不同堆肥条件对堆肥过程中碳素损失及腐殖质形成的影响研究

发布时间：2017-05-11 10:00

  本文关键词：不同堆肥条件对堆肥过程中碳素损失及腐殖质形成的影响研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：为了探究不同堆肥条件及调理剂对堆肥过程中碳素损失和腐殖化进程的影响,本研究以猪粪为原料,选取几种具有代表性的有机调理剂,分别在高、中、低碳氮比(C/N)和通气量条件下进行9组堆肥处理。主要监测堆肥过程的理化性质变化、气体排放及腐殖质各组分变化,并利用傅里叶红外光谱(FTIR)、元素分析、三维荧光(3DEEM)等化学方法分析堆肥过程中腐殖质结构的动态变化。主要研究结果如下：(1)各堆肥处理温度变化基本一致,均先迅速上升后逐渐下降至室温,其中高C/N和通气量条件下的堆肥处理高温期维持时问最长,达到无害化标准。受调理剂初始水分影响,低C/N和通气量条件下的堆肥保持温度能力较差。种子发芽率、水溶性有机物含量等指标表明堆肥处理达到腐熟和稳定状态。(2)各堆肥处理的CO2和CH4整体排放趋势与温度变化相似,呈先上升后下降趋势,气体排放主要集中在升温期和高温期。堆肥过程中CO2排放是碳素的主要损失形式,分别占高、低、中C/N和通气量条件下堆肥处理碳损失的12.79-62.75%、14.30-34.84%和33.81-51.79%。受各种堆肥参数影响,不同堆肥条件间碳素损失存在差异。在相同C/N和通气条件下,以园林垃圾作为调理剂的处理组CO2累积排放量最大,添加中药渣+菇渣处理组的CO2累积排放量最小；在添加相同调理剂条件下,适中C/N和通气量处理的CO2累积排放量最大；低C/N与通气量处理CO2累积排放量最小。(3)在整个堆肥过程中腐殖质合成和分解同时进行,其含量呈动态变化。随着堆肥的进行,富里酸含量逐渐降低,胡敏酸含量呈上升趋势,最终产物组分以胡敏酸为主。所有堆肥腐殖质聚合程度(DP)逐渐增加,堆肥腐殖化程度不断提高,趋于稳定和腐熟状态。各处理的腐殖化进程受堆肥过程中参数条件、调理剂的理化性质和含碳有机成分的影响,低C/N和通气量条件不利于腐殖质芳构化以及腐殖质各组成的结构复杂化。不同处理组之间相关性存在差异,含碳有机物与腐殖质之间存在一定转化关系。(4)三维荧光和傅里叶红外光谱分析初步探讨了堆肥条件对堆肥过程中腐殖质结构变化的影响。低C/N和通气量条件下堆肥处理的荧光强度高于其他条件处理下的堆肥组。以园林垃圾作为调理剂的堆肥腐殖化产物的芳构化程度较低,主要为脂肪链结构物质,富里酸组分中类腐殖酸峰荧光强度变化进一步说明园林垃圾作为填充剂不利于堆肥腐殖化进程。红外光谱分析表明,随着堆肥的进行,堆肥物料中胡敏酸的芳构化程度增强；而富里酸芳构化程度低于胡敏酸,腐殖化产物以胡敏酸为主,且两者之间存在转化关系。
【关键词】：好氧堆肥 堆肥条件 碳素损失 腐殖化过程 腐殖质结构
【学位授予单位】：杭州师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-15
• 1 绪论15-27
• 1.1 猪粪好氧堆肥技术研究现状15-19
• 1.1.1 好氧堆肥概况15-16
• 1.1.2 堆肥影响因素16-18
• 1.1.3 猪粪好氧堆肥存在的问题18-19
• 1.2 堆肥过程中碳素损失形式19-20
• 1.2.1 气体排放20
• 1.2.2 腐殖化过程20
• 1.3 堆肥腐殖质形成理论及分析方法20-22
• 1.3.1 腐殖质的形成机理20-21
• 1.3.2 腐殖质的分离和纯化21
• 1.3.3 腐殖质的分析方法21-22
• 1.4 研究背景、目标及内容22-27
• 1.4.1 研究背景22-23
• 1.4.2 研究目标23-24
• 1.4.3 研究内容24
• 1.4.4 技术路线24-27
• 2 堆肥参数变化对猪粪堆肥过程中理化性质的影响27-39
• 2.1 材料与方法27-30
• 2.1.1 试验材料27
• 2.1.2 试验设计27-28
• 2.1.3 样品采集及分析28-30
• 2.1.4 统计分析30
• 2.2 结果与讨论30-37
• 2.2.1 温度变化30-32
• 2.2.2 pH和含水率的变化32-33
• 2.2.3 水溶性有机碳(DOC)含量的变化33-34
• 2.2.4 腐熟指标评价34-37
• 2.3 本章小结37-39
• 3 堆肥参数变化对猪粪堆肥过程中碳素损失的影响39-51
• 3.1 材料与方法39-40
• 3.1.1 试验材料39
• 3.1.2 试验设计39
• 3.1.3 样品采集与测定39-40
• 3.2 结果与讨论40-48
• 3.2.1 堆肥过程中二氧化碳排放40-42
• 3.2.2 堆肥过程中甲烷排放42-43
• 3.2.3 堆肥过程中碳素平衡43-45
• 3.2.4 堆肥参数与气体排放的相关性分析45-48
• 3.3 本章小结48-51
• 4 堆肥参数变化对猪粪堆肥腐殖化进程的影响51-65
• 4.1 材料与方法51-52
• 4.1.1 试验材料与装置51
• 4.1.2 试验设计51
• 4.1.3 样品采集及分析51-52
• 4.2 结果与讨论52-64
• 4.2.1 堆肥过程中腐殖质组分含量变化52-57
• 4.2.2 腐殖质组分HA和FA的E_4/E_657-59
• 4.2.3 腐殖质各组分含量与堆肥过程中理化性质相关性分析59-64
• 4.3 本章小结64-65
• 5 堆肥参数变化对猪粪堆肥腐殖质结构特征的影响65-83
• 5.1 材料与方法65-66
• 5.1.1 试验材料65
• 5.1.2 试验设计及采样65
• 5.1.3 测定指标与方法65-66
• 5.2 结果与讨论66-80
• 5.2.1 元素组成分析66-70
• 5.2.2 傅里叶红外光谱分析70-74
• 5.2.3 三维荧光光谱分析74-80
• 5.3本章小结80-83
• 6 结论与展望83-87
• 6.1 研究结论83-84
• 6.2 研究展望84-87
• 参考文献87-93
• 作者简介93

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 江滔;李国学;唐琼;马旭光;王钢;;腐熟堆肥筛上粗颗粒对堆肥化过程中温室气体排放的影响[J];农业环境科学学报;2015年07期

2 石书静;高志岭;;不同通量计算方法对静态箱法测定农田N_2O排放通量的影响[J];农业环境科学学报;2012年10期

3 牛俊玲;郑宾国;梁丽珍;;餐厨垃圾与麦秸混合堆肥中碳素物质变化规律研究[J];农业环境科学学报;2012年03期

4 姜继韶;黄懿梅;黄华;刘学玲;;猪粪秸秆高温堆肥过程中碳氮转化特征与堆肥周期探讨[J];环境科学学报;2011年11期

5 Frank Schuchardt;;Effect of C/N ratio,aeration rate and moisture content on ammonia and greenhouse gas emission during the composting[J];Journal of Environmental Sciences;2011年10期

6 唐景春;孙青;王如刚;白晓瑞;;堆肥过程中腐殖酸的生成演化及应用研究进展[J];环境污染与防治;2010年05期

7 阎波杰;赵春江;潘瑜春;闫静杰;郭欣;;大兴区农用地畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价[J];环境科学;2010年02期

8 黄向东;韩志英;石德智;黄啸;吴伟祥;刘玉学;;畜禽粪便堆肥过程中氮素的损失与控制[J];应用生态学报;2010年01期

9 王利娟;谢利娟;杨桂军;严群;阮文权;;不同填充剂及复合微生物菌剂对蓝藻堆肥效果的影响[J];环境工程学报;2009年12期

10 王玉军;窦森;张晋京;曲晓晶;;农业废弃物堆肥过程中腐殖质组成变化[J];东北林业大学学报;2009年08期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 杨帆;生活垃圾堆肥过程污染气体减排与管理的生命周期评价研究[D];中国农业大学;2014年

2 孙向平;不同控制条件下堆肥过程中腐殖质的转化机制研究[D];中国农业大学;2013年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 屠巧萍;生物质炭添加对猪粪堆肥腐殖化的影响及机理研究[D];浙江大学;2014年

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