leaching in sheep manure-treated reclaimed soil was unaffected by the biochar application. Thus, the effect of the biochar on the organic nitrogen mineralization was affected by both soil and organic fertilizer type.     

秸秆-粪便属地化微贮制肥工艺参数优化

为解决中小散种养户农业废弃物污染环境、属地化利用率低问题,提出一种因地制宜利用属地秸秆和畜禽粪便进行微贮腐熟工艺生产有机肥或土壤改良剂。以玉米秸秆和牛粪为肥源物料,以种子发芽指数为腐熟效果的检测指标,试验确定肥源物料配比、物料含水率、压缩比、微生物菌剂施用量、腐熟时间关键工艺参数的适宜取值范围,结果表明,肥源物料配比为15%~35%、物料含水率为45%~60%、压缩比为25%~50%,且微生物菌剂施用量临界值为0.5‰、腐熟时间达到24 d时,微贮肥料的腐熟效果较好。通过三元二次回归正交旋转组合试验,分析关键工艺参数对腐熟效果的影响并对参数进行优化,建立了微贮制肥腐熟效果特性参数与各因素之间的回归模型,分析表明,各因素对种子发芽指数的影响主次顺序为:物料含水率>压缩比>肥源物料配比。对优化后工艺参数进行试验验证,确定出最优工艺参数:在施用1.5‰微生物菌剂量、腐熟32 d,物料含水率为60%、压缩比为39.50%、肥源物料配比为23%,微贮肥料种子发芽指数达到96.52%,此条件下生产的腐熟肥料可以达到有机肥国家标准,实现就地、就近、就便利用秸秆和畜禽粪便。该研究结论为属地规模化微贮生产有机肥及配套装备设计提供了理论基础。     

川西北不同沙化程度草地土壤细菌群落特征

研究川西北不同沙化程度草地（未沙化草地、轻度沙化草地、中度沙化草地、重度沙化草地）土壤细菌多样性和群落结构特征,利用Illumina二代高通量测序技术MiSeq对土壤细菌的16 SrRNA V₃—V₄可变区进行测序,研究土壤细菌多样性、物种组成和丰富度,并结合土壤理养分探讨影响细菌群落结构的环境因素,对发挥土壤潜在肥力,了解土壤健康状况,实现该区植被的管理与可持续利用有着重要的意义。结果表明:（1）不同沙化草地土壤养分具有明显差异,依次表现为:随着沙化程度的增加,土壤pH值逐渐增加,而土壤有机碳、全氮、全钾、碱解氮和速效磷逐渐降低;（2）不同沙化程度草地土壤样品中共检测到细菌的32个门,65个纲,169个目,优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、绿弯菌（Chloroflexi）、浮霉菌门（Planctomycetes）,主要的优势菌纲为放线杆菌纲（Actinobacteria）、α-变形菌纲（α-Proteobacteria）、酸杆菌纲（Acidobacteria）、β-变形菌纲（β-Proteobacteria）、浮霉菌纲（Planctomycetacia）,与沙化草地相比,未沙化草地优势菌主要是变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）;（3）随着沙化程度的增加,OUT数目、Chao指数、Ace指数、Shannon指数逐渐减小,其中不同沙化草地土壤细菌覆盖率和Simpson指数差异不显著（p > 0.05）;（4）冗余分析和Pearson相关性分析表明,土壤pH值、土壤有机碳（SOC）和全氮（TN）是土壤细菌群落结构和多样性的主要影响因子。     

施用鸡粪土壤中磷的径流损失特征研究

研究了施用鸡粪土壤中磷养分在自然降雨过程中随地表径流流失的变化规律.结果表明:颗粒附着态磷(PP)占总磷(TP)的61.1%～79.5%,是土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流流失的主要形态.基于作物需磷量计算鸡粪用置较基于作物需氮量能有效降低地表径流中不同形态磷浓度,其中TP降幅为8.0%～46.3%.PP降幅为6.0%～48.2%.TDP降幅为15.1%～46.0%,DIP降幅为29.4%～55.5%.表明基于作物需磷量计算鸡粪施用量能有效降低土壤中磷索在自然降雨过程中随地表径流的流失风险.添加沸石或铁盐可有效降低地表径流中TP和PP浓度,从而有效降低磷随地表径流损失的风险.     

不同处理方式对奶牛粪细菌群落多样性及群落结构的影响

以腐熟牛粪、新鲜牛粪以及蚯蚓粪为材料,提取其微生物总DNA,利用细菌16SrDNAV3区扩增及变性梯度凝胶电泳（PCR-DGGE）法,分析了3种材料中细菌的多样性以及细菌群落结构的相似性。结果表明,蚯蚓粪的细菌多样性最丰富,腐熟牛粪次之,新鲜牛粪的细菌多样性最小。蚯蚓粪和腐熟牛粪的细菌群落结构有40%的相似性;蚯蚓粪和新鲜牛粪的细菌群落结构的相似性为25%;新鲜牛粪和腐熟牛粪的细菌群落结构的相似性则为35%。     

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%。     

黄淮海地区绿肥与化肥配施对棉花生长和肥料利用率的影响

采用田间土柱模拟试验,研究了绿肥翻压与不同比例化肥配施对棉花生长和肥料利用效率的影响。结果表明: 翻压绿肥处理的棉花花铃期叶片SPAD值较不翻压绿肥显著提高,说明翻压绿肥对棉花叶片叶绿素含量有显著影响; 翻压绿肥有助于棉花氮、 磷和钾素的吸收。翻压绿肥处理与不翻压绿肥相比,籽棉产量增加近30%; 翻压绿肥与70%的化肥配施,不会降低棉株养分积累量、 籽棉产量和肥料利用率,且棉花的化肥农学效率明显高于配施100%和85%的化肥处理。     

施用有机肥对土壤团聚体稳定性的影响

施用有机肥是循环农业的典型措施,能够净化环境、保证食品安全、加强土壤的可持续利用。本文以中国农业大学曲周试验站长期设施蔬菜地为研究对象,试验已进行6年,共设单施有机肥、有机无机配施与无机肥3种施肥处理。结果表明:施用有机肥处理的土壤有机C含量显著高于有机无机配施和无机肥处理107.02%、171.71%;干筛分析表明有机肥处理下的土壤非水稳性团聚体的平均重量直径(WMD)和几何平均直径(GMD)值均显著高于有机无机配施与无机肥65.68%、4.18%和16.80%、8.26%;湿筛结果也表明有机肥处理下的土壤水稳性团聚体WMD、GMD值显著高于有机无机配施与无机肥41.12%、34.78%和77.78%、63.16%;0~20 cm耕层有机肥处理增加了土壤分散系数,而20~40 cm耕层有机肥处理显著降低了土壤分散系数。在蔬菜有机栽培中单施有机肥可增加土壤有机C、非水稳性团聚体、水稳性团聚体及耕层下微团聚体含量,是改良土壤结构的有效措施。     

重金属锌对猪粪堆肥过程中氧化还原类酶活性的影响

以猪粪和秸秆为主要试验材料,添加不同浓度重金属Zn,采取发酵罐处理方法,在好氧高温条件下研究了重金属Zn对猪粪堆肥过程中多酚氧化酶、脱氢酶活性的变化,以及堆腐过程堆体温度、堆料pH值、胡敏酸E4/E6值的变化。结果表明：（1）低量重金属Zn处理（L）较不添加重金属Zn（CK）和添加高量重金属Zn（H）堆料升温快、温度高、高温持续时间长。（2）重金属Zn的加入对堆料的pH值影响不大,不是影响堆肥进程的直接原因。（3）H处理在整个堆肥过程中E4/E6值均高于L和CK,表明高浓度Zn处理抑制腐殖质的缩合和芳构化。（4）L处理的多酚氧化酶活性大多数时间高于H处理的活性,说明低量重金属Zn更好地促进了木质素的降解及其产物的转化。（5）从整个堆肥过程来看,3个不同处理的脱氢酶活性表现出一定的不稳定性,可能是重金属对脱氢酶活性有抑制作用的同时发生＂抗性酶活性＂现象。