对比研究槽式堆肥处理不同畜禽粪便对植物毒性的影响

为揭示槽式堆肥过程中不同畜禽粪便堆肥理化性质的变化及其对植物毒性的影响,分别开展了以羊、牛、鸡、猪粪便与木屑为堆料、为期44 d的好氧槽式堆肥对比试验,采集了不同堆肥期的堆肥样品,测定了堆肥的pH、电导率（EC）、可溶性有机碳（DOC）、硝氮（NO₃^--N）、氨氮（NH₄⁺-N）、全氮（TN）、碳氮比（C/N）、全磷（TP）、全钾（TK）、铜（Cu）、锌（Zn）含量及水堇的相对生长指数（RGI）和种子发芽指数（GI）,并通过相关分析和线性回归拟合,分析了堆肥过程粪便对水堇种子植物毒性的影响机制.结果表明,槽式堆肥过程中,羊粪的高温期持续时间最长,牛粪其次,猪粪和鸡粪最短;堆肥结束时4种粪便均呈弱碱性.堆肥过程中猪粪和鸡粪的EC降低,其他粪便的EC变化幅度较小,各粪便的DOC、NH₄⁺-N含量降低,NO₃^--N、TP、TK、Cu和Zn含量增加,牛粪和鸡粪的C/N逐渐降低,而猪粪和羊粪的C/N呈先升后降的趋势,羊粪和猪粪的TN含量下降,鸡粪和牛粪的TN含量缓慢上升.堆肥过程中4种粪便对水堇种子的植物毒性均降低,且RGI和GI升幅由高到低为：牛粪 > 羊粪 > 鸡粪 > 猪粪.相关分析表明,堆肥过程中羊粪的TP、Cu、Zn,牛粪的Zn、TK、TP、NO₃^--N,鸡粪的NO₃^--N、TN、Cu,猪粪的NO₃^--N、TP、Zn、TK与RGI呈显著正相关（p<0.01）;而羊粪的Cu、TP、TK,牛粪的Zn、TK、TP,鸡粪的Cu、TN、NO₃^--N、TK,猪粪的TP、Zn、NO₃^--N与GI呈显著正相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便堆肥的以上指标促进了植物的根伸长和种子发芽.但堆肥过程中羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N、EC,鸡粪的C/N、EC、DOC,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与RGI呈显著负相关（p<0.01）;羊粪的NH₄⁺-N、TN、DOC,牛粪的NH₄⁺-N、DOC、C/N,鸡粪EC、DOC、C/N,猪粪的NH₄⁺-N、DOC、EC与GI呈显著负相关（p<0.01）.由此表明,不同粪便的以上指标显著抑制了植物的根伸长和种子发芽.多元回归分析说明,堆肥过程羊粪和牛粪的NH₄⁺-N,鸡粪的NO₃^--N、Cu、C/N和EC,猪粪的NO₃^--N和TK对水堇种子根伸长具有显著的影响,而羊粪的NH₄⁺-N和TK,牛粪的DOC、pH和EC,鸡粪Cu、TN和NO₃^--N,猪粪的TK对水堇种子发芽具有显著的影响.以上对比研究结果可为不同畜禽粪便槽式堆肥处理和土地利用提供重要的理论依据和决策支持.     

4种粪便堆肥过程中抗生素的降解特性

饲料中抗生素的广泛使用导致了粪便中抗生素的大量残留,堆肥工艺可以降解残留的抗生素.本研究以蛆粪、鸡粪、猪粪和牛粪为对象,利用中试好氧堆肥装置,研究不同类型粪便的抗生素残留情况及其堆肥降解特性.结果表明,磺胺类、氟喹诺酮类、四环素类和大环内酯类是主要存在的抗生素类型,不同类型粪便其优势抗生素均不同.对各粪便堆肥中抗生素降解规律研究发现:氟喹诺酮类抗生素和土霉素在堆肥第7 d检出水平为0,降解速度最快;强力霉素在4种粪便堆肥中的降解幅度在85%以上;磺胺类抗生素在鸡粪、猪粪和牛粪堆肥中的降解幅度在80%以上,但是在蛆粪堆肥中的降解效果较差;大环内酯类抗生素仅存在蛆粪中,经堆肥其降解幅度为70. 79%.相关性结果显示,含水率和容重是影响4种粪便堆肥抗生素降解率最主要的环境因子.     

重庆市畜禽粪便及菜田土壤中四环素类抗生素生态风险评价

近年来新型有机污染物抗生素在环境中的残留及对生态环境的风险成为国内外研究的热点.在畜禽养殖业中四环素类抗生素（tetracycline antibiotics,TCs）使用量最大,在畜禽粪便中的残留量也最高.本文采用调查研究结合室内分析,客观评价了重庆市主要大型养殖场畜禽粪便和主要蔬菜基地菜田土壤中3种农用四环素类抗生素[土霉素（OTC）、四环素（TC）和金霉素（CTC）]可能存在的环境生态风险.结果表明,2014年猪粪和鸡粪中的OTC、TC、CTC和TCs总量∑TCs的平均值分别为13.05、91.81、62.48、167.34 mg·kg^-1和4.25、4.6、28.55、37.40 mg·kg^-1.2019年所调查的样品中猪粪和鸡粪中的OTC、TC、CTC和∑TCs平均含量分别为3.39、4.82、5.92、15.95 mg·kg^-1和1.10、1.35、4.22、5.16 mg·kg^-1,相比2014年,2019年重庆市畜禽粪便中TCs含量有大幅度的下降,TCs的检出率也有所降低.鸡粪中的TCs生态风险较猪粪要低,2019年畜禽粪便中的TCs生态风险较2014年大幅度降低,不同抗生素间总体比较,风险商值以CTC > OTC > TC.重庆主要蔬菜基地及周边地区菜田土壤中OTC、TC、CTC和∑TCs的平均含量分别为18.92、39.10、21.80和79.81 μg·kg^-1.TCs含量大小顺序为养殖场附近菜田 > 无公害蔬菜基地 > 普通菜田;在养殖场附近的菜田中,露地TCs含量普遍高于大棚,而在无公害蔬菜基地,TCs含量表现为大棚 > 露地.从菜田TCs的生态风险商值整体上看,各类种植模式下的HQ均<1,即无高风险.3种TCs的HQ值以CTC > OTC > TC.土壤∑TCs含量以叶菜类 > 瓜类 > 茄果类 > 豆类,种植不同类型蔬菜的菜田土壤TCs含量略有差异,可能跟不同蔬菜栽培模式、畜禽粪便种类及施肥量有关系.