虻粪二次堆肥生化特性的动态变化趋势及其微生物演替规律

[目的] 通过培养试验动态观察了虻粪在后续二次堆肥过程中生化特性的动态变化趋势,研究了堆体微生物生态的动态演替规律,讨论了虻粪二次堆肥的稳定化机理。[方法] 采取盛有虻粪的圆桶埋入大条垛发酵堆体的动态培养试验,在为期49 d的测试期内间隔7 d动态采样,采用16S rRNA高通量测序开展虻粪堆体样品的微生物多样性与群落结构分析以及代谢功能预测。[结果] 虻粪堆体经历2周快速升温至68.7℃后,逐步降温至第49天的37.7℃,总有机碳、溶解性有机质（DOM）、pH分别达到67.3%、18.4 g/kg、8.0。在堆体熟腐过程中,Shannon指数、Simpson指数和Chao1指数等微生物多样性水平均随堆肥进程而快速增加,而后缓慢下降至结束时的7.45、0.98和985。16S rRNA测序发现,Bacteroidetes（拟杆菌门）、Firmicutes（厚壁菌门）、Proteobacteria（变形菌门）与Actinobacteria（放线菌门）等是堆体微生物群落的主要菌群。与此同时,Corynebacteriaceae（棒状杆菌科）从初始的35.7%下降至结束时的6.5%,Flavobacteriaceae（黄杆菌科）则从3.22%逐步增长至12.6%,Porphyromonadaceae（单胞菌科）快速增加至11.5%之后缓慢下降至与初始水平相当的5.1%。PICRUSt预测发现,在整个虻粪堆肥过程中,氨基糖和核苷酸糖代谢、碳固定通路、甲烷代谢等功能平均相对丰度保持较强水平,且均在堆肥中期（第15–35天）出现峰值,后续均呈现下降态势。脂肪代谢、不饱和脂肪酸生物合成代谢、多环芳烃降解以及硫代谢等平均相对丰度较弱的代谢功能呈现先降后升的特征。[结论] 虻粪二次堆肥过程中,物料含水量与DOM快速下降、有机质降解逐步完成以及物料微生物结构与功能趋于稳定等,堆制腐熟后的虻粪生化性质稳定,有利于虻粪有机肥农田再利用。     

减氮配施不同种类有机肥对玉米物质分配、转运与产量的影响

为倡导减量施用化学氮肥,探索科学施肥模式,以达到绿色、稳产、高产的种植目标,通过田间试验,以空白处理(CK0)、常规施氮(CK1)为对照,设置减氮比例和配施有机肥两因素试验,减氮比例设减氮20%(A1)、减氮40%(A2);配施有机肥设:不配施有机肥(B0)、配施普通有机肥(B1)、配施生物有机肥(B2),研究了减氮配施不同种类有机肥对玉米物质积累分配、转运及产量的影响,为玉米化学氮肥减量增效技术提供科学依据。结果表明:随化学氮肥施用量的减少,玉米干物质积累量及产量降低;配施有机肥显著提高了干物质积累量、籽粒分配比例、吐丝后干物质对籽粒的贡献率和产量;减氮20%配施普通有机肥、生物有机肥处理较不配施有机肥处理,两年干物质积累量平均分别提高了31.38%和46.29%(P<0.05);产量分别提高了19.57%和23.78%,较常规施氮处理产量分别提高了7.15%和10.95%;减氮40%配施普通有机肥、生物有机肥处理较不配施有机肥处理,两年干物质积累量平均分别提高了19.68%和35.13%;产量分别提高了6.33%和7.48%(P<0.05),而产量较常规施氮处理分别降低了10.42%和9.44%(P<0.05);适量减氮并配施有机肥可促进玉米物质积累,改善穗部性状,最终提高产量;本试验条件下,配施1500 kg·hm^-2有机肥可实现化学氮肥减量20%并使玉米增产,且配施生物有机肥增产效果最好。     

有机肥和解磷固氮菌配施对缺碳黄棕壤养分特性的协同效应

研究不同有机肥配比下解磷固氮细菌对土壤养分和相关酶活性的动态影响,可为筛选合适的菌肥类型、有机肥配比和施肥周期提供参考。试验设置0%、4%、8%、12%(质量比)4种有机肥配比,选择巨大芽孢杆菌、荧光假单胞菌2种解磷菌和褐球固氮菌、巴西固氮螺菌2种固氮菌,以亚热带贫瘠黄棕壤为研究对象,在控制条件下(28 ℃、避光)持续土壤培养60 d,以探讨不同有机肥水平和不同取样时间(培养第3、8、16、30、45、60天)4种细菌单独或混合接种对土壤有效态养分和相关酶活性的影响。结果表明: 随着有机肥含量的增加,菌肥处理土壤的有效氮和有效磷含量逐渐提高,表现为12%>8%>4%>0%。随着培养时间的延长,各处理土壤养分基本呈现先增加后降低的趋势。相对于单施有机肥,配施有机肥和菌肥能够显著提高和延长菌肥对土壤养分含量和酶活性的增益。菌肥对土壤养分特性的影响在不同有机肥配比下呈现不同的规律: 有机肥含量较低(0%～4%)时,虽然菌肥显著提高了土壤有效养分含量,但在初期各菌肥间差异并不显著;随着有机肥含量的提高和培养时间的延长,解磷菌(尤其是巨大芽孢杆菌)显著提高了有效磷含量,固氮菌(尤其是巴西固氮螺菌)显著提高了有效氮含量。4种细菌混合菌肥主要呈现解磷功能,比单施解磷菌具有更明显的优势,而固氮功能未得到显著提高。相关分析表明,土壤养分含量和酶活性大小呈显著正相关关系,而酶活性受土壤培养时间和碳氮比的影响。因此,针对该土壤类型,菌肥能够在短期内显著提高土壤养分含量,但菌肥特定功能的发挥依赖于有机碳的输入和土壤碳氮比的大小,配施合适比例的有机肥(8%～12%)能够提高并延长菌肥的改良效果;每45～60 d需进行菌肥复施,以保证其存活率和持续效果。     

微生物在有机固废堆肥中的作用与应用

好氧堆肥是实现有机固体废弃物资源化利用的主流处理方式。堆肥腐熟是一个由微生物主导的生理生化过程,堆料通过微生物发酵实现矿质化、腐殖化和无害化,转变成腐熟的有机肥。传统的好氧堆肥存在发酵周期长、养分损失、恶臭及温室气体排放等不足。在堆肥过程中添加微生物是弥补传统好氧堆肥缺陷、提高堆肥品质和功效的有效方法。近年来,国内外在好氧堆肥过程中主要微生物类群与其演替规律、外源添加微生物的作用与功能等方面取得了较大进展。本文简述好氧堆肥基本过程与主要影响因素,以及这个过程中主要微生物类群与其演替规律,重点介绍有关微生物添加剂在好氧堆肥中的应用及其作用方面的研究进展。同时,我们对目前微生物添加剂在应用中存在的问题进行分析并对解决途径进行探讨。     

有机无机肥配施对双季稻轮作系统产量、温室气体排放和土壤养分的综合效应

本研究开展了连续3年(2017—2019年)的田间试验,通过设置不施肥(CK)、单施化肥(F)、等氮条件下有机肥配施化肥(FM)(有机肥全部于早稻季施用)3个处理,对双季稻轮作系统作物产量、土壤肥力进行分析,并连续2年(2018—2019年)对单施化肥和有机肥配施化肥处理的CH₄和N₂O排放进行监测。结果表明: 施肥可以显著提高早、晚稻产量,其中FM处理的增产效果最好,与F处理相比,FM处理早稻和晚稻分别平均增产5.6%和7.2%,且增产效果随着年限的增加表现为增加趋势。FM处理早稻、晚稻和周年轮作CH₄排放量较F处理分别增加8.2%、4.8%和6.7%;但N₂O排放量分别下降31.4%、5.0%和18.8%。尽管连续2年各处理双季稻轮作系统全球增温潜势差异不显著,但FM处理温室气体排放强度较F处理分别下降6.8%和8.5%。与F处理相比,FM处理土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量分别增加9.7%、4.1%、30.9%和2.5%。综上所述,在本研究条件下,有机肥集中于早稻季施用替代化肥是增加双季稻产量、提高土壤肥力和降低稻田温室气体排放强度的有效措施。     

煤矿区复垦土壤中有机肥的分解动态及其驱动因素

基于煤矿区不同复垦年限土壤,研究有机肥的分解动态及其驱动因素,可为有机肥合理施用和矿区土壤培肥提供科学依据。本研究以山西煤矿复垦区为试验平台,采用尼龙网袋填埋法,在复垦年限为1年(复垦初期阶段,R₁)、10年(复垦中期阶段,R₁₀)和30年(复垦长期阶段,R₃₀)的土壤中进行有机肥分解试验(有机肥碳量与土壤重量比例为4∶100)。供试有机肥为牛粪和猪粪,以不添加有机肥为对照(CK),填埋深度为15 cm。在填埋后的第12、23、55、218、281和365 d采集尼龙网袋样品,测定有机肥残留量、土壤微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量,采用方差分解分析(VPA)量化土壤性质、有机肥性质和水热条件对有机肥分解的贡献率。结果表明: 猪粪的分解速率显著高于牛粪。猪粪的腐殖化系数(46.3%)显著低于牛粪(71.7%);猪粪在复垦30年的土壤中的腐殖化系数(44.5%)显著低于复垦1年和10年的土壤(47.2%);而牛粪在3种复垦年限土壤中的腐殖化系数无显著差异。猪粪和牛粪的易分解碳库占总碳库的比例分别为52%和26%,易分解碳库分解速率常数分别为0.00085和0.00074 ℃^-1,且差异显著。在0~218 d填埋时间段内,猪粪还田对复垦土壤MBC和DOC的提升作用显著高于牛粪,在281~365 d填埋时间段内,两者差异不显著。有机肥还田下,3种复垦年限土壤中MBC和DOC的增长幅度均表现为R₁ >R₁₀ ≈ R₃₀。在土壤性质、物料性质和水热条件中,有机肥性质是其分解的主要影响因子,对有机肥分解的单独贡献率最大,为17.9%。综上,猪粪的分解受到土壤复垦年限的影响,而牛粪的分解不受土壤复垦年限的影响。在不同复垦年限土壤中,牛粪的腐殖化系数显著高于猪粪,在煤矿复垦区建议选择腐熟的牛粪进行有机肥还田,以提高土壤肥力。     

施肥对红壤水稻土团聚体分布及其碳氮含量的影响

依托中国科学院千烟洲生态试验站,利用1998年建立的红壤水稻田长期定位施肥试验,研究秸秆还田(ST)、化肥(NPK)、有机肥(OM)等施肥方式对红壤水稻土各粒级团聚体分布及其碳氮含量影响。结果表明:在所有施肥处理条件下红壤水稻土团聚体分布以<63μm的粉砂和粘粒为主,占41%—54%,长期施肥特别是施用OM有利于促进红壤水稻土大粒级团聚体形成;分别施用ST、NPK和OM均能提高红壤水稻土全土及各粒级团聚体中的有机碳和全氮含量,施用OM提高幅度最大。因此,在我国南方红壤稻作区的农业生产过程中应施用有机肥,从而改善土壤结构、碳贮量和养分状况。     

有机肥对铅胁迫下小麦生长的影响

采用盆栽方法,研究了不同程度铅胁迫条件下施用有机肥对小麦生长的影响.结果表明:无论施肥与否,随着铅胁迫程度的加剧,小麦均表现出株高下降、次生根数减少、总根质量下降、总根长缩短、根系活力和吸收面积降低、根系SOD和POD活性下降、MDA含量增高的趋势,但在不同施肥处理下的下降幅度不同.施用有机肥可以不同程度地缓解铅胁迫对小麦生长的影响,延缓小麦根系衰老,促进根系发育与生长,最终使小麦产量增加,籽粒中的铅含量降低.     

拮抗菌生物有机肥对番茄根结线虫的防治作用

通过室内离体试验和温室盆钵试验,评价3株能够水解胶原蛋白的细菌XZ-173(解淀粉芽孢杆菌)、SL-25(吉氏芽孢杆菌)和KS-62(多粘类芽孢杆菌)对番茄根结线虫的防治能力.结果表明:XZ-173、SL-25、KS-62菌悬液对二龄幼虫(J2)的24 h致死率分别达到75.9%、66.7%和50.0%,处理7 d根结线虫虫卵孵化率分别为17.8%、28.9%和37.6%,而对照无菌水二龄幼虫死亡率和虫卵孵化率分别为17.4%和53.6%.在根结线虫发病土壤中施用以3种拮抗菌等比例混合发酵的生物有机肥,防治效果较好,与对照相比,根际土壤中根结线虫数减少84.0%,并且番茄植株根上的根结数和虫卵数显著减少,促进了作物地下部根系和地上部植株的生长.说明拮抗菌生物有机肥对防治根结线虫病害具有广阔的应用前景.     

利用小桐子饼生产有机肥是小桐子饼利用的重要途径

饼粕作为小桐子生物柴油生产过程中产生的最大宗副产物,能否有效利用对小桐子生物柴油产业的发展具有极其重要的作用.小桐子饼含有丰富的营养物质,将其发酵制成有机肥是人们最常采用的方法.通过对小桐子饼发酵生产有机肥的现状、技术路线和经济价值进行深入分析,认为小桐子饼发酵生产有机肥是一条环保、经济适用的利用小桐子饼的技术路线,对...