添加木醋液和生物炭对堆肥重金属钝化的影响

腐殖质(HS)是有机肥养分质量的重要指标。在堆肥过程中,生物炭和棉秆木醋液的添加会导致堆体内部环境发生变化,但HS的化学性质变化尚不明确。本研究利用火焰原子吸收仪检测了重金属(HMs)(例如Pb、Cr、Cd、Ni)的形态,运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)方法和三维激发发射矩阵荧光光谱(3D-EEM)方法以多个角度表征HS与HMs的络合物。同时,采用数理统计、相关性分析和冗余分析(Redundancy analyses,RDA)比较了试验组的腐熟指标(温度、pH值)、腐殖化能力(HS、富里酸(FA)、胡敏酸(HA)、胡敏酸与富里酸之比(H/F))、官能团等。研究结果显示,木醋液处理能使堆肥腐殖化程度相对较高,且位于波数876~835 cm^(-1)的峰值明显增强表明芳香结构在不断累积,H/F最终均达到2.3以上。T1处理组生物炭处理的HS含量位于T4和T3处理组之间,H/F最终达到3.67。T1处理组对Cr钝化过程,交换态最终钝化比例至2%。T4处理组在Pb钝化过程中,最终残渣态的比例高达68%。Cd受T4处理组影响较大,最终表现为氧化态分别向交换态、还原态、残渣态转移2%、10%和11%。然而,无论是添加生物炭还是木醋液,对Ni的钝化在堆制过程中均未显示出明显趋势,交换态、还原态、氧化态和残渣态比例分别稳定在1%~2%、5%~7%、26%~35%和56%~68%,说明本次试验HS对Ni的影响较小。FTIR进一步证实了HS作为富含芳香族和羧基的核心农艺功能物质的基本特性。在堆肥过程中,HS的芳香性逐渐增加,从而增强了与Pb、Cr、Cd离子的络合能力。此外,研究确定了质量分数1.75%的木醋液在猪粪基料堆制过程中整体表现较佳。综上所述,木醋液和生物炭存在以下吸附机制:木醋液的特殊功能基团与HMs离子发生络合作用;生物炭与HMs主要依赖吸附作用;Ni在堆肥中的作用机制可能更倾向于与硝酸根离子结合。

生物炭粒径对猪粪好氧堆肥中养分影响

为了探究生物炭的不同粒径对猪粪好氧堆肥中堆体养分变化的影响,以猪粪和稻草秸秆为堆肥原料,分别添加0.15(F1)、4.00(F2)、20.00(F3)mm粒径的生物炭进行好氧堆肥(未添加生物炭为处理F4),测定了堆肥过程中不同粒径生物炭堆体理化性质、养分形态及含量,并结合扫描电镜和傅里叶红外光谱分析其机理。结果表明:F1、F2和F3比F4提前进入高温期,F1处理组比F2和F3处理组提前2 d进入高温期,比F4处理组提前3 d进入高温期,其中F2处理组高温停留天数最久;F1、F2和F3处理组与F4处理组相比堆体pH含量增加;F1、F2和F3可降低堆肥盐渍化风险,F3处理组降低堆肥盐渍化效果最好;堆肥过程中F1、F2、F3和F4含水率分别下降了58.57%、52.23%、66.18%、60.90%,有机质含量分别减少了45.33%、42.46%、42.97%、46.67%,F1、F2和F3可有效减少NH3的挥发;在堆肥结束时F1、F2、F3和F4比初始全氮提高46.08%、41.21%、35.70%、26.28%,硝态氮含量提高6.45%、9.37%、6.25%、3.22%,全钾含量提高33.21%、33.05%、33.67%、25.83%,全磷含量提高60.82%、66.62%、102.6%、57.51%。综合分析,0.15 mm生物炭与猪粪堆肥可有效提高堆体氮素含量,因此,0.15mm的生物炭可作为提高堆肥氮素的优质粒径。

2019年阿拉尔市棉花种植中生物质资源利用与生产成本情况

新疆每年仅棉花秸秆就能达到743.70万t,占本地区秸秆总量的25.6%,秸秆总量达10.4亿t。但将秸秆作为肥料的利用率仅能达到53.93%,大量秸秆不能进行合理利用,造成资源浪费。本文主要考察阿拉尔地区生物质资源的利用现状并进行分析研究。经过调研发现,在棉花全生育期栽培中使用肥料存在着严重浪费、利用不合理。本次调研对解决阿拉尔地区利用生物质自然资源实现绿色合理施肥、减少肥料成本,提高肥料有效利用率,为实现可持续农业生产中合理施肥的研究提供依据。