沼液与有机肥配施条件下氮损失风险的研究

本研究旨在探索沼液、有机肥配施等氮量替代化肥的模式,期望能够在保持产量稳定的前提下,降低稻田氮素损失的风险。本试验以太湖水稻土为研究对象进行盆栽试验,设置了空白对照(CK)、常规化肥(NPK)、100%沼液、75%沼液+25%猪粪有机肥、50%沼液+50%猪粪有机肥和100%猪粪有机肥六个处理,采用密闭室间歇通气法研究了不同生育时期的稻田氨挥发特性,同期测定稻田田面水氮含量,以及全施肥期径流流失量。试验结果显示,在等施氮量条件下,常规化肥处理水稻产量达12 752.70 kg·hm~(-2),其农田氨挥发总量为76.99 kg·hm~(-2),径流氮损失量39.11 kg·hm~(-2);100%沼液施用处理和75%沼液+25%猪粪有机肥配施处理氨挥发量较高,分别为120.66、88.01 kg·hm~(-2);而50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理氨挥发总量和径流氮流失量均低于常规化肥处理,分别为58.03、22.00 kg·hm~(-2),其产量与常规化肥处理相比无显著性差异;100%猪粪有机肥施用处理尽管氨挥发总量和径流氮流失量表现最低,但其产量低于50%沼液+50%猪粪有机肥配施处理。综合比较而言,50%沼液+50%猪粪有机肥配合施用处理在保持一定产量的基础上又能减少氨挥发及氮流失风险,是一种比较适宜的施肥模式。     

有机高分子材料添加对沼渣颗粒肥理化特性的影响

采用造粒方法,将羟乙基纤维素、羟丙甲基纤维素、聚乙烯醇及羧甲基纤维素钠4种有机高分子材料应用到沼渣颗粒造粒中,测定沼渣颗粒肥的粒径、成球率、颗粒强度、吸水率以及保水率等指标,研究有机粘结剂的种类及其含量对沼渣颗粒肥的影响规律。结果表明:沼渣颗粒成球率方面,聚乙烯醇作为粘结材料其质量分数为9.09%时,制备的牛粪沼渣颗粒肥造粒成球率达到82.31%。在沼渣颗粒强度方面,羟乙基纤维素质量分数为6.25%时制备的肥料颗粒最低强度为6.3N;聚乙烯醇质量分数为9.09%时,沼渣肥料颗粒强度可以达到90.3N。在沼渣颗粒肥吸水方面,牛粪沼渣颗粒肥的吸水能力与有机粘结材料的质量分数呈正相关关系。沼渣颗粒肥崩解时间试验显示,羟乙基纤维素适用于制备速效沼渣颗粒肥料,聚乙烯醇适用于制备缓释沼渣颗粒肥料。     

中国畜禽粪便的能源潜力与氮磷耕地负荷及总量控制

通过估算1978—2011年间中国畜禽养殖业畜禽粪便产生量及其氮、磷和COD含量的变化,分析了中国畜禽粪便的来源结构、氮磷耕地负荷及产沼气潜力。结果表明:中国畜禽粪便主要来源于牛、猪、羊和家禽。1978—2011年,中国畜禽粪便的产生量和COD含量分别增加了1.35倍和0.91倍,至2011年分别达25.45亿t和2.33亿t。2011年中国畜禽粪便产沼气潜力为757.04亿m3,折合0.54亿t标准煤,其中河南、四川、河北、山东和内蒙古5个地区的产沼气潜力相对较高。中国畜禽粪便氮、磷产生量均呈上升趋势,从1978年到2011年分别增加了1.39倍和1.66倍,至2011年分别达到1 419.76万t和247.98万t。2011年,中国大部分地区或省份畜禽实际养殖量已经超过50%环境容量,氮、磷污染风险较高的地区主要分布于山东、北京、湖南、湖北、广东、广西、辽宁、天津、河北、福建、河南和海南等东部沿海经济发达省份,这些地区应严格控制畜禽养殖数量,而内蒙古、江西、四川、山西、西藏、陕西、青海、宁夏、甘肃和新疆等地区还有适当扩大养殖规模的空间。     

空心莲子草厌氧消化产沼气潜力及应用研究

设计对照组(120 mL接种物)和试验组(120 mL接种物+71 g空心莲子草),采用全混合批量式发酵模式,在中温30 ℃的条件下,进行沼气发酵试验,研究空心莲子草(Alternanthera philoxeroides Griseb.)的产沼气潜力.结果表明,试验组的沼气发酵历时27 d,净产气量为3080 mL.由试验结果计算得出,空心莲子草的TS产气潜力为319 mL/g,VS产气潜力为403 mL/g.     

不同黄贮预处理对水稻秸秆干法厌氧发酵特性的影响

针对长三角水源区高C/N水稻秸秆干法厌氧发酵产气效率低的问题,利用自制全自动不锈钢发酵罐装置,探索了不同黄贮预处理技术对厌氧发酵效率的影响,并从预处理前后物料结构变化与降解效果方面对秸秆产沼机理进行了初探。结果表明,在发酵物料C/N为50的条件下,8 mg·L~(-1)Ca(OH)_2的稀碱处理组和稀释20倍沼液的微生物处理组产气效果最佳,单位干物质产气量分别达407 L·kg~(-1)VS与397 L·kg~(-1)VS,总产气量分别是对照组的1.64倍和1.59倍,可以达到最佳C/N条件下的80%～115%,表明适宜的预处理方式可在一定程度上解决因氮源不足造成的产气效率低下问题。两种预处理方式均可使水稻秸秆表面蜡质层、颗粒物与丝状物分解,进而提高纤维素类物质降解效率。研究表明,稀碱预处理可缓冲发酵前期酸化对产气的抑制作用,沼液处理组可显著提高发酵初期沼气中的甲烷含量,但所需预处理时间相对较长,约为稀碱预处理的4倍,工程应用中可根据实际需求选择适合的预处理方式。     

沼液施用条件下水稻秧苗生长限制因子分析

为提升稻田沼液施用条件下水稻秧苗生长的安全性,设置5个不同浓度沼液处理,对秧苗生长指标和土壤理化性状进行分析研究。结果表明,过量沼液施用增加了土壤溶液中NH₄⁺-N浓度和EC值,导致秧苗生长受到抑制,鲜质量和株高降低,根系黄化率升高。土壤溶液NH₄⁺-N浓度和EC值与秧苗鲜质量极显著负相关（P<0.01）。土壤溶液中NH₄⁺-N浓度在沼液低量施用后较为稳定,超量施用后较为敏感,可作为指示指标。土壤中NH₄⁺-N浓度是限制秧苗生长的关键因子,秧苗对土壤溶液中NH₄⁺-N耐受的最大安全阈值为90.8 mg·L^-1,对沼液-水混合液中NH₄⁺-N的最大安全消纳阈值为314.0 mg·L^-1。     

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。     

沼液滴灌系统灌水器堵塞模型构建及系统参数优化

在沼液滴灌工程实际生产应用中,为有效预防灌水器发生堵塞,提高沼液滴灌系统运行的可靠性,该文以实际沼气工程发酵剩余的沼液为试验样本,从满足作物生长需求、合理调控系统运行模式的角度出发,以沼液滴灌系统水肥配比、灌水压力、滴头流量为影响因素,以灌水器的平均相对流量和首次发生堵塞的时间为试验指标进行试验研究,建立了沼液滴灌系统灌水器堵塞预测模型。试验采用响应曲面法,利用Design-Expert8.0.6软件回归分析法和响应面分析法,建立了3个因素对沼液滴灌系统灌水器堵塞影响的数学模型,对所建立的数学模型进行了试验性验证。试验分析结果表明:水肥配比、灌水压力和滴头流量对沼液滴灌系统灌水器平均相对流量和首次发生堵塞时间的影响都是显著的,且影响主次顺序均为:滴头流量>水肥配比>灌水压力。在较大的水肥配比和滴头流量条件下,平均相对流量最大,首次发生堵塞时间最长;当灌水压力取适当的中间值时,灌水器抗堵塞性能较好。响应曲面法优化后获得的最佳综合堵塞模型指标为:水肥配比为3:1,灌水压力为0.14 MPa,滴头流量为12 L/h,在该条件下,平均相对流量为0.83,堵塞时间为55 h。经试验验证,实测值与模型理论值的平均相对误差小于4%,表明模型预测效果良好,能够较为准确地预测灌水器堵塞风险和首次发生堵塞的时间。     

基于养分平衡原理的温室番茄沼液替代氮肥适宜模式及评价

为探索沼液替代氮肥的适宜模式,以番茄为供试材料,首先根据作物养分平衡原理确定试验种植番茄的施氮量为374.8 kg/hm²,并基于该施氮量开展沼液替代氮肥适宜模式试验和评价分析。试验设置纯沼液处理(CF1)、纯氮肥处理(CF2)、沼液替代50%(T1)、35%(T2)、25%(T3)、15%(T4)6个处理,分析沼液替代氮肥对番茄农艺性状、产量和品质的影响,并对其农艺性状生长潜力及最大生长速率进行Logistic曲线分析,同时选取番茄可溶性糖、可滴定酸、可溶性固形物、维生素C、硝酸盐和含水量作为评价指标,运用TOPSIS法、灰色关联分析法、对称交互熵多属性排序法和VIKOR法4种单一评价方法进行多属性决策评价,再采用均值法、模糊Borda法和Copeland法对4种单一评价结果进行组合评价,由此构建番茄品质综合效益评价体系。研究表明：T3处理番茄生长速率最大,呈现最优的番茄农艺性状;Logistic曲线的生长潜力及最大生长速率表现为T3>T4>T2>T1;T2处理产量最大(4.72 kg/株),T3次之(4.55 kg/株);随着沼液替代氮肥比例...     

沼气发酵微生物菌群的研究现状

详细分析沼气发酵的基本机理及其主要微生物菌群,论述沼气发酵过程中微生物菌群对产沼气的影响,并指出水解性细菌、纤维素分解菌、白腐菌等对提高沼气产率具有不可忽视的作用,对开发研制新型高效沼气促进剂具有指导意义。