不同碳氮比猪粪沼渣堆肥及其产品对水稻种子萌发的影响

以猪粪沼渣为原料,木屑为辅料,进行工厂化堆肥试验。试验设置初始碳氮比(C/N)分别为13、17、21和25的4个处理(B1、B2、B3和B4),研究堆肥过程中温度、水分、有机碳和全氮含量及C/N的动态变化,比较不同处理堆肥产品性质差异及对水稻种子萌发及生长的影响。结果表明,B1处理最晚进入高温期,B4处理最早开始降温,4个处理的高温期分别持续24、36、27和24 d。堆肥过程中,B1和B2处理含水量总体较高。不同处理有机碳含量和C/N总体呈下降趋势,全氮含量则在堆肥前期总体上升而在中后期有一定程度下降。堆肥产品的有机质含量、EC值和铵态氮含量随着初始C/N的增大呈增加趋势,而氮、磷、钾含量及pH则随C/N增大而降低。除B1处理外,其余处理堆肥产品在有机质和总养分含量及酸碱度上均符合国家标准。堆肥产品的水稻种子萌发试验结果显示,B3处理种子活力指数、幼苗芽长、芽鲜重、总鲜重、芽干重和总干重最高,较去离子水对照分别高77.3%、70.7%、125.1%、44.9%、115.3%和15.3%。综合考虑堆肥过程、堆肥产品品质及产品的促生效果,以猪粪沼渣和木屑进行堆肥生产有机肥,初始C/N设定为21最为适宜。

猪粪沼渣水热炭中重金属浸出特征研究

水热炭化(HTC)是处理沼渣等高含水率废弃物的有效途径,为明确猪粪沼渣(M-R)经HTC后其中重金属的浸出特征,以190℃和250℃制备的猪粪沼渣水热炭(M-190、M-250)为研究对象,探讨其中Zn、Cu、As、Pb和Cd的总量及其在不同pH条件下的浸出特征。结果表明:M-190、M-250与M-R相比,Zn分别增加4.12%、18.99%,Cu分别增加7.00%、14.00%,As分别增加26.57%、289.70%,但Pb和Cd的总量经HTC后有所降低。猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量显著(P<0.001)低于M-R,且M-250显著(P<0.001)低于M-190,其中M-250中溶解态Zn、Cu、Pb和Cd的含量较M-190降低了50.99%、95.50%、66.47%、100.00%。pH值为2时,水热炭中重金属浸出量最大,但随着pH的增加浸出量急剧下降,当pH在4~10范围内时,各重金属浸出量维持在相近水平。研究表明,HTC对M-R中的Zn、Cu和As有浓缩作用,适当提高HTC温度可降低猪粪沼渣水热炭中溶解态重金属含量。此研究不仅有利于猪粪沼渣水热炭的安全性评价,而且HTC技术为粪污的无害化处理提供有效途径。

猪粪沼渣用作育苗基质的效果研究

为探究猪粪厌氧发酵沼气工程沼渣用作育苗基质原材料的可行性,以玉米、黄瓜、水稻为供试作物,将沼渣与草炭、蛭石按一定体积比混配为不同配方的育苗基质,布置穴盘育苗试验研究不同配方基质对作物幼苗生长的影响,通过综合评价得出不同作物育苗基质的沼渣适宜施用比例。试验以传统育苗基质(草炭∶蛭石=60∶40)为对照(CK),用沼渣代替不同比例草炭,设置BR15(草炭∶蛭石∶沼渣=45∶40∶15)、BR30(草炭∶蛭石∶沼渣=30∶40∶30)、BR45(草炭∶蛭石∶沼渣=15∶40∶45)、BR60(草炭∶蛭石∶沼渣=0∶40∶60)4个处理。结果发现:相比传统育苗基质,添加沼渣可改善育苗基质的容重、pH、速效氮磷钾养分等理化性质。施用适宜比例(玉米、黄瓜为15%和30%、水稻为15%)的沼渣可显著促进作物幼苗生长及生物量积累,也有利于提高作物的相对发芽率、壮苗指数和活力指数,但沼渣施用比例过大则会产生负面影响。通过回归分析综合评价得出,玉米、黄瓜、水稻育苗基质的沼渣适宜施用比例分别为22.3%~32.4%、20.0%~24.0%、10.2%~19.2%。综上,猪粪沼渣可用作育苗基质原材料并有良好效果,但对于不同作物应针对性研究其适宜的施用比例。

翻堆策略对猪粪沼渣好氧发酵特性的影响

为探究翻堆对好氧发酵过程及产品理化性质的影响,明确沼渣好氧发酵的最佳翻堆策略,开展7组不同翻堆时间和频率的猪粪沼渣好氧发酵试验,分别在好氧发酵高温中、后期和降温前、中、后期进行翻堆1次、2次或3次,对好氧发酵过程中的理化性质和腐熟指标进行分析评价。结果表明:翻堆可延长好氧发酵高温期,加快降温期的降温速度。在高温期和降温期进行翻堆2~3次,能够更有效促进可挥发性固体的降解,提高产品腐殖化程度和种子发芽指数。综合好氧发酵过程的无害化和腐熟度指标,最佳翻堆策略是在高温期后期、降温期中期(T2)和高温期中期、降温期前期(T3)进行翻堆2次。此外,经翻堆处理后好氧发酵20 d即可达到腐熟,因此可将发酵周期缩短至20 d。

重金属在猪饲料-粪污-沼液中的变化特征

畜禽养殖使用饲料中普遍添加了含有重金属的添加剂,畜禽对重金属的利用率低,绝大部分残留于粪便中,对生态环境和人类健康存在潜在风险。调查分析了太湖流域西岸区域养猪场饲料、猪粪和沼气化的沼渣和沼液9种重金属(Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,As,Cd,Pb),研究结果表明,猪饲料和猪粪中Cu,Zn,Pb,Cd和As重金属均超标严重,猪大小不同,使得猪饲料和猪粪中重金属含量差异较大。沼液中Cu,Zn,As含量分别为3.37,34.49,0.36mg/L,均严重超标,沼渣中Cu,Zn,Pb,Cd和Ni,分别达到1 348.20,10 525.03,1 254.45,57.36和1 043.99mg/kg,均也严重超标,沼气化工程后除了Pb,Cd和Co外,其他6种重金属可溶态含量都增大,因此沼肥均不宜直接施用农田,需通过相应处理实现沼肥安全农用。