不同碳氮比下牛粪高温堆肥腐熟进程研究

为有效处理奶牛场养殖粪污,建立以之为原料的牛粪有机肥高效堆肥工艺,本文通过工厂堆肥试验,以牛粪为主料,以蘑菇渣、稻壳为辅料,设置C/N=15、C/N=25、C/N=35三个处理,研究不同碳氮比原料高温堆肥过程中堆体温度、pH值、EC、C/N和养分等理化指标的变化。结果表明,C/N=25堆体达到的温度最高,达到最高温度所需时间最短且保持65℃以上时间最长。堆肥过程中各处理pH值变化基本一致,均是先升高后降低再升高最后趋于稳定,各处理EC都是先波动上升后在波动中逐渐下降并趋于稳定。各处理堆体在堆肥过程中,C/N也都呈现逐步减小的趋势,并最终保持稳定。至堆肥结束时,各处理C/N分别11.7、15.0和21.3。各处理铵态氮含量逐渐下降,硝态氮含量逐渐增加,至堆肥结束时,铵态氮的损失量分别为80.7%、36.6%和46.7%,硝态氮含量分别增加到0.61 g kg~(-1)、0.50 g kg~(-1)、0.41 g kg~(-1)。堆肥结束时,各处理胡敏酸类、富里酸类等物质成为DOM的主体部分,N1、N3处理发芽指数大于50%但小于85%,N2处理发芽指数大于85%。各处理堆肥全磷、全钾含量在堆肥结束时比堆肥初始均有所增加。因此,牛粪高温堆肥能有效处理奶牛场养殖废弃物,且C/N=25时堆肥效果最佳。     

木质纤维素降解菌剂DN-1促进堆肥腐熟度的评估

为提高堆肥中木质纤维素降解效率,促进堆肥腐熟进程,主要采用红外光谱法(FTIR),同时结合堆肥温度、种子发芽率及木质纤维素含量变化,研究了添加木质纤维素降解菌剂DN-1对堆肥腐熟的促进作用。结果表明,加入菌剂使堆肥在45℃以上高温期持续20 d,比自然堆肥高温期延长6 d;堆肥结束时,添加菌剂堆肥的种子发芽指数为93.3%,自然堆肥仅为56.7%;菌剂堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别为42.54%、62.57%和67.14%,分别高出自然堆肥14.33、31.31、19.57个百分点。红外光谱变化反映了堆肥过程中木质纤维素、多糖、脂肪和酰胺等成分的减少及芳香结构成分的增加,为菌剂DN-1促进堆肥中有机成分的转化和腐熟进程提供了有力的直接证据。菌剂DN-1具有很好地促进堆肥中木质纤维素降解和提高堆肥腐熟度的潜力,可以将其进一步应用于较大规模的堆肥处理。     

高效NMF菌群对性冷牛粪的快速腐熟作用研究

采用添加高效腐熟菌剂NMF菌群进行奶牛粪便的腐熟试验。结果表明,接种NMF菌剂的奶牛粪便在25 d内可以达到腐熟标准,氮磷钾总养分和腐植酸分别比不接菌处理提高18%和45%。NMF菌剂可以通过改变微生物区系、增加纤维素酶和多酚氧化酶活性等途径加快腐熟速度,促进腐熟程度。     

添加微生物菌剂对牛粪高温堆肥腐熟的影响

通过向堆肥中添加微生物菌剂和腐熟堆肥研究了其对堆肥腐熟速度的影响。结果表明,添加菌剂和腐熟堆肥在堆制初期均能促进堆体快速升温,较对照提前1～4d到达高温阶段(＞50℃),且菌剂添加量越大,升温越快;与对照相比,添加600mg·kg~(-1)菌剂和50g·kg~(-1)腐熟堆肥使高温期(＞50℃)延长了3～4d。堆制29d后,添加600 mg·kg~(-1)菌剂和50 g·kg~(-1)腐熟堆肥的处理均较好腐熟,种子发芽指数分别为92．1％和84．4％,其他处理则未达到腐熟。这表明向堆肥中接人一定量的菌剂和腐熟堆肥均可加快堆肥腐熟,缩短堆肥周期。     

添加微生物菌剂对牛粪高温堆肥腐熟的影响

通过向堆肥中添加微生物菌剂和腐熟堆肥研究了其对堆肥腐熟速度的影响。结果表明,添加菌剂和腐熟堆肥在堆制初期均能促进堆体快速升温,较对照提前1～4d到达高温阶段（>50℃）,且菌剂添加量越大,升温越快;与对照相比,添加600mg·kg^-1菌剂和50g·kg^-1腐熟堆肥使高温期（>50℃）延长了3～4d。堆制29d后,添加600 mg·kg^-1菌剂和50 g·kg^-1腐熟堆肥的处理均较好腐熟,种子发芽指数分别为92.1%和84.4%,其他处理则未达到腐熟。这表明向堆肥中接入一定量的菌剂和腐熟堆肥均可加快堆肥腐熟,缩短堆肥周期。     

牛粪堆肥各阶段主要纤维素降解菌分离与作用规律分析

以纤维素降解率和糖生成率为主要指标,对堆肥各阶段主要纤维素降解菌进行分离筛选,并对其作用规律进行了初步研究.结果表明,纤维素降解分为转化为堆肥有机质及糖等小分子物质两个方面;堆肥早期糖生成量相对较多,对发酵微生物生长及堆体升温具有重要作用;堆肥中后期则更多转化为堆肥有机质,对腐殖质形成具有重要作用;嗜纤维菌、假单胞菌,小单孢菌、纤维单胞菌、纤维弧菌、芽孢杆菌,高温放线菌、小多孢菌、链霉菌、曲霉,小单孢菌、木霉、青霉、曲霉、芽孢杆菌等分别为低温、中温、高温、降温阶段纤维素降解主要功能菌;以纤维素降解率和糖生成率作为研究和筛选纤维素降解菌的主要指标,具有重要应用价值.     

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。     

强化堆肥中木质纤维素降解的功能菌株筛选鉴定

采用多种筛选相结合的方法,从土壤、秸秆、牛粪等不同来源的样品中分离得到3株具有木质纤维素降解能力的细菌,其同时具有使堆肥快速升温和有效除臭潜力。经菌体形态观察、生理生化分析及16S r DNA鉴定,此3株细菌均属于Bacillus sp.。堆肥功能验证试验结果表明,添加此3株功能菌可使堆肥中纤维素、半纤维素和木质素的降解率分别比对照提高31.31%、19.57%和14.33%;堆肥结束时的发芽率达到93.3%,高出对照36.6%。此3株功能细菌具有很好的促进堆肥中木质纤维素降解和提高堆肥腐熟度的能力,可以考虑将其应用于较大规模的牛粪或其他畜禽粪便的堆肥处理。     

堆肥含水量与腐熟度对其粉碎度的影响研究

以鸡粪和麦秸为原料，通过堆肥不同腐熟度和不同含水量下粉碎度的测定，表明堆肥含水量是控制粉碎度大小的首要因素，堆肥粉碎度随含水量的增加而降低，两者满足二级动力学方程。粉碎度的临界含水量为20％，含水量低于20％时，粉碎度的变化较小。含水量大于20％时，腐熟度对粉碎度的影响增强。腐熟的堆肥更容易粉碎。粉碎度与GI(发芽指数)、EC、pH值等腐熟度指标并不存在相关关系。但与TOC呈负线性相关，与全N、C/N比呈显著负二次相关。粉碎度与堆肥化学参数：纤维素、半纤维素含量呈负线性相关，与木质素无相关性。     

功能菌剂对堆肥中木质纤维素降解的影响

以鲜牛粪和稻草为材料进行好氧堆肥,主要研究了接种木质纤维素降解菌对堆肥过程中木质纤维素降解酶活性、木质纤维素降解菌数量动态及木质纤维素降解率变化的影响。结果表明,接菌处理使堆肥在第3 d进入高温期,并维持45℃以上高温长达20 d(自然堆肥为14 d)。接菌处理堆肥中的木质纤维素酶活性在各个时期均高于自然堆肥,其中羧甲基纤维素酶、滤纸酶和半纤维素木聚糖酶活性最大值分别为1 120、268、1 681 U/L,高出自然堆肥959、209、1 459 U/L;漆酶活性在第18和31 d出现两次峰值,分别为4 666和3 666 U/L,而自然堆肥的漆酶活性在第18 d出现一次明显峰值,仅为1 700 U/L。接菌处理的木质纤维素降解菌数量在堆肥各个时期均高于自然堆肥;堆肥结束时,接菌处理堆肥中木质素、纤维素和半纤维素的降解率分别高于自然堆肥14.33%、31.31%和19.57%。以上结果表明,加入木质纤维素降解菌可明显提高堆体温度,延长堆肥高温期,增加堆肥中木质纤维素降解菌数量,提高相关酶活性和木质纤维素降解率,可以考虑将其进一步应用于较大规模的牛粪堆肥处理或其他禽畜粪便的堆肥处理。     

含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响

为了优化羊粪好氧堆肥的工艺条件,研究初始含水率对羊粪堆肥腐熟度及污染气体排放的影响。该研究以高湿新鲜羊粪为堆肥原料（含水率为75%）,添加玉米秸秆调节初始物料含水率分别为70%、65%、60%和55%,堆肥在60 L密闭发酵罐中共持续35 d。结果表明：75%含水率羊粪堆体单独不能顺利启动升温,且在试验期间释放了大量的甲烷和氧化亚氮等温室气体,在所有处理中产生的总温室效应最大（41.4 g/kg）。玉米秸秆与羊粪联合均能成功启动堆肥过程,且堆肥产品均可以达到无害化卫生要求和腐熟标准。其中初始含水率为65%时,堆体不仅高温期持续时间长,且有机质降解程度高,物料干质量降解率达45%,同时比其他处理可降低4.81%～16.99%的总氮损失和7.56%～48.62%的总温室气体排放量。因此,在羊粪和玉米秸秆联合堆肥时,初始含水率65%左右为最佳条件。     

牛粪和玉米秸秆混合好氧堆肥过程分层规律

好氧堆肥过程常存在分层现象,对于发酵产物的均一性和整体质量存在影响。为探究好氧堆肥物料病原菌灭活的分层情况,该研究以不翻抛（T1）为对照组,设置3组好氧堆肥试验（T2高温期翻抛、T3降温期翻抛、T4高温期和降温期翻抛）,对牛粪好氧堆肥过程中常规理化性质和病原菌去除效率等进行分析,并利用克里格法（KRIGING）对堆体不同位置的温度和含水率进行插值分析。结果表明,4个处理发酵温度均达到了《畜禽粪便堆肥技术规范》要求,高温期最长的处理为T3和T4,达到7 d,T4处理的病原菌去除率最高,达到97.15%;从分层规律来看,堆体含水率从高到低为上层、中层、下层;好氧堆肥物料病原菌去除效率顺序从高到低为中层、下层、上层,4个处理病原菌去除率均不低于95.56%。综合考虑,高温期和降温期翻抛（T4处理）更有利于牛粪和秸秆混合堆肥物料整体实现无害化。该研究可为牛粪好氧堆肥过程中病原菌杀灭和翻抛参数的优化提供技术指导。     

碳氮比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放的影响

为确定鸡粪堆肥最优碳氮比（C/N比）,该研究以新鲜鸡粪为堆肥原料,添加玉米秸秆调节初始C/N比为14、18和22进行好氧堆肥,研究不同C/N比对鸡粪堆肥腐熟度和臭气排放（NH3和H2S）的影响。结果表明：C/N比为14的处理堆肥产品未腐熟,C/N比为18和22的处理均达到腐熟。C/N比为18的处理NH3累积排放量和总氮（TN）损失率最高;C/N比为18～22时,C/N比越高,NH3累积排放量和TN损失率越低。C/N比为14的处理H2S累积排放量和总硫（TS）损失率最高;C/N比为18和22的2个处理,H2S累积排放量显著降低,且无显著差异。此外,C/N比为18处理的微生物群落多样性在整个堆肥过程中显著高于C/N比为14和22处理。堆肥的理化指标、臭气排放与微生物群落之间的相关性分析表明,高温、高pH值和缺氧环境会增加Firmicutes丰度,进而促进NH3和H2S的排放,相反地,低温、低pH和氧气充足的环境更有利于Actinobacteria增殖,有利于减少NH3和H2S的排放。综合考虑堆肥产品腐熟度和臭气减排效果,建议低C/N比鸡粪堆肥的初始C/N比为18～22。当秸秆资源不足时,建议初始C/N比为18;秸秆资源充足时,建议初始C/N比为22。     

不同工艺对牛粪堆沤肥过程气体排放的影响

堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应,在北京市密云区开展了为期71d的堆沤肥试验,以牛粪和玉米秸秆为原料,分析了静态堆沤 (T1)、堆沤+翻抛 (T2)、堆沤+覆膜 (T3)、翻抛+覆膜 (T4)等4种方式对堆沤肥过程中腐熟度、温室气体和氨气等指标的影响。结果表明,4个处理的种子发芽指数分别达到131.33%、134.49%、108.76%和136.24%,均满足堆肥产品的腐熟度要求（≥70%）。翻抛有利于CO₂、N₂O和NH₃的排放,而覆膜抑制了N₂O的生成,T2处理的增温潜势最高,T3处理的增温潜势最低,较对照组T1处理减排20.14%。因此,T3处理在能够保证堆肥产品的腐熟度要求的前提下,还可有效减少增温潜势。该研究可为中小养殖场户堆沤肥的工艺优化实践提供技术指导。     

木本泥炭添加比例对猪粪堆肥腐熟度和污染及温室气体排放的影响

针对当前猪粪好氧堆肥过程中存在的腐熟度低、氮素损失严重、污染气体排放量大等问题,该研究以木本泥炭作为添加剂与猪粪进行联合堆肥,研究了不同木本泥炭添加量(添加比例依次为占物料湿基质量的5%、10%、15%和20%的4个处理)对猪粪好氧堆肥产品腐熟度和堆肥过程中CH4、NH3和H2S等污染气体排放变化的影响。结果表明:在猪粪堆肥中添加木本泥炭作为调理材料,堆体可成功启动升温,在第2~4天堆体可进入高温期,并持续7 d以上,达到无害化卫生标准;经28 d好氧堆肥以后,堆肥产品p H值为8.0左右,电导率值为1.47~1.82 m S/cm,发芽指数均大于80%,达到腐熟标准;木本泥炭添加量增加至15%以上时,有机质分解程度高,物料干质量降解率达22%左右,28 d堆体含水率下降35%左右,CH4、NH3和H2S排放量分别减少82.12%~89.48%、53.47%~63.31%、50.98%~62.76%,总温室气体排放当量减少70.34%~83.26%,堆体总氮损失减少率达44%~63%,保氮效果显著。因此,建议木本泥炭用作猪粪堆肥添加剂的最优添加量为15%~20%(以物料总湿重计)。     

风干预处理对堆肥腐熟度及臭气排放量的影响

该研究以风干猪粪堆肥为处理,以新鲜猪粪堆肥为对照,在秸秆调理相同C/N基础上,对两个处理腐熟度和臭气排放进行比较分析。从温度、p H值、电导率和发芽率来看,利用新鲜猪粪和风干猪粪堆肥所得的产品均能达到腐熟和无害化标准;在硫化氢、羰基硫、二硫化碳、甲硫醚、乙硫醚、二甲二硫、甲硫醇和乙硫醇几种含硫臭气中,甲硫醚和二甲二硫占96%以上;风干猪粪堆肥比新鲜猪粪堆肥少排放71.09%的氨气,66.11%的甲硫醚和9.66%的二甲二硫。在不考虑风干环节存在的问题条件下,与新鲜猪粪堆肥相比,风干猪粪堆肥堆肥时间短,在堆肥品质提高的基础上,堆肥产品产量增加60%。通过降低水分和体积风干猪粪运输成本降低1/3,且对环境影响小,是远距离资源化处理畜禽粪便的较好途径。     

鸡粪堆肥腐熟度参数及波谱的形状研究

本研究从农业固体废弃物资源化利用角度出发,设计了以鸡粪、玉米秸秆为原料和填充料的高温堆肥体系,应用物理分析法、化学分析法、波谱分析法和植物生长分析法研究了高温堆肥的腐熟度参数及指标。结果表明,温度是表征高温堆肥腐熟度的最直接参数。随着堆肥进程的进行,C/N、NH4+-N含量呈下降趋势,HA/FA呈上升趋势,它们能较好地反映高温堆肥腐熟程度,可以作为堆肥的腐熟指标。堆肥胡敏酸可见光谱、红外光谱、核磁共振光谱对堆肥有机质结构变化和腐熟度判定具有重要的参考价值;堆肥过程中堆肥腐熟指标变化与种子发芽率变化规律具有一定的相关性。     

不同调理剂对牛粪好氧堆肥的影响

养殖业的发展造成了周边环境的严重污染。好氧堆肥技术是处理固体有机废弃物的一种有效方法。该文利用自制发酵箱进行了牛粪与不同调理剂-玉米芯、玉米秸秆和稻草的混合好氧堆肥试验。试验结果表明，当堆肥底料的初始碳氮比为27：1，初始含水率为65%时，玉米芯、玉米秸杆和稻草均可作为调理剂与牛粪进行好氧堆肥，且可达到无害化要求。而采用粒径大、多孔、疏松的玉米芯作为调理剂，有利于通风供氧，堆体升温和降温均较快，高温持续时间长，堆料腐熟快，有利于加快堆肥的进程。     

不同调理剂对牛粪好氧堆肥的影响

养殖业的发展造成了周边环境的严重污染。好氧堆肥技术是处理固体有机废弃物的一种有效方法。该文利用自制发酵箱进行了牛粪与不同调理剂一玉米芯、玉米秸秆和稻草的混合好氧堆肥试验。试验结果表明,当堆肥底料的初始碳氮比为27:1,初始含水率为65％时,玉米芯、玉米秸杆和稻草均可作为调理剂与牛粪进行好氧堆肥,且可达到无害化要求。而采用粒径大、多孔、疏松的玉米芯作为调理剂,有利于通风供氧,堆体升温和降温均较快,高温持续时间长,堆料腐熟快,有利于加快堆肥的进程。     

堆体大小对猪粪堆肥影响和袋装堆肥的研究

研究了堆体大小对堆肥的影响以及堆制10 d的物料袋装堆肥的可行性。试验将猪粪和秸秆按一定比例混合均匀后分800 kg、400 kg和200 kg三种规格堆制40 d，另设800 kg组物料堆制10 d后转移分装到袋中继续堆制至40 d。每天上午、下午测定堆温，并于堆制第1、5、10、20、30和40 d取物料测定C/N比、水溶性碳、总腐殖质、氨态氮和硝态氮。结果表明，400 kg和800 kg组经40 d左右可以达到腐熟，而200 kg组不能完成彻底的有机质分解。与非袋装组比较，袋装堆肥堆制结束(40 d)物料的C/N比较低、腐殖质和氨态氮相近、水溶性碳和硝态氮较高。袋装法简单经济，占地少，便于畜牧场和农村推广应用。