施用猪粪水对青脆李果实品质和产量、土壤中微生物群落与抗生素耐药基因的影响

【目的】为了解猪粪浇灌对青脆李果实品质和产量、土壤性质、土壤中微生物群落与抗生素耐药基因的影响。【方法】以5年生青脆李作试材,设置猪粪水按不同比例(100%、75%、50%、25%、0%)替代化肥田间试验,通过单果重、单果横径等外观指标,李子每667 m^(2)产量,维生素C、可溶性固形物等果实品质指标测定,分析不同施肥处理对青脆李果实品质和产量的影响;基于土壤中pH、有机质含量等理化指标测定,分析不同施肥处理对李树土壤理化性质的影响;基于Illumina Hiseq 4000测序平台对李树土壤宏基因组测序,分析猪粪水浇灌对土壤中微生物群落变化、抗生素耐药基因分布的影响。【结果】不同施肥处理青脆李果实品质和产量研究结果表明,“75%猪粪+25%化肥”“50%猪粪+50%化肥”处理青脆李果实外观品质均较优,“50%猪粪+50%化肥”处理青脆李每667 m^(2)产量最高。不同施肥处理对李树土壤理化性质的研究结果显示,各处理间有机质、碱解氮等理化指标均不存在显著性差异(P>0.05)。宏基因组测序分析结果显示,“100%猪粪”组中的优势菌群为放线菌,而其余4组的优势菌群均为假单胞菌门;共鉴定39个抗生素本体(ARO),随着猪粪水用量的减少,土壤样品中检出ARO种类、ARO相对丰度和均呈依次递减趋势。【结论】本研究条件下,猪粪水部分替代化肥为青脆李树施肥是可行的,且以“50%猪粪+50%化肥”进行施肥最佳。

同位素稀释-超高效液相色谱-串联质谱法测定猪粪中氧氟沙星

试验旨在建立超高效液相色谱-串联质谱法(UPLC-MS/MS)测定风干的猪粪样品中氧氟沙星残留量。猪粪样品用0.1%甲酸乙腈(1∶9)提取和阳离子交换固相萃取小柱(MCX)净化后,以氧氟沙星-D8作为内标物,采用UPLC-MS/MS测定。结果显示,该方法在0.1~100.0μg/L范围内线性关系良好,方法最低检出限为3.5μg/kg,定量限为10.0μg/kg。在10、20、50μg/kg不同浓度的添加水平下,氧氟沙星的回收率在96.53%~110.45%之间,相对标准偏差在1.4%~11.1%之间。研究表明,该方法准确、灵敏、快捷,可作为猪粪中氧氟沙星残留的快速确证和定量分析方法。

添加不同辅料对猪粪堆肥重金属钝化效果的影响

以规模化猪场脱水猪粪为堆肥主料,采用自制好氧堆肥装置,探讨添加3%过磷酸钙、3%腐殖质和5%膨润土等辅料对堆肥过程中重金属形态变化与钝化效果的影响。结果表明,堆肥前猪粪原料中重金属含量依次为Zn>Cu>Cr>Pb>Cd,其中Pb、Zn的有效态含量较高,分别占总量的15.48%~40.30%、19.17%~34.58%。堆肥结束后,各处理有机质含量在50%~60%范围内,总P含量在0.64%~0.98%之间,pH稳定在6.80~7.40之间,EC值均低于4 mS/cm,满足腐熟堆肥的标准;各处理的重金属含量较堆肥前增加了7.91%~157.90%,表现出明显的“浓缩效应”,其中CK处理的Zn总量超标23.10%。添加不同辅料整体上促使各重金属向有效性较低的方向转化,但对各重金属的钝化表现并不一致。其中,3%腐殖质对Cu、Zn的钝化率分别为52.11%、32.11%;复合配料(3%过磷酸钙+3%腐殖质+5%膨润土)对Cr、Cd、Pb的钝化率分别为46.43%、47.05%、51.76%。堆肥主要参数与各有效态重金属的关系表明,堆肥主要理化参数与各重金属有效性之间存在一定的相关性。堆肥结束后,各处理堆肥产物的内梅罗污染指数表现为低,等级处于安全水平。

施用猪粪炭对水稻田土壤肥力与酶活性的影响及安全性分析

采用大田试验,研究不同施用量(0、1%、2%、3%)的猪粪炭对水稻田土壤肥力提升及酶学性质的影响,分析猪粪炭优化调控水稻产量及钝化土壤重金属的应用性。结果表明,施用猪粪炭提高土壤氮、磷、钾及有机质的含量并降低土壤容重。施炭处理促进提高水稻产量,其中1%施炭处理的水稻产量较对照提高8.19%,有效分蘖数提高17.57%。随着施炭量增加,分蘖期土壤的蔗糖酶活性呈递增趋势,成熟期蔗糖酶活性以及2个生育期脲酶活性呈先升后降趋势;成熟期1%施炭处理的蔗糖酶、脲酶活性较对照分别提高51.24%、31.60%。施用猪粪炭显著降低土壤有效态重金属As、Cd的含量;1%施炭处理在分蘖期、成熟期有效态As含量较对照分别降低10.28%、7.69%,有效态Cd分别降低14.14%、11.82%。综上,猪粪炭施用能够促进土壤肥力提升,提高作物产量并降低土壤重金属风险,其中1%施炭处理效果最佳。

猪粪施用对农田土壤肥力及其特征重金属的影响

为探讨猪粪施用对农田土壤肥力的影响及其特征重金属的污染风险,对安徽省怀远县一家规模化养猪场的饲料、猪粪及周边农田土壤进行了采样分析,并以未施用猪粪的农田土壤作为对照,研究了施用猪粪后农田土壤相关指标的变化。结果表明,施加猪粪能够改善土壤理化性质,提高土壤肥力。施粪土的有机质、电导率和pH相较对照土显著升高,且土壤酶活性也有所提高。然而,由于猪饲料添加剂的使用,猪粪中的铜、锌含量分别是欧盟有机耕种标准的1.96倍和1.31倍,因此施用猪粪会显著增加土壤中铜、锌含量,甚至达到轻污染水平。曲线回归分析发现,当猪粪的施用量控制在15.58 t·hm^(-2)以下时,不会造成土壤重金属污染。

膨润土和腐植酸对猪粪堆肥Zn、Cu钝化和微生物群落的影响

为提高堆肥资源化利用,减少农业面源污染,通过单独添加10%膨润土(BT)、10%腐植酸(HA)以及2.5%膨润土+7.5%腐植酸(BH1)、5.0%膨润土+5.0%腐植酸(BH2)和7.5%膨润土+2.5%腐植酸(BH3)混合添加的方式,开展了其对猪粪堆肥重金属Zn、Cu钝化效果及微生物群落组成影响的研究。结果表明:添加膨润土和腐植酸延长了堆肥高温期,BH3处理的可溶性有机碳(DOC)降解率达40.52%,较对照(CK)显著提高12.46个百分点(P<0.05)。堆肥过程中,BH3处理下的Cu生物有效态占比较堆肥前下降12.17个百分点,而Zn可氧化态占比较堆肥前上升29.74个百分点,降幅和升幅均显著高于其余处理(P<0.05)。与CK和单独添加处理相比,混合添加可显著提高重金属Cu、Zn钝化效率,BH3处理对Cu和Zn的钝化率分别达79.84%和36.97%,较CK分别显著提高47.80个百分点和23.09个百分点(P<0.05)。膨润土和腐植酸混合添加,不同程度地促进了厚壁菌门、梭菌纲等参与纤维降解的有益物种相对丰度的升高。BH3处理下拟杆菌门和拟杆菌纲的相对丰度显著高于同时期的其他各处理。研究表明,膨润土和腐植酸与猪粪共堆肥更有利于堆肥腐熟和重金属钝化,混合添加7.5%膨润土和2.5%腐植酸为最佳推荐比例。

中性蛋白酶高温酶解条件下猪粪资源化利用中养分的变化规律

以酶工程及酶动力学为技术依托及科学依据,将猪粪加玉米秸秆组合作为底物,添加2%中性蛋白酶,在生化反应釜中80℃酶解3 h,底物含水量降低至56.01%,同比下降2.34%;大分子有机质含量降低至63.79%,酶解后,A、B处理的底物有机质含量分别降低了14.19%、15.06%;植物可利用大量元素提高至6.87%,符合NY 525—2012有机肥标准;速效磷、速效钾、全盐、总腐殖酸呈下降趋势;蛔虫卵死亡率达到92%,种子发芽指数达到54%,达到有机肥腐熟标准。

酸碱改性生物炭与膨润土复配提高猪粪堆肥Cu和Zn钝化率

为了钝化畜禽粪便中的重金属,促进农业废弃物资源化、无害化利用,本实验以猪粪和玉米芯为原料,共设置添加酸性生物炭4%(F1)、酸性生物炭4%+钙基膨润土4%(F2)、碱性生物炭4%(F3)、碱性生物炭+钙基膨润土4%(F4)、未改性生物炭4%(F5)、未改性生物炭+钙基膨润土4%(F6)、钙基膨润土4%(F7)和无添加(CK)8个处理,开展为期40 d的好氧堆肥实验,研究酸碱改性生物炭和钙基膨润土对猪粪堆肥腐熟效果及重金属Cu和Zn形态转化的影响。结果表明:堆肥结束时堆体pH值为7.7~8.1,呈碱性,EC值均小于4 mS·cm^(-1),所有堆肥处理基础理化性质均达到无害化要求。F2、F4重金属钝化效果较好,F2处理Cu和Zn钝化率分别为57.98%和40.94%,F4处理Cu和Zn钝化率分别为50.43%和47.35%。研究表明,堆肥过程中酸碱改性生物炭和钙基膨润土配施对Cu和Zn有较好的钝化效果,可提升堆肥产品质量。

耐冷四环素降解菌筛选及其在低温猪粪四环素降解中的初步应用

四环素是畜牧业常用抗生素,其广谱性和难以代谢性导致药物普遍残留在畜禽粪便中。于严寒地区生产四环素兽药厂采集排污口污泥,采用富集筛选方法分离到1株四环素降解细菌。根据菌株显微形态特性、生理生化特征及分子生物学鉴定,将该菌株鉴定为Serratia sp.ZS-8。在10℃条件下,将其置于以四环素(50 mg·L^(-1))为唯一碳源的无机盐培养基中,培养7 d后,四环素降解率可达63.9%(降解速率0.190 mg·L^(-1)·h^(-1))。通过PlackettBurman(PB)设计筛选影响四环素降解的主要因素,再通过Box-Behnken Design优化主要因素,得到最佳降解条件为:温度18.0℃、pH 7.0、底物浓度50 mg·L^(-1),接种量4.4%。最佳降解率达到65.2%,较未优化前提高2.03%。在环境温度为10℃条件下,将该菌株接种至猪粪中,30 d猪粪中四环素残留量由11.4 mg·kg^(-1)降低至3.84 mg·kg^(-1),降解率为64.5%,显著高于对照组(22.9%)。

黑水虻幼虫处理猪粪的应用成效研究

为研究黑水虻幼虫处理猪粪在实际推广应用中的成效,在云南省4个示范点同时开展黑水虻幼虫处理猪粪效果研究,比较不同示范点间猪粪的转化效率、处理前后猪粪理化特征参数变化、虫体、虫沙营养价值。结果显示,4个示范点猪粪减重率为59.92%~71.13%,全氮减少率为42.83%~61.73%,全磷减少率为42.83%~61.73%。黑水虻幼虫含有丰富的粗蛋白、粗脂肪、氨基酸和脂肪酸。粗蛋白含量为38.08%~41.04%,粗脂肪含量为28.27%~33.75%,4个示范点间粗蛋白、粗脂肪含量差异显著(P<0.05),禄丰、曲靖示范点的粗灰分含量差异不显著(P>0.05),但与武定、石屏示范点间差异显著(P<0.05)。亮氨酸含量差异不显著(P>0.05),其他氨基酸含量在示范点间差异显著(P<0.05),谷氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸、组氨酸含量丰富。不饱和脂肪酸含量占绝对优势,为46.65%~53.81%,尤其以油酸、棕榈油酸含量最高,分别为28.57%和16.10%。虫沙中有机质、总养分、pH、蛔虫死亡率、大肠杆菌数均符合国标中有机肥的标准,有机质含量特别丰富,为73.87%~78.88%,总养分含量为8.20%~9.90%,高于国家标准。结果表明,4个示范点的处理成效显著,黑水虻幼虫环境适应性较好,促进了猪场粪污的无害化处理及资源化利用,实现了畜禽粪污的持续发展,黑水虻幼虫处理猪粪技术可大范围地在养殖企业推广应用。

酸浸猪粪磷形态转变及强化蓝铁矿回收的研究

猪粪因其磷含量高而成为具有前景的磷回收原料。为了提高猪粪中磷的回收效果,考察了硫酸(H_(2) SO_(4))、盐酸(HCl)、草酸(H_(2) C_(2) O_(4))和抗坏血酸(C_(6)H_(8)O_(6))4种浸提剂的酸浸浓度、酸浸时间以及液固比对猪粪释磷效果的影响,以及对砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)和锌(Zn)等重金属元素浸出行为的影响;通过C-J连续提取法对比分析4种酸处理前后的磷形态,探明猪粪中磷形态转化规律;最后探讨了二价铁(Fe^(2+))诱导结晶生成蓝铁矿的可行性。结果表明,H_(2) C_(2) O_(4)酸浸释磷性能优于H_(2) SO_(4)和HCl,显著优于C_(6)H_(8)O_(6)。猪粪样品经4种提取液酸浸后,重金属元素释出量大小为Zn>Cu>As>Cr;与H_(2) SO_(4)和HCl相比,H_(2) C_(2) O_(4)对重金属元素的浸出量更低。H_(2) SO_(4)、HCl、H_(2) C_(2) O_(4)和C_(6)H_(8)O_(6)对固相磷中铝结合态磷(Al-P)和钙结合态磷(Ca-P)均具有较优的转化效果,转化率>80%;而对于固相磷中的交换态磷(Ex-P)、液相磷中的颗粒态磷(PP)和溶解性还原磷(RDP),与其他3种酸相比,H_(2) C_(2) O_(4)对其具有更高的转化效率。经综合比选,明确H_(2) C_(2) O_(4)为猪粪磷的最佳浸提剂。在H_(2) C_(2) O_(4)浓度为0.10 mol·L^(-1)、酸浸时间为60 min和液固比为50 mL·g^(-1)条件下处理猪粪,液相中可溶性正磷酸盐(Ortho-P)含量从188 mg·L^(-1)提高到882 mg·L^(-1),释磷量从9.42 mg·g^(-1)提升到44.1 mg·g^(-1),效率提升369%。采用Fe^(2+)诱导结晶生成蓝铁矿回收上清液中的磷,通过X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)和扫描电镜(SEM)等表征手段得出,反应合成的磷回收产物为纯度较高的蓝铁矿。研究成果可为猪粪中磷回收率和回收产物价值的提升提供依据。

零价铁对猪粪发酵产甲烷和磷转化的影响

为解决猪粪发酵沼液中有机物和磷对环境造成的污染问题,提高清洁能源的生产率,通过在厌氧发酵系统中投加零价铁,采用傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,FTIR)、X射线衍射分析(X-ray diffraction,XRD)、高通量测序等技术分析厌氧发酵过程中产甲烷量、磷的分布与形态、酶活性以及微生物群落等变化,研究零价铁对猪粪厌氧发酵产甲烷和磷转化的影响。结果表明,零价铁富集了Clostridun_sensu_stricto_1、Terripotobacter和Syntrophomonas等酸化菌,促进了水解酶的活性,使蛋白酶和β-葡萄糖苷酶的活性分别提高了0.6倍和2.4倍,增强了系统的水解酸化能力。并且零价铁还富集了产甲烷菌Methanosaeta,使产甲烷菌活性增强,最终提高了产甲烷11.1%。另外,零价铁富集了Ruminofilibacter和WS6_Dojkabacteria等相关磷转化的微生物,使酸(碱)性磷酸酶的活性增强26.3%左右,促进了系统内有机磷向无机磷转化。同时,零价铁显著提高了系统中溶解性Fe2+的含量,促进了水溶性磷向Fe结合磷化物的转化,最终固定在蓝铁矿等沉淀物中,显著地降低沼液总磷浓度。研究结果为提高猪粪厌氧发酵产甲烷和磷的固定提供了技术参考。

猪粪配施菌剂对侵蚀红壤碳氮组分及竹柏生长的影响

【目的】探究猪粪配施微生物菌剂对侵蚀红壤碳氮组分及竹柏生长的影响,为侵蚀劣地改良及获得适合竹柏生长的施肥方案提供依据。【方法】以盆栽竹柏为供试材料,测定土壤碳氮组分含量以及竹柏的生长、生理指标,探讨对照以及化肥、猪粪、猪粪+低量菌剂、猪粪+中量菌剂、猪粪+高量菌剂处理对侵蚀红壤碳氮组分含量及竹柏生长的影响。【结果】(1)猪粪配施菌剂可显著提高土壤总有机碳(soil organic carbon,SOC)和易氧化有机碳(easily oxidized organic carbon,EOC)含量,对可溶性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)和颗粒有机碳(particulate organic carbon,POC)含量没有显著的提升作用;高剂量菌剂对土壤碳组分含量的提升效果最佳。(2)配施菌剂与单施猪粪处理相比,硝态氮(NO^(-)_(3)-N)含量提高了43.75%~68.75%,可溶性有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)含量提高了13.59%~24.46%,氨基酸态氮(amino acid nitrogen,AAN)含量提高了11.08%,微生物量氮(microbial biomass nitrogen,MBN)含量提高了6.99%~36.65%,对铵态氮(NH^(+)_(4)-N)含量无明显的提升作用。(3)施用菌剂可促进竹柏的生长发育,高量菌剂对竹柏株高、地径增长量的提升效果最佳;中量菌剂对竹柏可溶性糖和可溶性蛋白含量的提升效果最佳。【结论】猪粪配施适量微生物菌剂可有效改良侵蚀红壤,提高侵蚀红壤的碳氮组分含量,促进竹柏的生长发育。

施用猪粪生物炭对酸性和石灰性水稻土颗粒态和矿物结合态有机碳含量及化学结构的影响

[目的]土壤颗粒态有机碳(POC)和矿物结合态有机碳(MAOC)是土壤有机碳库的主要组成,了解施用生物炭对其含量变化及其在土壤总有机碳中的占比和化学组成特征,对认识土壤有机碳动态变化具有重要意义。[方法]于2019年,分别在杭州市富阳区的酸性和石灰性水稻土上进行猪粪生物炭施用量和方法定位试验,种植制度为单季水稻。试验设置6个处理:常规施化肥(NPK),NPK基础上施用猪粪4.5 t/(hm^(2)·a)(SM),NPK基础上施用猪粪生物炭4.5 t/(hm^(2)·a)(SBc1)、11.25 t/(hm^(2)·a)(SBc2)、22.5 t/(hm^(2)·a)(SBc3),以及猪粪生物炭一次性施用112.5 t/hm^(2)(SBc4)。2021年(第3年)水稻收获后,采集0-20 cm耕层土壤样品,分析其基本理化性质,并将土壤样品分为250~2000μm(粗颗粒态有机物),53~250μm(细颗粒态有机物)和<53μm(矿物结合态有机物)3个粒级,分析各粒级土壤中有机碳含量以及占比,并采用傅里叶红外光谱仪分析了各粒级土壤有机碳的特征光谱,以特征光谱峰值半定量性的评估了有机碳组成的变化。[结果]与SM处理相比,酸性水稻土中SBc3、SBc4处理土壤有机碳含量分别显著增加了49.4%和103.3%,石灰性水稻土中土壤有机碳含量分别增加了42.2%和53.0%。与SM处理相比,4个猪粪生物炭处理显著增加了酸性水稻土粗颗粒态有机碳(C-POC)含量137.8%~554.1%,细颗粒态有机碳(F-POC)含量37.6%~85.2%(P<0.05);SBc3和SBc4处理分别显著增加了石灰性水稻土中C-POC含量110.0%和203.0%,F-POC含量54.8%和96.0%(P<0.05);与SM处理相比,4个猪粪生物炭处理对两种水稻土MAOC含量的影响均不显著(P>0.05)。傅里叶红外光谱特征测定结果表明,施用猪粪和猪粪生物炭对两种水稻土各粒级中主要有机化合物的类型无显著影响,但会影响其比例,与NPK处理相比,SBc3和SBc4处理分别显著增加了酸性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例19.5%和38.0%,降低了酚醇碳族化合物的比例7.8%和17.9%,显著降低了石灰性水稻土有机碳中芳香族化合物的比例21.0%和19.1%,增加了酚醇族化合物的比例19.1%和33.2%(P<0.05)。[结论]对于较高的猪粪生物炭施用量,不论一次性施用还是逐年施用均可显著增加水稻土总有机碳含量,且粗颗粒有机碳增加幅度大于细颗粒,而对矿物结合态有机碳含量无显著影响。施用猪粪生物炭对土壤有机碳主要组成有机化合物无显著影响,但会增加酸性水稻土有机碳的稳定性,而降低石灰性水稻土有机碳的稳定性。相同施用量下,猪粪生物炭提高酸性水稻土有机碳含量的作用高于石灰性水稻土。本试验结果可为猪粪生物炭在农田的科学应用提供技术支撑和理论依据。

接种比在中温与低温条件下对猪粪产甲烷潜力的影响研究

为探究猪粪挥发性固体(VS)与接种液VS不同接种比(S/I)对中温与低温条件下猪粪产甲烷潜力(BMP)的影响,在(35±0.5)℃中温条件和(23±0.5)℃低温条件下,将初始VS浓度控制在3%,按照接种比为0.5、1.0与2.0开展猪粪BMP试验,并进行产甲烷过程的动力学分析。各试验组甲烷产生量均为标准状况(1标准大气压,0℃)下的体积。结果:无论中温还是低温条件,累积甲烷产量和最大日甲烷产生量都与猪粪接种比呈显著正相关性(P<0.05),但不同接种比例下猪粪BMP无显著差异(P>0.05);以VS计,中温条件下S/I为0.5、1.0和2.0时猪粪的BMP分别为(252.05±5.12)mL/g、(250.07±16.57)mL/g和(249.65±13.69)mL/g,均值为(250.59±1.28)mL/g;低温条件下S/I为0.5、1.0和2.0时猪粪的BMP分别为(183.42±9.18)mL/g、(189.02±11.25)mL/g和(191.88±3.50)mL/g,其均值为(188.11±4.31)mL/g;动力学研究表明,修正的Gompertz模型较Logistic模型更适合猪粪的厌氧消化动力学分析。本研究表明,初始VS水平控制在3%时,在相同温度条件下(中温或低温),不同接种比猪粪的BMP无显著差异,从缩短BMP测试时间、提高效率的角度考虑,建议进行猪粪BMP测试时选取中温条件下,将S/I设为0.5。

淮北冲积平原棕壤区饲料-猪粪-发酵沼液-水稻田土壤系统重金属累积迁移特征研究

为探讨猪粪沼液还田对土壤重金属的累积迁移影响,对饲料-猪粪-发酵沼液-水稻田土壤系统开展重金属含量变化规律研究。沼液田间试验选取淮北冲积平原棕壤区水稻田,设置沼液全量施用(BS)和化肥全量施用(CF)为对照的2个实验组。研究分析了生猪不同生育阶段饲料、猪粪重金属分布情况,重点分析了沼液还田对土壤重金属和环境因子的影响。结果显示:不同生猪生育阶段,饲料中重金属Cu、Zn添加含量存在差异,猪粪中Cu、Zn累积与饲料呈正相关,且保育猪粪中Cu、Zn超出农用污泥标准14.6%、53.9%。沼液重金属Cu、Zn、Cr、Cd、As和Pb平均含量分别为0.092 2、0.545 6、0.018 9、0.000 98、0.004 5、0.005 1 mg/kg,均未超过灌溉水标准(GB 5084—2005)限值。沼液全量(BS)水稻田施用后,0~20、20~40 cm土层Cu、Zn、Cr和As含量较化肥施用(CF)均有所降低,Pb、Cd含量升高,Cd平均含量分别为14.73、15.07 mg/kg,严重超出《农用地土壤污染风险管控标准》限值。土壤中Cu、Zn的累积与沼液Cu、Zn含量负相关,土壤中As与沼液中Cu、As呈负相关。冗余分析表明,不同土层中,土壤总氮(TN)、电导率(EC)和pH负向影响Cu的累积,含水率(MC)正向影响土壤Cu、Pb的累积。

间歇好氧−蚯蚓辅助腐熟两段式堆肥化处理猪粪研究

为了实现猪粪高效地进行资源化利用,提出了间歇好氧—蚯蚓辅助腐熟两段式堆肥化处理工艺,并应用于猪粪、园林落叶与木屑混合物(5∶1∶0.2,质量比)堆肥化处理。通过分析间歇好氧堆肥过程中堆体温度变化,重点对比了自然堆肥和蚯蚓辅助堆肥过程堆料pH、TOC、TN和TP变化规律。结果表明,堆肥温度在第3~12 d进入了高温阶段(>50℃),最高温度达到55℃。堆肥结束时自然堆肥和蚯蚓辅助堆肥堆料pH分别为6.75和6.77;总有机碳含量分别降低至25.4%和21.08%;TN含量分别降至1.84%和1.58%;TP含量分别增加至9.88%和10.13%。到堆肥结束时,蚯蚓在养殖前后质量最大增长量为0.22 g,最小增长量为0.13 g。表明间歇好氧—蚯蚓辅助腐熟两段式堆肥化处理工艺不但可以提高猪粪的稳定化还能培养蚯蚓,提高堆肥过程的经济性。

人工模拟条件下藏猪猪粪对土壤pH值及重金属影响的研究

本研究旨在探究藏猪猪粪有机肥施用田间后对土壤中pH值及铜、锌、砷、铬和镉等重金属含量的影响,于个体农户中搜集藏猪猪粪,经厌氧发酵后配制成粪水作为有机肥料,以林芝市巴宜区百巴镇百巴村农田周围土壤作为供试原始土壤,采用模拟试验方法,以0 cm、10 cm、20 cm、40 cm、80 cm、150 cm和300 cm处土层土壤为样本,测定施用藏猪猪粪有机肥30 d后土壤中pH值及铜、锌、砷、铬和镉等重金属含量的变化情况。结果表明:施用藏猪猪粪后,土壤pH值显著提高,表明藏猪猪粪对改善土壤pH值,抑制土壤酸化或修复酸化土壤具有良好效果;施用藏猪猪粪后,土壤中铜、锌、砷、镉和铬等重金属元素含量未见有显著变化,表明藏猪猪粪施用于田间对土壤重金属含量无明显影响,藏猪猪粪可以作为有机肥料参与到农业生产活动中。目前关于藏猪猪粪对土壤的影响未见报道,本研究填补了藏猪猪粪对土壤重金属含量影响的研究空白,同时也为西藏地区农牧民在农业生产活动过程中合理利用藏猪猪粪有机肥资源提供了理论依据。

水蓼种植下猪粪处理土壤剖面磷组分与磷酸酶活性变化

农业生产中长期施用猪粪导致土壤磷过剩,增加磷流失风险。通过连续3年定位试验,探究水蓼种植下猪粪处理土壤剖面磷组分与磷酸酶活性变化,为防治土壤过剩磷流失以及磷富集植物水蓼高效提取土壤过剩磷提供科学依据。采用野外微小区模拟试验,以水蓼为材料,设1、2和3 kg·m^(-2)猪粪处理,以不施猪粪为对照,每个处理重复3次,连续处理3年,通过每年采集植株地上部及0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm和30~40 cm土壤,测定植株磷含量和土壤剖面磷饱和度、磷组分、pH和磷酸酶活性,分析水蓼种植下猪粪处理土壤剖面磷组分与磷酸酶活性的变化特征。结果表明:1)连续3年种植水蓼条件下,水蓼地上部生物量和磷积累量均随猪粪施用量的增加而增加,在3kg·m^(-2)猪粪处理下,随年份推进,水蓼地上部磷积累量分别可达200.31、195.97和195.24 mg·plant-1,磷提取能力稳定。2)连续3年种植水蓼条件下,0~20 cm和20~40 cm土壤磷饱和度增加速率较为缓慢,除3 kg·m^(-2)猪粪处理外,土壤磷饱和度均小于土壤磷流失临界值25%。3)随着猪粪施用量增加,0~10 cm和10~20 cm土壤各组分磷含量均增大,3年连续施用较高浓度猪粪增强了磷的移动性,0~10 cm和10~20 cm土壤pH均逐渐降低,0~10 cm和10~20 cm土壤磷酸酶活性均随猪粪施用量增大而升高,在3 kg·m^(-2)猪粪处理时最高。综上所述,连续施用猪粪增加了0~10 cm和10~20 cm土壤各组分磷含量,增强了土壤剖面磷的移动性,且在3 kg·m^(-2)处理下增幅最大。水蓼具有较强的磷提取能力,可有效提取猪粪处理土壤中过剩的磷。水蓼种植条件下,随着猪粪施用量增加,0~10 cm和10~20 cm土壤pH逐渐降低,土壤酸性磷酸单酯酶、碱性磷酸单酯酶、植酸酶和磷酸二酯酶活性升高,种植水蓼促进了土壤剖面磷从低效态组分到高效态组分的转化,有利于水蓼对磷的提取和积累,从而降低土壤磷流失风险。

猪粪源溶解性有机质对锰矿区耕地土壤中镉迁移的影响

镉(Cd)是迁移潜力最大的重金属元素之一。土壤中Cd迁移过程及影响因素的研究对于土-水生态系统中Cd的环境风险评估及修复治理有重要意义。为探求外源富碳有机质对金属矿区污染耕地土壤中Cd迁移的影响,开展原状土柱淋洗试验,考察猪粪源溶解性有机质(DOM)的引入(232 mg/L)对胶体结合态Cd(C-Cd)和水溶态Cd(D-Cd)迁移过程的差异及影响机制。结果表明:①猪粪DOM引入前,土壤胶体是Cd迁移的主要载体,胶体浓度是影响总镉(T-Cd)和C-Cd浓度动态变化的主要因素;猪粪DOM引入后,原状土柱淋洗过程中T-Cd和C-Cd的迁移量分别是对照阶段的1.8倍和2.2倍,pH成为影响Cd迁移的关键因素。②猪粪DOM的引入主要通过提升溶液pH,促进土壤胶体的迁移(迁移量较对照阶段增加了68.4%)进而增加C-Cd的迁移量(较对照阶段增加了124.4%)。同时,pH的增加也抑制了Cd^(2+)的解吸,导致D-Cd迁移量较对照阶段减少了41.2%。③猪粪DOM引入后的淋洗过程中,DOM通过提升土壤胶体Cd富集系数(由32.6mg/kg增至43.4mg/kg),进一步提升了土壤胶体对Cd迁移的支配作用,T-Cd中C-Cd的占比高达90.1%。因此,在农用地Cd污染土壤或场地污染土壤修复过程中涉及外源富碳有机质(如畜禽粪便、城市污泥、堆肥/生物质炭)应用时,应重点关注外源DOM促进胶体结合态Cd迁移进入浅层地下水的环境风险。