牛粪便资源化利用的研究进展

随着规模化养牛业的迅猛发展,由牛粪便带来的环境污染问题日益严重,主要涉及恶臭气体的污染、氮磷污染、药物、添加剂污染、有害病原微生物污染以及重金属元素污染等。牛粪便资源化利用主要遵循生态效益、积极效益和社会效益最大限度统一平衡的原则,努力实现物质最大化利用。文章综述了牛粪对环境污染的现状以及国内外利用牛粪便的主要资源化技术途径,包括能源化、肥料化、饲料化、食用菌栽培和蚯蚓生物分解处理等,分析探讨了各个资源化技术的优缺点,认识到单一技术存在的局限性,如粪便饲料化,可能存在中毒等安全隐患,高温好氧堆肥技术则主要针对固粪的处理。因而提出了多种牛粪便资源化技术有效结合,以发挥最大的经济和环境效益,实现资源的综合循环利用,同时对各个技术统筹结合的发展方向进行了展望。     

农业废弃物基生物炭对水溶液中镉的吸附效果与机制

以畜禽粪便（牛粪、鸡粪、猪粪）为原料分别在300℃和700℃下制备生物炭,以作物秸秆（小麦秸秆、水稻秸秆、玉米秸秆）为原料分别在300℃和500℃下制备生物炭,利用比表面积和孔径分析仪、扫描电镜、傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪和CHN分析仪等对农业废弃物基生物炭的理化性质、表面结构和元素组成进行表征,研究生物炭理化性质差异和其对镉吸附效果和机制.结果表明,不同农业废弃物基生物炭对Cd²⁺的等温吸附符合Langmiur方程,拟合结果发现随着热解温度的升高,牛粪、鸡粪和猪粪基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量分别从83.40、19.65和96.74 mg·g^-1增加至106.54、 268.89和164.53 mg·g^-1;而不同热解温度下制备的秸秆基生物炭对Cd²⁺的最大吸附量差异不显著.农业废弃物基生物炭呈碱性,除牛粪生物炭外,灰分含量随热解温度上升而增加.随着热解温度的上升,生物炭孔隙结构变丰富,含氧官能团增加,出现芳香结构.通过定量分析,发现生物炭Cd²⁺总...     

绿肥在现代农业中的地位──论广东绿肥的发展前景

绿肥可以解决有机肥源不足的困难，减少化肥用量，节省成本和能源消耗，改善土壤环境，提高土壤肥力和地力；提高作物产量和产品质量；促进畜牧业的发展。本文根据广东的实际，指出广东的现代化农业需要大种绿肥，也可以大种绿肥。要使广东的绿肥生产得到恢复和发展，必须抓好如下的措施：从战略高度来认识绿肥的重要性；加强领导，把它提到重要的议事日程上来；广泛开展试验示范，并加强宣传发动；增加经济投入，省、市、县各级要设立绿肥种子繁育和经营风险金。     

不同腐熟度猪粪、奶牛粪在小白菜和香瓜上施用的农学效应研究

进行猪粪和奶牛粪自然高温堆肥发酵,分别在15、25、35、50 d取样,获得了不同腐熟程度堆肥产物,分别进行了小白菜和香瓜种子发芽与田间应用试验,以期获得不同腐熟堆肥在蔬菜上施用的农学效应,旨在从堆肥农田施用的农学效应角度,为制订堆肥腐熟度标准提供科学依据。结果表明：牛粪堆肥过程中的最高温度高于猪粪,且高温期也长于猪粪;两种处理在35d有机碳含量均显著降低,全氮含量为先降低后升高趋势;两种堆肥在35d后,均达到无害化标准。不同腐熟程度堆肥对小白菜株高和主根长及香瓜苗重和主根长均没有明显抑制作用,对小白菜和香瓜出苗率、根系活力及小白菜单株鲜重和生物产量影响较大,尤其是猪粪腐熟25d,奶牛粪腐熟15d的堆肥表现出显著抑制作用。将堆肥理化参数与小白菜、香瓜生长指标进行相关分析表明：pH值、全氮含量和C/N这3种指标均与小白菜和香瓜各项生物性状无显著相关性;有机碳和DOC与各项生物性状指标均表现出显著或极显著相关性;铵/硝与小白菜和香瓜的GI和根系活力均表现极显著或显著的相关性,其结果与现行的堆肥腐熟度指标并不一致。因此,在制订堆肥腐熟度标准时,应关注堆肥产物农田施用后不同作物所表现出的不同农学效应。     

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.     

畜禽粪便源芽孢杆菌多样性及对铜耐受性研究

芽孢杆菌制剂广泛应用于畜禽养殖和粪污处理等领域,铜作为饲料添加剂用于畜禽养殖,导致畜禽粪便中大量残留,在此压力下芽孢杆菌等会产生铜耐受性,由于芽孢杆菌的抗逆性,这种耐受性可由可移动遗传元件介导在环境中传播.本研究采集了多个规模化养殖场的牛粪、鸡粪和猪粪,从粪便中分离芽孢杆菌,通过PCR技术、最小抑菌浓度测定和全基因组测序方法,了解畜禽粪便中芽孢杆菌对铜耐受性.研究发现：(1)分离出芽孢杆菌属23种芽孢杆菌共235株.分离数量前三分别是枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)77株,占总数的32.77%;蜡样芽孢杆菌(B.cereus)31株,占比13.19%;贝莱斯芽孢杆菌(B.velezensis)28株,占比11.91%.(2)芽孢杆菌对铜耐受表型和基因型研究发现,铜对芽孢杆菌的MIC集中在200～400 mg·L^-1,占总数235株的77.87%(n=183),铜耐受能力较高的菌株能够达到500～600 mg·L^-1,占总数的16.17%(n=38),5株MIC达到600 mg·L^-1的菌株全部来自于猪粪...     

超高温预处理对猪粪堆肥过程碳氮素转化与损失的影响

以猪粪、砻糠为原料,利用自行设计的超高温预处理装置,开展了为期56d的模拟堆肥试验,比较了超高温预处理好氧堆肥（HPC）和常规高温好氧堆肥（CK）过程中碳、氮素转化及损失.结果表明,CK有机质最大降解度（42.58%）比HPC堆体（49.29%）小,但降解速率常数（0.1d^-1）高于HPC（0.07d^-1）,两种堆肥工艺碳素降解率差异不显著.HPC堆体NH₄⁺-N、TN质量分数平均比CK高143.9%、11.2%,而NO₃^--N质量分数则比CK低58.8%.HPC堆肥后期胡敏酸含量及腐殖质聚合程度分别比CK高45.2%~56.8%、59.1%~65.3%.在预处理阶段以及后续堆肥阶段,HPC、CK有机碳损失率分别为48%、51%,氮损失率分别为18%、27%.说明超高温预处理不仅有利于堆肥过程的保氮,而且促进富里酸向胡敏酸的转化,提高了堆肥产品腐殖化水平.     

堆肥处理过程中猪粪有机物的动态变化特征

为了解猪粪堆肥过程中各种有机物的变化特征,并为判断猪粪堆肥腐熟度提供参考指标,进行42d的高温好氧堆肥.结果表明,堆体中的有机质含量呈下降趋势;水溶性有机碳(DOC)含量在第10d达到最大值,之后呈下降趋势;易分解有机质含量呈下降趋势,但在高温开始阶段呈上升趋势;腐殖质含量呈上升趋势.说明堆肥过程中有机物不断向腐殖化方向转化.在研究H/F变化时发现,它与判断堆肥腐熟度常用的化学指标(有机质、DOC)呈一定的相关性,而且与易分解有机质和腐殖质也有较好的相关性.     

Bacteria additives to the changes in gaseous mass transfer from stored swine manure

Abstract

A bacteria additives treatment experiment in assessing the changes in gaseous mass transfer from stored swine manure is presented. The experiment is tested for ammonia, methane, hydrogen sulfide, and carbon dioxide emission data sampled from pilot swine manure columns and analyzed by GC/MS. The result shows that bacteria additives slightly reduce the methane and carbon dioxide releases, while the same additives do not show any effect on the reduction of ammonia. The hydrogen sulfide contents of stored swine manure continued to be low. Gas concentrations emitted from treated and untreated stored swine manure were: 3.76 and 2.2 ppm for methane, 0.35 and 0.11 ppm for ammonia, and 1000 and 470 ppm for carbon dioxide, respectively. A simple model to estimate gas emission rates is also developed from the viewpoint of two‐film resistance theory. The average emission rates calculated from the model for methane, ammonia, and carbon dioxide are respectively: 0.01, 0.0005, and 13.98 g/min from untreated stored manure; while 0.07, 0.096, and 0.55 g/min from treated manure. The emission model also indicates that for most gaseous pollutants of environmental concern, liquid phase transfer coefficient controls the rate of volatile compounds emitted from stored swine manure and gas phase transfer coefficient has insignificant effect in the calculation of overall mass transfer coefficient.     

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.