洱海流域奶牛粪便堆肥过程中氮素转化和温室气体排放研究

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堆肥方式对畜禽粪便堆肥具有巨大的影响。明确不同堆肥方式(农民堆肥、厌氧堆肥、混合堆肥和好氧堆肥)对畜禽粪便堆肥过程中腐熟度的影响,氮素损失和留存的影响以及温室效应的影响具有重要意义。本研究在云南省洱海流域开展64天的堆肥试验,并以奶牛粪便为试验材料,对上述问题进行了研究。取得了以下主要结论:(1)不同堆肥方式对堆肥腐熟度的影响除农民堆肥外,其他堆肥高温阶段(>50℃)均大于7天,其中,好氧堆肥高温持续时间最长,能够达到良好的卫生效果;堆肥过程中,所有处理的pH值在7.88.5之间变化,堆肥结束时,pH值趋于稳定,好氧堆肥的pH最大(8.5),其次为混合堆肥,厌氧堆肥的pH值最低;混合堆肥的EC最大,而好氧堆肥的EC最小;农民堆肥的腐熟度仅为65.9%,其他3种堆肥方式均达到了腐熟标准(>80%)。(2)不同堆肥方式对氮素损失和留存的影响在堆肥过程中考察和比较了N2O和NH3排放造成的氮素损失,渗滤液、其他形式的氮损失,以及对氮素留存的影响。结果表明:堆肥结束时,农民堆肥、厌氧堆肥、混合堆肥和好氧堆肥氮损失量分别占总氮量的27.9%、27.0%、30.0%和25.1%;NH3是奶牛粪便堆肥过程中氮素损失的主要贡献者,NH3排放量最大的是好氧堆肥,其造成的氮损失占总氮量的22.5%,其次为混合堆肥(16.6%),而厌氧堆肥NH3排放引起的氮损失率最少,仅为7.5%;堆肥过程中N2O造成的氮损失相对较少,占总氮量的0.06%0.11%;渗滤液的氮损失率为1.5%12.0%,农民堆肥渗滤液氮损失率最大,好氧堆肥渗滤液氮损失量最小;其他形式的氮损失率为1.0%10.2%,好氧堆肥的其他形式氮损失率最小,而厌氧堆肥最大。与其他堆肥方式相比,好氧堆肥利于减少氮素损失和留存氮素。(3)不同堆肥方式对温室效应的影响好氧堆肥能够有效降低CH4和N2O排放,但并没降低CO2和NH3排放;与农民堆肥相比,覆盖堆肥的CH4排放增加了48.7%,NH3排放减少了8.0%,而N2O排放量与农民堆肥基本一致;覆盖-翻堆堆肥虽然提高了腐熟度,但CH4、CO2和NH3排放量较大;堆肥结束时,4个处理的总温室效应分别为25.6、32.9、38.1及18.0 kg CO2-eq/t;温度与CH4、CO2、N2O和NH3排放率均极显著相关,pH值能够显著影响N2O和NH3的排放。因此,好氧堆肥能够减少总温室效应,再加上其操作简便,能够在生产中推广应用。(4)生物炭对氮素损失和温室效应的影响堆肥过程中添加生物炭能够延长高温期,减少CH4和NH3排放,但并不能减少CO2和N2O排放。和其他堆肥相比,生物炭堆肥能够有效减少氮素损失(12.0%),其产生的总温室效应(14.1kg/t)分别是厌氧和好氧堆肥的44.1%和35.5%。
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