城市污泥与稻草堆肥中邻苯二甲酸酯（PAEs）的研究

将广州城市污泥与稻草进行翻堆、接菌-翻堆、连续通气和间歇通气4种方式的堆肥,应用GC／MS技术对堆肥中6种属于USEPA优控污染物的邻苯二甲酸醇化合物(PAEs)进行分析,探讨堆肥产物中PAEs的含量分布以及不同方式堆肥对PAEs的降解效果,结果表明,4种方式堆肥中PAEs总含量(∑PAEs)在9．815～17．832mg·kg^-1之间,依次为翻堆(17．832mg·kg^-1)>接菌-翻堆(13．927mg·kg^-1)>间隙通气(10．765mg·kg^-1)>连续通气(9．815mg·kg^-1),堆肥中PAEs以邻苯二甲酸正二辛酯(DhOP)为主,占∑PAEs的82．2％～89．696,不同方式堆肥中∑PAEs的降解率为连续通气(45．71％)>间隙通气(40．4696)>接菌-翻堆(22．97％)>翻堆(1．3796)(平均降解率为27．63％),其中邻苯二甲酸二乙醇(DEP)、邻苯二甲酸正二丁酯(DnBP)和邻苯二甲酸丁基苄基酯(BBP)的降解率分别为95．7696～98．6896、79．5696～99．46％和87．42％～98．42％;但邻苯二甲酸二甲酯(DMP)和邻苯二甲酸正二辛酯的含量反而增加,邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯(DEHP)在所有堆肥中均未检出。     

城市垃圾堆肥过程中的生物学问题研究

介绍了城市垃圾堆肥处理的主要工艺,详细分析了垃圾堆肥过程中的生物化学变化和微生物学原理及研究现状。提出了可以将耗氧速率、C/N比、pH值作为堆肥腐熟度在线监测指标及在堆肥过程中,添加高效复合微生物接种剂可加快有机物的分解,缩短发酵周期,减少恶臭气体的产生,提高堆肥制品质量。     

DGGE和T-RFLP在堆肥微生物群落结构研究中的应用

对堆肥微生物种群分布及其动态变化的研究进行了分析,论述了分子生物技术中的变性梯度凝胶电泳和末端标记限制性片段长度多态性的原理和特点,以及用于研究堆肥微生物的群落结构演变规律,为分析和筛选堆肥中的微生物提供更加有效、快速的信息,促进堆肥技术的发展。     

微生物菌剂对猪粪堆肥中细菌群落结构的影响

以猪粪和小麦秸秆做堆肥试验,处理组添加外源微生物菌剂,利用常规方法对堆肥样品进行理化性状测定,采用高通量测序技术分析堆肥过程中细菌群落特征。理化性状测定结果表明: 添加外源菌剂可延长堆肥高温时间,降低堆肥发酵末期的pH,增加全氮含量,加快C/N的下降。主成分分析表明: 外源菌剂影响堆肥样品细菌群落的稳定性。门分类水平上,厚壁菌门、变形菌门和绿弯菌门的相对丰度在处理组中较高;纲分类水平上,梭状芽孢杆菌纲、α-变形菌纲和γ-变形菌纲在处理组的升温期和高温期相对丰度增加;科分类水平上,小单孢菌科和梭状芽孢杆菌纲的消化链球菌科、梭菌科以及盐厌氧菌科的相对丰度在处理组的升温期和高温期均呈上升趋势。Pearson相关性分析表明,盐胞菌属与外源菌剂呈显著正相关,而氨苄芽孢杆菌属与外源菌剂呈显著负相关。研究表明,猪粪堆肥中添加外源菌剂可使堆肥的理化性质和细菌群落结构均发生显著变化。     

堆肥调控作物根际微生物组抑制植物病害的研究进展

我国有机废弃物总量大、养分储量高,是提高农田生态系统服务功能的重要资源。好氧发酵能够较容易地实现有机废弃物处理与资源化转化,发酵产物堆肥常对多种植物病害具有抑制作用。回顾了近年来堆肥抑病方面的研究进展,重点关注堆肥对根际微生物组结构和功能的调控作用及潜在调控途径,探讨了堆肥微生物组与土壤和根际微生物组的差异,堆肥对土壤物理生物化学特性的影响及生物非生物环境因子对根际微生物组的影响,旨为“堆肥-土壤-植物根际微生物组”互作系统提供初步认识。     

牛粪强化高含油污泥堆肥生物处理及评价

以农业废弃物牛粪为生物基质,与油泥废弃物按照质量1∶1混合为3 m×3 m×0.35 m的大型堆肥和1 m×0.5 m×0.35 m的小型堆肥,采用现场堆肥法研究了牛粪对石油烃各组分、生物毒性和微生物多样性交化的影响.结果表明:堆肥初始C/N为26.4,随着堆肥时间的延长,整体呈下降趋势,处理后小型堆肥的C/N为18.4,大型堆肥样品的C/N为18.5,堆体均达到了腐熟;小型堆肥处理堆至115 d后,总石油烃(TPH)降解率达到22.96％;石油烃各组分中饱和烃在堆肥过程中呈减少的趋势;芳香烃在大型堆肥下整体呈升高趋势,小型堆肥下则出现先上升后下降的趋势;发芽指数结果显示,堆肥样品在开始有较大的生物毒性,堆肥过程中发芽指数升高,堆肥结束后由发芽指数得出两种处理方式下的堆肥产物均达到腐熟;由变性梯度凝胶电泳(DGGE)图谱和图谱聚类分析得出,随着堆肥时间的延长,微生物群落也发生了较大的变化.大型堆肥与小型堆肥之间石油烃降解性的差异可能是不同堆肥体积对微生物群落多样性有较大影响所致.     

超高温堆肥促进氮素减损的微生物机制研究进展

堆肥中氮的循环在很大程度上依赖微生物驱动的氮素转化。传统高温堆肥最高堆温普遍在55-60℃,温度的提高有利于缩短堆肥周期和提高堆肥品质。超高温堆肥作为近年来快速发展的新兴技术,不但能突破传统堆肥工艺堆温低的局限,并且持续的超高温调控了堆肥微生物组、堆肥环境与氮素的互作,减少了氮素的损失。本文综述了堆体的氮循环过程及超高温堆肥技术在保氮方面的显著优势,以及超高温堆肥过程中具有氮代谢功能的优势微生物种群及其影响因素,重点介绍有关超高温堆肥控制氮素损失的作用机制研究进展,同时对超高温堆肥现有研究中存在的问题进行分析并探讨解决途径。     

畜禽粪便堆肥过程中酶活性及微生物数量的变化研究

实验选取鸡粪和猪粪进行好氧堆肥发酵,研究畜禽粪便腐熟过程中酶活性和微生物的变化趋势以及相互联系。结果表明:过氧化氢酶活性和纤维素酶活性在堆肥初期较高,随后迅速降低,最终过氧化氢酶维持在9~12ml/g之间,纤维素酶维持在12.37~15.07mg/(kg·h)之间,而脲酶活性变化趋势为"升高-降低-升高"。细菌数量变化趋势为"低-高-低";放线菌为"高-低";真菌为"高-低-高"。通过相关分析发现,放线菌可能是影响堆肥中过氧化氢酶和纤维素酶的关键因素。鸡粪中放线菌与过氧化氢酶呈极显著正相关;猪粪中放线菌与过氧化氢酶和纤维素酶呈显著正相关;鸡粪+猪粪中放线菌与过氧化氢酶和纤维素酶呈极显著正相关。     

长期施用生物有机肥土壤的氮矿化

1997年在中国农业大学曲周试验站设置了施用EM堆肥、传统堆肥、化肥和对照处理的田间试验,在2004年和2005年取样测定土壤的矿质氮和氮矿化率.结果表明:在小麦生长的前期矿质氮含量是:化肥处理 > EM堆肥处理 > 传统堆肥处理 > 对照;但是在施用化肥前和小麦生长的后期矿质氮含量是: EM堆肥处理 > 传统堆肥处理 > 化肥处理 > 对照.土壤的氮矿化率是:EM堆肥处理 > 传统堆肥处理 > 化肥处理 > 对照.小麦的产量是:EM堆肥处理显著高于传统堆肥处理,传统堆肥处理显著高于化肥处理,化肥处理显著高于对照.与传统堆肥相比,EM堆肥提高了土壤的矿质氮含量,提高了土壤的氮矿化率,增加了小麦产量.     

生物炭对猪粪堆肥过程中细菌群落结构的影响

【背景】细菌群落多样性影响堆肥过程,生物炭影响细菌的生长,但生物炭对猪粪堆肥细菌群落结构的影响尚未见报道。【目的】根据细菌群落结构和堆肥温度的变化规律,添加适量的生物炭到猪粪堆肥,以提高堆肥主要细菌的占比和堆肥效率,为推广生物炭和猪粪堆肥的联合应用提供参考。【方法】设计0%、3%、6%和9%的生物炭添加量,在堆肥的高温期和温度稳定期分别取样,总共8个样品。根据IlluminaMiSeq对细菌16SrRNA基因的高通量测序结果,分析生物炭添加量和堆肥温度对猪粪堆肥细菌群落结构的影响。【结果】在细菌门水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes、Chloroflexi、Gemmatimonadetes、Firmicutes、Acidobacteria和Deinococcus-Thermus;在细菌属水平上,猪粪堆肥主要的细菌有Chryseolinea、Subgroup_6_norank、Steroidobacter、Anaerolineaceae、Nonomuraea、Longispora、Bacillus、Sporacetigenium、Luteimonas、Phyllobacteriaceae、Truepera、Rhodothermacea和Aquamicrobium。生物炭添加量对猪粪堆肥主要细菌的生长既有促进作用,也有抑制作用。随着生物炭添加量的增加,Bacillus、Streptomyces、Rhodothermaceae和Firmicutes的丰度随之增加,而Chryseolinea、Longispora和Steroidobacter的丰度却随之减少。Firmicutes、Bacillus和Streptomyces的丰度在堆肥高温期要大于堆肥温度稳定期,而Chloroflexi、Anaerolineaceae和Longispora则相反。猪粪堆肥高温期的细菌多样性要明显大于堆肥温度稳定期。堆肥高温期的细菌群落达到70个,远多于堆肥温度稳定期的15个;其中对猪粪堆肥起主要作用的细菌,堆肥高温期时达到7个(Rhizobiales、Incertae_Sedis、Proteobacteria、Alphaproteobacteria、Xanthomonadales、Gammaproteobacteria和Steroidobacter),而堆肥温度稳定期只有3个(Micromonosporales、Longispora和Micromonosporaceae)。猪粪堆肥添加生物碳后,环境因子(电导率、含水量、温度和pH)对堆肥主要的细菌不能产生显著的影响。β-Proteobacteria、Rhodothermaceae、Phyllobacteriaceae和Bacterium是含水量、温度和pH影响最大的细菌。【结论】生物碳添加量和堆肥温度能改变猪粪堆肥的细菌群落结构,在猪粪堆肥高温期能显著增加细菌的数量和多样性。猪粪堆肥的电导率、含水率、温度和pH能影响堆肥细菌的生长,但对堆肥主要细菌的影响不显著。     

葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落与碳氮含量的影响

以猪粪与秸秆(鲜质量10.5∶1)为基础,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行堆肥化试验,研究添加8％葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落演替和碳氮转化的影响.在堆肥化的30 d里,分7次采集不同时期的堆肥样品,测定堆肥中微生物区系、微生物生理群的数量及堆肥碳氮含量.结果表明:添加葡萄籽使堆肥中细菌数量略高、放线菌数量显著增加、真菌数量明显降低,细菌/放线菌下降;氨化细菌和反硝化细菌数量降低;而硝化细菌、固氮菌和纤维素分解菌数量增多;铵态氮和有机碳含量下降,而硝态氮含量明显提高.堆肥中硝态氮含量与放线菌数量呈极显著正相关关系.添加葡萄籽使堆体升温快且高温期稳定,堆肥含水率波动较小,从而使堆肥高温期放线菌和亚硝化细菌的波动较小,数量较高,有利于堆肥中硝态氮含量的增加.     

葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落与碳氮含量的影响

以猪粪与秸秆(鲜质量10.5∶1)为基础,在自制的强制通风静态堆肥反应箱中进行堆肥化试验,研究添加8%葡萄籽对猪粪秸秆高温堆肥中微生物群落演替和碳氮转化的影响.在堆肥化的30 d里,分7次采集不同时期的堆肥样品,测定堆肥中微生物区系、微生物生理群的数量及堆肥碳氮含量.结果表明：添加葡萄籽使堆肥中细菌数量略高、放线菌数量显著增加、真菌数量明显降低,细菌/放线菌下降;氨化细菌和反硝化细菌数量降低;而硝化细菌、固氮菌和纤维素分解菌数量增多;铵态氮和有机碳含量下降,而硝态氮含量明显提高.堆肥中硝态氮含量与放线菌数量呈极显著正相关关系.添加葡萄籽使堆体升温快且高温期稳定,堆肥含水率波动较小,从而使堆肥高温期放线菌和亚硝化细菌的波动较小,数量较高,有利于堆肥中硝态氮含量的增加.     

不同有机废弃物改良新复垦耕地的综合效果评价

由废弃地整理复垦形成的耕地存在土壤有机质和有效养分低、土壤板结、微生物活性弱和土壤耕作性状不良等问题,快速、有效地提高土壤肥力质量是全面提升该类耕地质量和生产性能的重要组成部分.本文通过田间小区试验研究了城郊有机废弃物对新复垦耕地土壤培肥的综合效果,并比较了不同类型城郊有机废弃物在培育耕地质量方面的差异.试验设置了施用等量猪粪、鸡粪、水稻秸秆、蔬菜收获残留物、城市污泥、沼渣、猪粪/水稻秸秆堆肥、生活垃圾堆肥和对照（不施有机肥）9个处理（年用量30 t·hm^-2）,连续进行3年的定点试验.结果表明： 施用任何有机物对改善土壤肥力均有明显的作用.其中,提升土壤碳库管理指数以施用猪粪、鸡粪、猪粪/水稻秸秆堆肥、水稻秸秆和沼渣的效果最为显著;增加土壤水稳定性团聚体和降低土壤容重以施用猪粪/水稻秸秆堆肥和沼渣的效果最佳;施用污泥、猪粪/水稻秸秆堆肥和生活垃圾堆肥可增强土壤保蓄能力;施用猪粪、鸡粪和猪粪/水稻秸秆堆肥对增加土壤有效态养分的效果最为明显;各类有机物均显著提高了土壤微生物数量和酶活性.长期施用污泥、生活垃圾堆肥及畜禽粪存在着土壤重金属污染的风险,但短期施用对土壤环境质量影响不明显.总体上,对土壤肥力的改善效果由大至小依次为：猪粪/水稻秸秆堆肥>鸡粪>猪粪>沼渣>生活垃圾堆肥>水稻秸秆>城市污泥>蔬菜收获残留物;对土壤的相对污染程度由大至小为：城市污泥>生活垃圾堆肥>猪粪>鸡粪>沼渣>猪粪/水稻秸秆堆肥>蔬菜收获残留物>水稻秸秆.     

从乡间堆肥入手重建循环经济

正堆肥是一门既传统又现代的学科,堆肥的目的就是通过一系列科学的工艺步骤,把各种各样的有机废弃物分解转化成为一种稳定的、无害化的适合于土壤培肥的有机肥产品。堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥。好氧堆肥指在有氧气情况下有机物料的分解过程,其代谢产物主要是二氧化碳、水和热;而厌氧堆肥则是在无氧气条件下有机物料的分解,厌氧分解最后的代谢产物是甲烷、二氧化碳和许多低分子量的中间产物,如有机酸等。传统堆肥以厌氧堆肥为主,而现代堆肥系统则大都采用好氧堆肥。     

烟草废弃物在堆肥领域的研究进展

在烟草生产及加工过程中,通常会产生大量的烟草废弃物,如何有效利用这些废弃物以避免环境污染和资源浪费,已成为烟草行业亟需解决的问解。研究发现,烟草废弃物堆肥化处理是规模化利用废弃资源的有效途径之一,对烟草农业的绿色、低碳、循环、可持续发展具有重要意义。从有机肥堆肥制备技术、肥效研究等方面进行了系统综述,从整体上展示了烟草废弃物堆肥技术的发展现状,以期为国内烟草废弃物源堆肥未来技术的研发及产业化提供一定的参考。通过分析发现,在堆肥制备技术方面,主要有微生物菌剂添加技术、共堆肥技术和烟草材料预处理技术3种,此外还衍生出液态有机肥和厌氧发酵联产有机肥技术;在堆肥肥效研究方面,烟草废弃物堆肥可明显改善土壤的物性参数、化学参数以及生物学参数,显著钝化土壤重金属元素,进而提高作物的产量或品质,其中堆肥与化学肥料配施的效果相对较好;堆肥的多功能化是未来堆肥创新利用的重要途径。     

翻堆频率对堆肥减量化、腐殖化和稳定化的影响

好氧堆肥是有机固体废弃物处理处置的有效手段之一,堆肥还田也是贫瘠土壤改良的常用措施。但好氧堆肥是一个典型的CO_2等温室气体的释放过程。如何减少堆肥过程中的CO_2释放,强化堆肥的腐殖化过程对于实现有机固体废弃物的低碳化堆肥、提高作为优良土壤改良剂的腐殖质产量具有重要意义。本文选取农林秸秆和餐厨垃圾作为堆肥原料,研究不同翻堆频率对堆肥过程中的物料减量化、腐殖化和稳定化的影响,以期发现一个较低碳的堆肥工艺,并从微生物角度初步探索了其影响机制。研究结果显示,不同的翻堆频率(分别为每2 d、4 d和6 d翻堆一次),堆料的减量化和腐殖化程度有一定差异,翻堆频率为4 d的堆肥工艺物料减量率最高为50.5%,但碳减量率最低为77.4%;而翻堆频率为2 d的堆肥工艺腐殖质产量最高;3种堆肥工艺经62 d堆肥都达到了腐熟程度,翻堆频率为4 d的堆肥工艺腐熟化程度最高。不同的翻堆频率可能通过影响堆肥过程中堆料的温度、含氧量等因素从而改变堆料中活性微生物量、种类和生物酶活性,进而影响堆料的矿化和腐殖化进程。     

工厂化堆肥温室气体排放和氨气同位素特征

畜禽废弃物堆肥处理过程中产生的二氧化碳(CO₂)、氧化亚氮(N₂O)、甲烷(CH₄)和氨气(NH₃)等是重要的温室气体和大气污染物。但目前有关该过程气体排放的研究多基于室内小型模拟的反应器式堆肥,在工厂化堆肥条件下的原位气体排放监测较少。为探究工厂化堆肥产生气体对区域环境的影响,本研究对沈阳某堆肥厂畜禽废弃物堆体的气体排放进行了19 d的监测,并量化了排放氨气的自然丰度¹⁵N(δ¹⁵N)特征。结果表明: 堆置周期内,CO₂、CH₄、N₂O和NH₃的平均排放速率分别为86.8 g CO₂-C·d^-1·m^-2、9.8 g CH₄-C·d^-1·m^-2、3.7 mg N₂O-N·d^-1·m^-2和736.6 mg NH₃-N·d^-1·m^-2。温室气体日增温潜势(GWP)的贡献大小为CH₄>CO₂>NH₃(间接)>N₂O,其中CH₄贡献了65％。堆肥排放NH₃的δ¹⁵N在-21.8‰～-7.2‰,平均-11.6‰±1.2‰。本研究结果可为区域畜禽废弃物堆肥过程中温室气体排放的核算及大气氨溯源提供数据支持。     

从乡间堆肥入手重建循环经济

堆肥是一门既传统又现代的学科,堆肥的目的就是通过一系列科学的工艺步骤,把各种各样的有机废弃物分解转化成为一种稳定的、无害化的适合于土壤培肥的有机肥产品. 堆肥一般分为好氧堆肥和厌氧堆肥.好氧堆肥指在有氧气情况下有机物料的分解过程,其代谢产物主要是二氧化碳、水和热;而厌氧堆肥则是在无氧气条件下有机物料的分解,厌氧分解最后...     

城市污泥好氧堆肥过程中积温规律的探讨

对城市污泥好氧堆肥稳定化过程的温热条件进行了探讨 ,将物候学中的积温概念应用于堆肥稳定化 (腐熟 )过程。它同时兼顾到堆肥过程中的温度强度和持续时间两个参数。对于采用的强制通风静态垛堆肥工艺 ( CTB自动控制堆肥工艺 ) ,建议以 1 5℃作为生物学零度 ,积温指标为 1 0 0 0 0℃· h左右。堆肥原料的性质、堆肥工艺、微生物种群、生物学零度、外界环境等因素可能会对积温产生一定影响     

畜禽粪便堆肥的理化腐熟指标及其红外光谱

选择新鲜的牛粪、猪粪和鸡粪为堆肥原料,通过室内模拟直接堆肥试验,研究堆肥过程理化参数变化、种子发芽指数以及腐熟物红外光谱特征.结果表明: 堆肥过程温度变化明显,牛粪出现一次堆肥高温阶段,鸡粪和猪粪各两次,堆肥温度超过50 ℃以上时间均大于10 d,温度可以最直观地表征堆肥的腐熟程度.堆肥过程中pH值变化幅度较大,其中猪粪的pH值从6.63上升至7.74,鸡粪从7.73上升至8.66,牛粪则先从7.86上升至8.36再下降至7.52;有机碳含量逐渐降低,牛粪、猪粪和鸡粪分别下降23.3%、28.2%和31.7%;堆肥过程中,牛粪、猪粪和鸡粪的铵态氮含量分别下降87.8%、73.6%和79.7%,硝态氮含量分别增加至堆肥前的56.81、6.49和4.85倍,铵态氮/硝态氮均下降至2以下.温度、pH值、有机碳含量和铵态氮/硝态氮能较好地反映3种粪便高温堆肥的腐熟程度,且与种子发芽率相关性较高(P≤0.05).红外光谱分析表明,在堆肥过程中,牛粪和猪粪的脂肪族、多糖类物质减少,芳香结构化增强,腐殖化程度增加;鸡粪则相反.在建立理化指标体系的同时,应兼顾物质结构的稳定性.