不同堆肥材料及引入外源微生物对高温堆肥腐熟度影响的研究

利用畜禽养殖场粪便（ 鸡粪、鸡粪稻壳和猪粪） 和农业废弃物（ 稻壳） 在自动化堆肥装置中进行堆肥试验,探讨不同碳氮比和引入外源微生物后对堆肥腐熟度及养分含量与形态的影响及寻找畜禽粪便快速、高效的高温堆肥方法和条件．结果表明：稻壳是一种硅含量较高难分解的高碳素含量原料,在堆肥前后碳素和 Ｃ／ Ｎ（ ｍ／ｍ） 比变化较小,因而不能以 Ｃ／ Ｎ 比变化来确定堆肥是否腐熟;堆肥水浸提液 Ｗ Ｓ Ｃ／ｏｒｇ － Ｎ（ ｍ／ ｍ） 比和发芽率指数（ Ｉ Ｇ） 指标可以确切反映堆肥的腐熟度．试验比较表明：采用猪粪：稻壳鸡粪：稻壳＝ ６ ：３ ．８（４） ：５ 的质量比,再添加ｗ ＝ ０ ．５ ％ 的快速发酵菌剂,能加速稻壳堆肥腐熟,显著缩短发酵时间,一般堆制１４ ～２１ ｄ 即达到要求     

猪粪和羊粪与麦秆不同配比中温厌氧发酵研究

研究了猪粪和羊粪分别与麦秆不同配比中温(35℃)厌氧发酵对产气量、消化时间和最优C/N值的影响。结果表明,猪粪与麦秆在中温厌氧发酵时,所需的最优C/N值为21,且经141 d就可充分发酵,最大干物质累积产气量可达369.53 mL/g。羊粪与麦秆中温厌氧发酵时,所需的最优C/N值为24,且经96 d就可充分发酵,最大干物质累积产气量可达209 mL/g。猪粪秸秆中温厌氧发酵时易发生酸化,发酵前应通过预处理来减少酸化可能;而羊粪麦秆不易发生酸化。     

不同生物炭对猪粪堆肥过程中抗生素及抗生素抗性基因的削减规律研究

为探讨不同类型生物炭对猪粪堆肥过程中抗生素和抗生素抗性基因(ARGs)的削减规律,分别将玉米秸秆生物炭、竹炭和猪粪生物炭添加到猪粪中进行好氧堆肥,解析不同类型生物炭添加对猪粪堆肥过程中抗生素浓度和ARGs丰度的影响.研究发现,添加竹炭堆肥对抗生素的平均去除率最高(97％),其中对四环素类抗生素的去除率高达98％;添加玉...     

典型设施菜地土壤抗生素污染特征与积累规律研究

利用超声波提取,固相萃取-高效液相色谱-串联质谱分析方法,分析了山东省某典型设施菜地的20个蔬菜大棚土壤中14种抗生素的含量与分布特征.结果表明,在所有的土样中均检测出抗生素,其中4种四环素类抗生素(如四环素、土霉素、金霉素和强力霉素)是该地区主要的抗生素种类,单个化合物的检出率均为100%,其含量范围分别在2.11～139.16、6.06～332.02、1.82～391.31、2.20～248.56μg.kg-1之间.4种四环素类抗生素总含量Σ(TCs)为26.79～1 010.11μg.kg-1,平均含量为274μg.kg-1.磺胺类、喹诺酮类和大环内酯类抗生素也均有检出,其中喹诺酮类抗生素总含量Σ(QNs)在0～1 017.06μg.kg-1,平均含量73.05μg.kg-1,检出率为85%,而磺胺类和大环内酯类抗生素单个化合物的检出浓度很低,未检出氯霉素类抗生素.分析结果还发现,该设施菜地种植不同蔬菜的土壤中抗生素种类和含量差异很大.值得注意的是,个别大棚土壤诺氟沙星(QNC)和氧氟沙星(OFC)含量分别高达373.73和643.34μg.kg-1,均远远地超过抗生素生态毒害效应触发值(100μg.kg-1).可见,设施菜地土壤抗生素污染问题应引起关注.     

农田土壤生态系统功能修复研究-活性微生物肥料对改善农田土壤微生物区系的试验研究

土壤微生物种群是土壤生态系统的重要组成部分,土壤微生物种群的生物量是土壤生态系统安全的重要指标之一。农田由于长期施用化肥、农药,使土壤中的微生物特别是有益微生物大量减少,影响了农田土壤生态系统的正常功能,本试验研究选取三种富含活性微生物的有机肥作为试验对象,研究活性微生物有机肥与常规施肥处理下,农田土壤微生物区系的变化情况。     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在不同农田土壤中的形态归趋和有效性动态变化

通过土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中重金属Cu、Zn在不同农田土壤中的形态归趋和有效性动态变化过程,为合理确定由畜禽粪便有机肥带入农田土壤的重金属负荷,科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入土壤后的生态风险提供理论依据.结果表明,土壤中施用畜禽粪便有机肥后,酸性土壤p H值升高,而石灰性土壤p H值降低.施用鸡粪后6个月内,有效态Cu含量在2种土壤中显著低于等量Cu无机盐处理,而有效态Zn含量则与等量Zn无机盐处理无显著差异;施用猪粪后6个月内,有效态Cu和Zn含量在2种土壤中均与等量Cu和Zn无机盐处理无显著差异.形态归趋研究表明,通过畜禽粪便有机肥进入土壤中的Cu和Zn在土壤中主要以交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态以及有机结合态的形式存在,且畜禽粪便有机肥的来源不同,各形态Cu和Zn在不同土壤中所占比例不同.土壤中施用畜禽粪便有机肥6个月时,Cu和Zn交换态以及铁锰氧化物结合态所占比例低于等量Cu和Zn无机盐处理,而有机结合态所占比例高于等量Cu和Zn无机盐处理,其它形态与无机盐处理无显著差异.     

碳氮比对稻草和猪粪生物处理及厌氧消化的影响

以农业废弃物稻草和猪粪为发酵原料,首次采用纤维素降解复合菌系对稻草和猪粪混合物进行生物处理,通过考察不同碳氮比(25∶1、30∶1、35∶1和40∶1)条件下稻草和猪粪混合物生物预处理的发酵特征及后续的产甲烷能力,探讨了碳氮比对稻草和猪粪的协同生物预处理及厌氧消化效果的影响.结果表明,控制碳氮比为30∶1、料水比为11%时,稻草和猪粪混合物经纤维素降解复合菌系于55℃预处理30 h后其厌氧消化效果最佳.在此条件下,稻草和猪粪降解液中滤纸酶活和羧甲基纤维素酶酶活分别达到了2.18和2.31 IU,其失重率高达41.69%;随后经厌氧发酵后其甲烷产率和产甲烷速率分别可达318.14 m L·g-1(以VS计)和10.61 m L·d-1·g-1(以VS计),且总量为9.9 g的稻草和猪粪混合物的总甲烷产量可达1948 m L,上述结果相对于未经生物预处理的对照组均提高了38%.本研究结果可进一步为其它种类的农作物秸秆和畜禽粪便的高效资源化利用提供理论支撑,展现出了巨大的应用潜力.     

电场促进畜禽粪便好氧堆肥中DOM演化的光谱学研究

好氧堆肥是畜禽粪便处置和资源化利用的主要途径.传统好氧堆肥（CAC）技术存在堆体温度低、发酵周期长、腐熟效果差等缺陷.最近研究发现,电场辅助好氧堆肥（EAAC）可快速促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,减少温室气体排放,具有潜在的应用前景.然而,电场促进堆肥过程中水溶性有机物（DOM）演化及腐殖化过程尚未清晰.基于此,本文采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等多种光谱技术分析了EAAC过程中DOM的演变规律.UV-Vis与3D-EEM分析表明,EAAC过程中,蛋白类物质在3 d内几乎被完全分解,富里酸和腐殖酸类物质在高温期（6~18 d）大量形成.EAAC的腐殖化指数（HI=HA/FA）高于CAC,E₄/E₆低于CAC,说明堆肥过程中DOM芳香化和腐殖化的速度与程度均优于CAC. FTIR分析显示,EAAC过程中DOM的碳水化合物、脂肪类物质逐渐减少,芳香族化合物不断增加,其腐殖化趋势明显比CAC更快.相关性分析显示,P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与A_240~400、SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₂₀等UV-Vis光谱指标呈显著正相关（r>0.8, p<0.05）,可以作为评价EAAC腐熟度的重要指标.上述结果表明,电场辅助好氧堆肥可加速DOM中蛋白类物质分解,加快富里酸和腐殖酸类物质形成,促进DOM结构的芳香化.     

热解温度对畜禽粪便生物炭重金属特征变化的影响

为了揭示畜禽粪便生物炭中重金属的特征变化,以鸡粪、猪粪渣和牛粪为原料,采用低氧控温法制备生物炭,研究了不同热解温度(350、450、550、650和750℃)的畜禽粪便生物炭产率、重金属(Cu、Zn、Cd、Pb、Cr和Ni)含量和相应富集系数的变化,以及原料来源、热解温度和重金属特征的相关性.结果表明,随着热解温度的升高,畜禽粪便生物炭产率逐渐下降,各重金属元素含量(Cd除外)逐渐增加,多数重金属富集系数呈降低的趋势,总体上高温热解虽增加了畜禽粪便生物炭的重金属含量,但也利于炭化过程中重金属的挥发迁移.畜禽粪便生物炭中重金属含量与热解温度、原料来源密切相关,其中与热解温度的相关性均显著,各生物炭的重金属富集能力表现为鸡粪猪粪渣牛粪.综合分析发现,热解温度对畜禽粪便生物炭的重金属特征变化有显著影响,选择低重金属含量和低富集系数的畜禽粪便可避免高温制备的生物炭在实际应用中由自身重金属可能带来的二次污染.     

Concentrations of additive arsenic in Beijing pig feeds and the residues in pig manure

The swine industry in China has grown rapidly over last two decades. Great amount of pig manure is generated in China, which can be used as organic fertilizers on agricultural lands. Meanwhile, the organic arsenic compounds have been used as feed additives for swine disease control and weight improvement. Once the excessive additives are released in the environment, arsenic may compromise food safety and environmental quality. There is a growing public concern about the arsenic residues accumulation in pig manure, however, little work has been done to investigate the exact arsenic content in pig feed and the residues in manure in China This study investigates the concentrations of arsenic in 29 pig feed samples and 29 manure samples collected from eight pig farms in the Chaoyang district, Beijing city. The detected rate of arsenic in 29 couples of samples was 100%. The concentrations of arsenic in pig feeds and manures ranged from 0.15 to 37.8 mg/kg and 0.42 to 119.0 mg/kg, respectively. The result showed that arsenic concentration in pig manure will be greatly elevated when the arsenic in pig feed was largely increased. The loading rates of pig manure in fourteen Beijing counties and districts were in the range of 2.7–57.2 t/ha yr. Accordingly, the potential soil arsenic increase rates resulting from land application of pig manure might range between 11.8 and 78.9 μg/kg yr. Despite these findings, it is too early to draw the conclusion that arsenic pollution from pig manure is serious in Beijing farmland; therefore, longitudinal studies about the chemical form transformation and the environmental behaviors of pig manure arsenic are required in order to come up with more definitive conclusions.