畜禽粪便堆肥理化特征及腐熟度评价研究

发布时间：2017-05-19 06:10

  本文关键词：畜禽粪便堆肥理化特征及腐熟度评价研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着集约化畜禽养殖业的迅速发展,畜禽粪便排放增加带来的环境压力不容忽视,堆肥腐熟是实现种养结合的关键接口技术,对于畜禽粪便无害化与资源化利用至关重要。本研究以合肥郊区(县)适度规模养殖场牛粪、猪粪和鸡粪为研究对象,探讨堆肥过程中理化参数的变化,同时运用元素分析、红外光谱(fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)以及核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)技术分析堆肥过程中腐熟物结构变化,并依据理化参数变化和堆肥有机物质结构动态变化特征进行腐熟化程度评价,为城市郊区适度规模养殖场畜禽粪便直接堆肥无害化处理和资源化利用提供理论依据。主要结果如下:(1)堆肥过程温度变化明显,堆肥高温阶段出现时间牛粪一次,鸡粪和猪粪各两次,堆肥温度超过50℃以上时间均大于10 d,温度可以最直观地表征堆肥的腐熟程度.堆肥过程中pH值变化幅度较大,其中猪粪的pH值从6.63上升至7.74,鸡粪从7.73上升至8.66,牛粪则先从7.86上升至8.36再下降至7.52;有机碳含量逐渐降低,牛粪、猪粪和鸡粪分别下降23.3%、28.2%和31.7%;堆肥过程中,3种粪便的铵态氮含量大幅度降低,硝态氮含量增加,牛粪、猪粪和鸡粪的铵态氮含量分别下降87.8%、73.6%和79.7%,硝态氮含量分别增加至堆肥前的56.81、6.49和4.85倍,铵态氮/硝态氮均下降至2以下.温度、pH值、有机碳含量和铵态氮/硝态氮能较好地反映3种粪便高温堆肥的腐熟程度,且与种子发芽率变化相关性较高(P≤0.05).(2)元素分析结果表明:牛粪在堆肥过程中C含量下降了20.86%,N含量下降幅度较小,C/N整体呈下降趋势。猪粪在堆肥过程中C含量下降了23.57%,N含量先下降后上升,C/N呈下降趋势,与牛粪的规律一致。鸡粪的C含量下降了27.94%,N含量下降了46.04%,下降幅度远大于牛粪和猪粪,且N含量下降幅度大于C含量,所以其C/N从5.10上升至6.81。有机质中元素组成的变化与有机碳、全氮含量以及C/N变化趋势一致,有机碳含量和有机质中碳元素均呈现下降的趋势,猪粪的有机碳含量最高,且鸡粪的下降幅度最大;C/N也呈现出牛粪、猪粪下降,鸡粪先上升后下降的趋势。C/H均随堆肥进行有所下降,说明堆肥过程中有机质分解,缩合度降低,分子结构趋于简单,C/O的逐渐降低,说明其氧化程度较高,伴随有机质的结构变化。(3)红外光谱分析表明,牛粪和猪粪在堆肥过程中脂肪族、多糖类物质减少,芳香结构化增强,腐殖化程度增加,鸡粪则相反.固态核磁技术分析结果表明,牛粪和猪粪在堆肥过程中将纤维素、木质素等降解为半纤维素、糖类物质,脂肪族含量降低,芳香度增加,但鸡粪堆肥形成了较多的烷基碳,芳香族物质减少,与红外光谱结论一致。为了更好的反映堆肥的腐熟程度,应充分考虑理化性质和有机质的结构变化,从而提出更全面、科学的腐熟指标体系。
【关键词】：畜禽粪便 堆肥 元素分析 红外光谱 固态核磁
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1. 研究背景与进展9-17
• 1.1 畜禽粪便对环境的污染危害9-10
• 1.1.1 畜禽粪便对土壤的危害9
• 1.1.2 畜禽粪便对大气的危害9-10
• 1.1.3 畜禽粪便对水体的危害10
• 1.2 畜禽粪便的资源化利用现状10-11
• 1.3 畜禽粪便堆肥国内外研究现状11-15
• 1.3.1 畜禽粪便堆肥过程中理化性质的研究现状12-14
• 1.3.2 红外光谱技术的原理及应用14
• 1.3.3 固态核磁共振技术的原理及应用14-15
• 1.4 本论文的研究内容与研究目的15-16
• 1.5 本论文的技术路线16-17
• 2. 引言17-18
• 3. 材料与方法18-21
• 3.1 试验材料18
• 3.2 试验设计与方法18
• 3.3 测定项目与方法18-20
• 3.3.1 含水量19
• 3.3.2 pH19
• 3.3.3 全氮和有机碳19
• 3.3.4 水溶性铵态氮和硝态氮19
• 3.3.5 种子发芽势19
• 3.3.6 堆肥样品的元素组成与红外光谱分析19
• 3.3.7 固态核磁分析19-20
• 3.4 数据处理与方法20-21
• 4. 结果与分析21-39
• 4.1 畜禽粪便堆肥过程中理化性质的变化21-28
• 4.1.1 温度的变化21
• 4.1.2 pH值的变化21-22
• 4.1.3 有机碳含量的变化22-23
• 4.1.4 全氮含量的变化23-24
• 4.1.5 C/N的变化24-26
• 4.1.7 种子发芽指数（GI）26-27
• 4.1.8 堆肥腐熟评价指标及相关性分析27-28
• 4.2 畜禽粪便堆肥过程中有机质元素组成（C、H、O、N）的变化28-29
• 4.3 畜禽粪便堆肥过程中红外光谱特征的变化29-33
• 4.3.1 牛粪在堆肥过程中的红外光谱图谱和积分29-30
• 4.3.2 猪粪在堆肥过程中的红外光谱图谱和积分30-31
• 4.3.3 鸡粪在堆肥过程中的红外光谱图谱和积分31-33
• 4.4 畜禽粪便堆肥过程中核磁共振图谱特征的变化33-39
• 4.4.1 牛粪在堆肥过程中的核磁共振图谱和含碳官能团的相对比例33-35
• 4.4.2 猪粪在堆肥过程中的核磁共振图谱和含碳官能团的相对比例35-37
• 4.4.3 鸡粪在堆肥过程中的核磁共振图谱和含碳官能团的相对比例37-39
• 5. 讨论39-43
• 5.1 堆肥过程中理化指标变化39-40
• 5.2 畜禽粪便堆肥过程堆肥产物元素组成的变化40
• 5.3 畜禽粪便堆肥过程有机质结构的傅里叶红外光谱的变化40-41
• 5.4 畜禽粪便堆肥过程有机质结构的核磁共振图谱变化41
• 5.5 畜禽粪便堆肥指标体系建立41-43
• 6. 结论43-44
• 参考文献44-51
• 致谢51-52
• 作者简介52
• 攻读硕士学位期间所发表论文和取得的研究成果52

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐恒;汪翠萍;王凯军;;废水厌氧处理反应器功能拓展研究进展[J];农业工程学报;2014年18期

2 张雪辰;王旭东;;畜禽粪便快速发酵过程中的氮素转化及损失[J];农业环境科学学报;2014年03期

3 廖青;韦广泼;江泽普;邢颖;黄东亮;李杨瑞;;畜禽粪便资源化利用研究进展[J];南方农业学报;2013年02期

4 张彩华;;光谱法在腐殖质研究中的应用进展[J];光谱实验室;2011年02期

5 周凝;刘宝林;王欣;;核磁共振技术在食品分析检测中的应用[J];食品工业科技;2011年01期

6 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

7 钱晓雍;沈根祥;黄丽华;奚刚;Giovanni Minuto;;畜禽粪便堆肥腐熟度评价指标体系研究[J];农业环境科学学报;2009年03期

8 李书田;刘荣乐;陕红;;我国主要畜禽粪便养分含量及变化分析[J];农业环境科学学报;2009年01期

9 朱凤连;马友华;周静;关静;梁家妮;赵艳萍;;我国畜禽粪便污染和利用现状分析[J];安徽农学通报;2008年13期

10 鲍艳宇;周启星;颜丽;关连珠;;不同畜禽粪便堆肥过程中有机氮形态的动态变化[J];环境科学学报;2008年05期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李吉进;畜禽粪便高温堆肥机理与应用研究[D];中国农业大学;2004年

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 唐珠;猪粪堆肥的理化特征及腐熟度评价研究[D];南京农业大学;2011年

2 张亚宁;堆肥腐熟度快速测定指标和方法的建立[D];中国农业大学;2004年

  本文关键词：畜禽粪便堆肥理化特征及腐熟度评价研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：377902