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。

生物炭基猪粪堆肥对土壤-樱桃萝卜系统的影响及其生态安全风险评价

猪粪堆肥土地利用是实现猪粪资源化的主要途径,将生物炭作为添加剂用于畜禽粪便好氧堆肥可以有效改善堆肥质量,而生物炭基堆肥的施用对土壤-植物系统的影响值得探究。以土壤-樱桃萝卜系统为研究对象,通过盆栽实验短期施用不同比例的生物炭基猪粪堆肥,考察其对土壤理化性质及重金属含量的影响,并在此基础上对土壤的生态安全进行评价。结果表明:施用生物炭基猪粪堆肥可改善土壤酸化及土壤养分状况,同时还可增加樱桃萝卜的生物量。总体看来,施用生物炭基猪粪堆肥后土壤重金属含量升高,土壤的潜在生态风险增加,但其能在一定程度上降低植物中的重金属含量。6种重金属中,Cd对土壤综合潜在生态风险指数的贡献率为54.64%~62.71%,是影响土壤生态风险的最主要元素。冗余分析表明,pH是对土壤重金属含量影响较大的理化指标,其中Co、Zn的含量受土壤理化指标的影响尤为显著(P<0.05)。

猪粪堆肥及资源化利用研究进展

猪粪是一种常见的农业废弃物,其资源化利用已成为当前研究的热点。简要介绍了猪粪的2种堆肥方法和机理,以及各种影响堆肥效率的因素,其中包括pH值、C/N、含水率、通气、温度、填充料等。说明了猪粪中主要污染物重金属、抗生素及其抗性基因的处理方法。简要列举了部分资源化处理路线(肥料化,饲料化和能源化)并讨论了存在的问题。提出了未来的研究应着重于提高堆肥质量、缩短堆肥时间、减少氮元素损失、除臭等方面的问题,以实现猪粪资源化利用的可持续发展。

不同微生物处理对猪粪堆肥质量的影响

对猪粪发酵菌剂的筛选试验结果表明,在促进猪粪堆肥腐熟与提高猪粪堆肥产品品质方面综合效益最好的是假单胞杆菌属Pseudomonassp.组合,其次分别为青霉属Penicilliumsp.-2、彩色云芝Polystictusversicolor(L.)Fr.、细黄链霉菌Streptomycesmicroflavus和蜡样芽孢杆菌BacilluscereusFrankland&Frankland4种组合。

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1500kg·hm^-2猪粪堆肥＋化肥配施处理，稻谷产量达8595kg·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％。

不同填充料对猪粪堆肥腐熟过程的影响

采用稻草、木屑、粉煤灰、树叶为猪粪堆肥的填充料,研究了不同填充料与猪粪混合堆肥的温度、总氮、NH4+ N、NO3- N、水溶性有机碳(DOC)和种子发芽系数随时间的变化规律。结果发现,稻草在堆肥过程中很容易腐烂和结块,不宜单独用作猪粪堆肥的填充料;稻草+粉煤灰或树叶+木屑作为填充料加入猪粪混合堆肥中可改善堆肥物料的物理性质,减少物料的结块现象,促进NH4+ N向NO3- N转化,有利于水溶有机碳的分解,提高种子发芽率,促进堆肥的腐熟。

几种重金属钝化剂及其不同添加比例对猪粪堆肥重金属(As,Cu,Zn)形态转化的影响

采用连续提取法研究了猪粪堆肥处理中重金属浓度和形态的变化以及不同添加比例的重金属钝化剂对其浓度和形态的影响。结果表明:经过堆肥处理后,重金属As,Cu和Zn的浓度普遍升高;堆肥处理能促进重金属As,Cu和Zn的形态向活性降低的方向转化,因此堆肥处理可以降低重金属的生物有效性。在3种重金属钝化剂及不同添加比例处理中,猪粪堆肥重金属As的最佳钝化剂及其添加比例为7.5%的粉煤灰,对可交换态As的钝化效果为51.4%;重金属Cu的最佳钝化剂及其添加比例为2.5%的粉煤灰,对可交换态Cu的钝化效果为29.7%;重金属Zn的最佳钝化剂及其添加比例为5.0%的钙镁磷肥,对可交换态Zn的钝化效果为50.0%。因此,堆肥处理中添加重金属钝化剂可以降低猪粪堆肥中重金属的有效性,有利于降低猪粪堆肥土地利用中重金属污染的风险。

化学改良剂对稻草猪粪堆肥氨气释放规律及其腐熟进程的影响

采用堆肥池,以硫酸、磷酸、硫酸铝、硫酸钙、氯化钙、过磷酸钙作为化学改良剂,研究了化学改良剂对稻草猪粪堆肥氨气挥发累积规律和腐熟进程的影响。结果表明,稻草猪粪堆肥处理25d左右时,氨气挥发累积曲线便趋于平稳,而前10d是氨气挥发释放的高峰期。在减缓氨气挥发强度方面,无论是氨气快速释放阶段还是缓慢释放阶段,添加硫酸铝、氯化钙、过磷酸钙和磷酸处理最为明显,氨气累积挥发量分别比对照(未加化学改良剂)降低66.68%、60.37%、39.39%、58.92%,其降低效应均达显著水平。若以堆肥pH和EC、水溶性铵态氮和种子发芽率腐熟临界值为评价参考依据,通过曲线拟合估算,稻草猪粪堆肥在35d左右即可达基本腐熟,化学改良剂对堆肥腐熟进程的影响并不明显。综合考虑堆肥氨气挥发累积特性和生物化学腐熟度指标动态变化特征,以及化学改良剂的经济成本,硫酸铝、过磷酸钙是较好的化学改良剂。

有机辅料对猪粪堆肥中氨气挥发的抑制效应及其影响因素分析

选取稻草、油菜秸秆和食用菌渣作为猪粪堆肥的有机辅料,研究三种堆肥体系中氨气挥发释放规律及其影响因素。结果表明,经过65 d的堆腐,稻草-猪粪、油菜秸秆-猪粪和菌渣-猪粪堆肥氨气挥发量分别为5.084、6.483和3.013 g/kg,是对照(纯猪粪)处理(7.836 g/kg)的64.88%、82.74%和38.45%。从氨气的释放量和释放速率看,菌渣是一种较好的有机辅料。从氨气释放的时间变化特征看,稻草对猪粪堆肥氨气排放高峰期影响最为明显,主要表现为氨气前期猛烈释放且持续时间短,是猪粪快速腐熟技术优选的高效有机辅料。堆腐完成后,三种有机辅料均能减少水溶性NH4+-N的累积,增加水溶性NO3--N的含量,引起pH和EC值下降,提高堆肥全氮含量,促进堆肥有机物和粗纤维的降解,且以稻草和菌渣处理效果最为显著。

猪粪堆肥与化肥配施对水稻产量及氮素利用率的影响

采用田间小区试验,设不施肥、化肥、猪粪堆肥代替10%、20%、30%化肥、猪粪代替20%化肥、沼肥代替20%化肥和稻草代替10%化肥8个处理,研究猪粪堆肥与化肥配施对水稻产量及氮素利用率的影响。结果表明:猪粪堆肥与化肥配合施用能够显著增加水稻每穗籽粒数和实粒数,提高水稻籽粒产量,促进水稻养分的累积,提高水稻氮素利用率;早稻产量以猪粪堆肥代替20%化肥处理最高,为5 662.4 kg/hm2,较化肥处理增产8.5%;晚稻产量以猪粪堆肥代替10%化肥处理最高,为6 301.7 kg/hm2,猪粪堆肥代替10%、20%、30%化肥处理分别比化肥处理增产12.5%、11.6%和5.8%;早晚稻氮肥利用率以猪粪堆肥代替20%化肥处理最好。综合分析,以猪粪堆肥代替20%化肥处理的施肥效果最好,能够显著提高水稻产量。

猪粪堆肥快速发酵菌剂及工艺控制参数初步研究

采用L(934)正交设计在模拟发酵池中研究了辅料配比(秸秆添加量梯度为5%、7.5%、10%)、物料含水量(梯度为40%、50%、60%)、通风量(通风时长为10、20、30min)以及外源菌剂(空白、BN1菌剂、EM菌剂)等因素对猪粪堆肥效果的影响。其中BN1为课题组自制菌剂,在测定了菌种纤维素酶活性的基础上,作为外源菌剂接种猪粪堆肥。通过监测堆肥过程中各处理的温度变化,测定堆肥样品总养分含量、堆肥结束后的C/N,并进行感官分析等对堆肥效果进行加权评分。结果表明,猪粪堆肥最佳环境控制参数为秸秆添加量为5%,通风量为每立方米物料102m·3d-1,物料含水量60%,自制菌剂BN1能促进猪粪堆肥快速发酵。

不同调理剂对猪粪堆肥过程及其养分状况的影响

分别以木屑、泥炭及水葫芦作为猪粪堆肥的调理剂 ,制作有机堆肥 ,研究了 3种堆肥体系在堆制过程中温度、pH、C/N和主要营养元素N、P、K的动态变化。结果表明 ,在整个堆肥制作中 ,猪粪 +泥炭及猪粪 +水葫芦处理堆制温度较高 ,水分损失较快 ,4 0℃以上分别维持 2 7d、2 0d ,猪粪 +木屑处理发酵时间最长 ,4 0℃以上维持 4 5d ;除猪粪 +泥炭处理pH略有下降外 ,其余各处理 pH均有所上升 ,其中猪粪 +水葫芦处理上升幅度最大 ,达 1.5个单位 ;C/N基本呈现出下降的规律。堆制过程中 ,全碳含量随着堆肥进程下降 ;全氮、全磷、全钾含量均呈上升趋势 ;除速效氮和速效氮 /全氮呈现下降趋势外 ,有效磷、速效钾及有效磷 /全磷、速效钾 /全钾均呈现增加趋势 ,这是堆肥腐熟和品质提高的重要表现。在腐熟的堆肥中 ,全磷中约有 1/ 3为有效磷 ,全钾中约 90 %以上为速效钾 ,全氮中速效氮比例较小 ,小于 5 %。

镁盐添加对猪粪堆肥过程中氮、磷养分保留的影响

考察了添加氯化镁对猪粪高温堆肥过程中氮、磷养分保留的影响.结果表明,高温堆肥结束后,同对照堆体相比(氨气形态的氮素损失量为56.60 g),添加镁盐的堆体(氨气形态的氮素损失量为24.25 g)减少了58%的氨气排放量;并且添加镁盐的堆体比对照堆体的总氮(TN)含量高出18%.分级磷的研究结果显示,尽管添加镁盐的堆体与对照堆体的总磷(TP)浓度接近,其中镁盐堆体TP为14.2 g/kg,对照堆体TP为12.0 g/kg,但添加镁盐有助于保留猪粪堆肥中的磷素,其中对照堆体中易溶解态磷占总磷的比例从30%提高到65%,而添加镁盐的堆体易溶解态磷的比例变化不大,保持在30%.添加镁盐的堆体中生成了含有磷酸镁的混合晶体,这可能是易溶解态磷比例减少的主要原因.

猪粪堆肥提取液对棉花生长和养分代谢的影响

为了研究猪粪堆肥提取液的促生效果,通过盆栽试验研究了分别浇施以0.5 mol.L-1硫酸钾和水为浸提剂提取的猪粪堆肥提取液(分别简称为K和W)对棉花生长的影响。结果表明:(1)施用K和W能显著增加棉花植株的株高、果枝数、蕾数、棉铃数。籽棉产量分别比清水对照(CK)增加了2.30倍和1.86倍,但是K和W两者之间差异不显著。(2)棉花现蕾期、花铃期和吐絮期的植株生物量分别比CK增加了71.4%和52.9%、114.2%和83.5%、106.1%和90.5%,氮磷钾累积量与CK比较显著增加。K处理的棉花在现蕾期和花铃期的植株干重显著高于W处理。(3)从现蕾期到吐絮期,棉花植株功能叶硝酸还原酶活性随之增加,而可溶性蛋白含量却随之降低。与CK比较,施用K和W能显著增加不同时期棉花植株功能叶片硝酸还原酶活性和可溶性蛋白含量。花铃期K处理的功能叶硝酸还原酶活性显著高于W处理。K处理和W处理的棉花功能叶可溶性蛋白含量分别比CK增加了1.24倍和3.01倍(现蕾期)、59.1%和40.0%(花铃期)。(4)施用两种猪粪堆肥提取液,在一定程度上都能增加棉花叶片可溶性糖和淀粉含量,但各处理间差异不显著。上述结果表明,猪粪堆肥提取液能明显改善棉花植株的生长发育,显著增加棉花产量,可以作为优质有机液体肥料。

利用PCR-DGGE技术分析猪粪堆肥细菌群落结构

采用PCR-DGGE技术对猪粪堆肥升温期、高温期和降温期上、中、下3层共9个堆肥样品的细菌群落结构演替及其多样性进行了分析.结果表明,不同时期、不同高度层堆肥样品中有着比较丰富的细菌多样性,同时存在着明显的优势种群结构变化.因此,不同时期不同高度层堆肥微生物所表现出的多样性,直接为我们提供了＂梯度效应＂存在的生物学证据,为诠释和控制＂梯度效应＂提供了理论依据.

生物炭和猪粪堆肥对Cd污染土壤上黑麦草生理生化的影响

通过室内盆栽试验,研究添加不同物料(生物炭和猪粪堆肥)对不同Cd^(2+)浓度(0、5、10、20、40 mg/kg)污染下黑麦草(Perennial ryegrass)生长2个月后体内Cd浓度、光合色素(叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素)含量、抗氧化酶[过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)]活性,以及丙二醛(MDA)含量的影响。结果显示:与CK相比,PM和BC处理显著降低了黑麦草对Cd的吸收,但添加物料的2个处理之间(PM、BC)差异未达到显著性水平。随着外源Cd浓度的增加,光合色素含量呈降低的趋势,PM、BC处理有助于提高黑麦草叶片光合色素含量。低Cd浓度(0、5、10 mg/kg)时,CK处理的黑麦草体内CAT、SOD活性较高,而高Cd浓度(20、40 mg/kg)时,PM和BC处理的黑麦草体内CAT、SOD活性对应高于CK处理。随着Cd浓度的增加,MDA的浓度呈逐渐增加的趋势,但PM和BC处理的黑麦草体内MDA浓度都低于CK处理,5 mg/kg的Cd浓度时,PM、BC处理较CK处理黑麦草体内MDA含量分别少30.39%和14.20%;Cd浓度为40 mg/kg时,PM、BC处理较CK处理黑麦草体内MDA含量分别少16.11%和26.64%。本研究结果表明,猪粪堆肥和生物炭均可降低黑麦草对Cd的吸收,低浓度Cd污染土壤采用猪粪堆肥缓解Cd对黑麦草的氧化胁迫效果较好,而高浓度Cd污染土壤添加生物炭缓解Cd对黑麦草的氧化胁迫效果更好。

施用猪粪堆肥对玉米产量及土壤理化性质的影响分析

研究了施用添加过磷酸钙量为15%的猪粪+玉米秸秆堆肥对玉米产量及土壤理化性质的影响。试验设置:猪粪堆肥、常规施肥、空白对照三个处理。结果表明:添加猪粪堆肥处理的产量要大于对照处理,这一趋势在2012年尤为明显(p<0.05)。行粒数在2012年三个处理之间达到显著水平(p<0.05);猪粪堆肥处理比常规处理更有利于土壤有机质的积累(p<0.05)。施用猪粪堆肥增加了土壤中全氮的含量,但增加幅度不明显;对N、P的平衡分析,除对照处理以外,都处于盈余状态;对K的平衡分析,2012年常规处理K平衡处于亏缺状态。猪粪堆肥相比较于化肥施入土壤后能显著增加土壤中胡敏酸的含量(p<0.05),土壤富里酸在两年轮作后都出现了明显的下降(p<0.05)。常规处理胡敏酸的E4/E6值在两年轮作后出现了下降,而猪粪堆肥处理呈现增加的趋势。

猪粪堆肥中水分散性胶体的重金属分布研究

对猪粪有机肥中胶体态重金属的分布进行了定量分析。结果表明,水提取态Cu、Zn、Fe、Mn主要以胶体态存在,Ni、Cr、Cd、As几乎都以可溶态存在。胶体态Cu在0.02~0.2μm胶体中的含量最高,胶体态Zn、Fe、Mn在粒径为1~10μm的大粒径胶体中含量最高。在长期连续施用有机肥引起重金属积累的土壤中,高Cu负荷的小粒径胶体可能会引起深层土壤中重金属积累问题,胶体态有机碳与可溶态有机碳对重金属结合能力的不同可能是导致重金属分布存在差异的重要原因。重金属在不同粒径的分布特征可以为讨论猪粪有机肥中的重金属在环境中的化学行为提供论据。

复合微生物菌剂在猪粪堆肥中的试验研究

利用有效微生物菌剂对猪粪进行第1次发酵,对堆肥过程中的温度、全碳进行跟踪测定,结果表明:有效微生物菌剂可以提高堆体温度,使高温期提前到来,加速有机物分解从而加速堆肥过程;当第2次发酵时,投入功能性复合微生物菌剂(固氮菌、溶磷菌、解钾菌),堆体中的有益菌(固氮菌、溶磷菌、解钾菌)得到不同程度的增值,堆体中的速效氮、速效磷、速效钾得到固定与释放,使猪粪保有较多的营养成分,并获得较高的肥效。

猪粪堆肥

猪粪堆肥处理是发展生猪产业不可缺少的一个环节，也是改良土壤，发展有机农业的有力措施之一。