生物炭对鹿粪堆肥过程中重金属钝化及肥效的影响研究
发布时间：2021-10-17 12:29
随着我国畜禽养殖业集约化和规模化的高速发展,养殖场数量的逐渐增加,大量的畜禽粪便也随之产生。由于各种含重金属元素的饲料添加剂的使用,导致大量的Cu、Zn、Cr、Pb等重金属随畜禽粪便排放到环境中,危及人类健康。堆肥是畜禽粪便等废弃物资源化利用的主要方式之一,而传统堆肥存在重金属含量超标,腐熟度较低等缺点。研究表明,在堆肥过程中加入生物炭可以钝化畜禽粪便中的重金属,使堆肥品质提高。因此本试验研究了不同比例生物炭对堆肥过程中堆体基本理化性质、重金属含量及其形态变化以及堆肥施用过程中对土壤和蔬菜生长的影响,为生物炭在鹿粪秸秆堆肥中的应用提供参考。以鹿粪和秸秆为堆肥基质,设置添加生物炭的比例为0%、2.5%、5.0%、7.5%和10.0%（干基）,共五组试验（依次为CK、BC1、BC2、BC3、BC4处理组）,以碳氮比（C/N）为30、含水率为60%同时启动五组堆肥,研究堆肥过程中理化性质以及重金属含量和形态的变化。研究结果表明,BC2处理组高温持续时间最长,为13天,BC3处理组脲酶活性保持最高;堆肥结束后,随着生物炭添加比例的升高,含水率逐渐降低,有机质降解率逐渐升高,说明生物炭的加入促进...
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
关键词密度图
东北师范大学硕士学位论文7图1-2生物炭在堆肥中的作用示意图Figure1-2Theroleofbiocharincomposting将生物炭用于堆肥中可延长堆肥高温期，改善堆体的pH，促进微生物的生长和繁殖，对堆肥过程具有促进作用。Lopez等人的研究表明，在羊粪和橄榄渣堆肥过程中加入生物炭能使高温期提前6~7天，并且能够有效促进高温期的保持时间；Sanchez等在粪便和大麦秸秆堆肥中加入3%的生物炭（干重）能够使初始pH从5.9提高到6.5[55-56]。除了温度和pH外，含水率也是影响堆肥的主要因素之一。由于堆肥过程中堆体内温度较高，致使水分蒸发速率加快，不利于堆肥的腐熟。有研究表明，生物炭具有持水保水的特性能有效抑制这一过程，添加生物炭的堆肥材料的含水率高于未添加生物炭的相同堆肥材料的含水率，且生物炭的热解温度越高保水性能越强[57]。堆肥过程中主要的驱动力是微生物，堆肥的全部过程都离不开微生物产生的各种酶。从微生物的角度来说：Wu等人的研究表明，因为生物炭表面能被堆肥中的腐殖质和微生物氧化，生物炭对堆肥腐殖质化过程有影响，为微生物生长提供有利的环境；Farrell等人的研究也证明了生物炭丰富的孔隙结构和较大的比表面积可以为微生物生存提供附着点位和充足的养分，改善微生物的生存环境，对堆肥微环境内微生物菌群结构和酶活力具有调节作用[58-59]。在堆肥过程中，会产生大量的NH3和H2S等恶臭气体。这些气体的排放不仅会导致堆肥中氮素的损失，还会引发一系列环境问题。有研究表明，NH3对全球变暖有间接的促进作用，因为沉积在地表水以及土壤中的氮素会增加N2O的形成[60]。而生物炭对堆肥物料中各种形态的氮以及堆肥过程中产生的臭气等具有较强的吸附作用，可显著降低
实验装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]柠檬酸对生物炭钝化污染土壤中重金属稳定性的影响[J]. 刘高洁,周丹丹,李丽娜,陈异晖,古正刚,董慧. 环境化学. 2020(02)
[2]我国畜禽粪便肥料化利用现状与发展趋势[J]. 张玉海,涂岳,陈苏,张华龙,胡海东,郜建英. 东北农业科学. 2019(05)
[3]钝化剂与有机肥配施对土壤有效态重金属及其在生菜中累积的影响[J]. 赵家印,席运官,代慧杰,金淑,田伟. 生态与农村环境学报. 2019(11)
[4]添加生物炭对鸡粪好氧堆肥过程中养分转化的研究[J]. 吴晓东,邢泽炳,何远灵,张瑞卿,谷晓霞. 中国土壤与肥料. 2019(05)
[5]畜禽粪便生物炭固碳量、养分量的估算及田间施用潜在风险预测[J]. 李飞跃,吴旋,李俊锁,谢越,范行军,蔡永兵,赵建荣. 农业环境科学学报. 2019(09)
[6]畜禽废弃物资源化利用研究进展[J]. 项显超,吴大辉. 中国资源综合利用. 2019(08)
[7]添加生物炭对猪粪好氧堆肥的影响[J]. 谢胜禹,余广炜,潘兰佳,李杰,汪刚,尤甫天,李春星,汪印,王其传. 农业环境科学学报. 2019(06)
[8]施用生物炭对红壤性水稻土重金属钝化与土壤肥力的影响[J]. 郭碧林,陈效民,景峰,杨之江,刘巍. 水土保持学报. 2019(03)
[9]畜禽养殖的环境危害及防治措施[J]. 辛磊,王静,许慧,杨鑫康. 绿色科技. 2019(10)
[10]生物炭添加对猪粪菌渣堆肥过程中Cu、Zn的钝化作用[J]. 王义祥,李波,叶菁,刘岑薇,林怡. 农业环境科学学报. 2019(05)
博士论文
[1]中国畜牧业环境污染防治问题研究[D]. 孟祥海.华中农业大学 2014
[2]猪粪堆制、热解过程中重金属形态变化及其产物的应用[D]. 孟俊.浙江大学 2014
[3]土壤环境弓形虫与细菌污染的检测与修复[D]. 杜芬.华中农业大学 2012
[4]猪粪堆肥中钝化剂对重金属形态转化及其生物有效性的影响研究[D]. 何增明.湖南农业大学 2011
硕士论文
[1]堆肥产品对土壤微生物种群及其碳源代谢能力的影响研究[D]. 尹小青.哈尔滨工业大学 2019
[2]不同调理剂对鹿粪堆肥温室气体排放及氮素转化的影响研究[D]. 卢月.东北师范大学 2019
[3]畜禽粪便堆肥对土壤理化性质和生物气溶胶的影响研究[D]. 楚楚.哈尔滨工业大学 2018
[4]生物炭及炭基肥料对小白菜、油菜及玉米的生长和土壤养分的影响[D]. 于南卓.山东农业大学 2018
[5]小白菜硝酸盐积累的基因型差异及生理基础研究[D]. 田园.南京农业大学 2006
本文编号：3441769
【文章来源】：东北师范大学吉林省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
关键词密度图
东北师范大学硕士学位论文7图1-2生物炭在堆肥中的作用示意图Figure1-2Theroleofbiocharincomposting将生物炭用于堆肥中可延长堆肥高温期，改善堆体的pH，促进微生物的生长和繁殖，对堆肥过程具有促进作用。Lopez等人的研究表明，在羊粪和橄榄渣堆肥过程中加入生物炭能使高温期提前6~7天，并且能够有效促进高温期的保持时间；Sanchez等在粪便和大麦秸秆堆肥中加入3%的生物炭（干重）能够使初始pH从5.9提高到6.5[55-56]。除了温度和pH外，含水率也是影响堆肥的主要因素之一。由于堆肥过程中堆体内温度较高，致使水分蒸发速率加快，不利于堆肥的腐熟。有研究表明，生物炭具有持水保水的特性能有效抑制这一过程，添加生物炭的堆肥材料的含水率高于未添加生物炭的相同堆肥材料的含水率，且生物炭的热解温度越高保水性能越强[57]。堆肥过程中主要的驱动力是微生物，堆肥的全部过程都离不开微生物产生的各种酶。从微生物的角度来说：Wu等人的研究表明，因为生物炭表面能被堆肥中的腐殖质和微生物氧化，生物炭对堆肥腐殖质化过程有影响，为微生物生长提供有利的环境；Farrell等人的研究也证明了生物炭丰富的孔隙结构和较大的比表面积可以为微生物生存提供附着点位和充足的养分，改善微生物的生存环境，对堆肥微环境内微生物菌群结构和酶活力具有调节作用[58-59]。在堆肥过程中，会产生大量的NH3和H2S等恶臭气体。这些气体的排放不仅会导致堆肥中氮素的损失，还会引发一系列环境问题。有研究表明，NH3对全球变暖有间接的促进作用，因为沉积在地表水以及土壤中的氮素会增加N2O的形成[60]。而生物炭对堆肥物料中各种形态的氮以及堆肥过程中产生的臭气等具有较强的吸附作用，可显著降低
实验装置
【参考文献】：
期刊论文
[1]柠檬酸对生物炭钝化污染土壤中重金属稳定性的影响[J]. 刘高洁,周丹丹,李丽娜,陈异晖,古正刚,董慧. 环境化学. 2020(02)
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[3]钝化剂与有机肥配施对土壤有效态重金属及其在生菜中累积的影响[J]. 赵家印,席运官,代慧杰,金淑,田伟. 生态与农村环境学报. 2019(11)
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[8]施用生物炭对红壤性水稻土重金属钝化与土壤肥力的影响[J]. 郭碧林,陈效民,景峰,杨之江,刘巍. 水土保持学报. 2019(03)
[9]畜禽养殖的环境危害及防治措施[J]. 辛磊,王静,许慧,杨鑫康. 绿色科技. 2019(10)
[10]生物炭添加对猪粪菌渣堆肥过程中Cu、Zn的钝化作用[J]. 王义祥,李波,叶菁,刘岑薇,林怡. 农业环境科学学报. 2019(05)
博士论文
[1]中国畜牧业环境污染防治问题研究[D]. 孟祥海.华中农业大学 2014
[2]猪粪堆制、热解过程中重金属形态变化及其产物的应用[D]. 孟俊.浙江大学 2014
[3]土壤环境弓形虫与细菌污染的检测与修复[D]. 杜芬.华中农业大学 2012
[4]猪粪堆肥中钝化剂对重金属形态转化及其生物有效性的影响研究[D]. 何增明.湖南农业大学 2011
硕士论文
[1]堆肥产品对土壤微生物种群及其碳源代谢能力的影响研究[D]. 尹小青.哈尔滨工业大学 2019
[2]不同调理剂对鹿粪堆肥温室气体排放及氮素转化的影响研究[D]. 卢月.东北师范大学 2019
[3]畜禽粪便堆肥对土壤理化性质和生物气溶胶的影响研究[D]. 楚楚.哈尔滨工业大学 2018
[4]生物炭及炭基肥料对小白菜、油菜及玉米的生长和土壤养分的影响[D]. 于南卓.山东农业大学 2018
[5]小白菜硝酸盐积累的基因型差异及生理基础研究[D]. 田园.南京农业大学 2006
本文编号：3441769
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