脫硫石膏對(duì)堆肥中氮素轉(zhuǎn)化和腐殖化特征影響的研究.pdf

1、隨著我國(guó)農(nóng)業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，但也產(chǎn)生了大量的有機(jī)固體廢棄物，如禽畜糞便和農(nóng)作秸稈等。有機(jī)固體廢棄物的不當(dāng)處置，不僅造成生物質(zhì)資源的浪費(fèi)，也會(huì)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。堆肥是資源化利用有機(jī)固體廢棄物的有效途徑，可以將有機(jī)固體廢棄物轉(zhuǎn)化成富含有機(jī)碳和氮的有機(jī)肥。但堆肥工藝的不同，堆肥過(guò)程會(huì)不同程度的產(chǎn)生大量CO2和NH3，造成堆肥中碳素和氮素的損失。因此，為達(dá)到堆肥過(guò)程中保存碳和氮營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)堆肥腐殖化的目的，本

2、論文進(jìn)行以下研究。
　　為了研究添加脫硫石膏對(duì)牛糞和糖廠濾泥堆肥過(guò)程中氮素轉(zhuǎn)化的影響，本實(shí)驗(yàn)分析了脫硫石膏對(duì)氨的吸附特性，測(cè)定了堆肥過(guò)程中堆體溫度、pH、電導(dǎo)率、含水率、有機(jī)質(zhì)、碳氮比、凱氏氮、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的變化。脫硫石膏對(duì)氨氣具有一定的吸附能力。添加脫硫石膏沒(méi)有顯著影響堆體的溫度、pH、電導(dǎo)率、含水率和有機(jī)質(zhì)的變化。添加脫硫石膏顯著提高了高溫期堆體中銨態(tài)氮的含量，實(shí)驗(yàn)組中銨態(tài)氮最大值比對(duì)照組提高了59.90％。這可能

3、由于脫硫石膏促進(jìn)了堆體中形成硫酸銨和促進(jìn)NH4+與Ca2+發(fā)生陽(yáng)離子交換的結(jié)果。添加脫硫石膏使實(shí)驗(yàn)組在第15天出現(xiàn)亞硝態(tài)氮積累峰。堆肥結(jié)束時(shí)，實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組中硝態(tài)氮含量分別是1.11g·kg-1和1.45g·kg-1，這與實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)亞硝態(tài)氮的積累峰，促進(jìn)氮素以N2O形式損失有關(guān)。堆肥過(guò)程中氮素物料衡算表明，對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組中氮素?fù)p失分別為15.00％和10.80％。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，堆肥過(guò)程中添加10％的脫硫石膏能夠顯著促進(jìn)堆體在高溫期保存

4、大量的銨態(tài)氮，減少堆肥過(guò)程中氮素?fù)p失。脫硫石膏是堆肥過(guò)程中一種有效的氮素保存添加劑。
　　為了研究添加脫硫石膏對(duì)堆肥過(guò)程中硝化與反硝化作用的影響，本實(shí)驗(yàn)通過(guò)熒光定量PCR(qPCR)技術(shù)絕對(duì)定量了堆肥中實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組硝化與反硝化相關(guān)功能基因豐度的動(dòng)態(tài)變化，分析了堆肥過(guò)程中理化參數(shù)和這些功能基因豐度之間的相關(guān)性。結(jié)果表明:添加脫硫石膏對(duì)堆肥中16SrDNA豐度有抑制作用，延遲了amoA豐度最大值的出現(xiàn)，造成實(shí)驗(yàn)組出現(xiàn)NO2--N的積

5、累峰。腐熟期，對(duì)照組中nxrA豐度顯著高于實(shí)驗(yàn)組，導(dǎo)致對(duì)照組中NO3--N高于實(shí)驗(yàn)組。在一定的高溫階段有反硝化作用發(fā)生。實(shí)驗(yàn)組中narG豐度高于對(duì)照組，促進(jìn)NO3--N還原成NO2--N。添加脫硫石膏提高了narG和nirS豐度的相對(duì)含量。斯皮爾曼等級(jí)相關(guān)性分析表明，amoA豐度與有機(jī)質(zhì)和NH4+-N含量呈負(fù)相關(guān)，與NO3--N含量呈正相關(guān)。nxrA豐度與溫度呈負(fù)相關(guān)。添加脫硫石膏顯著影響了堆肥過(guò)程中硝化和反硝化相關(guān)微生物含量的變化，從

6、而影響堆肥中氮素轉(zhuǎn)化。本實(shí)驗(yàn)從分子水平闡述了添加脫硫石膏對(duì)堆肥中氮素轉(zhuǎn)化的影響。
　　為了研究添加脫硫石膏對(duì)堆肥過(guò)程中腐殖化特征的影響，本實(shí)驗(yàn)分析了對(duì)照組和實(shí)驗(yàn)組堆肥過(guò)程中腐殖質(zhì)樣品的粒徑變化、元素組成、傅里葉變換紅外吸收光譜特性，并利用熱裂解-氣相-質(zhì)譜聯(lián)用分析腐殖質(zhì)的結(jié)構(gòu)組成。結(jié)果表明，腐殖質(zhì)的粒徑主要分布在300-600nm之間，且粒徑呈雙峰模型分布，這與其中主要成分HA和FA的粒徑不同有關(guān)。堆肥腐殖質(zhì)中H含量減少和C/H增