Methane emissions during storage of di erent treatments from cattle manure in Tianjin

Many studies on methane emissions from animal manure have revealed that animal manure is a major source of methane emissions to the atmosphere that can have negative consequences for people, animals and environment. In general, the release of methane can be influenced by the type of feed taken by animals, temperature, manure characteristics and so on. This study aimed at quantifying and comparing methane release from dairy manure with di erent piling treatments. Four treatments were designed including manure piling height 30, 45, 60 cm and adding 6 cm manure every day until the piling height was 60 cm. Static chamber method and gas chromatography were adopted to measure the methane emissions from April to June in 2009. Methane emission rates of all four manure treatments were low in the first week and then increased sharply until reaching the peak values. Subsequently, all the methane emission rates decreased and fluctuated within the steady range till the end of the experiment. Wilcoxon nonparametric tests analysis indicated that methane emission rate was greatly influenced by manure piling height and manner. There were no significant relationships between methane emission rates and the temperatures of ambience and heap. However, regression analysis showed that the quadratic equations were found between emission rates of all treatments and the gas temperature in the barrels.     

中国农田畜禽粪尿氮负荷量及其还田潜力

为准确掌握中国各省区畜禽粪尿及氮负荷量,以及还田利用潜力,本研究基于统计数据和已有资料,利用猪粪当量(N)估算了1978年以来中国畜禽粪尿量的变化规律,以及各类畜禽粪尿的构成比例,分析和评价了2016各省份畜禽粪尿、纯氮负荷量的空间分布和污染风险,并估算了各省份畜禽粪尿的还田潜力.结果表明,中国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量总体上呈"快速增加(1978~2005年)-保持稳定(2006~2016年)"的变化态势,到2016年,分别达到366 822.01×10~4t和2 024.10×10~4t,均增长了105.78%,94.03%~98.34%的粪尿量来源于家禽、羊、猪和牛.畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量最大的区域是华北地区,其中河南省为最,分别占全国的22.25%和8.81%.其次是四川,占8.14%.按耕地、作物播种面积和农用地面积分别计算单位面积上的畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分量,并进行r值分级和环境风险评价.如果承载场所为耕地,负荷量较大的是西南和东南地区,污染风险较严重的是华北地区,为Ⅳ级;若按农作物种植面积,西北和西南地区负荷量较大,西北和华北地区为Ⅲ级有污染风险;若按农用地计算,华北和东南地区负荷量较大,华北地区Ⅲ级有污染风险,湖南负荷量最大,北京、山东和河南为Ⅳ级较严重污染风险.全国畜禽粪尿猪粪当量(N)及其N养分还田量分别为113 480.75×10~4t和626.15×10~4t,按单位农用地面积分别相当于3.07 t·hm~(-2)和16.92 kg·hm~(-2),华北地区最大,为8.27t·hm~(-2)和45.62 kg·hm~(-2).若按50%的粪尿N养分环境容量(85 kg·hm~(-2))计算,全国可增加粪尿N养分还田量为2 520.21×10~4t,粮食主产区黑龙江还田潜力最大,其次是四川.     

冬季猪粪固体堆放过程中NH3、N2O和NO排放特征研究

针对农村猪粪典型处理方式中的固体堆放管理,研究猪粪在冬季(2012年11月~2013年2月)固体堆放过程中NH3、N2O和NO排放特征.实验共设两个处理——无覆盖(non-covered,NC)和水稻秸秆覆盖(covered,C),堆放时间为73 d,期间进行了3次翻堆操作.实验观测了3种含氮气体(NH3、N2O和NO)的排放通量和堆体剖面N2O浓度变化.结果表明,猪粪固体堆放过程中NH3、N2O和NO排放累积量(以N计)分别占初始TN的比例为2.1%~2.6%、0.02%和~0.000 25%.两个处理的含氮气体排放通量变化趋势基本一致,且有覆盖堆体的含氮气体的排放量略低于无覆盖堆体.在堆放初期,NH3排放量最先出现峰值,之后N2O和NO排放开始增加.NH3和NO在固体堆放的中前期呈现互为消长的变化趋势;到堆放后期,N2O开始出现比前期高出两倍的排放高峰,而NH3和NO出现小幅增长.翻堆前后,NH3的排放无明显变化,而N2O排放在翻堆后均出现降低的变化,NO排放却出现升高的变化.     

Practical survey on antibiotic-resistant bacterial communities in livestock manure and manure-amended soil

Through livestock manure fertilization, antibiotics, antibiotic-resistant bacteria and genes are transferred to agricultural soils, resulting in a high prevalence of antibiotic-resistant bacteria in the soil. It is not clear, however, whether a correlation exists between resistant bacterial populations in manure and manure-amended soil. In this work, we demonstrate that the prevalence of cephalexin-, amoxicillin-, kanamycin- and gentamicin-resistant bacteria as well as bacteria simultaneously resistant to all four antibiotics was much higher in manure-amended soils than in manure-free soil. 454-pyrosequencing indicated that the ARB and multiple antibiotic-resistant bacteria (MARB) in swine or chicken manure and manure-amended soil were mainly distributed among Sphingobacterium, Myroides, Enterococcus, Comamonas and unclassified Flavobacteriaceae. The genus Sphingobacterium was highly prevalent among ARB from swine manure and manure-amended soil, and was also the most dominant genus among MARB from chicken manure and manure-amended soil. Other dominant genera among ARB or MARB populations in manure samples, including Myroides, Enterococcus and Comamonas, could not be detected or were detected at very low relative abundance in manure-amended soil. The present study suggests the possibility of transfer of ARBs from livestock manures to soils and persistence of ARB in these environments.     

响应面法优化厌氧消化过程中抗生素去除效果

为了深入探究厌氧消化过程中厌氧消化时间、猪粪含固率、抗生素初始质量分数对磺胺二甲嘧啶和磺胺甲噁唑去除效果的相互影响,本研究采用响应面优化法,以厌氧消化时间、猪粪含固率、抗生素质量分数为3因素,以抗生素残留质量分数和厌氧消化产气量为响应值,探索使用厌氧消化法降低抗生素残留质量分数的最佳工艺参数。结果表明,根据响应面分析可知,当猪粪含固率为3%,初始质量分数为40 mg·kg⁻¹TS,厌氧消化时间为30 d,预测的磺胺二甲嘧啶残留质量分数最低为0.428 mg·kg⁻¹TS;当猪粪含固率为7%,磺胺二甲嘧啶初始质量分数为40 mg·kg⁻¹TS,厌氧消化时间为20 d,预测的磺胺甲噁唑残留质量分数最低为0.1063 mg·kg⁻¹TS。综合产气量考虑,当猪粪含固率为5.58%,磺胺二甲嘧啶初始质量分数为80 mg·kg⁻¹TS,厌氧消化时间为27.8 d,预测的产气量最高为389.3 mL·kg⁻¹TS。当猪粪含固率为5.89%,磺胺甲噁唑初始质量分数为80 mg·kg⁻¹TS,厌氧消化时间为30 d,预测的产气量最高为389.6 mL·kg⁻¹TS。该研究可为猪粪厌氧消化过程中的降低抗生素残留、提高产气量的工艺优化提供参考。     

同位素内标-高效液相色谱-串联质谱法测定畜禽粪便中6种雌激素

为了研究畜禽粪便中雌激素的污染特征及其环境影响,建立了一种同时提取、分离和检测畜禽粪便中雌酮(E1)、17α-雌二醇(17α-E2)、17β-雌二醇(17β-E2)、雌三醇(E3)、17α-炔雌醇(17α-EE2)和己烯雌酚(DES)共6种雌激素的高选择性和高灵敏性方法——同位素内标-固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法。对提取剂、淋洗剂、洗脱剂、色谱分离条件和质谱测定条件等进行了优化。最终的优化方法为:粪便样品加入100 ng同位素内标后,先后用乙腈重复超声提取3次(每次10 mL,每次15 min),离心后合并上清液,旋转蒸发近干再复溶于1 mL甲醇,加7 mL纯水稀释并超声混匀后离心,上清液过0.45μm滤膜后用HLB固相萃取柱净化,经10 mL 15%乙腈水溶液淋洗后,用10 mL的甲醇进行洗脱,氮吹浓缩定容至1 mL,过0.22μm滤膜后测定。用2 mM氟化铵-甲醇为流动相,经TAB色谱柱分离后采用电喷雾离子源和选择反应监测负离子扫描模式进行检测,同位素内标定量。在5、50、200、1000 ng·g^?1加标水平下,6种雌激素的平均回收率为90.2%—103.2%,相对标准偏差为0.09%—9.08%,方法检出限(LOD)和方法定量限(LOQ)分别为0.25—0.95 ng·g^?1和1.00—3.82 ng·g^?1。应用此方法检测了6个猪粪、3个牛粪和3个鸡粪样品中6种雌激素的含量,结果为?1(干质量)。该方法灵敏度高,定量准确且定量范围广,适用于畜禽粪便中6种雌激素的定性定量分析。     

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     

有机肥料对杉木根际土壤生化性质的影响

施用不同有机肥料对杉木幼林根际土壤生物化学性质的影响的研究结果表明，施有机肥料有如下的作用：（１）在很大程度上增加了杉木根际土壤三大类微生物数量．其中以牛栏肥和绿肥混施效果最好，施绿肥又比施牛栏肥效果好，并且施用有机肥料能提高微生物中细菌所占的比例；（２）能增加氨化细菌、硝化细菌、纤维素分解菌和芳香族化合物分解菌的数量，其中氨化细菌提高幅度最大，并以混合施用最好，纤维素分解菌则以单施绿肥最高，芳香族化合物分解菌则以施牛栏肥最高；（３）提高了土壤酶活性，过氧化氢酶、脲酶、磷酸酶和蛋白酶的活性为：混合施用＞施牛栏肥＞施绿肥＞不施肥；（４）不同程度地降低了杉木根际土壤多酚氧化酶的活性．     

长期定位施肥对土壤磷、钾素动态变化的影响

23年定位施肥试验的结果表明，不施肥和单施氮肥的土壤，其有效磷质量分数迅速下降，前3年比播前降低约50％，自第7年开始比播前降低2／3左右，降至4-5μg／g之后处于稳定状态。土壤全磷质量分数始终保持在0．40-0．50g／kg的水平，有机磷略有增加。施有机肥以及有机肥与氮肥配施的土壤，其有效磷和有机磷质量分数增加显著。单施氮肥的土壤，其速效钾、缓效钾质量分数均降低，全钾质量分数变化不明显。在每年每公顷单施含钾150．0kg、300．0kg的有机肥或与138kg、276kg氮素配施的土壤中，以单施含钾300．0kg的有机肥的土壤的钾素盈余量最多，并随配施氮量的增加而盈余量减少。试验23年后的土壤，其钾素盈余量与土壤速效钾、缓效钾质量分数均有极显著的相关性，而与全钾质量分数的相关性小大。     

国内外规模化猪场废水处理工艺技术新进展

系统地介绍了国内外规模化猪场粪污处理发展动态，并得出结论：控制猪场废水污染较经济合理的方法是以厌氧工艺为主，辅以好氧、物理、化学处理的组合工艺系统。