Effects of Biogas Slurry Application Years on Remediation of Pennisetum×sinese on Soil Physical and Chemical Properties and Microorganisms of Rare Earth Tailings

[Objectives]This study was conducted to analyze the effects of continuous application of biogas slurry for many years on soil ecosystem restoration of rare earth tailings by planting Pennisetum×sinese,in order to provide basis for scientific application of biogas slurry.[Methods]The fields with different years of continuous application of biogas slurry in Dingnan Rare Earth Tailings Ecological Restoration Demonstration Park were selected as the research object,and the differences in soil physical and chemical properties and microbial community structure after application of biogas slurry for different years(0,3 and 5 years)were studied.[Results]The bulk density of soil with continuous application of biogas slurry showed a downward trend,while the maximum water holding capacity,capillary water holding capacity,porosity,aeration,pH,organic matter,nitrogen,phosphorus and potassium,alkali-hydrolyzable nitrogen and available phosphorus showed an upward trend.Moreover,the effects achieved by application for 5 years were better than those by application for 3 years.Continuous application of biogas slurry could significantly improve the activity of soil urease,acid phosphatase,sucrase and cellulase,and it effects increased with the application year increasing.Continuous application of biogas slurry could significantly improve the abundance of dominant bacteria in soil,and with the increase of application years,the abundances of dominant bacteria also increased.[Conclusions]Continuous application of biogas slurry effectively improved soil physical and chemical properties and soil fertility in rare earth tailings areas where Pennisetum×sinese was planted to restore rare earth tailings.This study provides a theoretical support for establishing key ecological restoration technoiques.

Measurement and analysis of biogas fertilizer use efficiency, nutrient distribution and influencing factors of biogas residues and slurry on pig farms

Although the effects of biogas residues and slurry returning to farmland are good,they still cannot be used widely in China.In this study,the biogas fertilizer use efficiency,nutrient distribution and influencing factors of fertilizer use efficiency of biogas residues and slurry in 20 biogas projects in Chongming County,Shanghai,China were measured and analyzed.The correlation and a linear regression fit of parts of test indicators were also analyzed.The results show that pig farm biogas residues and slurry mixture are nutrient-rich and can be used as a high-quality organic fertilizer,while its fertilizer use efficiency is unstable because of the differences among area,raw materials,fermentation technology and operation management.Nutrients are not evenly distributed in biogas residues and slurry.Higher levels of organic matters,P and trace elements were detected in biogas residues and higher levels of water-soluble N and K were detected in biogas slurry.The correlations between some test indicators of biogas residues and slurry mixture are significant,especially between total K and conductivity.Linear regression model fitting results of parts of test indicators are satisfactory.Hence,the values of the other test indicators can be estimated by one known indicator which can effectively reduce the determination workload under some limited situations.

沼液替代化肥对稻油轮作周年产量及土壤养分的影响

为探究长江中下游地区不同比例沼液替代化肥对稻油轮作周年产量效益及土壤养分的影响,以油稻周年轮作栽培模式为研究对象,在2个稻油轮作典型生产区(L1、L2),分别设置常规施肥(B0)、沼液替代15%(B15)、30%(B30)和45%(B45)处理,对比不同施肥处理作物下产量构成、耕层土壤养分和周年产量效益等差异。结果表明:B15和B30周年产量(15.03~15.10 t/hm^(2))和周年效益(5.12万~5.24万元/hm^(2))高于其他处理;B15和B30单株有效角果数(467.1~515.7个)、每角粒数(15.6~17.4粒)和有效穗(314.1万~357.1万穗/hm^(2))均较B0显著提升;沼液替代化肥改善耕层土壤酸碱度,pH值增加2.2%~8.1%,对耕层土壤有机质、有效磷和速效钾含量无显著影响。由此可知,稻油轮作油菜季适宜沼液替代化肥比例为15%~30%,长期替代的影响效应还有待进一步研究。

大花序桉林沼液水肥一体化应用效果研究

为探究沼液水肥一体化在林业上的应用效果,研究了沼液水肥一体化对大花序桉幼林生长、林下土壤养分及林下种植的百部、天冬、勃氏甜龙竹生长的影响。结果表明,沼液水肥一体化对大花序桉、百部、天冬、勃氏甜龙竹生长及林下土壤养分有一定影响。山高部、山中部和山底部施沼液处理大花序桉树高分别较不施沼液和水对照高10.59%、13.93%和25.93%,山高部、山中部和山底部施沼液处理大花序桉胸径分别较不施沼液和水对照高17.93%、20.47%和28.32%。施用沼液可提高土壤水解性氮含量、有效磷含量和速效钾含量,能提高土壤肥力。沼液水肥一体化能提高百部和天冬产量,增加勃氏甜龙竹出苗数和出笋量。

沼液配施化肥对大葱产量和土壤养分、微生物及酶活性的影响

明确沼液替代化肥的合适比例以及沼液对大葱产量和土壤养分、微生物含量以及酶活性的影响,可为沼液的合理施用提供理论依据。试验设计了不施肥(CK)、化肥(CF)、沼液替代25%化肥氮(25BS)、沼液替代50%化肥氮(50BS)、沼液替代75%化肥氮(75BS)、沼液替代100%化肥氮(100BS)6个处理,分析了大葱产量及土壤养分含量、磷脂脂肪酸含量和碳氮磷循环相关酶活性,并通过偏最小二乘法路径模型(PLS-PM)探究上述指标的因果关系。结果表明,与CK相比,CF和各沼液处理(25BS、50BS、75BS和100BS)均能显著提高大葱产量(P<0.05),并且大葱产量随沼液替代化肥比例的增加呈先增加后降低趋势,其中50BS处理的大葱产量最高,达59.9 t·hm^(−2)。施用沼液可有效改善土壤养分状况,与CK相比,施用沼液显著提高土壤有机碳(SOC,19.5%~65.8%)、全氮(TN,40.5%~69.6%)、铵态氮(NH_(4)^(+),26.8%~77.4%)、硝态氮(NO_(3)^(−),30.1%~41.9%)、速效磷(AP,10.5%~40.6%)、速效钾(AK,5.4%~8.5%)含量。施用沼液可有效提高土壤微生物含量以及土壤酶活性,与CK相比,施用沼液显著提高细菌、真菌、放线菌等微生物的磷脂脂肪酸含量(P<0.05),降低了革兰氏阳性细菌∶革兰氏阴性细菌的比例(P<0.05),有助于提高土壤碳、氮、磷相关循环酶活性(P<0.05);但是,随着沼液替代比例的增加,细菌、革兰氏阳性细菌、真菌、总磷脂脂肪酸含量以及碳、氮、磷相关循环酶活性均呈先增加后降低的趋势(P<0.05)。PLS-PM分析表明,沼液通过增加SOC、TN、NH_(4)^(+)、NO_(3)^(−)、AP含量,进而提高土壤微生物含量以及碳、氮循环酶活性,并提升大葱产量,但是过量的沼液可导致土壤电导率升高,并对土壤微生物活性和大葱生长产生抑制效果。本研究表明,短期施用沼液可显著提高大葱产量,有效改善土壤养分状况,并有利于土壤微生物含量以及酶活性提高,其中以沼液替代50%化肥氮的处理效果最优,但是沼液并不能完全替代化肥,施用过量的沼液容易造成土壤盐分累积,不利于大葱和土壤微生物的生长。

沼液不同施用量对水芹生长发育与田面水氮素排放的影响

【目的】探明沼液不同施用量对水芹生长发育与田面水氮素排放的影响,筛选适宜的沼液量与化肥配比,为化肥减量和沼液的资源化利用提供参考。【方法】以宜兴实心芹为研究对象,采用盆栽试验,研究不施肥(CK)、常规施肥(N_(0))、沼液50%替代化肥(N_(50))和沼液100%替代化肥(N_(100))对水芹生长发育、田面水总氮和铵态氮浓度及氮素利用率的影响。【结果】不同施肥处理水芹的生长状况、营养品质、田面水的总氮和铵态氮浓度及氮素利用率不同。沼液50%替代化肥处理可显著提高水芹茎鲜重、叶鲜重、地上部鲜重和株高,分别为46.68 g/Pot、16.20 g/Pot、64.23 g/Pot和49.53 cm;增加茎部和叶部的总叶绿素、类胡萝卜素、维生素C含量,分别为0.21 mg/g FW、0.03 mg/g FW、2.61 mg/100g FW和2.02 mg/g FW、0.31 mg/g FW、28.08 mg/100g FW;硝酸盐含量较常规施肥处理分别显著降低30.52%和48.77%;同时降低了水芹田面水总氮和铵态氮浓度,经2次追肥后分别在11 d和23 d达峰值,为113.14 mg/L和38.49 mg/L;氮肥偏生产力和农学效率均达最大,分别为53.53 kg/kg和12.37 kg/kg。【结论】采用沼液50%替代化肥施用有利于促进水芹生长,提高营养品质,同时降低由降雨等引发的氮素排放风险,可在水芹种植上推广应用。

沼液配施化肥对盆栽樱桃萝卜生长及品质的影响

本试验研究沼液配施化肥对盆栽樱桃萝卜植株生长和品质的影响,以期为沼液合理利用和实现农作物优质高产提供理论参考。以荷兰引进的“爱斯特”樱桃萝卜为供试材料,采用施用方式和沼液配施化肥比例两因素进行试验,施用方式分为氮素基施和基施+追施两种,氮素基施分为只施用化肥(CF)和只施用沼液(CB)两种;氮素基施+追施分为在氮素总用量一定的前提下,不同比例沼液配施化肥,即沼液替代化肥氮素比例为25%(25BSF)、50%(50BSF)、75%(75BSF)和100%(100BSF),以不施肥(CK)为空白对照,研究沼液配施化肥及不同施用方式对樱桃萝卜发芽率、发芽势、叶片叶绿体色素含量、生长发育以及果实品质的影响。结果表明:(1)随着沼液施用量的增加,樱桃萝卜种子发芽率呈现出先升高后降低的趋势,发芽势呈逐渐下降趋势,75BSF处理的发芽率最高,较CK显著提高3.57%,较CF处理显著提高10.56%。(2)CB、25BSF、50BSF、75BSF和100BSF处理均能提高樱桃萝卜叶片的叶绿体色素含量、生长指标值以及可溶性糖和VC含量。随着沼液替代化肥氮素比例的增加,各指标值呈现出先升高后下降的趋势,其中,75BSF处理的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素含量较CK分别显著提高54.84%、40.63%、50.96%和48.78%,较CF处理分别显著提高28.00%、25.00%、27.42%和29.79%;75BSF处理的樱桃萝卜获得最大的肉质根鲜重、干重及冠层鲜重、干重,分别比CK显著增加89.16%、88.89%、70.37%和34.29%,较CF处理分别显著提高13.72%、27.50%、33.72%和17.50%;75BSF处理有利于樱桃萝卜可溶性糖和VC的积累,较CK分别显著增加65.76%和78.53%,较CF处理分别显著增加35.22%和25.14%。总体来看,75BSF处理对樱桃萝卜的促生效果最好。综上所述,沼液配施化肥能有效改善樱桃萝卜植株的生长发育和叶绿体色素的合成,进而促进植株生物量和营养品质的提升,是一种减少化肥用量、消纳沼液、提高作物产量以及改善营养品质的施肥策略,因此生产中可以采用沼液替代化肥氮素75%的施用方式进行施肥。

蔬菜废弃物沼液对土壤性质和生菜品质的影响

比较了不同比例的蔬菜废弃物沼液配施化肥对土壤性质和生菜品质的影响.结果表明:施用沼液后土壤的孔隙率、总氮含量、有机质含量、速效磷、速效钾和pH均升高,提升的幅度大体上随沼液用量的增大而增大;蔬菜废弃物沼液能增加生菜的鲜重,同时可以使生菜的总糖、还原糖和维生素C含量增加,沼液与化肥配施比单独施加沼液的效果好.

小型沼液沼渣施肥机设计与试验

由于沼液沼渣地表撒施会造成大量物质挥发,导致有机成分很难被植物深入吸收利用,造成环境污染和资源浪费。为充分利用生物质资源,在参考国内外分开式、一体式、自走式、管道输送式等地下施灌的基础上,设计小型半挂式沼液沼渣施肥机,对沼液罐、机架、深松型施肥犁等关键部件进行分析,运用SolidWorks对该机进行三维建模,利用仿真分析模块对关键机构部件进行应力分析,确定样机结构,并进行样机制作。田间试验表明:当调节阀调到最大,机具以1.5 m/s的速度前进作业时,罐内原料在5~6 min内排完,渗湿土壤厚度在7.3~15.6 cm之间,实现连续施肥。

沼液配施化肥对白菜品质和土壤养分的影响

为探究沼肥配施化肥对种植蔬菜品质及土壤养分的影响,开展了沼液配施化肥的白菜田间种植试验.试验共设置单独施用化肥(CK)、沼液与化肥配施(T1、T2、T3)以及单独施用沼液(T4)5个不同处理组.结果表明,沼液与化肥配施显著提高了白菜的产量和品质;与CK相比,T2白菜产量增加了55.6%,总糖、还原糖含量分别增加了4.6%和16.3%,硝酸盐含量降低了7.8%.同时,沼液与化肥配施改善了土壤的养分;与CK相比,沼液与化肥配施土壤中有机质含量提高了12.5%~50.0%;T2有效磷、铵态氮和硝态氮含量分别增加了25.10%、30.89%和44.66%;T3总氮含量增加了44.43%;T4速效钾含量增加了0.89%.

基于餐厨沼液的液态肥料利用现状与展望

厌氧发酵技术是我国餐厨垃圾主要的处理方式。餐厨垃圾厌氧发酵过程中可以产生清洁能源沼气,同时产生大量的沼液,沼液的处理利用制约着餐厨垃圾行业的快速发展。餐厨沼液含有大量对植物生长有利的营养成分和活性物质,具有较高的肥料化利用价值。文章基于已发表的文献,梳理了餐厨沼液及其增值化产品的利用现状,并对餐厨沼液的肥料化利用提出了展望及建议。

沼液滴灌对次生盐渍化土壤不同土层理化性质的影响

【目的】探究沼液对南疆次生盐渍化土壤不同土层理化性质的影响。【方法】针对阿拉尔灌区次生盐渍化土壤,将沼液改良盐碱土的方法与滴灌相结合,采用室内土柱模拟实验的方法,设置CK、T0、T1、T2和T3共5个处理,分别用0(全水)、20%、40%、60%和80%稀释浓度梯度的含沼液进行沼液滴灌施用试验,研究不同沼液浓度对0~20 cm、20~40 cm、40~60 cm深度次生盐碱土层土壤容重、pH值、碱化度、全盐和土壤水稳性团聚体含量的影响。【结果】1)与CK对照处理相比,T0、T1、T2、T3沼液滴灌处理0~60 cm各土层的土壤容重、pH值、碱化度均显著降低,沼液处理容重、碱化度各深度土层降幅均为T3>T2>T1>T0,pH值各土层降幅均为T2>T3>T1>T0。2)各沼液滴灌处理土壤全盐含量均高于CK处理,土壤出现了盐分累积现象,T0、T1、T2、T3处理相较于CK处理含盐量增幅分别为1.3%~1.9%、5.5%~6.7%、9.8%~14.8%、13.0%~18.8%,表明沼液浓度越大,含盐量越高,越易引起土壤土层盐分的上升。3)沼液对土壤水稳性团聚体影响较大,沼液滴灌处理0~60 cm深度土层各级别水稳性团聚体百分数均高于CK处理,沼液处理组之间,T3处理土壤各级别水稳性团聚体百分数显著高于T1和T0处理,表明沼液浓度越高,越有利于土壤团聚体的形成,显著增加土壤的各级别水稳性团聚体数量。【结论】滴灌施入沼液在降低次生盐碱化土壤容重、pH值、碱化度和增强土壤团粒结构等方面都具有积极作用,本研究可为南疆地区次生盐碱地的综合利用提供理论依据和技术指导。

江苏省大型沼气工程沼液理化特性分析

集约化畜禽养殖场沼气工程是一项提供清洁能源、减轻环境污染、潜力巨大的生物质能源工程。该研究采集了江苏省21个规模化养猪场和奶牛场内大型沼气工程的沼液样本,进行了氮磷钾等理化特性分析。结果表明,由厌氧反应罐排出的沼液呈中性至微碱性,还原能力较强。猪场和奶牛场沼液中总氮分别集中在400～900mg/L和200～400mg/L范围内,其中铵态氮占总氮量的70%以上;总磷分别集中在30～100mg/L和300mg/L以上,可溶性磷含量变异较大;总钾分别集中在100～500mg/L和500mg/L以上。沼气工程运行时间对沼液理化性状影响显著,运行时间越长系统稳定性越好。氧化塘对沼液中颗粒物、氮素和磷素有显著的削减作用,多级氧化塘处理效果更明显。

沼液替代化肥氮对冬小麦产量、品质及生长发育的影响

研究了沼液替代不同比例化肥氮对冬小麦产量、生长发育特征(生育进程、株高动态、群体动态和干物质积累动态)、品质和重金属含量的影响。结果表明:随着沼液施用量的增加,小麦产量显著增加(P<0.05),以沼液替代50%化肥氮(50%Nbs)处理产量最高,为7.75 t·hm^(-2),比全施化肥(Ncf)处理增产18.14%;以沼液替代100%化肥氮(100%Nbs)处理与Ncf处理产量差异不显著(P>0.05);籽粒千粒重呈显著下降趋势(P<0.05);穗粒数和收获指数呈先上升后下降趋势。随着沼液替代化肥氮比例的增加,小麦各生育期株高、分蘖数和干物质积累量都呈现逐渐增加的趋势;成熟期,100%Nbs处理地上部干物质积累量显著高于Ncf处理(P<0.05);以沼液替代200%化肥氮(200%Nbs)处理的小麦株高、分蘖数和地上部干物质积累量都显著高于Ncf处理(P<0.05)。施用沼液可改善小麦品质;提高小麦籽粒的Cu和Zn含量,显著降低Cd和Cr含量(P<0.05),对Pb和As含量影响不显著(P>0.05)。各处理籽粒重金属含量均低于相应的污染物限量标准。当沼液替代化肥氮比例达到50%以上,由于贪青晚熟,以及基部节间长度显著增长等原因可能导致倒伏、减产,施入大量沼液也可能导致二次污染风险。因此,本研究初步认为,在本试验条件下,麦田灌溉沼液替代化肥氮最佳比例为50%。

沼液替代化肥对麦季CH4、N2O排放及温室效应的影响

采用遮光密闭箱和气相色谱法,研究了化肥、化肥+稻草、50%沼液+50%化肥、100%沼液4个处理下麦季CH4和N2O的排放特征,并运用全球增温潜势(GWP)对麦季CH4和N2O排放的温室效应进行了估算。研究结果表明,与化肥处理相比,化肥+稻草处理显著(P<0.05)提高了麦季CH4和N2O排放通量,使其所产生的GWP及单位产量的GWP显著(P<0.05)增加,分别提高了57.90%和52.00%;而100%沼液、50%沼液替代化肥处理减少了麦季GWP及单位产量的GWP,分别降低了25.39%、10.88%和24.16%、10.97%,主要是由于沼液处理降低了麦季N2O排放总量。可见,稻麦轮作条件下沼液替代化肥措施会降低稻茬麦季的综合温室效应。

沼液处理方式及资源化研究进展

该文综述了国内外厌氧发酵概况,以及沼液性质和国内外处理工艺的发展情况,并针对沼液成分的分析,从资源化利用的角度,对沼液回用的现实意义和限制条件进行讨论,综合分析了沼液在微藻养殖应用的优势和前景,论述了沼液作为肥料的农业应用价值和可行性。沼液的处理处置和资源化利用不仅仅是对水资源的保护,也可推进资源型和节约型社会建设,实现变废为宝,化害为利,缓解工业发展对生态环境带来的负面影响。结合沼液处理处置和资源化利用方式的特点,形成最合理、也最符合可持续发展的处理利用模式至关重要。

沼液化肥全氮配比对土壤微生物及酶活性的影响

通过田间试验,研究了N-P2O5-K2O（120-90-135 kg/hm2）施用量相同的条件下,沼液化肥不同全氮配比（沼液全氮分别占0%、15%、30%、45%和100%）对旱地红壤微生物（细菌、真菌、放线菌）数量、酶（脲酶、脱氢酶）活性和硝化强度的影响。结果表明,随沼液全氮比例的增加,土壤细菌、放线菌、真菌数量均呈倒＂U＂形增加,且较单施化肥处理（未施沼液）分别提高3.88%~40.78%、1.64%~31.15%、28.21%~79.49%。随着花生生育进程的推进,脲酶活性随沼液全氮比例增加而升高;脱氢酶活性先降低,开花期后升高。沼液全氮45%处理显著提高了花生结荚期和收获期土壤脲酶、脱氢酶活性和硝化强度。利用主成分分析对土壤微生物活性进行综合评价,依据主成分解释总变量和碎石图提取了2个主成分反映原变量的92.13%的信息。第1主成分主要综合了细菌、真菌、放线菌数量、微生物总量和硝化强度的信息;第2主成分主要综合了脲酶、脱氢酶活性的信息。主成分综合得分图直观地显示了等氮磷钾条件下沼液化肥全氮配比对旱地红壤微生物活性的综合影响。具体为BS30〉BS45〉BS100〉BS15〉NPK〉CK。因此,等氮磷钾条件下沼液全氮15%~100%处理有利于提高土壤微生物活性,特别是沼液全氮30%处理,同时其花生籽粒产量也达到了最大值（2 875 kg/hm2）。

沼液沼渣暗灌施肥机设计与试验

沼液沼渣既是速效与迟效兼备、速效多于迟效的有机肥,又是防治病虫害的无污染、无残毒、无抗药性的'生物农药'。但由于没有沼液沼渣这种液态沼肥的机械化施肥技术和装备,无法施用于田间。同时,由于大中型沼气工程缺乏沼液沼渣的消纳途径,制约了沼气产业的发展。为此本文设计出一种液态沼肥暗灌施肥机械,该机械采用分配器对沼肥进行分配和防堵,一次进地能完成开沟、松土、施肥、起垄及镇压多道工序,减少了拖拉机及罐车进出耕地的次数。同时分析了分配器中沼液沼渣在管道中的流动性,发现其能集中沼液沼渣从总管到分管的瞬时流体能量。最后对施肥机进行了田间试验,结果表明所设计机具通过拖拉机配套牵引能进行沼肥运输、抽排工作。

沼肥与化肥配施对东北春玉米光合生理特性及产量品质的影响

采用田间小区试验方法,在总施氮量相同的条件下,研究不同比例沼肥与化肥配施后对东北春玉米叶片光合特性及产量、品质的影响。结果表明,适宜比例的沼肥与化肥配施后,玉米叶片的光合作用参数改善明显,叶片叶绿素含量(SPAD值)提高、光系统II原初光能转化效率(Fv/Fm)、PSII潜在活性(Fv/F0),光合速率(Pn)、蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Cond)增加,这有利于玉米植株的光合作用及碳水化合物的形成。A1处理(2 000 g沼肥+500 g化肥)配施后,叶片光合效率高,籽粒产量最高,达到了11 344.1 kg/hm2,不同沼肥与化肥配施后的产量特征表现为A1>A2>A3>A4>CK。籽粒品质分析结果表明,适宜比例的沼肥与化肥配施后,玉米籽粒的粗蛋白、粗脂肪及粗淀粉等含量增加,同时籽粒含水量下降,这有利于东北地区春玉米的适期收获。

沼液与化肥配施对葡萄产量和品质的影响

采用田间试验研究了沼液与化肥配施的不同处理对葡萄产量和品质的影响。结果表明,沼液配施不同量比的化肥较常规施肥(T1)均能提高葡萄的个体经济性状和产量,以配施高量氮肥(T3)和高量氮磷肥(T5)的处理增产效果较为显著,增产率分别为17.7%和25.8%。单施沼液较常规施肥葡萄的品质指标均变差;沼液配施高量氮肥葡萄糖/酸提高5.0%,其它品质指标无显著差异;沼液配施高量氮、磷肥处理葡萄的品质指标最好,其中Vc提高5.3%,还原糖提高6.2%,糖/酸提高9.5%。