覆盖和菌剂对猪粪秸秆堆肥氮素转化和质量的影响

【摘要】：为了尽量保存堆肥化过程中的氮素和其他养分，减少堆肥化过程中的环境污染，提高堆肥质量，促进农业固体废物高效堆肥化的发展，本文采用覆盖和添加外源菌剂的方式，研究了覆盖腐熟堆肥对堆肥氮素转化、质量和微生物群落变化的影响，揭示了初始添加氨化菌剂、后发酵添加亚硝化菌剂和回流覆盖主发酵堆肥对堆肥氮素转化和质量的影响，探讨了将菌剂添加和回流覆盖主发酵堆肥相结合对堆肥温度的影响。主要结论如下： （1）覆盖腐熟堆肥对下层堆肥中的堆温影响不大，但使堆肥含水率降低；pH值在升温期和高温期降低；EC值在降温期后增大；GI值降低。覆盖处理并没有改变堆制初期氨气的总释放量，仅使氨态氮在体系内的滞留时间略增加；使堆肥中铵态氮含量降幅减小8%；使硝态氮和有机氮含量在降温期后增加明显，在堆制期间分别比对照的增幅高66.7%和26.9%。覆盖腐熟堆肥使堆肥中总氮、速效氮和总磷含量分别比对照提高27.4%、52.0%和72.2%；但使有机碳的降解率降低了1.1%，而腐殖质含量比对照降低了3.7%。覆盖层的腐熟堆肥在堆肥初期能够吸收下层产生的氨气进行硝化作用，高温期后硝态氮含量显著增加；而腐熟堆肥总体上进行了矿化作用，并且影响了下层堆肥的氮素转化和质量。 （2）覆盖腐熟堆肥后，堆肥中微生物群落结构的更替趋势没变，只是微生物群落在升温和高温期碳源利用能力低，将更多的易利用碳源保持到了降温期和腐熟期，促进了真菌和放线菌的再次定植和对难降解碳源的降解，提高了微生物生物量。覆盖处理46d堆肥养分高且保有一定的微生物活性，能够同时达到腐熟和营养的要求。为了避免养分的损失和保持较高的微生物活性，应该风干处理。 （3）初始添加氨化菌剂使堆肥均温比对照提高0.7℃并使高温期延长了2d，提高了堆肥过程中铵态氮和硝态氮的均值、全钾的增幅和升温和高温期有机碳的降解率，对含水率、pH和EC的均值影响不大，降低了降温期和全程的有机碳降解率及有机氮、全磷的增幅。27天后，堆肥中EC比对照高21.4%，速效氮、含水率、GI、硝态氮、全氮、全磷和全钾分别比对照低2.9%、8.5%、36.3%、18.2%、1.2%、35.7%和11.1。 后发酵添加亚硝化菌剂使堆肥中硝态氮均值、有机碳降解率和有机氮增幅降低，对含水率、pH、EC和铵态氮均值的影响不大。27天后，堆肥中含水率、pH、GI和铵态氮含量分别较对照高5.3%、3.6%、11.3%和54.2%，而硝态氮、全氮、全磷和全钾则低36.4%、10.9%、4.4%和15.4%。 （4）主发酵被覆盖提高了堆肥过程中的铵态氮降幅和有机氮增幅，降低了含水率降幅、pH增幅、硝态氮增幅和有机碳降幅。后发酵期，覆盖回流处理提高了pH增幅、GI降幅和硝态氮增幅，降低了含水率降幅、EC增幅、铵态氮增幅和有机碳降幅。堆肥产品中EC、GI和全氮分别比对照低41.2%、66.5%和5.3%，速效氮、全磷和全钾分别比对照高416.7%、12.1%和6.1%。 主发酵被覆盖而后发酵回流提高了pH增幅、EC增幅、GI降幅、有机氮增幅和有机碳降幅，降低了含水率降幅、铵态氮降幅和硝态氮增幅。堆肥产品中pH、EC、速效氮、全氮、全磷和全钾分别比对照高12.9%、4.7%、237.5%、356.0%、13.2%和14.2%，GI低41.0%。 （5）被覆盖不利于下层堆温的上升，添加氨化菌剂可以抵消被覆盖处理对温度带来的不利影响，上层添加硝化菌剂不利于下层堆温。 【关键词】：氮素 覆盖 菌剂 猪粪 高温堆肥
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：X71
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 选题依据13
• 1.2 国内外研究进展13-17
• 1.2.1 堆肥中的氮素转化和碳素转化的变化13-14
• 1.2.2 堆肥微生物的变化和 PLFAs 的应用14-15
• 1.2.3 堆肥保氮促腐的影响因素及措施15-17
• 1.3 研究目的和意义17
• 1.4 研究内容17-18
• 1.4.1 覆盖腐熟堆肥对猪粪秸秆堆肥的氮素转化及质量的影响17-18
• 1.4.2 覆盖腐熟堆肥对猪粪秸秆堆肥的微生物群落的影响18
• 1.4.3 初始添加氨化菌剂和高温期后添加硝化菌剂对猪粪秸秆堆肥的氮素转化和质量影响18
• 1.4.4 回流覆盖对猪粪秸秆堆肥氮素转化和质量的影响18
• 1.4.5 覆盖主发酵堆肥对猪粪秸秆堆肥氮素转化和质量的影响18
• 1.5 技术路线18-20
• 第二章 覆盖腐熟堆肥对猪粪秸秆堆肥氮素转化和质量的影响20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 材料与方法20-22
• 2.2.1 堆制材料与装置20-21
• 2.2.2 堆制方案及采样方法21
• 2.2.3 测定项目及方法21-22
• 2.2.4 公式及数据分析22
• 2.3 结果22-26
• 2.3.1 堆肥基本性质的变化22-23
• 2.3.2 堆肥过程中氮素形态的动态变化23-24
• 2.3.3 堆肥中有机碳、总氮、总磷和腐殖质的变化24-26
• 2.4 讨论26-27
• 2.4.1 覆盖腐熟堆肥对基本性质的影响26
• 2.4.2 覆盖腐熟堆肥对堆肥氮素的影响26-27
• 2.4.3 覆盖腐熟堆肥对堆肥质量的影响27
• 2.5 小结27-28
• 第三章 覆盖腐熟堆肥对猪粪秸秆堆肥微生物群落变化的影响28-35
• 3.1 引言28
• 3.2 材料与方法28-29
• 3.2.1 堆制材料与装置28
• 3.2.2 堆制方案及采样方法28
• 3.2.3 测定项目及方法28-29
• 3.2.4 数据分析29
• 3.3 结果29-33
• 3.3.1 PLFAs 分组绝对量的变化29-30
• 3.3.2 PLFAs 摩尔百分比的变化30-31
• 3.3.3 PLFAs 的主成分分析31-33
• 3.4 讨论33-34
• 3.5 小结34-35
• 第四章 初始添加氨化菌剂和后发酵期添加硝化菌剂对猪粪秸秆堆肥氮素转化和质量影响35-42
• 4.1 引言35
• 4.2 材料与方法35-36
• 4.2.1 堆制材料与装置35
• 4.2.2 菌剂及接种方式35-36
• 4.2.3 堆制方案及采样方法36
• 4.2.4 测定项目及方法36
• 4.2.5 数据分析36
• 4.3 结果36-40
• 4.3.1 堆肥温度、含水率、pH 值、电导率和 GI 的变化36-38
• 4.3.2 堆肥铵态氮、硝态氮和有机氮的变化38-39
• 4.3.3 堆肥中有机碳、碳氮比和营养概况39-40
• 4.4 讨论40-41
• 4.4.1 初始添加氨化菌剂的影响40-41
• 4.4.2 高温期后添加硝化菌剂对堆肥的影响41
• 4.5 小结41-42
• 第五章 回流覆盖对猪粪秸秆堆肥氮素转化和质量的影响42-49
• 5.1 引言42
• 5.2 材料与方法42-43
• 5.2.1 堆制材料与装置42
• 5.2.2 堆制方案和采样方法42-43
• 5.2.3 测定项目及方法43
• 5.2.4 公式及数据分析43
• 5.3 结果43-47
• 5.3.1 堆肥温度、含水率、pH、EC 和 GI 的变化43-45
• 5.3.2 铵态氮、硝态氮和有机氮的变化45-46
• 5.3.3 有机碳和养分概况46-47
• 5.4 讨论47-48
• 5.4.1 覆盖体系中堆温、有机碳降解率和有机氮增幅的关系47-48
• 5.4.2 覆盖体系中的铵态氮、硝态氮和 GI48
• 5.5 小结48-49
• 第六章 回流覆盖与外源菌剂联用对猪粪秸秆堆肥堆温的影响49-53
• 6.1 引言49
• 6.2 材料与方法49-50
• 6.2.1 堆制材料与装置49
• 6.2.2 菌剂及接种方式49
• 6.2.3 堆制方案和采样方法49-50
• 6.3 结果与分析50-51
• 6.4 讨论51-52
• 6.5 小结52-53
• 第七章 结论与展望53-55
• 7.1 主要结论53-54
• 7.2 展望54-55
• 参考文献55-62
• 致谢62-63
• 作者简介63

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