中药渣堆肥的理化特征及温室气体排放研究

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目的:通过对黄芪渣、白芷渣和桃仁渣堆肥化过程以及温室气体排放的研究,为中药渣堆肥化资源利用及温室气体减排提供理论和技术依据。方法:本研究以纤维素含量较高、中等和较少的黄芪渣、白芷渣和桃仁渣为研究对象,采用好氧堆肥反应器,通过化学分析、物理分析和生物学测试、色谱分析等研究手段,研究黄芪渣、白芷渣和桃仁渣堆肥过程参数、分析温室气体变化。结果:(1)明确了黄芪渣、白芷渣和桃仁渣在堆肥过程中堆肥温度变化趋势。对比了黄芪渣、白芷渣和桃仁渣的堆肥温度。堆肥化过程中升温期为白芷渣(2d)<黄芪渣(3d)<桃仁渣(4d),≥50℃的高温期持续时间为黄芪渣(15d)>白芷渣(13d)>桃仁渣(10d),最高温度为黄芪渣(58℃)>白芷渣(57℃)>桃仁渣(54℃)。(2)通过对黄芪渣、白芷渣和桃仁渣堆肥过程中物理化学和生物学指标的研究发现,黄芪渣、白芷渣和桃仁渣的容重、有机质和C/N均呈降下趋势,电导率和种子发芽指数(GI)均呈上升趋势,pH呈先升高后降低的趋势。至堆肥结束时,黄芪渣、白芷渣和桃仁渣的pH呈弱酸性或中性,电导率值均<3000μs/cm,容重除桃仁减少33%外均减少50%左右,种子发芽指数(GI)除桃仁外均大于80%达到腐熟,C/N (终点/初始)除桃仁外均小于0.6达到腐熟。(3)通过对黄芪渣、白芷渣和桃仁渣堆肥过程中全N、全P和全K含量变化的研究发现,至堆肥结束时,黄芪渣、白芷渣和桃仁渣的养分含量均有不同程度的增加,其中黄芪渣总养分(N-P2O5-K2O)含量为5%,符合我国有机肥料(NY525-2012)中的规定。(4)通过对黄芪渣、白芷渣和桃仁渣堆肥过程中中量、微量及重金属元素含量变化的研究发现,黄芪渣、白芷渣和桃仁渣至堆肥结束时中量和微量元素相对含量均有不同程度的增加,重金属元素未检出。(5)通过对堆肥过程中CH4、CO2、CO和N2O质量浓度的研究,明确了黄芪渣、白芷渣和桃仁渣温室气体质量浓度的变化规律。黄芪渣、白芷渣和桃仁渣CH4、CO2和CO均在堆肥的第7d达到质量浓度峰值,此后均缓慢下降,最后趋于平稳。黄芪渣、白芷渣和桃仁渣N2O均在第7d和第21d达到质量浓度峰值,此后均缓慢下降,最后趋于平稳。结论:研究结果表明黄芪渣、白芷渣和桃仁渣CH4、CO2和CO的质量浓度均集中在堆肥的高温期,而N2O的质量浓度峰值除在高温期有一峰值外,堆肥的降温期,也出现了质量浓度的峰值。黄芪渣、白芷渣和桃仁渣温室气体的质量浓度至堆肥结束时均降至较低的水平。黄芪渣经过堆肥处理后基本实现了堆肥物料的资源化、减量化和无害化,是一种结构良好、富含植物养分的优质堆肥化原料。采用堆肥化处理可获得一种稳定、成熟的优质有机肥或土壤改良剂。白芷渣需调节其初始C/N,桃仁渣需添加辅料调节其通透性,以保证堆肥化的顺利进行。
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