北京市畜禽粪便土地利用适宜性分析

以北京市为研究区域,基于GIS下采用权重线性加和模型(WLC),综合自然、环境、社会和经济等多因子.对北京市畜禽粪便土地利用的适宜性进行了定量分析.结果表明,北京市10个郊区县适合施用畜禽粪便的耕地面积为1605.3 km2,占耕地总面积的35.3%,主要分布在北京市的南部、东南部和中部地区.聚类分析将全市郊区划分为东南部、北部、西南部和中部4个区域.东南部和中部远郊平原区比较适合发展畜禽养殖业,目前的养殖量与最大承载量之间尚存在一定空间;但是由于城镇化的加快,可施用粪便的农田与居民区的安全距离成为影响粪便施用的主要因素,需要结合有效的管理措施以避免畜禽粪便土地利用的污染风险.北部和西南部远郊低山丘陵区应适度控制畜禽养殖业的发展,由于北部区县(延庆、怀柔、密云和平谷)河流密集,并分布有北京市的主要地表水源,故与水体的安全距离对该地区的耕地施用粪便有重要影响;应控制和减少土壤沙化及水土流失,同时建立滨岸缓冲带来控制畜禽粪便土地利用对水体的进一步污染,以达到经济发展和环境保护的双重目的.     

粪肥和有机肥施用对稻田土壤微生物群落多样性影响

为探究典型粪肥施用对稻田土壤微生物的影响,开展崇明岛稻田粪肥施用现场实验.采用高通量测序技术分析对照组(CK)和鸡粪(CM)、猪粪(PM)和有机肥(OF)施用稻田土壤微生物群落组成及多样性.结果表明,与CK相比,施用有机肥可提高土壤有机质(SOM),施用鸡粪可显著提高土壤氨氮(NH~+_4-N)和总氮(TN)含量(P0.05).PM组土壤微生物多样性显著高于CK组(P0.05),OF组土壤微生物群落丰富度显著高于CM组(P0.05).pH值、总磷(TP)、总氮和Pb是影响稻田土壤微生物群落组成的重要因素,CM组微生物群落结构与其他3组差异较大.与CK相比,OF组增加了硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度,CM组显著降低了反硝化细菌Ignavibacteriae的相对丰度(P0.01),达40.56%,但显著增加了硝化细菌陶厄氏菌属(Thauera)的相对丰度(P0.05),达203.00%; PM组显著增加了氨化细菌Armatimonadetes的相对丰度(P0.05),达57.51%,还增加了厌氧绳菌属(Anaerolinea)的相对丰度,达102.00%.施用鸡粪和猪粪分别显著增加致病菌假单胞菌属(Pseudomonas)和黄杆菌属(Flavisolibacter)的相对丰度(P0.05),而有机肥施用则降低了黄杆菌属的相对丰度.粪肥的施用增加了参与稻田土壤氮循环过程细菌的丰度,对调节稻田土壤氮平衡起着正向作用,然而鸡粪和猪粪的直接施用会导致病原菌增多,对稻田土壤健康有一定的胁迫.     

连续施用养殖场鸡、鸽粪对土壤养分和重金属含量的影响

按照养殖场鸡粪和鸽粪含氮量计算其用量,进行连续6茬施用鸡粪和鸽粪（N 0～450 kg·hm^-2）菜心田间试验,研究对土壤养分和重金属含量的影响.结果表明,连续施用3茬鸡粪和鸽粪后,土壤铵态氮、硝态氮、有效磷及速效钾含量均明显提高,4种养分累积量随鸡、鸽粪用量增加而提高.由于后3茬遭遇较长时间强降雨,施用6茬后土壤硝态氮和速效钾含量不但比第3茬后有明显下降,甚至低于土壤原始含量,但铵态氮和有效磷含量仍比原始含量提高,而且含量增量随鸡、鸽粪用量增加而提高.鸡粪和鸽粪Pb、Cd、Cr含量及鸽粪As含量很低,连续施用6茬对土壤总Pb、总Cd、总Cr及总As含量影响不大,但2种粪肥Zn含量较高（分别为172.0、299.8 　mg·kg^-1）,施用6茬后土壤总Zn含量提高0.7～17.1 　mg·kg^-1.同时,鸡粪Cu（117.7 　mg·kg^-1）、As（39.6 　mg·kg^-1）含量相对较高,施用6茬后土壤总Cu、总As含量也有累积趋势.     

不同配比农业废物堆肥过程中堆肥的阴阳离子和大分子对种子发芽的影响

为揭示不同配比农业废物堆肥过程中阴阳离子和大分子对植物毒性的影响机理，开展了以鸡粪和猪粪为主料，稻草秸秆为辅料的条垛堆肥试验，设置的试验处理包括：等质量的鸡粪+稻草秸秆+包菜（1∶1∶1）处理（T1）、鸡粪+稻草秸秆（1∶1）处理（T2）、大量猪粪+少量稻草秸秆（85∶15）处理（T3）.测定了各处理的堆温、堆肥的水溶性无机阴阳离子和有机大分子变化，以及对大白菜（Brassica rapa L.）和水堇（Lepidium sativum. L.）种子发芽指数（Germination Index， GI）等指标变化的影响.试验结果表明，T3处理堆肥的高温（>55 ℃）持续期最长，杀灭病原微生物和杂草种子的能力最好，且其堆肥的Cl^-、SO42-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺浓度最低；T2处理堆肥的NH4+ 浓度最低.T1和T2处理堆肥过程中堆肥的脂肪烃可转化为稳定的芳香烃.T3处理堆肥对大白菜和水堇的种子发芽指数大于80%.堆肥中抑制种子发芽的阴阳离子及大分子浓度分别为：Ca²⁺浓度>0.98 mmol·L^-1，Mg²⁺浓度>0.92 mmol·L^-1，NH4+浓度均>5.75 mmol·L^-1，芳香C/多糖比值>0.33，羧基C/多糖比值>0.30.堆肥中脂肪族大分子增加、多糖类大分子减少可抑制种子发芽.综上所述，猪粪与稻草秸秆的质量配比为85∶15、初始C/N比为25、初始水分含量为60%、 堆肥期周为35 d是条垛式堆肥处理猪粪和稻草秸秆的最佳工艺参数.大白菜比水堇种子更能准确反映农业废物堆肥的植物毒性.本研究可为优化不同畜禽粪便与农作物秸秆的条垛堆肥工艺参数、减少土地利用的风险提供重要的决策支持.     

兽药金霉素在畜禽粪便上的吸附特征研究

通过振荡平衡吸附试验,研究了兽药金霉素在鸡粪和猪粪上的吸持特征并对其吸附机制和影响因素进行探讨.结果表明,金霉素能被畜禽粪便强烈吸附,吸附过程属于快速吸附,吸附等温线呈非线性,能用Freundlich模型很好地描述;雨水很难解吸被粪便吸附的金霉素,存在解吸迟滞现象,用甲醇、3 mol/L NaCl和3 mol/L MgCl2 3种溶液仅分别解吸出了18.3%～20.4%、18.7%～19.4%和55.7%～57.6%被粪便吸附的金霉素.金霉素在畜禽粪便上的吸附受pH和离子强度影响,随pH值和离子强度增大吸附量减少,二价钙离子体系比一价钠离子体系对吸附的影响大.表明有机质吸附和阳离子交换可能是金霉素在畜禽粪便上主要的吸附机制.     

鸡粪与猪粪所含土霉素在土壤中降解的动态变化及原因分析

采用室内模拟培养实验,研究不同用量鸡粪与猪粪所含土霉素在土壤中降解的动态变化规律及消解途径.结果表明,畜禽粪便中土霉素在土壤中能迅速进入降解期,含量变化呈"L"型,但不同粪肥种类和用量处理的降解率和变化幅度有显著差异(P<0.05).180 d时,鸡粪处理土壤中OTC的降解率高于猪粪处理,半衰期分别为26.98 d和31.32 d.低用量鸡粪和猪粪处理土壤中OTC降解率最大,对应分别可达84.06%和80.47%.降解率与畜禽粪便用量呈负相关,与时间呈正相关且可用v=A+Blnt回归方程拟合(r>0.96).土霉素进入土壤50 d时,光降解量占减少总量的20.03%,下降了25.05%;微生物降解量占3.16%,增加了2.50%.可见,鸡粪所含土霉素在土壤中的降解情况好于猪粪,光照对土壤中土霉素有较好的降解作用,土壤微生物降解作用很小,且随着培养时间的延长,微生物降解增加,光降解减弱.     

快速预测畜禽粪便肥料成分含量方法研究进展

介绍了3种快速预测畜禽粪便肥料成分含量的方法,包括比重计测定法、电导仪测定法以及近红外光谱分析法。其中比重计法是基于比重与干物质之间较好的相关性进行测量的,因此它是一种间接预测粪便中的总氮、总磷的方法;电导仪预测铵态氮和总钾含量的精度较高,其中猪、牛粪便稀释以后的相关系数高于稀释前的相关系数;近红外光谱分析法则可快速地预测总氮、铵态氮、硝态氮以及水分等含量,并且精度较高。因此,可以用比重计法、电导仪法以及近红外光谱法快速预测畜禽粪便中的肥料成分含量。     

禽畜粪便减量化处理技术初探

随着中国养殖业的迅速发展,禽畜粪便的排放数量逐年增加。据统计,禽畜粪尿排放量每头牛为55kg/d~65 kg/d,每头猪为3.5 kg/d~11.0 kg/d,每只鸡为0.10 kg/d~0.15 kg/d,每只羊为2.66 kg/d。大量的禽畜粪便不经处理而排入环境,将会对地表水、地下水、土壤和空气造成严重的污染,并危及禽畜本身及人体健康。因此,实现禽畜粪便的减量化、无害化及资源化,防止和消除养殖场粪便的污染及其利用问题的研究,对于生态环境的保护、实施可持续发展战略都具有十分重要的意义。本试验利用日本JST赠送的生态厕所反应装置为试验设备,分别以木屑和木屑与秸秆混合物为微生物载体,对牛粪便进行减量化处理技术研究。旨在为研究中国农业的玉米作物秸秆是否可以替代木屑作为反应过程中的调理剂,达到对禽畜养殖业粪便良好的减量化处理效果,减轻对环境的污染,同时也为中国大量的农作物秸秆寻找另一条资源化利用途径。     

不同畜禽粪便堆肥过程中有机氮形态的动态变化

利用室内模拟堆肥试验,对不同畜禽粪便在堆肥过程中酸水解态氮及其组分的变化规律进行了研究.研究结果表明,随着堆肥的进行,酸水解态氮呈现先降后增的变化趋势,且与堆肥前相比,堆肥处理后酸水解态氮占全氮比例增加,尤其是在猪粪、鸡粪等家禽粪便更为明显,表明畜禽粪便经过堆肥处理后有利于氮素的保蓄;非酸解性氮占全氮比例的变化趋势与酸水解态氮的变化趋势相反;酸解铵态氮、氨基酸态氮和氨基糖态氮占全氮的比值在堆肥过程中均呈现先增加后降低的趋势;未鉴别态氮占全氮比例在整个堆肥过程中的变化趋势与上述3种可鉴别态的酸水解态氮的变化趋势相反.温度、pH值与氨基糖态氮变化趋势相同,这可能是影响氨基糖态氮变化的主要因素;而温度与酸解铵态氮、未鉴别态氮变化的趋势相同,可能是影响酸解变化的主要因素,pH 值与酸水解态氮、非酸解性氮变化趋势相同,可能是影响它们变化的主要因素.     

粪肥施用对抗生素在土壤上吸附的影响

磺胺类抗生素和氟苯尼考(FFC)是浙江省普遍使用的抗生素，在土壤上吸附弱而易于迁移，存在较高的环境风险.近年来，粪源抗生素对农田土壤潜在风险的研究多是在实验室条件下添加粪肥的方式进行，无法评估自然施肥状态下抗生素的污染风险.因此以浙江省长期施用不同肥料(鸡粪、猪粪和化肥)的5种旱地农田土壤[临安(LA)、嘉善(JS)、龙游(LY)、开化(KH)和金华(JH)]为对象，选用4种常用的抗生素[磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲基嘧啶(SMT)、磺胺甲基异噁唑(SMZ)和FFC],进行批量平衡实验，探究土壤不同类型和粪肥类型对抗生素在土壤中吸附的影响.结果表明，4种抗生素在实验土壤中的吸附都较弱，吸附次序为：SMT(1.44～13.23 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·kg^-1)>SMZ(0.73～6.05 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·kg^-1)>SD(0.16～5.57 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·...     

黑水虻处理养殖废物的研究现状

利用腐食性昆虫黑水虻处理禽畜粪便,能够以较低的成本将大量的禽畜粪便转化为具有高附加值的昆虫蛋白源饲料,在消除环境污染的同时,为市场提供动物蛋白源饲料添加剂,从而实现农业废弃物的资源化利用。黑水虻的干物质含有42%的粗蛋白和35%的脂肪,必须氨基酸含量优于鱼粉,特别适合于水产养殖。     

不同微生物菌剂对畜禽粪便堆肥效果的温度指标研究

温度是堆料中微生物生命活动的重要标志,它直接影响堆肥反应速率,是堆肥能否顺利进行的主要因素。通过在畜禽粪便（鸡粪、猪粪、牛粪）中加入辅料和不同微生物菌剂,进行好氧堆肥并测定堆料温度,根据温度结果明确不同微生物菌剂对不同粪便的堆肥效果。     

模拟条件下农田磷素渗漏淋失特征研究

采用土柱淋溶模拟的方法,研究降雨强度、降雨量以及施用不同种类的有机肥对磷素渗漏淋失的影响。结果表明,当降雨量低于53mm的时候,磷淋失的负荷与降雨强度关系不大,但随着降雨量的增大而增大。在降雨量较高的5～8月份(水稻季)磷渗漏淋失负荷普遍较高,最高可达709g/hm2。磷渗漏淋失负荷与降雨量进行回归分析得出两者之间用乘幂关系拟合度最高,其相关系数为r=0.861**～0.962**(r0.01=0.708)。配施牛粪增大了土壤磷素渗漏淋失的迁移能力,而配施秸秆则起抑制作用,降低了磷渗漏淋失的迁移能力。     

可降解有机物湿解实验及产物分析

湿解是环境友好的新型有机废物处理工艺,湿解实验在反应温度450K,反应时间1h的工况下,对杂草和马粪进行湿解,并分析了两种物料的湿解产物。结果表明:杂草和马粪经湿解处理后,分别得到了18.8%和16.3%的原料转化率,有机质转化率均超过了95%,可为土壤提供丰富的有机质;两种湿解液中所含物质基本上均集中在166.7~428.9及1122~1622的两组质荷比范围内,湿解液呈弱酸性,其中奎尼酸、柠檬酸和L-苹果酸含量丰富。     

重金属Zn对猪粪堆肥过程中微生物群落的影响

利用Biolog微平板技术,对不同浓度重金属Zn影响下堆料微生物群落多样性进行了研究.结果表明,较低浓度Zn处理（Zn含量分别为0mg.kg-1,300mg.kg-1,600mg.kg-1,900mg.kg-1）的堆料升温快,在高温期持续时间长,并达到无害化处理,堆料微生物中起分异作用的碳源主要为多聚物类和糖类.重金属...     

Microbial population dynamics and changes in main nutrients during the acidification process of pig manures

This study evaluated the impact of pig manure acidification on anaerobic treatment and composition of the fecal microbial community.According to the different chemical oxygen demand (COD) in the anaerobic treatment processes,pig manure was diluted 4 times (×4),16 times (×16),or 64 times (×64) and subjected to acidification.During the acidification process,pH,soluble chemical oxygen demand (SCOD),volatile fatty acids (VFAs),nitrogen (N),phosphorus (P) and potassium (K) were determined along with microbial po...     

高温嗜粪菌的选育和猪粪发酵研究

筛选得到了８株嗜高温（５５℃）嗜粪细菌，均具有较强的发酵猪粪能力。加入所选育菌株进行的猪粪高温（５５℃）固体好氧发酵实验发明，２４ｈ内可将猪粪发酵成无臭味、深褐色的稳定和无害化产物，常温下长时间放置也不会产生腐败和臭味。此发酵产物的氮试验法结果显示，猪粪已发酵至表观成熟和稳定化，可作为进一步制取优质有机复合肥料的良好前体物。     

原液补碳模式对猪场厌氧消化液SFSBR处理特性的影响

针对猪场粪尿厌氧消化液在后续生物处理过程中碳源，碱度的严重失衡问题，采用"缺氧（A1）+曝气（O1）+缺氧（A2）+曝气（O2）"的分步进水序批式反应器（SFSBR）处理，以实现碳源，碱度的体系内自平衡利用.通过改变A1，A2段的补碳量（采用定量的猪场粪尿原液，分别以1：1，1：3和3：1的体积比在反应器每个周期的A1，A2阶段启动时补碳，分别简称工况I，Ⅱ，Ⅲ），研究原液补碳模式对处理过程脱氮除磷特性的影响.结果表明，3种补碳模式均实现了短程硝化反硝化脱氮，反应器内pH值均稳定在8.5左右，NH₄⁺-N去除率均达到95%以上.原液补碳直接影响反硝化过程，工况I，Ⅱ条件下A2段反硝化速率分别为2.19和2.15mg/（g·h），均约为工况Ⅲ A2段的1.6倍.不同工况下原液补碳对A段释磷和O段吸磷有显著差异，工况I和Ⅲ条件下SFSBR除磷效果更佳，出水TP浓度分别为7.9和6.4mg/L，去除率分别达到84.4%和87.3%，相较于工况Ⅱ分别提高了9.5%和12.4%.综合考虑脱氮除磷，有机物降解以及碳源/碱度自平衡控制，工况I为最佳补碳模式，系统出水COD，NH₄⁺-N和TP浓度分别为360，10.6和7.9mg/L，相应的去除率分别为74.9%，98.6%和84.4%.研究表明，采用A1/A2段原液添加比为1：1的补碳模式（即工况I）能在碳源/碱度自平衡的基础上实现猪场粪尿厌氧消化液的高效脱氮除磷.     

施用不同来源粪肥对土壤中抗生素淋溶的影响

含有抗生素的粪肥进入农田土壤中对土壤生态系统和水体环境产生危害,同时也会造成抗生素耐药性的传播,对环境安全和人体健康存在威胁.本研究采用土柱淋溶法,以添加四环素类抗生素（四环素、土霉素和金霉素）的猪粪（PM-T）、牛粪（CM-T）、鸡粪（CHM-T）及空白处理（CK-T）为实验组,未添加抗生素的处理为对照组,研究了模拟淋溶条件下施用不同来源粪肥对土壤理化指标和细菌丰度的影响,阐述不同处理四环素类抗生素的迁移规律.结果表明,相比于CHM-T和CM-T处理组,四环素类抗生素更容易在PM-T处理中累积,残留量为0.90~6.91 mg·kg^-1,明显高于其他处理（0.33~4.42 mg·kg^-1）;相比于表层土壤（0~4 cm）,四环素类抗生素在下层土壤（16~24 cm）的浓度更高.PM-T处理土壤中TN和NH₄⁺-N含量分别增加44 mg·kg^-1和14.11 mg·kg^-1,明显高于其他处理.在抗生素的抑制作用下土壤中细菌丰度减少,PM-T处理土壤中的细菌丰度降低39.66%,高于其他添加抗生素处理组（12.38%~35.26%）.CHM-T处理中抗生素更容易从土壤中淋出,淋出总量为9.91 mg,明显高于其他粪肥处理组（P<0.05）.TN、NH₄⁺-N、四环素、土霉素和金霉素等指标为第一主成分因子,解释量为54.55%,其土壤中的含量与土层深度正相关.总结得出,以猪粪为原料的粪肥处理中四环素类抗生素更容易累积在土壤中,特别是土壤下层,同时更容易造成土壤中微生物环境的改变;而以鸡粪为原料的粪肥施用后抗生素更容易淋出土壤,增加水体污染的风险.