猪粪还田对土壤硝态氮淋失的影响研究——以黄灌区稻旱轮作制为例

宁夏引黄灌区是水污染严重地区之一,大部分排水沟水质属于劣五类,主要污染物是硝态氮与铵态氮.猪粪还田试验共有3个处理:传统施肥+空白(CK)、传统施肥+猪粪还田4500 kg/hm²(T1)和传统施肥+猪粪还田9000 kg/hm²(T2).采用树脂芯法测定了30,60,90cm土层的硝态氮淋失量.结果表明,30cm土层处,猪粪还田没有明显增加土壤硝态氮淋失.与对照(15.96±0.41) kg/hm²相比,T1(16.85±0.40) kg/hm²与T2(17.01±0.46) kg/hm²没有达到显著差异(P>0.05);60cm土层处理与对照也没有达到显著差异;90cm土层处的猪粪处理与对照达到显著差异,处理之间没有差异.猪粪还田有利于土壤有机质和总氮提高,30cm土层,与对照相比,T1和T2的有机质增加0.95g/kg和1.41g/kg,分别提高7.50%和11.13%;总氮增加0.06和0.16g/kg,分别提高7.72%和22.04%.猪粪还田提高了作物产量,水稻增产12.26%~11.56%,冬小麦产量提高9.32%~12.52%.     

赤泥对堆肥腐熟度及其产品对稻米Cd阻控效果

以赤泥作为堆肥添加剂进行鸡粪好氧堆肥试验,分析了堆肥过程中赤泥对温度、pH值、电导率（EC）及种子发芽指数（GI）的影响.通过三维荧光与紫外-可见光光谱特征解析堆肥过程中腐殖酸（HA）组分的演变特征.并利用盆栽实验探索堆肥产品对矿区土壤中稻米镉的阻隔效果.结果表明,赤泥的添加提高了堆体高温期的温度.EC较堆肥前均显著降低,但赤泥堆肥EC （4.29mS/cm）显著高于鸡粪堆肥EC （3.59mS/cm）.鸡粪堆肥与赤泥堆肥的GI随着堆肥时间的增长而升高,在堆肥结束时分别达到100.2%和96.44%,说明2种堆肥产品均未表现出植物毒性.2种堆肥HA中类蛋白质等物在堆肥过程中均转化为较为稳定的类腐殖质物质,HA的SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀和A_226~400在堆肥结束后也显著提高,表明堆肥的腐殖化程度升高.此外,赤泥的添加提高了腐殖化参数数值,证明赤泥的加入能够加速堆肥腐殖化进程.在盆栽实验中,鸡粪堆肥与赤泥堆肥均提高了土壤的pH值,降低了土壤中DTPA-Cd和糙米中Cd的含量.其中,施用2g/kg赤泥堆肥后,糙米Cd含量降低幅度最大,为58.68%,水稻糙米中Cd的含量由未施用堆肥的0.42mg/kg降低至0.17mg/kg.因此,赤泥的添加可以在一定程度上提高堆肥效率,同时施加堆肥产品对土壤Cd的生物有效性及水稻植株内Cd起到抑制与阻隔作用,且施加赤泥堆肥效果更为显著.     

高温堆肥对猪粪中四环素类抗生素及抗性基因的影响

为了研究高温堆肥对猪粪中抗生素及抗生素抗性基因的影响,对不同堆肥处理中的四环素类抗生素(四环素、土霉素、金霉素)及其抗性基因(tetA、tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW)的动态变化进行了定量研究.结果表明:低剂量组(10 mg·kg~(-1))中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为91%、94%、92%,高剂量组(50 mg·kg-1)中四环素、土霉素、金霉素的去除率分别为60%、62%、71%.在堆肥过程中,抗生素处理组目标基因相对丰度高于对照组,而低剂量组目标基因相对丰度(tetW除外)又普遍高于高剂量组.经堆肥处理后,tetA的相对丰度增加,tetC、tetG、tetM、tetQ、tetW的相对丰度均下降.高温堆肥可以有效去除猪粪中一定浓度的四环素类抗生素,并对四环素类抗性基因也有一定的削减作用.     

连续施用发酵猪粪对土壤中四环素抗性基因数量的影响

为了研究连续施用发酵猪粪之后,土壤中抗性基因的数量以及发酵猪粪的施用量对土壤抗性基因的影响,采用实时荧光定量PCR方法,对稻麦轮作模式下连续6年施用4.5t/hm2和9.0t/hm2发酵猪粪的土壤进行了四环素抗性基因(TRGs)的检测和定量分析.在施用发酵猪粪的土壤中能够检测到9种TRGs.施用发酵猪粪显著增加了土壤中tet G、tet L、tet B(P)、tet O、tet W的绝对数量,其中tet B(P)、tet W、tet O的绝对数量受到了施肥用量的影响;而tet Z、tet C和tet S的绝对数量则没有受到施肥的影响.上述8种TRGs在同一施肥处理的0~5cm、5~10cm以及10~20cm土壤中的相对丰度分布均无显著差异.发酵猪粪的施用也显著增加了tet G、tet L、tet B(P)和tet O的相对丰度,但是仅有tet O的相对丰度受到了施肥用量的显著影响.本研究表明,在稻麦轮作模式下,农田土壤中的TRGs数量会受到发酵猪粪中残留TRGs的影响,连续施用该粪肥会显著增加土壤中tet G、tet L、tet B(P)和tet O的绝对数量和相对丰度.因此,需要优化畜禽粪堆肥发酵工艺,以减少抗性基因在粪肥中的残留.     

猪粪秸秆高温堆肥过程中碳氮转化特征与堆肥周期探讨

将猪粪与秸秆以7：1（质量比,以鲜重计）的比例,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行高温堆肥试验,研究了堆肥过程中碳氮转化特征及其腐熟时间.同时,在堆制的23d中,根据堆温变化采样6次,分析了堆肥样品中各种氮素和碳素含量及其它性质的变化情况.结果表明：堆肥结束时,硝态氮含量增加了103.0%,铵态氮、有机氮、总氮含量分...     

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.     

Effect of the chlortetracycline addition method on methane production from the anaerobic digestion of swine wastewater

Effects of antibiotic residues on methane production in anaerobic digestion are commonly studied using the following two antibiotic addition methods：（1） adding manure from animals that consume a diet containing antibiotics, and（2） adding antibiotic-free animal manure spiked with antibiotics. This study used chlortetracycline（CTC） as a model antibiotic to examine the effects of the antibiotic addition method on methane production in anaerobic digestion under two different swine wastewater concentrations（0.55 and 0.22 mg CTC/g dry manure）. The results showed that CTC degradation rate in which manure was directly added at 0.55 mg CTC/g（HSPIKE treatment） was lower than the control values and the rest of the treatment groups. Methane production from the HSPIKEtreatment was reduced（p 〈 0.05） by 12% during the whole experimental period and 15% during the first 7 days. The treatments had no significant effect on the pH and chemical oxygen demand value of the digesters, and the total nitrogen of the0.55 mg CTC/kg manure collected from mediated swine was significantly higher than the other values. Therefore, different methane production under different antibiotic addition methods might be explained by the microbial activity and the concentrations of antibiotic intermediate products and metabolites. Because the primary entry route of veterinary antibiotics into an anaerobic digester is by contaminated animal manure, the most appropriate method for studying antibiotic residue effects on methane production may be using manure from animals that are given a particular antibiotic, rather than adding the antibiotic directly to the anaerobic digester.     

天津市城郊不同土地利用类型土壤中抗生素分布特征及影响因素分析

选取了天津市城郊8个不同土地利用类型土壤（包括旱地、公园、林地、滩涂、水浇地、绿化带、居民区、荒地）,共48个样本点,对天津不同土地利用类型土壤中抗生素含量、组成、分布特征及其影响因素进行研究。采用超高效液相色谱-质谱联用法（HPLC-MS/MS）检测了5类12种抗生素的残留水平,同时结合其土壤理化性质及微生物群落结构解析影响抗生素污染特征的关键因素。结果表明:抗生素总体检出浓度在（4.35~1.35）×103 μg/kg,总体浓度顺序四环素类（TCs）>磺胺类（SAs）>喹诺酮类（QNs）>大环内酯类（MLs）>β-内酰胺类（β-lactams）,其中旱地土壤中抗生素含量显著高于其他土地利用类型土壤抗生素,主要与有机肥施用有关。不同土壤抗生素主成分分析（PCA）发现,旱地和公园土壤中抗生素的组成与其他土壤类型存在较为明显的差异,这与畜禽粪便施肥以及外源生活中抗生素的排放有关;环境因子与抗生素的冗余分析（RDA）结果显示:土壤环境因子[总氮（TN）、总磷（TP）、铜（Cu）、锌（Zn）、pH]对抗生素的组成有较强影响（P<0.05）;微生物与抗生素的斯皮尔曼（Spearman）相关分析发现,浮霉菌属（Planctomyces）、酸性细菌_细菌_WX27（Acidobacteria_bacterium_WX27）、鞘脂单胞菌属（Sphingomonas）、芽孢杆菌属（Gemmatimona）、嗜热光合细菌（Roseiflexus）、类固醇杆菌（Steroidobacter）、溶杆菌属（Lysobacter）、硫化细菌（Thiobacillus）与抗生素相关性达到显著水平（P<0.05）,其中微生物与四环素和喹诺酮类抗生素相关性较强。研究结果可为后续土壤抗生素的污染防治工作提供参考。     

典型畜禽粪污中雌激素排放特征

为探究畜禽粪污中雌激素的排放水平和分布特征,采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱（SPE-HPLC-MS/MS）分析方法,对上海市典型畜禽养殖类型（猪、奶牛、鸡）排放粪污样品中雌激素含量进行测定.结果表明:猪场粪便、沼渣肥、还田土壤、尿液和沼液样品中5种雌激素（E1,雌酮;E2,雌二醇;E3,雌三醇;EE2,炔雌醇;DES,己烯雌酚）总量分别为94.5 ng/g、35.1 ng/g、0.1 ng/g和8 882.2 ng/L、4 388.6 ng/L,其中E1是排泄物中最主要的雌激素;奶牛场粪便、堆肥、还田土壤、尿液、污水进水及出水样品中雌激素总量分别为84.6 ng/g、16.2 ng/g、0.1 ng/g和2 636.7 ng/L、2 605.6 ng/L、615.7 ng/L,其中E1和E2含量最高;鸡场粪便和堆肥样品中雌激素总量分别为60.9和17.5 ng/g.研究显示,猪场、奶牛场和鸡场排泄物中均含有一定数量的天然和人工合成雌激素,雌激素含量水平总体表现为粪便高于有机肥、尿液高于污水;通过畜禽粪污向环境中排放的雌激素总量表现为猪场>奶牛场>鸡场;厌氧发酵对猪场污水中雌激素具有一定的去除效果,而污水厌氧-好氧净化处理和固体粪高温好氧堆肥对奶牛场排泄物中雌激素具有较高的去除效果.      

猪粪堆肥过程保氮固磷及温室气体（N2O）减排研究

针对畜禽粪便堆肥过程存在的氮素流失与温室气体（N2O）排放及畜禽粪便堆肥产品土地利用过程的磷素流失等不足,采用强制通风反应器堆肥系统进行小试规模的猪粪堆肥试验,以改性赤泥和改性镁橄榄石为添加剂,考察和比较了这2种改性金属盐添加剂在猪粪堆肥过程对氮磷保存与温室气体（N2O）减排的效果.结果表明,添加改性镁橄榄石（pH=7...     

Effects of chlortetracycline, Cu and their combination on the performance and microbial community dynamics in swine manure anaerobic digestion

Swine manure was typical for the combined pollution of heavy metals and antibiotics. The effects of widely used veterinary antibiotic chlortetracycline(CTC), Cu and their combination on swine manure anaerobic digestion performance and microbial community have never been investigated. Thus, four 2 L anaerobic digestion reactors were established including reactor A(control), B(CTC spiked by 0.5 g/kg dry weight, dw), C(Cu spiked by 5 g/kg dw) and D(combination of CTC, 0.5 g/kg dw, and Cu, 5 g/kg dw), and dynamics of bacterial and archaeal community structure was investigated using high throughput sequencing method. Results showed that addition of CTC and Cu separately could increase the total biogas production by21.6% and 15.8%, respectively, while combination of CTC and Cu severely inhibited anaerobic digestion(by 30.3%). Furthermore, corresponding to different stages and reactors, four kinds of microbes including bacteria and archaea were described in detail, and the effects of CTC, Cu and their combination mainly occurred at hydrolysis and acidification phases. The addition of Cu alone changed the dynamics of archaeal community significantly. It was genus Methanomassiliicoccus that dominated at the active methane production for A, B and D, while it was genus Methanobrevibacter and Methanoculleus for C.     

抗生素在紫色土地表径流和地下渗流中的迁移

以川中丘陵区典型石灰性紫色土为对象,在生态养鸡果园管理模式下,探究不同种类粪源抗生素在连续自然降雨事件下随土壤水文过程的迁移浓度、通量及其对降雨的动态响应规律。结果表明,在蓄满产流机制下,连续强降雨导致地表径流和地下渗流中的抗生素浓度急剧增加。降雨过程中,抗生素浓度对降雨强度有明显响应,浓度峰与雨强峰一一对应,地下渗流的响应峰存在15~30min滞后。磺胺类抗生素在地表径流和地下渗流中的平均浓度分别高达1.22,4.07μg/L。在优先流作用下,吸附性较强的喹诺酮类和四环素类抗生素即使在降雨初期也能在地下渗流中被检出。地下渗流也是研究区紫色土中抗生素迁移的重要路径,其迁移总通量比地表径流高2个数量级。此外,鸡粪处理下抗生素迁移浓度和通量显著高于对照,表明粪源基质对污染物具有辅助运移作用。pH值和胶体浓度是主要影响因素,在降雨过程中的变化可引起抗生素形态及其与胶体结合作用改变。相关分析表明,胶体浓度与抗生素都呈正相关,pH值与磺胺类、四环素类抗生素和泰乐菌素呈显著正相关,而与氟苯尼考和喹诺酮类抗生素负相关。     

长期秸秆还田对塿土耕层土壤有机碳库的影响

在关中平原塿土(土垫旱耕人为土)上施用化肥的条件下,进行不同用量玉米秸秆直接还田(低秸9 375 kg·hm^-2,中秸18 750 kg·hm^-2,高秸37 500 kg·hm^-2)、间接还田(厩肥,37 500 kg·hm^-2)的长期定位试验21 a,观测和分析了耕层土壤有机碳的储量及氧化稳定性等的变化。结果显示,与单施化肥相比,秸秆直接或间接还田均可显著提高土壤有机碳含量,耕层土壤有机碳储量分别增加了12%(低秸)、24%(中秸)、41%(高秸)和39%(厩肥)。施用秸秆和厩肥21 a,土壤有机碳累积系数平均分别为5.6%和7.2%。秸秆直接还田和厩肥均使土壤有机碳的氧化稳定性降低,胡敏酸的能态升高且保持相对稳定。以上结果表明,秸秆直接或间接还田不仅能显著提高土壤有机碳储量,也能明显改善土壤有机碳的活性和质量,是提高农田固碳能力、促进农业可持续性的重要措施。     

长期施用粪肥土壤中喹诺酮类抗生素的含量与分布特征

针对珠江三角洲地区长期施用粪肥的“无公害蔬菜”生产基地,利用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)分析方法,探讨了土壤中喹诺酮类(QNs)抗生素4种化合物的含量与分布特征.结果表明,土壤中4种化合物的总含量(ΣQNs)为3.97~32.03μg/kg,平均17.99μg/kg.各化合物的检出率除了洛美沙星(92%)以外均为100%,最高含量为17.21μg/kg,平均含量为0.17~9.31μg/kg,以环丙沙星为主,其次是诺氟沙星和恩诺沙星.化合物的含量与组成特征无论在平面上还是在剖面上均存在明显的空间分布差异,且随着深度增加含量迅速降低,但在80cm深度仍有检出.珠江三角洲地区长期施用粪肥蔬菜基地土壤中喹诺酮类抗生素含量较低,土壤生态毒性风险较小,但各化合物均很高的检出率而导致的协同生态毒性尤其是耐药性问题值得进一步研究.     

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·...     

生活垃圾堆肥对难溶性磷有效性的影响

生活垃圾在堆肥过程中将产生有机酸类物质,这些酸性物质对难溶性磷具有较强的溶解能力.本研究在生活垃圾堆肥过程中,加入难溶性磷矿粉,系统探讨堆肥对难溶性磷的转化及堆肥产品对磷素有效性的影响.研究表明,速效磷在堆肥中后期达到最大值,并在堆肥的后期相对稳定,堆肥结束后,扣除磷矿粉本身含有的速效磷对堆肥的影响,与不加磷矿粉堆肥相比,P₁、P₂堆肥处理方式速效磷含量增加值分别为0.87 g·kg^-1、0.76 g·kg^-1.电镜观察表明,堆肥结束后,磷矿粉表面棱角消失,呈蜂窝状.堆肥产品培肥后,富磷垃圾肥在作物生育期内,土壤速效磷含量、酸性磷酸酶活性均高于垃圾肥、腐熟鸡粪及化肥.     

Effects of 5-year application of municipal solid waste compost on the distribution and mobility of heavy metals in a Tunisian calcareous soil

It is obvious that the application of solid waste compost improves the soil fertility. These wastes, however, may also have some negative effects on the agricultural environment due to their metal content. This research aimed at evaluating the influence of Tunisian municipal solid waste compost and farmyard manure on some chemical properties and the distribution of heavy metals in a calcareous Tunisian soil (clayey–loamy soil). A field plot experiment, without vegetation, was installed since 1999 at the experimental farm of the Agronomic National Institute of Tunis (INAT) in the region of Mornag (20 km south of Tunis, Tunisia). During 5 years, the field received yearly the following treatments: 0, 40, 80 and 120 t/ha of municipal solid waste compost and 0, 40 and 120 t/ha of manure. The fractionation of heavy metals in the soil was evaluated after 5 years using a sequential extraction procedure. The application of the two amendments was found to increase the content of organic matter, the total nitrogen content and the electrical conductivity, whereas it slightly decreased the soil pH. The addition of manure did not have a significant effect on the accumulation of heavy metals in the soil, whereas compost application increased the total concentration of heavy metals in the soil. The distribution of heavy metals between the different fractions in untreated and treated soils showed the residual fraction to be dominant, followed by the fraction bound to Fe and Mn oxides. The amount of Cu bound to the organic fraction increased with the application rate, which is probably caused by the formation of organic complexes. For the other metals, the increase of the association with organic matter is very limited. The application of compost moreover increases the amount of Zn associated with Fe and Mn oxides. The “Mobility Factor (MF)” was quite low and did not change after the 5-year application of the two organic amendments. It always remained lower than 10%, although for Cd it amounted to 17%.     

村镇水土环境中抗生素的污染特征及来源解析

采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法（SPE-HPLC-MS/MS）测定并分析了辽宁省岫岩县3个典型村镇水土环境中6类34种抗生素的污染水平和分布特征.结果表明,6类抗生素在3个村镇水土环境中部分或全部检出.地表水中34种抗生素总体残留浓度为（0.287~40.675） ng/L,人类活动和村镇畜禽养殖会导致水体中抗生素残留浓度偏高;土壤环境中34种抗生素总体残留浓度为（0.630~115.363） ng/g,不同土地使用类型下抗生素残留浓度规律为：畜禽养殖区>农业种植区>居民居住区>矿业开发区,畜禽粪便是土壤中抗生素污染的主要来源.此外,水土环境中抗生素的残留浓度与多种环境因子相关性明显.     

镁盐添加对猪粪堆肥过程中氮、磷养分保留的影响

考察了添加氯化镁对猪粪高温堆肥过程中氮、磷养分保留的影响.结果表明,高温堆肥结束后,同对照堆体相比(氨气形态的氮素损失量为56.60g),添加镁盐的堆体(氨气形态的氮素损失量为24.25 g)减少了58%的氯气排放量;并且添加镁盐的堆体比对照堆体的总氮(TN)含量高出18%.分级磷的研究结果显示,尽管添加镁盐的堆体与对照堆体的总磷(TP)浓度接近,其中镁盐堆体TP为14.2 g/kg,对照堆体TP为12.0 g/kg,但添加镁盐有助于保留猪粪堆肥中的磷素,其中对照堆体中易溶解态磷占总磷的比例从30%提高到65%,而添加镁盐的堆体易溶解态磷的比例变化不大,保持在30%.添加镁盐的堆体中生成了含有磷酸镁的混合晶体,这可能是易溶解态磷比例减少的主要原因.     

乌鲁木齐地区土壤中有机氯农药残留特征及来源分析

在乌鲁木齐地区,采集了28个表层土壤样品,采用气相色谱法对土壤中有机氯农药残留进行了分析,揭示了乌鲁木齐地区土壤中有机氯农药的残留水平,分布及来源.结果表明,研究区域内土壤中DDTs,HCHs和甲氧滴滴涕均有较高的检出率(68%~93%),是土壤中的主要污染物.乌鲁木齐表层土壤中OCPs的含量在16.40~84.86μg/kg,平均值为(41.89±16.25)μg/kg.有机氯组成特征表明,土壤中有机氯农药残留主要来源于历史上的使用.土壤有机碳是影响有机氯分布的重要因素.与国内外同类研究及中国土壤环境质量标准相比较发现,研究区土壤中DDTs、HCHs的残留均处于较低水平.