添加生物炭对猪粪好氧堆肥过程氮素转化与氨挥发的影响

为了减少好氧堆肥过程中氮素的损失,研究添加生物炭对猪粪好氧堆肥过程中氮素转化和损失的影响。设置不加生物炭对照(S1)以及猪粪秸秆中添加5%(S2)、10%(S3)、15%(S4)生物炭4个处理,监测堆肥过程中堆肥温度、氮素形态及氨挥发速率等的变化。结果表明,与对照相比,添加生物炭能够提高堆肥温度,提前2—3d进入高温期,缩短堆肥周期,提高堆肥品质。生物炭显著增加猪粪堆肥NO_3~--N的含量,降低了NH_4~+-N的含量,有利于NH_4~+-N向NO_3~--N转化;堆肥结束时,处理S2、S3和S4的NO_3~--N含量分别比对照提高了39.64%、46.68%和28.84%;添加生物炭明显降低了堆肥在高温期的氨挥发速率,且氨挥发累积排放量分别比对照降低了18.77%、25.35%和26.39%。与堆肥前相比,S1—S4总氮的增加率分别为9.7%、27.5%、28.6%和26.2%,添加10%生物炭的处理固氮效果最好。以上结果说明,猪粪堆肥过程添加生物炭更易促进堆肥腐熟、抑制氨气挥发和减少氮素损失,通过合理物料配比的好氧堆肥可以更有效地实现农业秸秆及猪粪的优质资源化利用。     

不同时期添加蘑菇渣对落叶堆肥过程的影响

研究不同时期添加蘑菇渣对落叶堆肥过程的影响.结果表明:堆肥降温期添加蘑菇渣有利于提高有机质的降解率,堆肥末期各处理有机质降解率分别为15.85%,10.17%,12.90%和15.16%;有利于吸收固定堆肥中的氨,减少氨的挥发,降低堆肥的pH值.在堆肥初始一次性添加蘑菇渣,有利于堆肥总氮的积累,提高堆肥产品中胡敏酸和腐殖质含量,降低堆肥总氮损失率.在堆肥初始和降温期分次添加蘑菇渣有利于堆肥硝态氮的合成,富里酸的分解以及HA/FA的增加.在整个堆肥过程中,各处理HA和HA/FA均呈增加趋势,FA呈降低趋势,较好地反映了落叶堆肥的腐熟程度.在堆肥不同阶段添加蘑菇渣各有其优点,综合后认为在堆肥初始添加蘑菇渣的效果最为理想.     

太湖地区稻田氮素损失特征及环境效应分析

通过氮肥减量小区试验,研究了太湖地区稻田氮素径流损失、渗漏损失、氨挥发损失以及氨挥发通量的动态变化特征,阐述了氮素损失量、水稻产量与施氮量之间的关系。结果表明：稻季氮素径流损失和氨挥发损失均随施氮量的增加不断增加,而渗漏损失与施氮量没有显著相关性。综合整个稻季,氨挥发损失以分蘖肥期最高,基肥期次之,穗肥期最低。稻季氮素总损失为13.7～59.8 kg·hm-2,占总施氮量的16.5%～22.2%,且随施氮量的增加而不断增加,其中氨挥发损失占42.2%～72.0%,径流损失占22.2%～38.4%,渗漏损失占5.8%～22.7%。稻季181 kg·hm-2的氮肥用量,较常规施氮量减少了33%的氮肥,增加了10.3%的产量,降低了48.5%的氮素损失,较好地兼顾了粮食产量和环境效应;而对于重要环境区域或高污染区域,还可以尝试更低的氮肥投入,以达到更好的环境效益。     

污泥堆肥过程中主要性质及氮素转变

目前堆肥过程中氮素损失比较严重,通常达到50%左右.针对这一问题,文章以污泥和秸秆为原料,进行了不同配比条件下高温好氧堆肥试验,研究了堆肥过程中各主要性质及各种形态氮素的转化规律.结果表明,堆肥有效实现了污泥无害化、减量化和资源化.在pH值和温度较高条件下的氨气大量挥发是堆肥过程氮素损失的重要途径,且不同的物料配比会对氮素损失造成影响,C/N比低的配比氮素损失较大.适当降低堆料温度、添加酸性物质以降低pH值等措施均可减少氮素损失.     

石灰氮对土壤NH3、N2O排放的影响

为了研究石灰氮对土壤氨(NH_3)挥发和氧化亚氮(N_2O)排放的影响,本研究采用室内模拟方法,共设置石灰氮(LN)、尿素(Ur)、碳酸氢铵(AB)和对照(CK)等4个处理,分别采用原位通气和静态箱法测定NH_3和N_2O排放速率.结果表明,与AB处理氨挥发速率逐渐降低的特征相比,LN与Ur处理氨挥发速率均呈先增加后降低的特征,且LN处理的氨挥发速率高于Ur处理.Ur、AB处理的N_2O排放为单峰,LN处理先后出现两个排放峰.培养前期(2—12 d),LN处理土壤NH_4~+-N显著高于Ur和AB处理,与该处理前期NO_3~--N含量增幅较小、随后增长速率加快相吻合.AB和Ur处理的N_2O、NH_3排放速率均与土壤NO_3~--N和NH_4~+-N显著相关,但LN处理仅NH_3挥发速率与土壤NO_3~--N、NH_4~+-N显著相关.LN、AB和Ur处理NH_3挥发系数分别为5.9%、5.3%和2.5%,N_2O排放系数分别为0.52%、1.13%和0.76%.综上,施用石灰氮可显著降低N_2O排放,但增加了NH_3挥发风险,因此施用石灰氮时应综合考虑其氮素损失及环境风险.     

外源铁、磷对堆肥腐熟的影响及“腐殖酸-Fe-P”复合体的形成初探

针对堆肥过程中氮素损失严重,产品品质低下的问题,试验以FeCl3和Ca3（PO4）2（干质量比1∶1）混合物分别按10%（处理A）和15%（处理B）的比例添加到堆肥原料中,以未加任何外源物质的处理作为对照,进行添加外源铁、磷是否会促进堆肥腐熟、提高产品品质的研究。结果表明,与对照处理相比,外源铁、磷对堆肥油菜籽（Brassica napus）发芽率指数影响不大,但产品的氮素含量明显提高,分别高于对照1.42%和1.17%;外源铁、磷加速有机质的分解,有机质分解率分别高于对照处理13%和3.3%;外源铁、磷对堆肥产品腐殖酸结合的Fe含量分别为对照处理的4.4倍和1.98倍,铁结合的磷含量分别为9.12、5.91g·kg-1,对照处理仅为2.21g·kg-1,并通过相关文献讨论,提出堆肥体中可能形成了＂腐殖酸-Fe-P＂三元复合体的假设。从作用和成本上来看,处理A的添加比例较处理B合适。     

不同纤维素降解菌对玉米秸秆的降解效果

该研究旨在探索不同纤维素降解菌对玉米秸秆降解效果的差异性,为秸秆资源化利用提供参考。利用筛选自宁夏秸秆堆、畜粪和土壤中的四株纤维素降解菌,分别为黄曲霉(Aspergillusflavus)Z5-3菌株,非洲哈茨木霉(Trichoderma afroharzianum)Z6-4菌株,藤黄单胞菌(Luteimonas sp.)X11-1菌株,施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)X3-5-1菌株,通过室内控温秸秆堆肥发酵试验,研究添加不同纤维素降解菌后堆肥温度、pH值、碳损失、氮损失、有效养分含量的变化规律。试验结果表明,与对照(不加菌处理)比较,加菌处理提前1-2 d进入高温期,最高温度提高了0.3-1.3℃,且细菌处理较真菌处理提前1 d进入高温期,最高温度提高了0.5-0.7℃。pH值总体呈先增加后降低的趋势,且在高温期达到最大值。与对照相比,加菌处理NH3和CO2累积释放量具有降低趋势。以全氮含量变化计,细菌X11-1、X3-5-1处理的氮损失分别为26.14%和26.57%,真菌Z5-3、Z6-4处理分别为36.49%和34.19%,表明添加不同纤维素降解菌可不同程度地降低堆肥物料中的碳损失和氮损失,其中细菌处理保氮效果显著优于真菌处理。与对照相比,细菌X11-1、X3-5-1处理、真菌Z5-3、Z6-4处理分别提前腐熟5、2、2、2d,表明添加纤维素降解菌可减少堆肥物腐熟时间,促进物料养分浓缩。综合判断,玉米秸秆堆肥中加入纤维素降解菌,有利于降低物料的碳、氮损失,且细菌的保氮效果优于真菌,其藤黄单胞菌X11-1处理最先达到腐熟,为最佳处理。     

添加蘑菇渣对落叶堆肥过程中有机物的影响

以落叶、蘑菇渣和鸡粪为原料进行好氧堆肥试验,研究蘑菇渣对落叶堆肥过程中有机物的影响.结果表明:添加蘑菇渣可以促进堆肥有机质、木质素、纤维素的分解,堆肥结束时,纤维素分解率分别为53.90%和47.29%,对半纤维素和羧基的影响不大,可以有效地提高堆肥终产品中腐殖质、游离腐植酸、总酸性基和酚羟基的含量.堆肥结束时,添加蘑菇渣和未添加蘑菇渣处理的腐殖质含量分别为260.79 g·kg-1和215.01 g·kg-1,游离腐植酸含量分别为222.23 g·kg-1和189.75 g·kg-1.红外光谱表明,添加蘑菇渣可以有效地促进碳水化合物、蛋白质、脂肪族化合物和木质素等的分解,加快堆肥稳定腐熟.     

丁酸钠对肉鸭生长及粪便中污染物减排效果的影响

在樱桃谷肉鸭的基础日粮中添加丁酸钠,研究了丁酸钠对肉鸭生产性能及粪便中污染物含量和排放量的影响.结果表明,添加350、700和1 050 mg·kg-1丁酸钠处理(试验组2、3、4)料重比较对照(试验组1)均显著降低,分别降低4.95%、6.71%和4.59%(P＜0.05),0～3周试验组3和4肉鸭日增质量较对照提高9.16%和9.47%(P＜0.05);添加丁酸钠可显著降低鸭粪中TN、TP、氨氮、有机质、Cu和Zn含量(P＜0.05),试验组3对TN、TP、氨氮和Zn的降低效果最好,分别较对照组减少6.15%、17.36%、59.98%和18.96%;不同水平丁酸钠处理鸭粪中污染物排放量均较对照显著降低(P＜0.05),试验组3对污染物TN、TP、氨氮、有机质和Zn的减排效果最好,而试验组4对Cu的减排效果最佳.在肉鸭饲料中添加700 mg·kg-1丁酸钠可获得最佳的生产性能和减排效果.     

大气高CO2浓度对油菜氮素同化累积与植株生长的影响

为了指导高CO2浓度条件下甘蓝型油菜Brassica napus L.合理施氮、创建油菜高产高效以及进一步探明油菜氮代谢的调节机制提供理论依据,本研究采用微区试验,研究2个油菜品种（沪油15-33号和742-2）在2个CO2浓度水平（自然CO2摩尔分数400μmol·mol-1和高CO2摩尔分数（800±20）μmol·mol-1）和2个氮素水平（施氮与不施氮）条件下,氮素同化酶（NR和GS）活性和可溶性蛋白含量的变化,以及油菜地上部干物质量和氮素累积量的响应。试验结果表明,高CO2浓度会提高NR和GS活性;在氮素处理的影响方面,NR活性的变化与油菜的品种和生育时期不同有关：在高CO2浓度条件下,品种A在各时期的施氮处理的酶活性高于不施氮处理;品种B只在抽薹期的施氮处理低于不施氮处理,其他时期则升高;对于GS酶活性,在自然CO2浓度条件下施氮会提高GS酶活性,高CO2浓度条件下施氮则降低其活性（苗期除外）。CO2浓度升高会降低叶片中可溶性蛋白含量（盛花期除外）;在正常CO2浓度下,增施氮肥会提高叶片中可溶性蛋白含量,而在高CO2浓度下,增施氮肥会降低叶片中可溶性蛋白含量。CO2浓度升高和增施氮肥都会提高油菜地上部干物质量与氮素累积量,油菜干物质量与氮素累积量总体上与上述测定指标呈极显著相关。     

Turnover and loss of nitrogenous compounds during composting of food wastes

Few people have so far explored into the research of the dynamics of various nitrogenous compounds (including water-soluble nitrogen) in composting of food wastes. This study aimed to investigate the solid-phase nitrogen, water-soluble nitrogen, nitrogen loss together with ammonia volatilization in the process of food wastes composting. A laboratory scale static aerobic reactor in the experiment was employed in the composting process of a synthetic food waste, in which sawdust was used as the litter amendment. In the experiment, oxygen was supplied by continuous forced ventilation for 15 days. The results have shown that the concentrations of total nitrogen and organic nitrogen decrease significantly in the composting process, whereas NH₄ ⁺-N concentration increases together with little fluctuation in NO₃ ^?-N. After composting, the total content of the water-soluble nitrogen compounds in the compost greatly increased, the total nitrogen loss amounted to 50% of the initial nitrogen, mainly attributed to ammonia volatilization. 56.7% of the total ammonia volatilization occurred in the middle and late composting of the thermophilic stage. This suggested that the control at the middle and late composting of thermophilic stage is the key to nitrogen loss in the food waste compost.     

Nitrogen-retaining property of compost in an aerobic thermophilic composting reactor for the sanitary disposal of human feces

Aerobic composting is a method for the sanitary disposal of human feces as is used in bio-toilet systems. As the products of composting can be utilized as a fertilizer, it would be beneficial if the composting conditions could be more precisely controlled for the retention of fecal nitrogen as long as possible in the compost. In this study, batch experiments were conducted using a closed aerobic thermophilic composting reactor with sawdust as the bulk matrix to simulate the condition of a bio-toilet for the sanitary disposal of human feces. Attention was paid to the characteristics of nitrogen transformation. Under the controlled conditions of temperature at 60°C, moisture content at 60%,anda continuous air supply, more than 70% fecal organic removal was obtained, while merely 17% fecal nitrogen loss was observed over a two-week composting period. The nitrogen loss was found to occur mainly in the first 24 h with the rapid depletion of inorganic nitrogen but with an almost unchanged organic nitrogen content. The fecal NH₄-N which was the main component of the inorganic nitrogen ( > 90%) decreased rapidly in the first day, decreased at a slower rate over the following days, and finally disappeared entirely. The depletion of NH₄-N was accompanied by the accumulation of NH₃ gas in the ammonia absorber connected to the reactor. A mass balance between the exhausted NH₃ gas and the fecal NH₄-N content in the first 24 hours indicated that the conversion of ammonium into gaseous ammonia was the main reason for nitrogen loss. Thermophilic composting could be considered as a way to keep a high organic nitrogen content in the compost for better utilization as a fertilizer.     

木薯渣堆肥及其对难溶性磷的活化试验研究

试验以干鸡粪、米糠、堆肥返料作调理剂,同时加入不同含量的磷矿粉,对木薯渣进行好氧堆肥,研究木薯渣堆肥过程中堆肥理化性质的变化及木薯渣堆肥对难溶性磷的活化作用。试验设置磷矿粉加入量10%(T1)、15%(T2)、20%(T3)和不加磷矿粉(CK)四个处理,干鸡粪、米糠、堆肥返料的添加量均为10%、15%和20%。在堆肥过程中,四个处理均在55℃以上高温持续了25d,超过了国家规定的标准。在堆肥结束时,各处理水分含量均降至30%左右,pH升高至弱碱性,淀粉降解率均在90%以上,水溶性碳(DOC)含量均降至10g·kg-1以下,达到了基本腐熟的标准。证明木薯渣通过堆肥能达到稳定无害化状态。在堆肥结束时,T1、T2、T3有效磷增加量分别为12.58、12.81、12.96g·kg-1,对磷矿粉的活化率分别为23.53%、17.07%、14.50%,T1活化效果最好。研究结果表明木薯渣堆肥对难溶性磷有一定的活化作用,可为解决堆肥资源化产品中植物可利用磷含量偏低的难题开拓一条生物学途径。     

氮输入对纳帕海沼泽湿地土壤氨挥发和反硝化的影响

选取纳帕海常见湿地植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）]及其生长土壤为对象,通过培养实验,研究了3个不同氮输入水平[0g-m^2（对照,NO）、20g-m^2（N20）、40g-m^2。（N40）]对茭草和水葱湿地土壤氨挥发和反硝化的影响。结果表明：氮输入促进了茭草和水葱湿地土壤氨挥发化作用,增加了湿地土壤氨挥发的累积量。适量的氮输入对湿地土壤氨挥发促进显著。在培养前期适量氮输入下的氨挥发积累量高于高水平氮输入的,随着培养时间的延长,后期适量氮输入下的积累量明显下降;而高水半氮输入处理下氨挥发积累量的明显增加,适量氮输入下茭草氨挥发积累大于水葱。氮输入增强了菱草和水葱湿地土壤反硝化作用,加快了反硝化N2O的排放。适量的氮输入促进茭草反硝化作用和反硝化损失量增加明显,培养的前期的适量氮输入处理下的反硝化作用和反硝化N2O的排放增强不明显,随着培养时间的延长,高水平氮输入处理下的反硝化损失量越明显,并且水葱较茭草更为明显。后期适量氮输入下的反硝化损失速率和反硝化损失量高于高水平氮输入,适量氮输入较高水平氮输人促进明显,高水平的氮输入限制了反硝化损失,反硝化N2O的排放总量下降,土壤中氮富集增大。     

华北高产农田施用生物质炭对耕层土壤总氮和碱解氮含量的影响

基于华北高产农田3年的定位试验,探讨冬小麦-夏玉米轮作制度下,生物质炭与化肥配施对土壤耕层全氮与碱解氮质量分数的影响。试验设CK（单施化肥）,C1（施用化肥＋秸秆炭2 250 kg.hm-2）,C2（施用化肥＋秸秆炭4 500 kg.hm-2）;CN（施用炭基缓释肥750 kg.hm-2）4个处理,随机区组排列,3次重复。结果表明：施用生物质炭明显增加了土壤耕层全氮的质量分数,其中在0～7.5 cm土层,C2处理土壤全氮的质量分数最大,为1.7 g.kg-1,与CK处理相比差异显著（P〈0.05）;在7.5～15 cm土层,生物质炭的各处理虽能增加土壤全氮的质量分数,但差异不显著（P〈0.05）。在这2个土层中,施用生物质炭对土壤碱解氮的质量分数没有显著影响。结果初步表明,在华北高产粮区施用生物质炭对增加耕层土壤全氮量有积极意义。     

Feasibility of weeds-based compost-cultivated Agaricus bisporus北大核心CSCD

Making full use of local weed resources to produce Agaricus bisporus is of great importance in reducing production costs and protecting the environment. In this paper, three trial experiments were conducted on the basis of weed diversity investigation around the Miyun Reservoir and the adjustment of formulation and technology in the industrial production of A. bisporus. Compost samples from different phases of the composting process and at various cultivation stages were collected for the determination of their physical-chemical properties, lignocellulose content, lignocellulolytic enzyme activities, and bacterial communities enrichment by 16S rRNA gene sequencing. The yield of mushrooms in each different trial was also calculated. The results showed several types of reservoir weeds with high, thick and hard stems. The saturated moisture of weeds was 76.78% after baling. The water content, carbon content, and C/N ratio of the samples decreased gradually during composting, but had little change during cultivation. The nitrogen content decreased at the end of phase I and increased at the end of phase II. During composting, the loss rates of hemicellulose and cellulose were both between 40% and 60%, and the loss rate of lignin was between 20% and 30%. During cultivation, instead, the loss rate of lignin was between 16% and 21%. The changes in the content of cellulose and hemicellulose of compost were consistent with that of the activity of the related degradation enzymes. A total of 432 595 valid sequences were obtained by Illumina sequencing for the samples derived from the three composting trials, and the average length of the sequences was 441 bp. Taxonomic analysis showed that the dominant bacteria were Prevotella (phylum Bacteroidetes), Bacillus (phylum Firmicutes), Thermus, Truepera, and Caldicoprobacter (phylum Deinococcus-Thermus), Thermopolyspora (phylum Actinobacteria), and Pseudoxanthomonas (phylum Proteobacteria). The yield of the three trials was in the range of 17.1-19.7 kg/m2. It is thus feasible to use reservoir weeds compost instead of wheat straw compost for the cultivation of A. bisporus. © 2018 Science Press. All rights reserved.     

模拟氮沉降对森林土壤化学性质的影响

大气氮沉降的增加对森林土壤的影响是近来生态学研究的重要课题。以鼎湖山季风常绿阔叶林（以下简称为“阔叶林”）、马尾松（Pinus massoniana）林、针阔叶混交林（以下简称为“混交林”）和增城木荷（Schima superba）人工幼林等4种林型土壤为研究对象,采用野外原位模拟大气氮沉降的方法,设置3种模拟氮沉降量,即N0（对照,N：0 g·m-2·a-1）、N5（N：5 g·m-2·a-1）、N10（N：10 g·m-2·a-1）,在模拟氮沉降时间分别为42个月（阔叶林）、31个月（马尾松林）、50个月（混交林）、20个月（人工幼林）后,采集0~20 cm土层的林地土壤,分析土壤的化学性质,探讨不同氮沉降量对不同林型土壤化学性质的影响。结果表明,（1）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林土壤pH值的影响基本一致,均使pH值下降。其中,当氮沉降量达到N10时,阔叶林土壤pH值降为3.97,与对照相比下降了0.11 pH单位,差异达显著性水平（p〈0.05）。而人工幼林土壤pH值未随着氮沉降量的不同而有明显的变化。（2）模拟氮沉降在近2年至4年的时间内,对阔叶林、混交林、人工幼林的土壤有机质、全氮、全磷、全钾、水解性氮、速效磷、速效钾含量的影响均不明显,马尾松林土壤有机质、全氮、全磷、速效磷、速效钾含量也没有明显变化,但模拟氮沉降导致了马尾松林土壤水解性氮含量明显下降,从95.12 mg·kg-1降至84.39 mg·kg-1,差异达显著性水平（p〈0.05）。（3）模拟氮沉降对鼎湖山阔叶林、马尾松林、混交林等3种林型土壤盐基饱和度、盐基离子Ca2＋、Mg2＋、K＋含量的影响未达显著水平,而对这3种林型土壤交换性Na＋含量的影响则较明显且影响趋势基本一致,即氮沉降的增加导致了土壤交换性Na＋含量明显下降。在N10处理下,与对照相比,这3种林型的土壤交换性Na＋含量分别下降了40.0%、68.4%、50.0%,差异达显著性水平（p〈0.05）。氮沉降对人工幼林土壤盐基离子含量无明显的影响。由此可得出结论：在近2年至4年的时间内,氮沉降的增加能引起鼎湖山3种林型土壤尤其是阔叶林土壤加速酸化,引起交换性Na＋明显淋失,以及马尾松林土壤水解性氮含量明显下降;但氮沉降的增加对木荷人工幼林土壤化学性质暂无明显的影响。后者可能与该林型模拟氮沉降时间较短、林龄较轻而处于快速生长期等因素有关。