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%.     

猪粪堆肥与化肥配施对水稻产量和氮效率的影响

采用大田试验方法研究猪粪堆肥与化肥配施对水稻产量和氮效率的影响.结果表明:在本试验条件下,猪眄粪堆肥与化肥配施能显著提高水稻籽粒产量,增加水稻每穗实粒数.尤其是1 500 kg·hm-2猪粪堆肥 化肥配施处理,稻谷产量达8 595 kg·hm-2,比未施氮处理和化肥处理分别增产57.8%和13.6%,差异达显著水平.猪粪堆肥与化肥配施处理水稻氮素养分效率均高于化肥处理.猪粪堆肥与化肥配施的氮肥回收率为35.3%～38.6%,而化肥处理仅为27.6%.     

钝化剂对好氧高温堆肥处理猪粪重金属含量及形态的影响

采用连续提取法研究猪粪好氧堆肥处理中钝化剂对重金属含量及形态的影响.结果表明:堆肥处理后,猪粪中重金属Zn、Cu、Pb、Cr和As普遍升高,重金属Hg明显降低;堆肥处理能促进猪粪中重金属Zn、Cu、Pb、Cr、As和Hg的形态向活性低的方向转化,降低重金属的生物有效性.在3种重金属钝化剂处理中,沸石处理对降低猪粪中重金属Zn的生物有效性效果最好;海泡石处理对降低猪粪中重金属Cu和Cr的生物有效性效果最好;膨润土处理对降低猪粪中重金属Pb和Hg的生物有效性效果最好.因此沸石、海泡石和膨润土处理有利于降低猪粪施用中的重金属污染风险.     

猪粪化肥配施对双季稻田CH4和N2O排放及其全球增温潜势的影响

以湖南典型红壤双季稻田系统为研究对象,采用静态箱-气相色谱法研究了水稻生长季基肥配施猪粪条件下CH4和N2O的排放特征,并估算了排放的CH4和N2O的全球增温潜势(GWP).结果表明,与施用化肥处理相比,猪粪化肥配施对稻田CH4和N2O排放的季节变化模式无明显影响,但影响其排放量大小.两个稻季,猪粪替代50%化学氮肥处理(1/2N+PM)CH4累积排放量较不施氮肥处理(0N)、50%化学氮肥处理(1/2N)、100%化学氮肥处理(N)分别提高54.83%、33.85%和43.30%(P<0.05);1/2N+PM处理N2O累积排放量较N处理显著降低67.50%,较0N处理、1/2N处理分别提高129.43%、119.23%(P<0.05).水稻生长季CH4是GWP的主要贡献者,占CH4和N2O综合GWP的99%以上.1/2N+PM处理的GWP显著高于其他处理(P<0.05),且1/2N+PM处理单位产量GWP最高,较N处理、1/2N处理、0N处理分别提高58.21%、26.82%、20.63%.因此,双季稻田猪粪替代部分化学氮肥较全部施用化学氮肥增加了双季稻田CH4和N2O排放的综合温室效应,其对温室气体排放的影响需在区域温室气体排放清单中加以考虑.     

四川典型养殖区猪粪和饲料中重金属分布特征

随着我国养殖业的快速发展和饲料添加剂的广泛使用,畜禽粪便中重金属的污染控制和资源化利用已成为农村环境连片整治过程中所面临的重要问题。通过对四川省自贡市和阿坝州2个典型养殖密集区散户与规模化养殖场的猪粪及其饲料中重金属Cu、Zn、Pb、Cd、Cr、As含量的测定,结果发现:饲料中重金属总体水平不高,但Cu,As存在部分超标现象,最大含量分别超过国家饲料标准的29倍和4.7倍;对比有机肥料标准,猪粪残留重金属除Cu含量较高外,其余基本低于国标限值。此外,初步探讨了典型农业养殖废弃物的综合利用与资源化所遇到重金属环境风险问题,这对评价畜禽粪污农牧结合综合利用及农村环境整治中可能存在环境风险有着积极借鉴意义。     

抗生素降解菌剂对猪粪堆肥腐熟和细菌群落演替的影响

接种抗生素降解菌可促进畜禽粪便中抗生素去除,但相关污染物降解菌对堆肥进程及土著微生物群落演替的影响研究甚少.分析一种以抗生素降解菌种为核心的复合微生物菌剂在猪粪抗生素去除中的作用,探究接种菌剂对猪粪堆肥理化进程以及细菌群落演替的影响.结果表明,抗生素降解菌剂接种处理猪粪中抗生素去除率达81.95%,与对照相比,其抗生素残留总量下降42.18%.在堆肥条件下,接种抗生素降解菌剂促进了猪粪堆肥升温,加速了堆体水分去除,降低了堆肥中氨气和硫化氢累积排放量,使得堆肥产物中氮磷钾总养分含量和萝卜种子发芽指数分别提高6.80%和68.33%,同时堆肥产物中稳定性有机质含量增加,纤维素和半纤维素等难分解物质含量下降.细菌群落结构分析指出,接种菌剂提高了堆肥中放线菌门和厚壁菌门细菌的相对丰度,其中与堆体升温正相关的嗜热菌丰度显著增加（P<0.01）,而致病细菌相对丰度下降.细菌群落共现网络分析表明,接种菌剂改变堆肥土著细菌群落互作模式,降低了细菌群落网络的复杂度和连通性,优化了有益细菌与其他菌群的生态关系,为建立新的和更加健康的堆肥细菌群落奠定了基础,可为抗生素降解菌剂在堆肥中的应用开发提供了科学依据.     

改进型升流式固体反应器处理猪粪污新工艺研究

对传统升流式固体反应器（USR）进行改进,反应器内设置专用搅拌器,搅拌器间歇开启,在保留USR各项优势的前提下,使料液与厌氧微生物接触更充分,反应温度更均匀,提高产气率,同时还解决了传统USR的“结壳”问题,提高了反应器的传质效率、甲烷产气率和COD去除效果。进料含固量在12.1%时,水利停留时间为17 d,反应器最高容积负荷达到4.9 kg COD/(m³·d),产气速率为2.55 m³/(m³·d),产气率达到0.359 m³/kg干猪粪。     

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。     

生物炭负载Fe3O4对猪粪厌氧消化中重金属Cu、Zn形态的影响

为研究生物炭(BC)负载Fe_3O_4对猪粪厌氧消化中重金属形态的影响,采用化学共沉淀法将Fe~(2+)/Fe~(3+)和水稻秸秆BC复合制备Fe_3O_4/BC复合材料,将其作为钝化剂添加到以猪粪为原料的厌氧消化反应中。通过Tessier连续提取法与pH-依赖性浸出试验,探究BC和Fe_3O_4/BC对重金属形态的影响以及不同pH条件下沼渣中重金属浸出浓度的变化。结果表明,添加Fe_3O_4/BC对Cu和Zn的钝化效果更显著,与空白对照(CK)相比,添加BC和Fe_3O_4/BC后Cu的残渣态质量分数分别增加了-10.46%和52.40%,Zn的残渣态质量分数分别增加了16.82%和42.14%。厌氧消化后沼渣的浸出试验表现出很强的pH依赖性,Cu、Zn浸出曲线呈现出"V形",在中性环境中(pH 6～8)Cu、Zn和溶解性有机质(DOM)的浸出浓度较低,在酸性(pH6)和碱性(pH8)环境中较高。在弱酸弱碱条件下(pH 5～9),添加Fe_3O_4/BC后Cu和Zn的浸出浓度均低于添加BC的试验和CK组。因此,添加Fe_3O_4/BC可有效降低厌氧消化后沼渣中重金属的浸出风险。