牛粪-化肥配施对水稻田氮磷迁移转化的影响

在控制外源N输入量相同的前提下,通过田间小区实验,探讨有机肥与化肥不同施用量（牛粪施用量：5,10,20t/hm²）对稻田田间土-水界面氮磷迁移转化特征的影响.结果表明：控制稻田水中NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN和TP输出的最佳时期分别为施肥后的第5,30,7,20d,且TN和TP浓度随时间变化符合单指数衰减方程（0.7444≤R²≤0.9724;1.1×10^-6≤F≤0.0055）.采用牛粪部分代替化肥的施肥方式,在一定范围内能降低稻田退水中TN、TP输出负荷（41.8%、36.0%、64.3%;20.3%、39.1%、48.9%）,还可以降低稻田水中N/P,降低水体富营养化风险.同时,牛粪的施用可提高土壤中脲酶和磷酸酶的含量,促进氮磷向植物可吸收形态转化.综合经济成本和生态效益核算,采用10t有机肥代替无机肥的处理是相对经济环保的施肥方法,该施肥方式下,氮磷年输出负荷分别为17.70,1.26kg/hm².     

规模化养牛场牛粪污综合利用研究

利用牛粪生产沼气,并将副产物有效利用是处理牛粪污的有效途径,为提高牛粪厌氧发酵的产气效率和副产物的利用率,整体工艺采用牛粪发酵前固液分离,固体进行好氧发酵回填牛卧床,分离液进行厌氧-好氧发酵,厌氧发酵产生沼气为系统增温,最后液体通过人工湿地处理达标排放。结果表明:对牛粪进行发酵前固液分离,降低了物料的粘度,利于微生物的传质,可以取得较好的产气效果,沼气通过沼气燃烧炉转化为热能为系统增温降低了其他能源的供给,同时湿地的利用也有效地改善了养牛场周边环境,为牛粪污生产沼气工程提供新思路。     

牛粪厌氧发酵的载体筛选试验研究

为了提高厌氧发酵装置的效率,人们研究了各种各样的方法和措施,其中应用填料或载体使生物菌能够延长驻留期是其中的方法之一,开展载体筛选及其结构设计在厌氧发酵装置中的试验,有助于对此问题的深入研究以及将其成果应用于生产实践。通过静态载体筛选试验选择了玻璃纤维作为载体、PVC塑料管作为载体骨架制成的装置在动态序批式厌氧发酵装置中进行了试验。结果表明：此载体骨架结构对于牛粪动态厌氧发酵具有明显的提高产气效率、改变产气质量和促进有机物转化为挥发性脂肪酸的作用。     

赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)肠道细菌群落的肠段分异特征及对饥饿-牛粪培养的响应

通过在初始-饥饿-牛粪连续培养条件下采集赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)的前肠、中肠和后肠3个肠段内容物进行细菌16S rRNA基因测序分析,研究蚯蚓肠道细菌群落的肠段分异特征及对饥饿和食物培养的响应。结果显示：细菌群落多样性和组成在相邻肠段间相似,中肠和后肠的相似程度高于前肠和中肠,在相隔肠段间差异较大。厚壁菌门(14%～55%)、放线菌门(16%～39%)和变形菌门(15%～37%)是所有蚯蚓肠段的主要优势菌群。在不同培养状态下的肠道传递(前肠-中肠-后肠)过程中,优势菌门丰度变化趋势不同。前肠、中肠和后肠的核心扩增序列变体(ASVs)主要属于厚壁菌门(35%～48%)、放线菌门(20%～26%)和γ变形菌纲(14%～16%),前肠和后肠具有独有的核心ASVs,分别属于δ变形菌纲(7%)和纤维杆菌门(6%)。从初始状态到饥饿状态,肠道菌群Shannon多样性显著降低(P<0.05),Sobs丰富度降低,但未达显著水平(P>0.05);肠道中α/δ变形菌纲和放线菌门等类群相对丰度显著降低(P<0.05),γ变形菌纲、厚壁菌门和拟杆菌门相对丰度显著提高(P&...     

含固率对牛粪常温厌氧消化的影响

在常温、pH值为7.0下,采用10 L玻璃瓶作为反应器对含固率(TS)分别为2%、6%、10%和14%的4组牛粪溶液进行厌氧消化实验,系统运行48 d,分析了厌氧消化过程中的COD(化学需氧量)、pH、VFA(挥发性脂肪酸)和产气量的变化。结果表明,进料TS是影响牛粪厌氧消化产气效果的重要因素,调节牛粪进料TS至10%,可以使其厌氧消化获得最佳的产气效果,COD去除率为24.6%,产气中甲烷含量为56.1%。     

微量元素对牛粪低温厌氧发酵的影响

为考察较低温度(<17℃)条件下添加微量金属元素对厌氧发酵产气量的影响,在发酵底物TS(含固率)为10%下采用10 L玻璃瓶作反应器,以牛粪为原料,向厌氧生物反应器中分别添加MnSO4、FeSO4·7H2O、电解锰渣,分析了厌氧消化系统运行过程中的产气量、COD(化学需氧量)和pH的变化。结果表明,锰元素能促进低温下牛粪的厌氧发酵,加速反应启动。当添加6 g MnSO4、100 g电解锰渣时,单位质量VS产气率分别为0.26 mL/g和0.64 mL/g,添加6 g FeSO4·7H2O与空白对照组均未见明显产气。     

牛粪堆肥升温菌剂的筛选及其作用机制

以糖、淀粉、蛋白质、纤维素培养基及菌株增殖倍数、菌株性能等为筛选方法,从牛粪低温堆肥中筛选不同原料重要功能菌并组成功能菌剂;以不同类别原料菌及单菌株发酵实验对升温机制进行研究。结果表明,芽孢杆菌、假单胞菌、纤维单胞菌及小孢霉菌等为重要功能菌;菌剂起温快,升温效果好,48 h堆体即由低温进入中温,5 d达到高温,腐熟时间可缩短至约17~18 d;糖功能菌升温效果最为显著,淀粉及蛋白质功能菌次之,纤维素功能菌升温能力较弱;菌株利用各种原料能力越强,增殖速度越快,对升温作用越大。各菌株充分利用基质各成分,紧密协同和促进,是低温堆体发酵升温的主要作用机制。     

水分调节材料对牛粪堆肥氨气挥发的影响

利用通风式堆肥发酵方式研究了牛粪堆制过程中氨气的挥发特征和锯末、稻壳、稻草等不同水分调节材料对氨气挥发的影响。结果表明,牛粪堆制过程中主要在前期,尤其是在最初的2周内释放氨气;堆肥期间挥发的氨态氮约为牛粪总含氮量的17%～50%。不同水分调节材料都可以在一定程度上抑制氨气的挥发,但锯末抑制氨气挥发效果最好,其次是稻壳,稻草抑制氨气挥发的效果较小。因此,为了减少氮素损失,应采取适当措施抑制氨挥发或回收挥发的氨气。     

牛粪堆肥过程中四环素类抗生素的降解及影响因素研究

为明确牛粪堆肥过程中3种四环素类抗生素(四环素、土霉素、金霉素)的降解及其影响因素,以牛粪和玉米秸秆为原料,用小型泡沫盒在恒温培养箱中进行为期40 d的堆肥试验。设置3因素3水平处理：抗生素质量浓度(25、50、75 mg/kg)、培养温度(25、35、45℃)和C/N(质量比,15、25、35),通过优化的高效液相色谱法检测堆肥过程中抗生素的降解情况。结果表明,好氧堆肥有效地降低了牛粪中四环素类抗生素的含量,残留率小于24.1%。随着抗生素浓度的增加,四环素、土霉素、金霉素的残留率均逐渐增加,并达到显著水平(p<0.05);随着培养温度的增加,四环素的残留率逐渐降低,且处理间差异显著(p<0.05);当堆体的C/N为25时,3种抗生素的残留率最低,且显著低于其他两个处理(p<0.05)。整个堆肥过程中,抗生素在第5～14天降解最快,这段时间堆体温度也相对较高,说明四环素类抗生素的降解主要发生在高温阶段。好氧堆肥处理虽然可以有效降低牛粪中四环素类抗生素的残留,但不能完全将其去除。因此,在农业生产中,需酌量使用有机肥。     

宁夏养牛场粪污和周边土壤中抗生素及抗生素抗性基因分布特征

畜禽粪便是抗生素和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）重要的储存库.为揭示宁夏肉牛养殖场牛粪和养殖场周边土壤中抗生素及ARGs的分布特征,采用超高效液相色谱-串联质谱法和高通量荧光定量法对不同规模的养牛场进行调查研究.结果表明：①牛粪中优势抗生素为四环素类、喹诺酮类和磺胺类.不同养殖期牛粪中抗生素含量差异显著;育肥前期和哺乳期抗生素含量较高,犊牛期相反.②土壤中以喹诺酮类和四环素类抗生素为主,喹诺酮类抗生素检出率和含量都最高.养殖场对周边土壤中抗生素的分布无影响;施用牛粪的土壤中喹诺酮类和四环素类抗生素含量显著增加.③牛粪中共检测到ARGs亚型79~142种,其中氨基糖苷类ARGs数目最多.育成期ARGs数目最多且相对丰度最高,犊牛期相反.所有养殖期牛粪中共存ARGs是tetQ、ermF和tetO-01.④土壤中ARGs亚型有35~79种,主要是多药类和氨基糖苷类ARGs.养殖场对周边土壤中ARGs的数目和相对丰度无影响;施用牛粪的土壤中ARGs数目和相对丰度都显著高于其他土壤.⑤磺胺类和氯霉素类ARGs在牛粪和土壤中都有水平移动的风险.牛粪中氨基糖苷类和四环素类ARGs相对丰度与其对应抗生素含量呈极显著相关.⑥对牛粪和土壤中各类ARGs相对丰度而言,氨基糖苷类与磺胺类和氯霉素类、可移动遗传元件（mobile genetic elements,MGEs）与氨基糖苷类和磺胺类均呈显著或极显著正相关,而大环内酯类与万古霉素类则呈显著负相关.本研究结果可为肉牛不同养殖期抗生素的使用和牛粪施用等提供理论依据.