脫硫石膏對堆肥中氮素轉化和腐殖化特征影響的研究.pdf

1、隨著我國農業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，農業(yè)生產帶來了巨大經濟效益和社會效益，但也產生了大量的有機固體廢棄物，如禽畜糞便和農作秸稈等。有機固體廢棄物的不當處置，不僅造成生物質資源的浪費，也會引起嚴重的環(huán)境污染。堆肥是資源化利用有機固體廢棄物的有效途徑，可以將有機固體廢棄物轉化成富含有機碳和氮的有機肥。但堆肥工藝的不同，堆肥過程會不同程度的產生大量CO2和NH3，造成堆肥中碳素和氮素的損失。因此，為達到堆肥過程中保存碳和氮營養(yǎng)，促進堆肥腐殖化的目的，本

2、論文進行以下研究。
　　為了研究添加脫硫石膏對牛糞和糖廠濾泥堆肥過程中氮素轉化的影響，本實驗分析了脫硫石膏對氨的吸附特性，測定了堆肥過程中堆體溫度、pH、電導率、含水率、有機質、碳氮比、凱氏氮、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮和硝態(tài)氮的變化。脫硫石膏對氨氣具有一定的吸附能力。添加脫硫石膏沒有顯著影響堆體的溫度、pH、電導率、含水率和有機質的變化。添加脫硫石膏顯著提高了高溫期堆體中銨態(tài)氮的含量，實驗組中銨態(tài)氮最大值比對照組提高了59.90％。這可能

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

4、大量的銨態(tài)氮，減少堆肥過程中氮素損失。脫硫石膏是堆肥過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堆肥過程中硝化與反硝化作用的影響，本實驗通過熒光定量PCR(qPCR)技術絕對定量了堆肥中實驗組和對照組硝化與反硝化相關功能基因豐度的動態(tài)變化，分析了堆肥過程中理化參數(shù)和這些功能基因豐度之間的相關性。結果表明:添加脫硫石膏對堆肥中16SrDNA豐度有抑制作用，延遲了amoA豐度最大值的出現(xiàn)，造成實驗組出現(xiàn)NO2--N的積

5、累峰。腐熟期，對照組中nxrA豐度顯著高于實驗組，導致對照組中NO3--N高于實驗組。在一定的高溫階段有反硝化作用發(fā)生。實驗組中narG豐度高于對照組，促進NO3--N還原成NO2--N。添加脫硫石膏提高了narG和nirS豐度的相對含量。斯皮爾曼等級相關性分析表明，amoA豐度與有機質和NH4+-N含量呈負相關，與NO3--N含量呈正相關。nxrA豐度與溫度呈負相關。添加脫硫石膏顯著影響了堆肥過程中硝化和反硝化相關微生物含量的變化，從

6、而影響堆肥中氮素轉化。本實驗從分子水平闡述了添加脫硫石膏對堆肥中氮素轉化的影響。
　　為了研究添加脫硫石膏對堆肥過程中腐殖化特征的影響，本實驗分析了對照組和實驗組堆肥過程中腐殖質樣品的粒徑變化、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-質譜聯(lián)用分析腐殖質的結構組成。結果表明，腐殖質的粒徑主要分布在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。堆肥腐殖質中H含量減少和C/H增