生物有机肥与水分联合调控下稻田土壤氮素变化规律

为了探究生物有机肥和控制灌溉联合调控下稻田土壤氮素变化的特征和规律,开展了水稻小区种植试验。试验设置2种灌溉模式(常规淹灌(F)、控制灌溉(C))和3种施肥模式(全施化肥(A)、生物有机肥等氮替代15%化学氮肥(B)、生物有机肥等氮替代30%化学氮肥(C)),分析水稻生育期内土壤铵态氮与硝态氮含量的变化特征。试验表明:至水稻分蘖期时,相同灌溉模式下,配施生物有机肥处理的稻田土壤铵态氮含量均值均低于全施化肥处理,降幅为19.85%~48.78%,土壤硝态氮含量均值是生物有机肥等氮替代30%化学氮肥的处理低于全施化肥处理,降幅为15.35%~33.08%;而从水稻拔节期起,相同灌溉模式下配施生物有机肥处理的稻田土壤铵态氮平均含量比全施化肥处理增加了12.71%~56.26%,除FB处理硝态氮含量降低外其余配施生物有机肥处理的土壤硝态氮平均含量比全施化肥处理增加了19.21%~105.80%。控制灌溉的水稻全生育期土壤硝态氮含量显著高于常规淹灌(P<0.05),而土壤铵态氮含量则是常规淹灌高于控制灌溉。结果表明:生物有机肥配施化肥有利于水稻分蘖期后土壤铵态氮和硝态氮含量的积累,提升了稻田土壤氮素的养分累积,其中生物有机肥等氮替代15%化肥的效果较好。控制灌溉使得土壤硝态氮含量增加,同时也减少了土壤铵态氮的含量。综合考虑环境与经济效益,控制灌溉与生物有机肥等氮替代15%化肥的稻田水肥管理模式较好。

添加砻糠对猪粪堆肥发酵层温度及氮素变化的影响

研究砻糠不同添加量对猪粪堆肥发酵温层、含水率及氮素变化的影响。试验表明,在堆肥过程中,添加砻糠并接种发酵菌剂可明显提高发酵起始温度,加快堆肥发酵进程,可以不同程度地减轻氮素损失与堆肥恶臭,并以20%砻糠添加量为宜。经堆肥发酵,物料硝态氮含量均减少,铵态氮含量则有增有减,但不同处理变化幅度差异较大。

菌剂添加对牛粪堆肥氮素变化及腐熟度影响

为揭示外源菌剂添加条件下牛粪堆肥氮素变化规律,探明菌剂组成对氮素转化和腐熟的影响机制,优选兼有保氮和促腐作用的功能菌剂配方,采用正交设计法,设置4个菌剂配方,并以加入商品菌剂和自然堆肥作为对照,研究牛粪堆肥过程的氮素变化和腐熟程度。结果表明,堆肥过程的降温腐熟阶段氮素有较大损失,以全氮、有机氮、铵态氮降幅较大。组成中较高比例的霉菌和酵母菌在降低全氮和有机氮的损失及促进腐熟方面作用显著;菌剂配比不当反而会影响腐熟。以枯草芽孢杆菌:地衣芽孢杆菌:绿色木霉:黑曲霉:酵母菌=0.5:0.5:1:1:2的菌剂配比,腐熟质量及保氮效果最好,优于市售菌剂。改善降温期真菌种群丰度和比例,是改良配方的关键。

微生物菌剂对条垛式堆肥中氮素变化的影响

以牛粪和玉米秸秆为堆肥原料,采用条垛式堆肥方式进行堆肥,研究了接种微生物菌剂WSC和SS对堆肥发酵过程中的温度、全氮(T-N)、氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3--N)及堆肥产品品质的影响。结果表明:添加微生物菌剂WSC和SS的堆肥处理,分别在堆肥6天和12天达到45℃,维持时间均为25天,而对照仅维持17天。堆肥结束时,与CK相比,接种菌剂WSC和SS处理的全氮含量分别提高11.3%与6.6%,硝态氮含量分别提高56.4%与43.6%,氨态氮含量分别降低76.7%与15.1%。接种菌剂WSC和SS处理的堆体温度均比对照上升速度快,高温维持时间长,接菌可以增加堆肥的N,P,K养分含量,改善堆肥产品质量。

城市生活垃圾和污泥混合堆肥中氮素变化规律研究

进行了不同比例的垃圾和污泥混合的高温好氧静态堆肥小试试验,主要研究了堆肥过程中全氮、氨氮、硝态氮、水溶性氮以及有机碳等的变化。结果表明,堆肥过程中有机碳、全氮和碳氮比呈下降趋势;堆肥产品中全氮与其初始浓度成正比,初始浓度越高,结束时全氮越高;碳氮比在整个堆肥过程中变化不大;氨氮的变化显著,堆肥23d,3种比例的混合样品(垃圾和污泥体积比分别为9∶1、5∶1和3∶1)中的氨氮分别由堆肥前的11.1、10.9、10.5g/kg下降到1.1、2.1、3.1g/kg;水溶性全氮和水溶性氨氮的下降趋势明显,水溶性氨氮是构成水溶性全氮的主要成分,堆肥前期温度的上升引起水溶性全氮和水溶性氨氮的迅速下降;硝态氮和水溶性硝态氮的浓度低,变化小;氮素损失主要在第3～10天的堆肥高温期,污泥量越大,氮素损失越严重,氮素损失率最高达45%。

不同比例玫瑰废弃物与小桐子油枯对高温堆肥过程中氮素变化的影响

以小桐子油枯为基本原料进行高温堆肥试验,研究了不同比例玫瑰废弃物与小桐子油枯(1∶1,1∶2,1∶5)混合堆肥体系中温度、总氮(TN)、水溶性NH4+-N,水溶性NO3--N和游离氨基酸的动态变化规律。结果表明,纯小桐子油枯(对照)的NH4+-N,NO3--N,游离氨基酸在堆肥进程中的浓度最高,以配比1∶5,1∶2,1∶1的顺序浓度依次增加。适当加入玫瑰废弃物(1∶5),能使TN损失最少,也能增加一定的NH4+-N,NO3--N,游离氨基酸浓度。

脲酶/硝化抑制剂双控下红壤性水稻土氮素变化特征

以红壤性水稻土为对象,设置大田试验处理:不施肥(CK)、单施氮肥(U)、氮肥配施0. 5%脲酶抑制剂N-丁基硫代磷酰三胺(NBPT)与1%硝化抑制剂3,4-二甲基吡唑磷酸盐(DMPP)(U+N/D)、氮肥配施1%NBPT与2%DMPP [U+2 (N/D)],研究4种施肥组合下双季稻土壤脲酶、土壤NH+4-N、田面水NH+4-N和NO-3-N的变化特征。结果表明,与CK和U处理相比,各施肥处理在施肥后第1～15 d,土壤脲酶活性、土壤NH+4-N、田面水NH+4-N含量增加,田面水NO-3-N含量无显著变化。与U+2 (N/D)处理相比,早稻中U+N/D处理的脲酶活性显著增加了0. 03～0. 70 mg·g-1,土壤NH+4-N含量显著增加了19. 11～61. 44 mg·kg-1,田面水NH+4-N含量显著增加了34. 48～40. 70 mg·L-1。相关分析表明,土壤NH+4-N与土壤脲酶、田面水NH+4-N均呈显著负相关,田面水NH+4-N与土壤脲酶、田面水NO-3-N均呈显著正相关(P <0. 05)。综上,与其他处理相比,U+N/D处理是在短期内有效提高土壤脲酶活性、土壤NH+4-N和田面水NH+4-N含量的最优处理,合理配施尿素及0. 5%脲酶抑制剂NBPT和1%硝化抑制剂DMPP能够显著提高NH+4-N供水稻吸收,减少氮素损失。

酵母单细胞蛋白固态发酵系统中氮素变化的研究

研究了固态发酵饲料酵母时添加非蛋白氮源 (硫酸铵、尿素 )对提高蛋白含量的影响及其整个发酵过程中氮素代谢动态变化规律 ,讨论了同化作用、转化作用、分解作用 3种氮代谢反应方式。试验结果表明 :酵母对非蛋白氮的同化能力较低 ,添加 3%硫酸铵时 ,蛋白质的真实含量可提高约 2 3% ,而添加 3%尿素仅提高 1 8%。整个发酵过程总氮量基本恒定不变。

污泥堆肥过程氮素变化及N_2O排放

随着城市的发展,城市生活污水污泥量也迅速增加,污泥合理处理已成为不可忽视的问题。目前,合理有效的污泥堆肥化处理已成为当下研究的热点。文章主要阐述了污泥处理现状、堆肥过程中的氮素变化过程与特征及N_2O排放的研究现状。

不同添加剂下污泥堆肥化处理氮素变化研究

研究采用了高温好氧堆肥的方法,将城市生活污泥与不同比例花生壳、干污泥混合,在密闭反应器中堆肥,研究堆肥过程中氨气挥发量以及各种形态氮素含量的变化情况。结果表明,初始含水率调整在60%左右,综合堆体温度、含水率下降、氨气挥发量及氮素转化损失量,在污泥处理中添加8.3%花生壳+41.7%干污泥的处理效果最佳,其单位时间氨气挥发量为对照处理的1/5,全氮损失8.9%。在实际生产中,可以将堆肥产物干污泥循环使用,再辅以少量花生壳等干物料进行污泥堆肥,可达到降低成本的效果。

水葫芦与厨余垃圾混合好氧堆肥中氮素变化及对腐熟度的影响

通过采用间歇式好氧动态堆肥工艺,对厨余垃圾与添加水葫芦的厨余垃圾进行堆肥实验,探讨堆肥进程中全氮、氨基酸态氮、蛋白质的变化及对腐熟度的影响。结果表明,全氮含量在堆肥后期有所提高,分别由1.76%和2.23%提高到3.64%和2.67%;氨基酸态氮含量与微生物活性显著负相关;添加水葫芦使堆体温度提高,促进了蛋白质的快速降解;堆肥中N素是影响种子发芽的主要因素;添加水葫芦能够促进堆肥的腐熟。

城区土壤环境氮素和水分变化对火炬树光合生理生态的影响

采用盆栽模拟研究了城市居民区绿地、城区道路绿化带与郊区林地3种土壤类型下的氮素及水分变化对火炬树光合生理生态的影响。随郊区-城区土壤水分含量的减少,火炬树的光合速率、气孔导度、细胞间CO2浓度和蒸腾速率呈明显的下降趋势,而叶片水汽压亏缺增大,不同水分条件下,光合参数变化的幅度不同。在城区较低氮素水平下,随水分含量的下降,火炬树光合速率下降的主要限制因子由气孔限制转变为非气孔限制,表明其叶绿体结构已经受到了破坏。在郊区较高氮素水平下,火炬树叶片的光合速率、气孔导度、细胞间CO2浓度等光合生理指标与城区相比,都有所增加,但蒸腾速率增加的幅度较小,因而水分利用效率也有所提高。随土壤水分的降低,叶绿素a、叶绿素b与叶绿素a+b含量都呈下降趋势;在城区氮素水平下,叶绿素a、叶绿素b与叶绿素a+b的含量与郊区比有显著的降低。

缓释尿素与普通尿素配施对氨挥发和土壤氮素动态变化过程的影响

通过室内模拟试验,采用"静态吸收法"和"土壤培养法",研究了缓释尿素与普通尿素混施条件下,氨挥发和土壤中氮素的动态变化特征。结果表明:缓释掺混肥处理能减少氨挥发损失氮量;与普通尿素处理(SRU0)相比,25%缓释尿素+75%普通尿素(SRU25)、45%缓释尿素+55%普通尿素(SRU45)、65%缓释尿素+35%普通尿素(SRU65)、100%缓释尿素(SRU100)处理的氨挥发量分别降低19.88%、25.94%、42.84%和46.13%。在培养前期,普通尿素处理的土壤全氮、碱解氮和铵态氮含量明显高于缓释尿素处理,随着培养时间延长,普通尿素处理降低幅度最大,缓释掺混肥处理的全氮、碱解氮和铵态氮含量明显高于普通尿素处理;而硝态氮含量随培养时间延长逐渐升高。其中,以45%缓释尿素+55%普通尿素配比最佳,既能满足植物全生育期对养分的需求,又能减少氨挥发损失,节省经济成本。

紫云英不同时期翻耕氮素含量的变化及对后作水稻产量的影响

于2009～2010年利用田间小区试验研究了紫云英盛花后不同时期翻耕的干物质量和植株含氮量关系,及比较不同时期翻耕对稻田土壤肥力和水稻产量的影响。结果表明:从盛花期至结荚成熟期紫云英氮素含量逐渐降低,盛花期后鲜产量也逐渐降低,而对应单位面积干物重在盛花期后则呈现上升趋势。采用盛花期翻耕是理想选择,对土壤培肥效果最好,可实现后作水稻优质高产;采用结荚成熟期翻耕,氮素虽比盛花期还田有一定损失,但与单季稻茬口衔接,可减少翻耕成本、节省播种种子及用工成本,同时也能提高稻田有机质含量,实现增产增效。

微生物菌剂添加对猪粪堆肥氮素转化的影响

为探索猪粪与水稻秸秆混合堆肥过程中贝莱斯芽孢杆菌LH-3对氨气减排及氮素保留的促进作用,研究设置接种LH-3菌剂的试验组与未接种菌剂的对照组,分析菌剂添加对堆肥腐熟及氮素转化的影响。结果显示:两组堆肥均能达到高温无害化处理标准,且LH-3菌剂的添加对堆体温度无显著影响;试验组较对照组提前5 d达到腐熟标准,且最终产品的种子发芽指数提升了21.56%,显示出更优的腐熟质量;堆肥过程中,添加LH-3菌剂减少了33.42%的氨气排放,并使最终产品的全氮含量增加了11.46%;LH-3菌剂在堆肥高温阶段显著提升了氨单加氧酶基因和羟胺氧化还原酶基因的丰度,从而提高了该阶段的硝化作用强度。总体而言,贝莱斯芽孢杆菌LH-3是一种能有效促进猪粪好氧堆肥腐熟的生物添加剂,可以减少堆肥过程中的氨气排放,并提高堆肥的全氮含量,从而提升堆肥产品整体质量。

两种添加剂对牛粪秸秆堆肥化中氮素损失的控制效果探讨

新鲜牛粪和玉米秸秆以鲜重2.8∶1的比例,分别添加5.5%的果园土壤和炉渣,在强制通风静态垛堆肥反应器中进行了堆肥化试验。在堆制的49d里,根据堆温变化分7次采样分析堆肥中各种氮素、有机碳含量和其他性质。结果表明:对照、添加土壤和加炉渣处理在堆制期间堆肥空间氨气浓度的峰值分别为6070.58、5125.18、4127.08mg·m-3(25℃值);堆制49d后,堆肥中铵氮的浓度分别减少了83.0%、81.4%和63.5%;硝态氮的浓度分别增加了200%、110%和410%;有机氮的浓度分别增加了61.0%、82.4%和84.2%;总氮浓度分别增加了28.8%、38.8%和54.4%;堆肥后期部分硝态氮淋失。加土和炉渣可以降低堆肥高温期水溶性氨氮的浓度,减少氨气的排放,有利于后期硝态氮和有机氮的形成,从而降低堆肥中氮素的损失。果园土壤的加入可以提高堆肥温度,而炉渣的加入使堆温降低,高温期缩短;pH和电导率(EC)在堆制过程中都呈下降趋势,堆制结束时,各处理的粪大肠菌值均大于0.111,达到堆肥卫生学标准;堆肥的C/N比在10～11之间、EC值小于3mS·cm-1、pH值在6～9之间,堆肥基本稳定,但GI值均小于80%,植物毒性没有完全消失。添加果园土壤有利于种子发芽和根系生长。

有机肥替代化肥氮对水稻田面水和土壤中氮素含量的影响

针对洱海流域稻田氮肥施用加重洱海面源污染的问题,在等氮量替代条件下,利用大田试验研究不施氮肥(CK)、纯化肥(F)、有机肥全部替代化肥氮(M)和有机肥50%替代化肥氮(MF)四种情景对云南洱海流域水稻田面水主要氮素形态指标、土壤无机氮及全氮的影响。结果表明:(1)在洱海流域水稻季生产中,同一施肥处理在施肥1个月内,稻田水总氮(TN)、可溶性总氮(DTN)、铵态氮(NH_4^+-N)含量变化趋势总体一致,施肥1~4d后含量达到最大,然后逐渐下降,施肥后1个月内是防止氮素径流损失的关键期。(2)各处理中,MF处理施肥1个月内田面水TN和DTN含量较高,延长了氮素流失风险关键期。(3)在水稻收获时,不同比例的有机肥替代化肥氮均能提高0-20cm土壤全氮含量,且改变土壤无机氮主要形态。与F处理和MF处理相比,M处理降低了20-50cm土层土壤全氮含量,氮素损失增加;在0-40cm土壤中,M处理土壤无机氮以硝态氮为主,而F和MF处理以铵态氮为主。有机肥50%替代化肥氮提高了0-20cm土壤全氮,但延长了稻田氮素流失风险安全期。因此,有机无机配施在洱海流域水稻季推广应用时,应加强田间水管理,在施肥后1个月内尽可能避免田间排水。

添加菌剂YX-3对猪粪堆肥氮素转化的影响

为了减轻堆肥过程中氨气释放的污染及氮素损失,以猪粪和稻草为原料进行了模拟堆肥试验,研究添加菌剂YX-3对猪粪堆肥处理过程中氮素转化的影响。结果显示:添加菌剂YX-3对堆体的温度无显著影响,均可达到堆肥高温无害化的要求,但可以降低堆体的pH值,加速堆肥腐熟。与对照相比,添加功能菌剂YX-3,可以显著降低堆体的铵态氮含量,减少氨气的挥发量;堆肥结束时,硝态氮、全氮含量较对照分别提高37%和11.7%。表明菌剂YX-3在猪粪堆肥过程中具有较好的降氨除臭和保氮的效果。

早期施用氮肥在乙烯利刺激割胶胶乳中的动态分布研究

应用15N示踪技术进行橡胶树大田早期肥料试验,研究乙烯利刺激和传统割胶条件下胶乳中肥料氮素的动态变化。结果表明,在施肥26 d后肥料N开始在胶乳中表现,刺激与传统割胶条件下,胶乳中15N丰度均逐步增加,变化趋势相似;随着时间的推移,刺激割胶条件下15N的丰度增加幅度显著高于传统割胶处理,胶乳中Ndff%值随时间延长而逐步增加。从Ndff%值来看,刺激割胶条件下橡胶树对肥料氮素的征调能力强于传统割胶处理。刺激割胶条件下的胶乳肥料氮流失量显著大于传统割胶处理,但两者带走的肥料氮素占氮肥施用量的比例都不高,分别仅为0.18%和0.05%。

碳源对反硝化细菌的反硝化速率和群落结构的影响

为探究碳源类型在反硝化过程中对氮素转化和微生物群落组成的影响,分别建立R1(以C6H12O6为碳源)和R2(以CH3COONa为碳源)反应器,通过分析R1和R2反应器中反硝化过程的氮素转化情况,评价C6H12O6和CH3COONa对脱氮效果的影响,并运用动力学模型对R1和R2反应器中反硝化能力进行评价;同时,采用高通量测序技术表征2种碳源对反应器中微生物群落结构和多样性的影响.结果表明:(1)运行后期的R1、R2反应器中单位生物量的反硝化速率(以NO3--N计,下同)分别为8. 56、11. 26 mg/(g·h),R1反应器中NO2--N累积平均值为11. 34 mg/L,显著高于R2反应器(0. 20 mg/L),且R1反应器中NH4+-N累积平均值为6. 58 mg/L,是R2反应器(0. 65 mg/L)的10. 11倍.(2)反应器中NO3--N还原过程均符合Haldane模型,其中R1、R2反应器中单位生物量的rmax(最大降解速率)分别为35. 61、47. 79 mg/(g·h),表明R2反应器中的反硝化能力强于R1反应器.(3)微生物经过富集后,其细菌多样性和物种丰度下降,但发挥反硝化作用的微生物相对丰度逐渐增加. R1和R2反应器中共同的优势菌门有Proteobacterias、Bacteroidetes、Firmicutes和Gracilibacters,其在R1反应器中的相对丰度依次为96. 14%、2. 06%、0. 66%和0. 47%,在R2反应器中依次为79. 75%、6. 88%、9. 47%和2. 13%,优势菌门在不同运行时间的丰度表达上存在消长变化状态.研究显示,C6H12O6和CH3COONa在反硝化过程的氮素转化上存在明显差异,对各类优势菌群的相对丰度有明显影响.