不同C_N比对堆肥腐熟度和含氮气体排放变化的影响
不同碳氮比对好氧堆肥进程和腐殖质及其组分含量的影响
不同碳氮比对好氧堆肥进程和腐殖质及其组分含量的影响好氧堆肥是一种有效的有机废弃物处理和回收利用方法。
碳氮比是一个重要的指标，能够影响好氧堆肥过程中的微生物活性和有机物的分解转化。
同时，好氧堆肥产物中的腐殖质含量和组分也是另一个关键因素，可以反映堆肥质量和土壤肥力。
一、碳氮比对好氧堆肥进程的影响好氧堆肥过程中，有机物的分解需要大量的微生物参与，而碳和氮是这些微生物生长和繁殖的基本营养元素。
合适的碳氮比可以提供丰富的能量和氮源，增进微生物的活动，推动有机物的降解。
若果碳氮比偏低，即碳源不足，微生物无法得到足够的能量供应，堆肥过程会变慢或停滞不前。
反之，若果碳氮比偏高，即氮源不足，微生物无法得到足够的氮源来维持正常的生长和代谢，也会影响堆肥过程。
因此，选择合适的碳氮比是增进好氧堆肥进程的重要一环。
二、碳氮比对腐殖质含量的影响腐殖质是好氧堆肥的产物之一，其主要由有机质分解形成，具有良好的保水保肥功能。
碳氮比可以直接影响好氧堆肥过程中有机质的分解与转化，从而影响腐殖质的含量。
适当调整碳氮比可以提高有机质的分解速率，增加腐殖质含量。
一般来说，碳氮比在20:1到30:1左右是适合的，这样可以充分利用有机质中的碳和氮，增进腐殖质的形成。
三、碳氮比对腐殖质组分的影响腐殖质是复杂的混合物，其组分种类和含量决定了其特性和功能。
碳氮比可以影响腐殖质的化学结构和组成。
探究表明，当碳氮比低于25:1时，腐殖质中的蛋白质、多糖等含量较高，而碳氮比高于25:1时，腐殖质中的脂肪、芳香族化合物等含量相对较高。
因此，调整碳氮比可以影响腐殖质中不同组分的含量，从而影响腐殖质的性质和功能。
结论：选择合适的碳氮比是增进好氧堆肥进程和提高腐殖质含量的关键。
碳氮比过高或过低都会影响好氧堆肥的效果。
适当调整碳氮比可以提高有机物的分解速率，增加腐殖质的含量，并影响腐殖质的组分和性质。
因此，在实际的好氧堆肥过程中，应依据不同的有机废弃物的特性和需要，合理选择碳氮比，以获得较好的堆肥效果和腐殖质质量综上所述，碳氮比对好氧堆肥过程中的有机质分解和转化起着重要的影响作用。
不同C_N比对堆肥腐熟度和含氮气体排放变化的影响
收稿日期：2009－09－01基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（农业部环境保护科研监测所资助，编号：2008-aepi-01）；教育部博士点基金（20050019037）；国家科技支撑项目（2006BAD10B05）；国家科技支撑项目（2007BAD89BP7)作者简介：秦莉（1973—），女，副研究员，博士，主要从事废弃物处理与资源化及农产品质量控制研究。
E-mail ：ql-tj@ 通讯作者：李国学E-mail ：ligx@农业环境科学学报2009,28(12):2668-2673Journal of Agro-Environment Science堆肥过程中释放的气体包括NH 3、硫化物、胺类等臭气以及N 2O 等温室气体，这些含氮气体的大量产生不仅带来了环境污染而且导致堆肥产品品质下降。
研究表明，堆肥过程中氮素的损失主要是通过NH 3的挥发，NH 3挥发损失的氮占总氮量的19%~42%[1]。
而Barrington 等发现N 2和NO X 也是N 损失的途径之一[2]。
若以农业废弃物的50%进行堆肥化处理估计，平均氮含量以0.15%计算，则每年由堆肥化造成的氮损失为75万t ，损失的氮相当于163万t 尿素，造成巨大的资源浪费，同时带来严重的环境污染问题。
C/N 比是指堆肥原料与填充料混合物的C/N 比，初始C/N 比在20～40范围内可成功地进行好氧堆肥。
也有研究证明，C/N 比值为28的处理其表征堆肥腐熟的各项指标均好于C/N 比值为18、35和40的处理[3]。
低C/N 比，特别是当pH 值和温度高时,使废弃物中的氮以NH 3的形成挥发损失,散发出臭味。
但是,当C/N 比高于35时,微生物必须经过多次生命循环,氧化掉过量不同C/N 比对堆肥腐熟度和含氮气体排放变化的影响秦莉1，沈玉君2，李国学2，郭瑞2（1.农业部环境保护科研监测所，天津300191；2.中国农业大学资源与环境学院，北京100193）摘要：NH 3和N 2O 等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响，同时也与环境污染有直接关系。
有机肥腐熟度评价指标
有机肥腐熟度评价是衡量有机肥料经过堆肥或腐熟过程中是否达到适合施用的程度的指标。
以下是常用的有机肥腐熟度评价指标：
1.水分含量：水分含量是评价有机肥腐熟程度的重要指标。
一般认为，腐熟有机肥的水分含量应控制在40%左右。
2.碳氮比（C/N比）：碳氮比是评价有机肥腐熟性的重要指标。
腐熟程度高的有机肥，其C/N比会较低，通常在10：1至20：1之间。
3.有机质含量：腐熟有机肥的有机质含量通常较高，说明堆肥过程中有机物的分解和转化较为完全。
4.pH值：腐熟有机肥的pH值应接近中性或偏碱性，适合作为土壤改良剂使用。
5.氮、磷、钾含量：通过分析有机肥中的氮、磷、钾含量来评价其腐熟程度。
腐熟程度高的有机肥，其养分含量会更加平衡和稳定。
6.味道和气味：腐熟有机肥通常具有稳定的土壤气味，不具有刺激性或难闻的气味。
7.微生物活性：有机肥腐熟程度的另一个重要指标是其微生物活性。
腐熟有机肥具有较高的微生物活性，表明堆肥过程中生物降解的程度较高。
需要注意的是，以上指标仅作为评价有机肥腐熟度的参考依据，综合评价更为准确。
同时，不同类型的有机肥对应的理想腐熟度指标可能会有所不同，需根据具体的有机肥类型和使用目的进行适当调整和考虑。
影响堆肥腐熟的因素
影响堆肥腐熟的因素微生物的好气分解是堆肥腐熟的重要保证，凡是影响微生物活动的因素都会影响堆肥腐熟的效果。
主要包括：水分、空气、温度、堆肥材料的C/N比和酸碱度(pH) ，其中堆肥材料的C/N比是影响腐熟程度的关键。
1、有机质含量。
有机质含量低的物质发酵过程中所产生的热将不足以维持堆肥所需要的温度，并且产生的堆肥由于肥效低而影响销路问题；过高的有机物含量又将给通风供氧带来影响，从而产生厌氧和发臭；堆肥中最合适的有机物含量约为20%～80％之间。
2、碳氮比。
原料碳氮比过高，碳多氮乏，微生物的发展受到限制，有机物的分解速度就慢、发酵过程就长。
容易导致成品堆肥的碳氮比过高，这样堆肥施入土壤后，将夺取土壤中的氮素，使陷入“氮饥饿”状态，会影响作物生长。
原料碳氮比低于20 : 1，碳少，氮剩，则氮将变成氨态氮而挥发，导致氮元素大量损失而降低肥效。
保证成品堆肥碳氮比为10-20:1和在堆肥过程理想的分解速度，堆肥原料的碳氮比为25-40（生活垃圾碳氮比一般在24 : 1左右）。
3、水分。
在堆肥过程中，按重量计50%～60％的含水率最有利于微生物分解，水分超过70％，温度难以上升，分解速度明显降低。
因为水份过多，使堆肥物质粒子之间充满水，有碍于通风，从而造成厌氧状态，不利于好氧微生物生长并产生H2S等恶臭气体。
水份低于40％不能满足微生物生长需要，有机物难以分解。
4、温度。
堆体温度的作用主要是影响微生物的生长，一般认为高温菌对有机物的降解效率高于中温菌，现在的快速、高温好氧堆肥正是利用了这一点。
初堆肥时，堆体温度一般与环境温度相一致，经过中温菌1～2d的作用，堆肥温度便能达到高温菌的理想温度50 -65℃，在这样的高温下，一般堆肥只要5-6d，即可达到无害化。
过低的堆温将大大延长堆肥达到腐熟的时间，而过高的堆温（> 70℃）将对堆肥微生物产生有害的影响。
外界环境温度过低要考虑覆盖保温、接种热源。
5、C/P。
不同碳氮比及氮源对菇渣发酵的影响
不同碳氮比及氮源对菇渣发酵的影响白永娟;徐炜南;常晓晓;胡晓辉【摘要】为探讨菇渣作为无土栽培基质的适宜发酵条件,通过设置不同 C/N 比(25∶1、30∶1和35∶1)和不同氮源(牛粪、鸡粪和尿素)试验组合,测定分析不同发酵阶段菇渣的发酵温度、积温、体积质量、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、大小孔隙比、电导率(electrical conductivity,EC)值及 pH 值。
结果表明：除氮源对总孔隙度的变化无显著影响外,C/N比和氮源均显著影响其他指标。
其中：C/N 比为30∶1、氮源为牛粪+尿素和鸡粪+尿素的处理使堆体大于50℃的高温分别持续8、8和9 d,即有利于发酵堆体保持较长时间的高温,缩短菇渣发酵腐熟的时间；C/N比为30∶1处理的菇渣体积质量、孔隙度从发酵第70天开始均趋于稳定,有利于菇渣的腐熟；氮源为牛粪+尿素和鸡粪+尿素处理的菇渣体积质量、持水孔隙度、p H 值和 EC 值从发酵第70天开始趋于稳定。
综上所述,在本试验条件下,菇渣宜采用初始C/N比为30∶1、氮源为鸡粪+尿素或者牛粪+尿素的组合进行发酵。
%Summary With the increase production of agricultural products by years,large quantitative accumulations of agricultural waste have brought severe environmental problems and wasting ofresources.Therefore,recycling and reusing the agricultural waste become urgent.Recently,composting of agricultural waste has become the research focus of soilless culture substrate.With the advantages such as stable physiochemical property,adequate supply of fat,wide variety of sources and low cost,soilless culture substrates have been accepted by majority of farmers, and the demand for substrates increased quickly.Mushroom waste contains large amounts of mycoprotein,a variety of metabolites andunderutilized nutrients,which is a good substrate material.In thisstudy,mushroom residue was selected as the main material for composting,the effects of different carbon-to-nitrogen ratios and nitrogen sources on physiochemical properties of composting were investigated,to find the optimal condition for transformation of mushroom residue to soilless culture substrate,to provide optimized composting parameters for the practical production,to offer scientific basis for the widespread application of the mushroom substrates. The carbon-to-nitrogen (C/N) ratio was set at three levels of 25∶1,30∶1,and 35∶1.Five different combinations of nitrogen sources were selected,including cow manure,chicken manure,urea,a mixture of cow manure and urea,and a mixture of chicken manure and urea.Actually,the C/N ratio of mushroom w as 40∶1 , and the dry cow manure,dry chicken manure and urea were used to adjust the C/N ratio.Each treatment contained 100 kg mushroom residue and 3% effective microorganism (EM) agents,and the water content was adjusted to 60%.Static composting at high temperature was applied and the experimental containers were covered by plastic sheeting.The piles were turned over every 10 days,and were sampled every 15 days for a study period of 80 posting temperature,total porosity,air-filled porosity,water holding capacity,air-water ratio, electrical conductivity(EC),pH and bulk density were measured for each sample.The temperature in center of each pile was recorded using a temperature meter every day. The results showed that during the composting period, the C/N ratios had significant influence on all parameters,while thenitrogen sources had significant influence on all parameters except total porosity.The optimal condition to keep high temperature(>50 ℃,and last for 8,8 and 9 days,respectively),and to shorten the composting period of mushroom residue was C/N ratio of 30∶1,and adding the mixture of cow manure or chicken manure and urea as an additive nitrogen source.Under the C/N ratio of 30∶1,bulk density and porosity tend to be stable after 70-day fermentation,beneficial to composting of mushroom residue.When the mixture of cow manure or chicken manure and urea was added as nitrogen source,bulk density,water holding capacity,pH and EC values tended to be stable after 70-day composting. In conclusion,the optimal condition for composting of mushroom residue is the initial C/N ratio of 30∶1 and the mixture of cow manure or chicken manure and urea as the nitrogen source.【期刊名称】《浙江大学学报（农业与生命科学版）》【年(卷),期】2016(042)006【总页数】9页(P760-768)【关键词】菇渣;碳氮比;氮源;发酵;无土栽培基质【作者】白永娟;徐炜南;常晓晓;胡晓辉【作者单位】西北农林科技大学园艺学院，农业部西北设施园艺工程重点实验室/陕西省设施农业工程技术研究中心，陕西杨凌 712100;西北农林科技大学园艺学院，农业部西北设施园艺工程重点实验室/陕西省设施农业工程技术研究中心，陕西杨凌 712100;西北农林科技大学园艺学院，农业部西北设施园艺工程重点实验室/陕西省设施农业工程技术研究中心，陕西杨凌 712100;西北农林科技大学园艺学院，农业部西北设施园艺工程重点实验室/陕西省设施农业工程技术研究中心，陕西杨凌 712100【正文语种】中文【中图分类】X71;S141.4伴随我国农产品数量逐年增加,农业废弃物的大量积累,进而产生了较为严重的环境及资源浪费问题[1];因此,农业废弃物的资源化及再利用问题亟待解决.近年来,农业废弃物发酵成无土栽培基质已成为研究热点,其中,关于油菜秸秆、棉秆、柠条、椰糠等废弃物的研究报道较多[25].菇渣废弃物中含有大量的菌体蛋白、多种代谢产物及未被充分利用的养料,是较好的栽培基质原料[6].前人对菇渣利用的研究多为基质配比方面,如:李海燕等[7]筛选出适宜的蘑菇渣代替草炭栽培基质的配方为V(草炭)∶V(菇渣)=1∶1,适宜番茄幼苗的生长;郭淑云等[8]发现,按V(菇渣)∶V(炉渣)∶V(鸡粪)=9∶5∶3的比例混合可以作为黄瓜的最优栽培基质配方;但是关于菇渣发酵影响因素的研究少见报道.碳氮比(C/N)和氮源是影响农业废弃物发酵的核心因素,通常,发酵初始的C/N比控制在25∶1到35∶1之间[911],但不同农业废弃物存在一定的差异.菇渣作为农业废弃物,含有大量的有机质,所以需要选择合适的氮源来调节发酵初始的C/N比.由于无机氮源更容易被微生物所利用,而有机氮源中的氮需要将有机氮转化成无机氮才可以被微生物所利用,所以有机氮源更有利于微生物的持续利用.为确定适宜菇渣发酵的C/N比和氮源,本文以菇渣为发酵主原料,研究不同C/N比和氮源对菇渣发酵理化性质的影响,旨在确定菇渣转化为栽培基质的适宜的发酵条件,为菇渣的基质化利用提供发酵参数,以及为菇渣基质的实际生产和应用提供科学依据.1.1 试验材料与设计发酵原料为杏鲍菇菇渣废弃物、牛粪和鸡粪,各物质养分含量见表1.试验于2014年12月至2015年3月在陕西杨凌西北农林科技大学北校区园艺场玻璃温室内进行.设置不同C/N比和氮源2个因素,其中:C/N比设置3个水平,分别为T1(25∶1)、T2(30∶1)、T3(35∶1);氮源设置5个水平,分别为S1(牛粪)、S2(鸡粪)、S3(牛粪+尿素)、S4(鸡粪+尿素)、S5(尿素).共15个处理,3个重复.每个处理含100 kg菇渣,通过添加不同氮源调节C/N比;氮源添加量见表2.采用静态高温堆腐方式,加入发酵物总质量3%的有效微生物群(effective microorganisms,EM)菌剂,相对含水量调至60%.采用5点取样法,每个重复取样200 g,每隔15 d取一次样,每隔10 d翻堆一次,堆置80 d.1.2 测定项目与方法发酵温度测定:利用HL2008多路温度巡检仪(杭州威博科技有限公司),将温度探头插入堆体中心,每15 min记录一次.每天所测温度的平均值记为当天发酵的温度.发酵后菇渣体积质量(容重)、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、电导率(electrical conductivity, EC)、p H值的测定参照郭世荣[12]的方法;有机碳、全氮、全磷、全钾测定参照鲍士旦[13]的方法.1.3 数据分析利用Excel 2010进行数据整理分析和作图,测定结果利用SPSS 20.0软件的邓肯多重比较法分析各处理间的差异(P＜0.05).2.1 不同C/N比和氮源对发酵过程中菇渣温度和积温的影响2.1.1 不同C/N比对菇渣发酵过程中温度变化的影响从图1A可以看出,在发酵过程中不同C/N比处理的菇渣温度均呈现先上升后下降的变化趋势.各处理都从堆腐的第2天开始迅速升温;第4天各处理温度均达到45℃以上;第6天,T2和T3处理温度达到50℃以上,并持续8 d,而T1处理最高温度只达到47℃,并仅持续2 d;T2处理从第57天到发酵结束,温度显著高于其他处理.由此表明,将菇渣发酵初始C/N比控制在30∶1有利于堆体的高温发酵腐熟.2.1.2 不同氮源对菇渣发酵过程中温度变化的影响从图1B可以看出,在发酵过程中不同氮源处理的菇渣温度均呈现先上升后下降的变化趋势.各处理从第2天开始均迅速升温.S3、S4和S5处理到第3天时温度均达到40℃以上,S2、S3、S4和S5处理的温度高于50℃的时间分别持续2、8、9和3 d,而S1处理的温度最高达到49.5℃,并持续3 d.S5处理从第8天开始显著低于其他处理;S3处理从第18到27天,温度显著高于其他处理;S4处理从第53天到发酵结束,温度显著高于其他处理.这说明在菇渣发酵中,氮源为有机物和无机物混合的处理有利于堆体的高温发酵腐熟.2.1.3 不同C/N比和氮源对发酵过程中菇渣积温的影响由表3可知:C/N比为30∶1处理的积温明显高于其他2个水平的处理,达到1 900.94℃;氮源为鸡粪+尿素处理的积温最高,为1 916.98℃,且牛粪+尿素处理的积温为1 876.43℃,两者之间差异无统计学意义(P＞0.05).从表4可以看出,C/N比和氮源对菇渣发酵有效积温的影响均极为显著.2.2 不同C/N比和氮源对菇渣发酵前后C/N比的影响由表3可以看出:在菇渣发酵前后的不同C/N比处理下,初始C/N比为25∶1和30∶1的处理在发酵后C/N比相对较低,为14∶1;氮源为牛粪(S1)、鸡粪(S2)、牛粪+尿素(S3)处理的降低比例较多.在发酵过程中,C/N比和氮源对菇渣发酵后C/ N 比的降低均无显著影响(表4).2.3 不同C/N比和氮源对菇渣发酵影响的主因素分析双因素试验的方差分析结果(表4)表明:发酵菇渣C/N比的变化既不受单因素(C/N 或氮源)的影响,也不受两者交互作用的影响;总孔隙度的变化受C/N比及交互作用的影响极显著,但不受单因素氮源的影响;C/N比、氮源以及两者交互作用对体积质量、通气孔隙度、持水孔隙度、大小孔隙比、p H值、EC值及积温变化的影响均极显著.2.4 不同C/N比和氮源对发酵过程中菇渣理化性质的影响2.4.1 不同C/N比和氮源对发酵过程中菇渣物理性质的影响由图2A可知:T2处理的菇渣体积质量在发酵第70到80天的变化趋于稳定;第30到70天, S4处理的菇渣体积质量上升趋势显著,从第70天开始变化趋于平缓;且在T2水平下,S3处理的增长率最大(表4).从图2B可知,T2处理的总孔隙度在第45到70天变化趋势平缓;添加相同的氮源,总孔隙度的变化为T2＞T1＞T3处理,且在T2水平下的S4处理的通气孔隙度变化最大(表4).从图2C可知:第80天,通气孔隙度为T2＞T1＞T3处理;从第70天开始,S3和S4处理的变化趋于稳定.从图2D可以看出,T2处理在第15天时持水孔隙度达到87%,S3和S4处理在发酵第30到 70天变化趋于稳定,到第80天,两者的持水孔隙度分别达到81%和83%,为最大值.由图2E可知:S4处理在发酵第30到80天,大小孔隙比下降趋势明显,第70天,显著低于其他各处理;发酵第80天时,S3处理的大小孔隙比最高,显著高于其他各处理;在T1水平下S1处理和T2水平下S4处理的大小孔隙比变化最大(表4).2.4.2 不同C/N比和氮源对菇渣发酵过程中EC和p H值的影响由图3 A可知:在整个发酵过程中EC值的变化为T1＞T2＞T3处理;T2处理从发酵第70天开始呈现相对稳定的趋势;S2处理的EC值一直为最大;S1和S3处理在发酵第30到70天变化趋于稳定.由图3B可知:在整个发酵过程中p H值呈现为T3＞T2＞T1处理,且p H值都呈碱性;S3处理从第45天开始变化趋势趋于稳定,维持在8.6到8.7之间;S1处理的p H值变化一直处于最高状态;S4处理在发酵第80天的p H值相比于其他处理为最低.无土栽培基质以其廉价、易获得,以及稳定的理化性质和丰富的营养物质等特点,已经被广大农户所认可并加以利用,且需求量逐年增加.而农业废弃物转化为无土栽培基质,则需要发酵腐熟过程.基质发酵过程是通过微生物的发酵作用,对有机物进行有效的生物降解,将其转化为富含营养物质的腐殖质[14].这个过程包括4个阶段,即升温阶段、高温阶段、降温阶段、稳定阶段.在高温期可以杀死有机物中的一些病原微生物,所以温度可以判断有机物是否发酵腐熟.如果发酵温度太低,将影响微生物的新陈代谢,并且有机基质得不到有效的氧化分解,所以高温是有机质得到有效降解的必要条件,并在适宜的范围内降解得更快[15].有研究表明,发酵温度在40℃到65℃之间为最佳发酵温度,当温度高于55℃时,可以使一些病原微生物致死[16].在发酵过程中,发酵温度维持50℃以上的高温5～10 d,有机质中所含的虫卵等物质就会被杀死,有毒物质会被微生物分解[1718].在本试验中,各处理温度在发酵第3天均达到高温,并持续一段时间,且在前面所述的适宜发酵温度范围内.C/N为30∶1的处理积温高于C/N比为25∶1和35∶1的处理,且C/N比为30∶1和35∶1的处理温度达50℃以上,并持续8 d;因此,C/N比为30∶1更有利于菇渣的发酵腐熟.氮源为鸡粪+尿素和牛粪+尿素的处理在整个发酵过程中持续高温的时间比较长,可能由于禽畜粪便内含有大量的微生物,可以维持较长时间的高温,而且尿素能够被微生物迅速利用,使得微生物的活动旺盛,加快了有机质的降解,所以氮源为禽畜粪便+尿素更有利于菇渣的发酵腐熟.基质理化性质对作物生长有较大的影响.在本试验中,菇渣理化性质在发酵前后有明显的变化.适宜作物生长的基质体积质量在0.1～0.8 g/cm3之间,总孔隙度在54%～96%的范围内[12].在本试验中,菇渣体积质量均在0.2～0.5 g/cm3之间,经过发酵后,菇渣的总孔隙度有所下降,在93%～96%的范围内.贺满桥[19]研究表明,在蘑菇废弃物的发酵试验中,通气孔隙度在发酵结束时大于10%,通气性比泥炭好.本试验在菇渣发酵结束后,各处理的通气孔隙度均大于10%,其中C/N比为30∶1的处理在发酵前后变化明显,并且从发酵第70天开始,变化趋于稳定.对于持水孔隙度,C/N比为30∶1的处理在发酵前后变化较大,氮源为禽畜粪便+尿素的处理(S3和S4)从发酵第70天开始变化趋于稳定,且在发酵结束时两者的持水孔隙度分别达到81%和83%.刘宁等[20]在棉秆发酵试验中发现,发酵后棉秆持水孔隙度有明显的增加.本试验结果与此一致.适宜植株生长的EC值应低于0.6～2.0 mS/cm,若高于3.5 mS/cm,则会抑制植株的正常生长[21].本试验在菇渣发酵过程中,EC值呈上升趋势,均大于4.0 mS/cm,并且与添加粪肥的量呈正相关,粪肥量越多,EC值越高;且氮源为鸡粪的处理EC值高于其他处理,而氮源为尿素的处理EC值较低,氮源为有机氮的处理EC值高于无机氮的处理,禽畜粪便+尿素的处理处于中间状态.张晔等[3]研究表明,发酵时用有机氮作为氮源更有利于EC值的提高.本试验结果与此一致.在发酵过程中p H值是影响微生物活动的重要因素,中性或者弱碱性的环境适宜微生物的生活,p H值一般在6.7～8.5之间[22].在本试验中,C/N比为30∶1的处理发酵前后p H值变化较大,且发酵结束时p H值为8.6,而C/N比为35∶1的处理在发酵过程中p H值偏高,在8.4～8.9之间;氮源为牛粪的处理在发酵过程中p H值最高,在8.2～9.2之间.p H值可以作为发酵物是否腐熟的重要指标之一,发酵腐熟物的p H值一般在8～9之间,呈弱碱性[23].本试验结果与其一致.通过2因素方差分析可知:C/N比和氮源对菇渣发酵积温的影响显著,且C/N比对菇渣体积质量、总孔隙度、通气孔隙度、持水孔隙度、EC值和p H值的变化均有显著影响,T2处理的体积质量、总孔隙度、通气孔隙度以及EC值从发酵第70天开始就趋于稳定,所以,当C/N比为30∶1(T2处理)时有利于菇渣的腐熟;氮源对菇渣体积质量、通气孔隙度、持水孔隙度、EC值和p H值的变化有显著影响,S3(牛粪+尿素)和S4(鸡粪+尿素)处理的体积质量、持水孔隙度、p H值以及EC值从发酵第70天开始趋于稳定,所以,添加禽畜粪便+尿素有利于菇渣的腐熟.菇渣发酵初始C/N比为30∶1、氮源为禽畜粪便+尿素的组合处理在发酵过程中有较高的有效积温,菇渣体积质量、总孔隙度、持水孔隙度、EC值、p H值等理化指标从发酵第70天开始趋于稳定,即缩短了菇渣发酵的时间.综上所述,在本试验条件下,宜采用初始C/N比为30∶1、鸡粪+尿素或者牛粪+尿素为氮源进行菇渣发酵.Summary With the increase production of agricultural products by years,large quantitative accumulations of agricultural waste have brought severe environmental problems and wasting ofresources.Therefore,recycling and reusing the agricultural waste become urgent.Recently,composting of agricultural waste has become the research focus of soilless culture substrate.With the advantages such as stable physiochemical property,adequate supply of fat,wide variety of sources and low cost,soilless culture substrates have been accepted by majority of farmers, and the demand for substrates increased quickly.Mushroom waste contains large amounts of mycoprotein,a variety of metabolites and underutilized nutrients,which is a good substrate material.In thisstudy,mushroom residue was selected as the main material for composting,the effects of different carbon-to-nitrogen ratios and nitrogen sources on physiochemical properties of composting were investigated,to find the optimal condition for transformation of mushroom residue to soilless culture substrate,to provide optimized composting parameters for the practical production,to offer scientific basis for the widespread application of the mushroom substrates.The carbon-to-nitrogen(C/N)ratio was set at three levels of25∶1,30∶1,and 35∶1.Five different combinations of nitrogen sources were selected,including cow manure,chicken manure,urea,a mixture of cow manure and urea,and a mixture of chicken manure and urea.Actually,theC/N ratio of mushroom was 40∶1, and the dry cow manure,dry chickenmanure and urea were used to adjust the C/N ratio.Each treatment contained 100 kg mushroom residue and 3%effectivemicroorganism(EM)agents,and the water content was adjusted to60%.Static composting at high temperature was applied and the experimental containers were covered by plastic sheeting.The piles were turned over every 10 days,and were sampled every 15 days for a study period of 80 posting temperature,total porosity,air-filled porosity,water holding capacity,air-water ratio, electrical conductivity(EC),p H and bulk density were measured for each sample.The temperature in center of each pile was recorded using a temperature meter every day. The results showed that during the composting period,the C/N ratios had significant influence on all parameters,while the nitrogen sources had significant influence on all parameters except total porosity.The optimal condition to keep high temperature(＞50℃,and last for 8,8 and 9days,respectively),and to shorten the composting period of mushroom residue was C/N ratio of 30∶1,and adding the mixture of cow manure or chicken manure and urea as an additive nitrogen source.Under the C/N ratio of 30∶1,bulk density and porosity tend to be stable after 70-day fermentation,beneficial to composting of mushroom residue.When the mixture of cow manure or chicken manure and urea was added as nitrogen source,bulk density,water holding capacity,p H and EC values tended to be stable after 70-day composting.In conclusion,the optimal condition for composting of mushroom residueis the initial C/N ratio of 30∶1 and the mixture of cow manure or chicken manure and urea as the nitrogen source.【相关文献】[1] 彭靖.对我国农业废弃物资源化利用的思考.生态环境学报, 2009,18(2):794-798. 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畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述
畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述袁京, 刘燕, 唐若兰, 马若男, 李国学引用本文:袁京,刘燕,唐若兰,等. 畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述[J]. 农业环境科学学报, 2021, 40(11): 2428-2438.在线阅读 View online: https:///10.11654/jaes.2021-0986您可能感兴趣的其他文章Articles you may be interested in双氰胺和氢醌添加对堆肥温室气体排放的影响杨燕,尹子铭,袁京,罗一鸣,李国学农业环境科学学报. 2021, 40(11): 2439-2447 https:///10.11654/jaes.2021-0955不同形态猪粪储用过程的气态氮损失特征耿宇聪,张涛,王洪媛,李俊改,翟丽梅,杨波,刘宏斌农业环境科学学报. 2021, 40(8): 1818-1828 https:///10.11654/jaes.2021-0096有机无机肥配施对苹果园温室气体排放的影响马艳婷,赵志远,冯天宇,SOMPOUVISETThongsouk,孔旭,翟丙年,赵政阳农业环境科学学报. 2021, 40(9): 2039-2048 https:///10.11654/jaes.2020-1477巢湖圩区再生稻田甲烷及氧化亚氮的排放规律研究王天宇,樊迪,宋开付,张广斌,徐华,马静农业环境科学学报. 2021, 40(8): 1829-1838 https:///10.11654/jaes.2021-0181生物质炭对城市污泥堆肥温室气体排放的影响杨雨浛,易建婷,任小玉,蒋越,陈宏,张成农业环境科学学报. 2018, 37(3): 567-575 https:///10.11654/jaes.2017-1229关注微信公众号，获得更多资讯信息袁京，刘燕，唐若兰，等.畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述[J].农业环境科学学报,2021,40（11）：2428-2438.YUAN J,LIU Y,TANG R L,et al.A review of carbon and nitrogen losses and greenhouse gas emissions during livestock manure composting[J].Journal of Agro-Environment Science ,2021,40（11）：2428-2438.开放科学OSID畜禽粪便堆肥过程中碳氮损失及温室气体排放综述袁京，刘燕，唐若兰，马若男，李国学*（中国农业大学资源与环境学院农田土壤污染防控与修复北京市重点实验室，北京100193）A review of carbon and nitrogen losses and greenhouse gas emissions during livestock manure compostingYUAN Jing,LIU Yan,TANG Ruolan,MA Ruonan,LI Guoxue *（Beijing Key Laboratory of Farmland Soil Pollution Prevention and Remediation,College of Resource and Environmental Science,China Agricultural University,Beijing 100193,China ）Abstract ：Composting is an important technology for including animal manure in resource utilization.At present,emitted gasses and carbon and nitrogen losses during composting can reduce compost ′s agricultural value and exacerbate the atmospheric greenhouse effect.The composting process is affected by several factors.This article summarized types of raw materials,auxiliary materials,initial C/N,initialmoisture content,ventilation rate of greenhouse gas （CH 4,NH 3,N 2O ）emissions,and carbon and nitrogen losses.Nearly half （48.7%）of initial C and one-third （27.7%）of initial N content were lost during composting under current management practices.Average loss of carbon in the form of CH 4accounted for 0.5%of the initial TC,and loss of nitrogen in NH 3and N 2O forms accounted for 18.9%and 1.1%of initial TN,posting with different raw materials significantly altered these parameters.The greenhouse gas emissions of pig and chicken manure compost were higher than those of cow and sheep manure composts.Choosing C-rich auxiliary materials,and composting with livestock and poultry manure could promote organic matter degradation.Among the potential auxiliary materials,when收稿日期：2021-08-30录用日期：2021-10-15作者简介：袁京（1988—），女，山西吕梁人，副教授，从事废弃物处理与资源化利用研究。
不同C_N比对堆肥腐熟度和含氮气体排放变化的影响
收稿日期：2009－09－01基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（农业部环境保护科研监测所资助，编号：2008-aepi-01）；教育部博士点基金（20050019037）；国家科技支撑项目（2006BAD10B05）；国家科技支撑项目（2007BAD89BP7)作者简介：秦莉（1973—），女，副研究员，博士，主要从事废弃物处理与资源化及农产品质量控制研究。
E-mail ：ql-tj@ 通讯作者：李国学E-mail ：ligx@农业环境科学学报2009,28(12):2668-2673Journal of Agro-Environment Science堆肥过程中释放的气体包括NH 3、硫化物、胺类等臭气以及N 2O 等温室气体，这些含氮气体的大量产生不仅带来了环境污染而且导致堆肥产品品质下降。
研究表明，堆肥过程中氮素的损失主要是通过NH 3的挥发，NH 3挥发损失的氮占总氮量的19%~42%[1]。
而Barrington 等发现N 2和NO X 也是N 损失的途径之一[2]。
若以农业废弃物的50%进行堆肥化处理估计，平均氮含量以0.15%计算，则每年由堆肥化造成的氮损失为75万t ，损失的氮相当于163万t 尿素，造成巨大的资源浪费，同时带来严重的环境污染问题。
C/N 比是指堆肥原料与填充料混合物的C/N 比，初始C/N 比在20～40范围内可成功地进行好氧堆肥。
也有研究证明，C/N 比值为28的处理其表征堆肥腐熟的各项指标均好于C/N 比值为18、35和40的处理[3]。
低C/N 比，特别是当pH 值和温度高时,使废弃物中的氮以NH 3的形成挥发损失,散发出臭味。
但是,当C/N 比高于35时,微生物必须经过多次生命循环,氧化掉过量不同C/N 比对堆肥腐熟度和含氮气体排放变化的影响秦莉1，沈玉君2，李国学2，郭瑞2（1.农业部环境保护科研监测所，天津300191；2.中国农业大学资源与环境学院，北京100193）摘要：NH 3和N 2O 等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响，同时也与环境污染有直接关系。
碳氮比对蔬菜废弃物好氧发酵腐熟度及臭气排放的影响
第38卷㊀第6期2020年6月环㊀境㊀工㊀程Environmental EngineeringVol.38㊀No.6Jun.㊀2020碳氮比对蔬菜废弃物好氧发酵腐熟度及臭气排放的影响刘文杰1,2,3㊀王黎明1∗㊀沈玉君2,3㊀张㊀曦2,3㊀孟海波2,3㊀范盛远1,2,3㊀张大牛1,2,3(1.黑龙江八一农垦大学工程学院,黑龙江大庆163319;2.农业农村部规划设计研究院农村能源与环保研究所,北京100125;3.农业农村部资源循环利用技术与模式重点实验室,北京100125)摘要:为了提高蔬菜废弃物发酵效率㊁减少臭气排放㊁确定其好氧发酵最佳碳氮比,以蔬菜废弃物为主料㊁猪粪和玉米秸秆为辅料进行好氧发酵,设置C /N 为20㊁25㊁303个处理,探讨不同C /N 对发酵产品腐熟度及臭气排放浓度的影响,以温度㊁含水率㊁pH ㊁电导率(EC )㊁腐植酸光学特性(E 4/E 6值)㊁种子发芽指数以及全氮㊁全磷㊁全钾含量变化评价发酵产品的腐熟度㊂T1处理(C /N 为20)高温期持续时间最长为6d ,种子发芽指数最高为82.23%,其腐熟效果最好,且全氮㊁全磷㊁全钾含量分别提高了24.22%㊁78.94%㊁51.45%;从臭气排放浓度来看,T2(C /N 为25)处理组NH 3排放浓度最高达368000μg /m 3,T3(C /N =30)处理组H 2S 排放浓度最高达671μg /m 3,TI 处理TVOC 排放浓度最高,但最高与最低排放浓度差仅为4.3ˑ10-6㊂因此,建议蔬菜废弃物㊁猪粪㊁玉米秸秆联合好氧堆肥的C /N 为20,可满足好氧发酵无害化和减少臭气排放的要求㊂关键词:蔬菜废弃物;好氧发酵;碳氮比;腐熟度;臭气排放DOI:10.13205/j.hjgc.202006038㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2019-05-13基金项目:国家重点研发计划 好氧发酵过程重金属钝化及高效生物除臭关键技术与设备研究 (2016YFD0800603);校级创新科研项目 蔬菜废弃物好氧发酵臭气与氮素转化原位控制研究 (YJSCX2019-Y46)㊂第一作者:刘文杰(1995-),女,硕士研究生,主要研究方向为农业生物环境与能源工程㊂1309433909@ ∗通信作者:王黎明(1967-),女,博士,教授,主要研究方向为生物质技术与装备研究㊂dlidxy@EFFECTS OF CARBON TO NITROGEN RATIO ON MATURITY AND ODOREMISSION IN AEROBIC FERMENTATION OF VEGETABLE WASTELIU Wen-jie 1,2,3,WANG Li-ming 1∗,SHEN Yu-jun 2,3,ZHANG Xi 2,3,MENG Hai-bo 2,3,FAN Sheng-yuan 1,2,3,ZHANG Da-niu 1,2,3(1.College of Engineering,Heilongjiang Bayi Agricultural Reclamation University,Daqing 163319,China;2.Institute of Energy and Environmental Protection,Chinese Academy of Agricultural Engineering Planning &Design,Beijing 100125,China;3.Key Laboratory of Technology and Model for Cyclic Utilization from Agricultural Resources,Ministry of Agriculture and Rural Affairs,Beijing 100125,China)Abstract :In order to improve the fermentation efficiency of vegetable waste and reduce the emission of odor to determine theoptimal carbon nitrogen ratio of aerobic fermentation.Aerobic fermentation was carried out with vegetable waste as the mainmaterial,and pig manure and corn straw as the auxiliary materials.Three C /N ratios (20,25and 30)were set to investigate their effects on maturity and odor emission concentration of fermented products.Temperature,moisture content,pH,electricalconductivity (EC),E4/E6,seed germination index and total nitrogen,total phosphorus and total potassium content were usedto evaluate the maturity of fermented products.The results showed that:in T1treatment (C /N =20),the longest duration of high temperature period was 6days,the seed germination index was up to 82.23%;then its maturation effect was the best,and the content of total nitrogen,total phosphorus and total potassium were increased by 24.22%,78.94%and 51.45%respectively.In terms of odor emission concentration,the highest emission concentration of NH 3appeared in T2(C /N =25)环㊀境㊀工㊀程第38卷treatment group,368000μg/m3,the highest emission concentration of H2S appeared in T3(C/N=30)treatment group, 671μg/m3;the highest TVOC emission concentration appeared in T1treatment group,but the maximum difference of TVOC emission concentration between all groups was only4.3ppm.Therefore,it was suggested that the optinum C/N ratio of vegetable waste,pig manure and corn straw combined with aerobic compost was20,which could meet the requirements of harmless aerobic fermentation and reduce the emission of odor.Keywords:vegetable waste;aerobic fermentation;carbon to nitrogen ratio;maturity;odor emission0㊀引㊀言据中国蔬菜协会统计,2019中国蔬菜产量达7.69亿t,高产的同时也造成大量蔬菜废弃物的产生[1]㊂蔬菜废弃物养分丰富,其含氮量(烘干基)约为3.5%,磷含量约为0.4%,钾含量约为3.6%[2]㊂大量蔬菜废弃物的丢弃,造成了极大的资源浪费,而且蔬菜长期堆放会被病原菌间接或直接浸染,造成病原菌传播,危害环境及人类健康[3]㊂目前,蔬菜废弃物资源化利用的主要途径有直接还田㊁好氧发酵㊁沼气化利用㊁简易厌氧沤肥㊁饲料化利用,其中好氧发酵是蔬菜废弃物无害化处理和资源化利用的有效途径[1,4]㊂好氧发酵过程中会产生恶臭气体,一方面是由于堆体内部通风不均匀导致部分厌氧,产生H2S 以及大量的VOCs;另一方面在好氧环境下,有机物降解会产生氨气[5]㊂由于蔬菜废弃物含水率较高,C/N较低,结构性差,易腐烂变质,难以单独进行好氧发酵资源化利用[6],需添加畜禽粪便和农作物秸秆,以调节混合物料的C/N㊁含水率㊁有机质㊁自由空域等指标在合理范围内,保证发酵产品的质量以及安全利用[7,8]㊂有研究表明,C/N对发酵产品的腐熟及臭气排放有重要影响[9,10],C/N过低,氨气大量挥发,会导致臭气浓度升高及氮元素大量损失,腐熟期滞后[11];C/N过高,则微生物分解缓慢,导致发酵周期延长,C/N为20~30有利于微生物的生长繁殖[12,13]㊂韩萌等[14]研究发现,污泥好氧发酵过程中,随着原料C/N升高,氨气的产生速率及浓度都降低;孟凡书[15]研究发现,改变污水处理中的C/N对VOCs的排放量有一定的影响, VOCs的排放量随着C/N增加而增加;刘超等[16]研究发现,牛粪㊁蘑菇渣㊁稻壳高温堆肥条件下的最佳C/N为25;刘成琛等[12]研究发现,采用猪粪-玉米秸秆混合堆肥,C/N为20时发酵产品的腐熟效果最好㊂目前,针对猪粪㊁牛粪㊁厨余垃圾等不同C/N比好氧发酵腐熟度研究较多[12,16,17],但对于蔬菜废弃物好氧发酵腐熟度和臭气排放浓度变化规律的研究较少㊂因此,本研究以蔬菜废弃物㊁猪粪㊁玉米秸秆为原料进行联合好氧发酵,设置3组不同C/N,探讨发酵产品腐熟度及发酵过程中臭气排放浓度及规律,以确定蔬菜废弃物好氧发酵的最佳C/N㊂1㊀试验部分1.1㊀试验材料供试蔬菜废弃物采自菜市场废弃蔬菜,包括大白菜㊁小白菜㊁菠菜㊁包菜㊁茼蒿㊁空心菜等叶菜类蔬菜,切割至3~5cm;供试猪粪取自北京市顺义区东华山村养殖场;玉米秸秆购自山东省济南市,粉碎机切割为1~3cm㊂供试材料的基本理化性质见表1㊂表1㊀试验材料基本理化性质Table1㊀Basic properties of experimental materials%材料TC TN含水率蔬菜废弃物39.48ʃ1.22 3.5ʃ0.2986.29ʃ0.48猪粪35.01ʃ0.27 2.87ʃ0.0672.31ʃ1.25玉米秸秆42.5ʃ0.410.76ʃ0.0617.61ʃ0.31 1.2㊀试验方法本试验采用密闭式强制通风好氧发酵工艺,堆肥采用60L好氧发酵装置,如图1所示㊂以蔬菜废弃物㊁猪粪㊁玉米秸秆为原料进行联合好氧发酵,设置3组处理,C/N分别为20㊁25㊁30,记为T1㊁T2㊁T3㊂各处理原料配比如表2所示,通风速率均为25L/min,经调节后含水率均在68%左右㊂试验周期为20d,在第1~7,9,11,15,17,20天采集气体;第0,1,4,7,9, 12,16,20天取固体样品150g,从上㊁中㊁下3点采样,保证样品具有代表性㊂样品分为2部分,一部分鲜样储存在4ħ的冰箱中待用,另一部分经冷冻干燥后碾磨过筛(80目)㊂发酵开始后,分别于第3,8,12天进行翻堆㊂表2㊀各处理原料配比Table2㊀Raw materials ratio of different treatments处理原料添加量/kg蔬菜废弃物猪粪玉米秸秆C/N T1105320T2105625T3105930432第6期刘文杰,等:碳氮比对蔬菜废弃物好氧发酵腐熟度及臭气排放的影响1 通风㊁温度控制系统;2 温度采集器;3 盖子;4 取样孔;5 保温层;6 物料填充区;7 筛板;8 渗滤液出口;9 气泵;10 排气孔;11 温度传感器㊂图1㊀好氧发酵装置示意Figure 1㊀Schematic diagram of aerobic fermentation device1.3㊀测定指标及方法1)温度:采用PT100探头电脑连接连续监测记录堆肥过程中温度变化㊂2)含水率:取5g 鲜样,置于精密鼓风干燥箱(上海慧泰仪器制造有限公司)105ħ下烘干6h㊂3)EC㊁pH 值㊁腐植酸光学特性E 4/E 6㊁种子发芽指数:首先将鲜样用去离子水浸泡,固液比为1ʒ10,振荡2h,离心过滤后取滤液㊂采用DDS-307A 型电导率仪(上海精密仪器仪表有限公司)测定EC 值;采用PHS-3C 型pH 计(上海精密仪器仪表有限公司)测定pH 值;E 4/E 6用UV752型紫外分光光度计(上海佑科仪器仪表有限公司)在465nm 和665nm 处测定各自吸光值后做比值;种子发芽指数的测定是取滤液5mL 于垫有滤纸的培养皿中,加入10粒颗粒饱满的小白菜种子,放入25ħ的HWS 型培养箱(北京中兴伟业仪器有限公司)中培养72h,计算方法见式(1):GI =浸提液种子发芽率ˑ根长对照组种子发芽率ˑ根长ˑ100%(1)4)全氮采用凯式定氮法(LY /T 1228 2015)测定[18];全磷采用碱熔法(LY /T 1232 2015)测定[19];全钾采用酸溶法(LY /T 1234 2015)测定[20]㊂5)氨气用2%的硼酸溶液吸收后,采用0.05mol /L 的HCl 滴定㊂6)H 2S 采用亚甲基蓝分光光度法测定㊂7)TVOC 采用复合气体测试仪测定(用异丁烯标定)㊂2㊀结果与讨论2.1㊀不同处理好氧发酵物料腐熟度指标的变化2.1.1㊀温度和含水率的变化发酵温度不仅直接影响堆体内部微生物的生长和种类,还与发酵周期有关,是好氧发酵无害化的一个重要标志[21,22]㊂图2是不同处理好氧发酵过程中温度和含水率变化㊂由图2a 可知:环境温度在10ħ左右时,T2㊁T3处理堆体温度在发酵第1天可达50ħ以上,但高温期维持时间均较短,随后温度持续下降接近室温,未达到好氧发酵GB 7959 2012‘粪便无害化卫生要求“㊂T1处理组在发酵第3天达到50ħ以上,高温期持续6d,且在发酵第6㊁7天温度达到70ħ以上,说明C /N 为20有利于微生物分解有机物,为堆体提供热量㊂一般认为,畜禽粪便好氧发酵高温期在50ħ以上须持续至少10d,才能达到无害化标准[23];也有研究表明,蔬菜废弃物好氧发酵高温须达到70ħ以上,才能杀灭病毒性病原菌[6]㊂T2㊁T3处理高温期持续较短,一方面是由于秸秆添加量大,木质素含量高较难分解,多余的碳不能被微生物完全利用;另一方面由于堆体内孔隙度较大,温度易散失,高温难以维持[24]㊂含水率是影响好氧发酵的重要因素,由图2b 可知:各处理均呈现先升高后降低的趋势㊂由于蔬菜自身含水率较高,尽管以玉米秸秆来调节含水率,但在发酵过程中蔬菜废弃物会不断地析出水分,导致升温期堆料含水率升高,随着温度的升高加快了水分散失[25]㊂发酵结束时各处理含水率分别为64%㊁61%㊁53%,T3处理含水率下降最多,是由于T3秸秆添加量最高,堆料孔隙度较大有利于水分散失[26]㊂2.1.2㊀pH 值和电导率(EC)的变化pH 值可影响微生物分解有机物的能力㊂图3是不同处理好氧发酵过程中pH 和EC 变化㊂可知:各处理pH 值先快速升高随后趋于平稳,这是由于微生物分解含氮有机物产生氨,且易挥发[12],最终各组pH 值分别为8.5㊁8.8㊁7.5,pH 在8~9堆体属于腐熟[27]㊂T3处理pH 值低于另外2组处理,是由于低C /N 会产生大量的NH 3[17]㊂发酵后期T1㊁T2处理pH 值再次升高,原因是翻堆为微生物分解有机酸及有机氮矿化提供了足够的O 2[28],而T3处理pH 值降低,是由于T3处理C /N 较高,有效氮源不足,堆体内532环㊀境㊀工㊀程第38卷ʏ C/N=20; Ә C/N=25; һ C/N=30㊂图2㊀不同处理好氧发酵过程中温度和含水率的变化Figure2㊀Variation of temperature and moisture content of differenttreatments during aerobic fermentation有机酸得到积累[29]㊂EC值反映好氧发酵物料中可溶性盐的浓度,肥料中高可溶性盐浓度可影响植物对水分的吸收[24]㊂由图3b可知:T1㊁T2处理EC值均<2mS/cm,T3处理最终EC值>4mS/cm,而EC值超过4mS/cm会对作物产生毒害作用[17,30]㊂各处理进入高温期后EC 值迅速上升,微生物分解有机物产生大量的无机盐[26]㊂T3处理秸秆添加量最高,木质素含量高较难分解,堆体中的可溶性盐含量低,电导率就越低,但其EC值却远大于另外2组处理,这与林皓等[24]研究结果不一致,此现象仍需进一步研究㊂2.1.3㊀腐植酸光学特性(E4/E6)的变化E4/E6可表现堆肥腐植酸分子的稳定程度,其值高低直接与腐植酸的分子大小或者分子的缩合度大小有关,一般随着堆肥液相(水浸提液)腐植酸相对分子质量或缩合度的减小而增加[31]㊂图4为不同处理好氧发酵过程中E4/E6变化㊂可知:最终各处理值E4/E6值分别为4.23㊁4.10㊁2.90㊂T1和T2处理, E4/E6值从高温期至堆肥结束呈上升趋势,随着发酵的进行,液相中的腐植酸相对分子质量和缩合度减ʏ C/N=20; Ә C/N=25; һ C/N=30㊂图3㊀不同处理好氧发酵过程中pH值和EC值的变化Figure3㊀Variation of pH and EC of different treatmentsduring aerobic fermentation小,小分子有机酸含量较高㊂T3处理中E4/E6值呈先升高后下降趋势,表明发酵后期小分子有机酸在向高分子的腐植酸转化㊂ʏ C/N=20; Ә C/N=25; һ C/N=30㊂图4㊀不同处理好氧发酵过程中E4/E6值的变化Figure4㊀Variation of E4/E6of different treatments duringaerobic fermentation2.1.4㊀种子发芽指数(GI)的变化种子发芽指数既能体现堆肥腐熟度又能反映其对种子的毒害程度,当种子发芽指数>50%时,表示发酵产品对种子基本无毒害;当>80%时,表示堆料达到632第6期刘文杰,等:碳氮比对蔬菜废弃物好氧发酵腐熟度及臭气排放的影响完全腐熟[32]㊂发酵初期种子发芽指数均为0,直至发酵结束,各处理GI 值分别为81.23%㊁71.81%㊁60.56%,均>50%,可达到对种子无害化要求㊂T1处理GI 最高,表明T1处理堆体物料腐熟程度最高㊂图5㊀不同处理种子发芽指数GI Figure 5㊀Variation of GI in different treatments2.1.5㊀全氮㊁全磷㊁全钾的变化好氧发酵是微生物不断分解有机物的过程,物料㊀㊀会产生浓缩效应[33],体积减少,因此,发酵后全氮㊁全磷和全钾含量因相对浓缩效应而增加[34-36]㊂图6是不同处理发酵开始和第30天间全氮㊁全磷㊁全钾变化㊂可知:各组全氮含量有不同程度的增加,最终分别提高了24.22%㊁22.53%和0.81%,这可能是由于NH 3挥发量小于物料相对浓缩全氮增量,与王亚飞等[37]研究结果一致㊂而T1处理全氮含量最高且增加幅度也最大,这由于堆肥中N 的损失70%是以NH 3-N 形式损失[38],T1处理氨气排放量最低,因此,其全氮含量相对较高㊂对于全磷含量,由图6b 可知:T1处理最终全磷含量提高了78.94%,T2㊁T3处理相较初始降低了20.80%和21.81%,是浓缩效应和淋溶作用损失共同作用的结果,T2㊁T3处理渗滤液损失减少的含量大于相对浓缩增加的含量[36]㊂对于全钾含量,由图6c 可知:堆肥中钾素不易流失,随着物料的降解与减少[37,38],最终各处理全钾含量分别提高了51.45%㊁99.19%和23.05%,与陈建军等[39]研究结果一致㊂第0天;第30天㊂图6㊀不同处理发酵开始和第30天全氮㊁全磷㊁全钾含量变化Figure 6㊀Total nitrogen,phosphorus and potassium contents in different treatments on beginning of fermentation and day 302.2㊀不同处理NH 3㊁H 2S ㊁TVOC 排放浓度的变化2.2.1㊀NH 3和H 2S图7为不同处理好氧发酵过程中NH 3浓度的变化㊂可知:在发酵初期,堆体表面NH 3浓度均为0,堆体处于厌氧发酵状态,之后随着温度的升高,堆体含氮有机物被微生物分解,产生大量NH 3,降温期阶段由于可降解有机物减少,因此NH 3排放浓度降低[29]㊂T2㊁T3处理在发酵第2天浓度达到最高,T1处理则在第4天浓度达到最高,说明NH 3排放浓度与温度有关㊂Pagans 等[40]研究发现,在好氧发酵中温阶段,NH 3的排放量与温度呈线性相关㊂各处理堆体表面NH 3最高浓度分别为89440,368000,240220μg /m 3,T1处理NH 3排放浓度最低,这与秦莉[41]研究结果不一致,可能是由于堆肥原料不同造成的㊂一般来说,C /N 低,氮素相对过剩,多余的氮会以NH 3的形式挥发出去[42],而本试验T1处理C /N 最低,其氨气排放浓度也最低,可能是由于氮素以其他形式被转化㊂H 2S 的产生是在氧气供应不足的条件下,厌氧菌对有机物分解不彻底的产物[5]㊂由图7b 可知:发酵初期堆体处于厌氧状态,H 2S 含量较高㊂随着好氧发酵的进行,强制性通风方式保证了堆体内生长微生物所需的氧气含量,在氧气充足的条件下,堆体进行好氧发酵,H 2S 浓度逐渐降低㊂发酵第7天,各处理H 2S 堆体表面浓度趋于稳定且几乎为0㊂H 2S 堆体表面最高浓度分别为446,125,671μg /m 3,其中T3处理H 2S 堆体表面浓度最高㊂2.2.2㊀TVOC好氧发酵过程中,有机物的不彻底分解,会产生732环㊀境㊀工㊀程第38卷ʏ C/N=20; Ә C/N=25; һ C/N=30㊂图7㊀不同处理好氧发酵过程中NH3浓度的变化Figure7㊀Variation of NH3during aerobic fermentation挥发性有机物VOCs㊂TVOC是3种影响室内空气品质污染中影响较为严重的一种[43]㊂图8为不同处理好氧发酵过程中TVOC浓度的变化㊂可知:随着发酵的进行,TVOC浓度呈先上升后下降趋势㊂各组TVOC最高浓度分别为28.5,25.6,24.2ˑ10-6,T1处理C/N较低,为好氧微生物生长提供的有效碳源不足[44],或由于高温期温度太高,大部分好氧微生物被杀死,导致有机物分解不彻底,产生大量的VOC㊂在好氧发酵中后期微生物活性逐渐增强,剩余的可分解有机物被分解,最终TVOC浓度降低㊂3㊀结㊀论1)从温度来看,只有T1处理(C/N=20)高温期持续时间最长;从其他腐熟指标来看,各处理均达到无害化要求,但T1处理腐熟效果最好;从全氮㊁全磷㊁全钾含量来看,T1处理氮磷钾最终含量均高于另外2组处理,分别提高了24.22%㊁78.94%㊁51.45%㊂2)NH3排放浓度最高的为T2处理,最高浓度达到368000μg/m3,H2S排放浓度最高的为T3处理,最高浓度达到671μg/m3,TVOC排放浓度最高为T1处理,但各处理组TVOC最高排放浓度差最大仅为ʏ C/N=20; Ә C/N=25; һ C/N=30㊂图8㊀不同处理好氧发酵过程中TVOC浓度的变化Figure8㊀Variation of TVOC in different treatments duringaerobic fermentation4.3ˑ10-6㊂由NH3㊁H2S和TVOC浓度变化特征可知:蔬菜废弃物好氧发酵臭气主要产生阶段为升温期和高温期阶段,随着物料的腐熟化进程,臭气浓度逐渐降低并趋于0㊂3)综合以上腐熟指标和臭气排放浓度,T1处理各项均达到堆肥无害化要求且发酵产品腐熟效果最好,臭气排放浓度相对较低㊂因此,建议将蔬菜废弃物㊁猪粪㊁玉米秸秆好氧发酵C/N调节为20,可满足堆肥无害化和臭气污染较少要求㊂参考文献[1]㊀刘玉升.设施蔬菜废弃物资源化与生态植物保护利用现状及前景[J].农业工程技术,2019,39(28):25-27.[2]㊀董永亮.果蔬废弃物厌氧处理产能实验研究[D].哈尔滨:哈尔滨工程大学,2008.[3]㊀王丽英,吴硕,张彦才,等.蔬菜废弃物堆肥化处理研究进展[J].中国蔬菜,2014(6):6-12.[4]㊀YOGEV A,RAVIV M,HADAR 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不同通风速率对堆肥腐熟度和含氮气体排放的影响
Ｂ ｉｎ ０ １ １ ｈ ａ ２Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅｏ ｒｅ ｎ ｎ ｉ ｎ ｅ ｔ ｃｅ ｃ ， ｈ ａ ｇｉ ｌ ｒ Ｕ ｉｅ ｉ ，ｅ ｉｇ１ ０ ９ ，ｈｎ ） ｅ ｉｇ１ ０ ０ ， ｉ ； ．ｏｌ ｅ ｓｕ ｃ ｓ ｄＥ ｖ ｏ ｍ ｎ Ｓ ｉｎ ｅ ｉ ｒ ｕｔ ｅ ｎｖｒ ｔ Ｂ ｉｎ ０ １ ３Ｃ ｉａ ｊ Ｃ ｎ ｅ ｏＲ ａ ｒ Ｃ ｎ Ａ ｃ ｕ ｓｙ ｊ
ｃ ｎ ｌ ｄ ｎ ｓｓ ｄ ｅ ． ｓ ｌ ｄ ｃ ｔｄ ｔ ａ ｅ ｄ ｒ ｔ ｎ ｔ ｆ ｅ ａｉ ｎ ｒ ｔｓ ｉ ｈｗｅ ｅ０ ０１ ０ １ｍ ｍｉ 一・ ｎ ． ・ ｎ ｍ一 ｏ ｃｕ ｉ ｇＮ ｗａ ｔ ｉ ｄ Ｒｅ ｕ ｔ ｉ ｉ ａｅ ｔ ｈ ｕ ａｉ ｍｅ ｏ ｒ ｔ ａｅ ｃ ｒ ． ． ． ｕ ｓｎ ｈ ｔ ｏ ｉ ａ ｏ ｗｈ － ｎ ｍ０ ａ ｄ０ ２ ｍ０ ｍｉ 一・
能达到堆肥腐熟外 ， 其他两 个处理均达到 了要求。 氨气累积释放量与通气速率有关 ， 通气速率越大 ， 越有利于氨气 的挥发 。 的通气 低
量 可 能会 促 成 ＮＯ 的生 成 ， ｚ 到堆 肥 结 束 时 ， 处 理 的 ＮＯ平 均排 放 率 分 别 为 ６２２３ 、． ｍ ・ｇ ｄ－ ３个 ．、． １ ｇｋ ・－ ７ ５
关键词 ： 好氧堆肥 ； 通风速率 ； 腐熟度 ； 含氮气 体
中图 分 类 号 ：１ １ Ｓ４ ． ４ 文 献 标 志 码 ： Ａ 文章 编 号 ：６ ２ ２ ４ （ １）９ １１ — ６ １７ ～０ ３ ０ ００ — ８ ４ ０ ２
Ｔｈｅ ｍ ｐａ ｔ ｆ Ｃｏ ｐ ｓ ｉ ｇ Ｉ ｃ ｏ ｍ ｏ ｔｎ ｗｉｈ ｔ Ｄｉｆ ｒ ｎｔ ｆｅ ｅ Ａｅ ａ ｉ ｎ Ｒａｔ ｓ ｎ ｒ ｔｏ ｅ ｏ Ｍ ａｔ ｉｙ ｕｒｔ Ｖａ ｉ ｔｏ ｒ ａ ｉ ｎ ａ Ｅｍ ｉｓｏ ｏ ｓ ｎｄ ｓ ｉ ｎ ｆ Ｇａ
评估腐熟度的指标
评估腐熟度的指标
腐熟度是指有机物质经过一定时间后发生分解和转化的程度，是衡量有机物质降解程
度的一个重要指标。
评估腐熟度可以帮助我们了解有机物质的营养价值和利用价值，从而
选择合适的利用方法和措施。
下面将介绍几种常见的评估腐熟度的指标。
1. 碳氮比
碳氮比是衡量有机物质腐熟度的一个重要指标。
通常情况下，有机物质的碳氮比越低，腐熟程度越高。
这是因为有机物质在腐熟过程中，氮元素会比碳元素更容易挥发和分解，
因此碳氮比会越来越低。
一般来说，成熟的堆肥碳氮比应该在20:1到30:1之间。
2. pH值
有机物质腐熟过程中，随着碱性物质的释放和水分的蒸发，pH值会逐渐上升。
因此，pH值可以用来评估有机物质的腐熟程度。
通常情况下，成熟的有机物质pH值应该在7.0
以上，这表明其中的酸性物质已经被中和，有机质的分解已经完成。
3. 水分含量
水分含量是评估有机物质腐熟程度的重要指标。
在有机物质分解过程中，水分含量会
随着时间的推移而逐渐减少。
一般来说，成熟的有机物质水分含量应该在40%以下，这表
明其中的水分已经被分解和蒸发掉了。
4. 氨氮含量
5. 电导率
电导率是评估有机物质腐熟程度的一种指标，它可以反映有机物质中的盐分含量。
在
有机物质分解的过程中，有机酸等物质会释放出盐分，因此电导率越高，腐熟程度越低。
一般来说，成熟的有机物质电导率应该在2.0毫西蒙（ms/cm）以下。
总之，不同的指标可以从不同角度反映有机物质的腐熟程度，因此在实际应用中，可
以根据具体情况选择合适的指标来评估腐熟度。
不同C-N对好氧堆肥中CO2和CH4排放及腐殖化作用的影响
不同C-N对好氧堆肥中CO2和CH4排放及腐殖化作用的影响不同C/N对好氧堆肥中CO2和CH4排放及腐殖化作用的影响好氧堆肥是一种有效的有机废物处理和资源利用方式，在堆肥过程中，废物中的有机质被微生物降解，产生二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）等气体，并形成腐殖质，这对于土壤改良和农田可持续发展具有重要意义。
然而，好氧堆肥过程中的C/N（碳/氮）比例对CO2和CH4排放以及形成的腐殖质的种类和数量有着显著影响。
C/N比是指有机物中的碳与氮的相对比例。
在好氧堆肥过程中，废物中的碳是微生物降解过程中产生CO2和CH4的主要来源，而废物中的氮则是微生物生长和活动所必需的营养物质。
因此，C/N比可以调节微生物的代谢活动和菌群结构，从而影响排放气体的类型和数量，以及形成的腐殖质的特性。
过低的C/N比会导致堆肥过程中氮的过剩，使得微生物由于缺乏碳源而无法正常生长和活动。
这会抑制废物的降解速度，延长堆肥时间。
此外，过剩的氮会增加废物中氮的负荷，导致氨气的挥发和排放，对环境造成污染，并减少堆肥产物中氮的含量。
过高的氨气浓度还可能抑制微生物的活性，降低排放的CO2和CH4的产量。
过高的C/N比则会导致缺乏氮源而限制微生物的活动，降低废物的降解速度。
此外，缺乏氮源也会导致微生物代谢产生大量的CO2而减少CH4的产量，从而影响气体的排放比例。
此外，过高的C/N比还可能增加堆肥过程中的挥发损失，降低堆肥产物的腐殖质含量和质量。
适宜的C/N比可以提供微生物所需的适量碳源和氮源，促进微生物的代谢和生长。
这将保证废物的有效降解和堆肥过程的正常进行。
在适宜的C/N比下，废物的降解速度较快，可以有效减少堆肥时间。
排放气体中能量丰富的CH4的产量相对较高，有利于能源的回收利用。
此外，适宜的C/N比还会形成高品质的腐殖质，丰富土壤的有机质含量，改善土壤的质地和肥力，提高土壤水分保持能力。
综上所述，不同C/N比会直接影响好氧堆肥过程中CO2和CH4的排放以及腐殖质的形成。
不同碳氮比猪粪沼渣堆肥及其产品对水稻种子萌发的影响
205 收稿日期：2021-04-26；录用日期：2021-06-11基金项目：江西省重大科技研发专项（20182ABC28006-3）；江西省现代农业科研协同创新专项（JXXTCXQN202008，JXXTCXQN202105）；江西省农业科学院创新基金项目（20182CBS002）；吉安市重点科技计划项目。
作者简介：雷仁清（1998-），硕士研究生，研究方向为有机废弃 物资源化利用。
E-mail：***************。
秦文婧（1984-），助理研究员，硕士，研究方向为有机废弃物资源化利用。
E-mail：qinwen ***************。
秦文婧为共同第一作者。
通讯作者：陈晓芬，E-mail：*****************。
doi：10.11838/sfsc.1673-6257.21264不同碳氮比猪粪沼渣堆肥及其产品对水稻种子萌发的影响雷仁清1，2，秦文婧1#，刘 佳1，陈静蕊1，徐昌旭1，万里平3，龚贵金3，陈晓芬1*（1．江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/国家红壤改良工程技术研究中心， 江西 南昌 330200；2．福建农林大学国际镁营养研究所，福建 福州 350002； 3．赣州锐源生物科技有限公司，江西 赣州 341900）摘 要：以猪粪沼渣为原料，木屑为辅料，进行工厂化堆肥试验。
试验设置初始碳氮比（C/N）分别为13、17、21和25的4个处理（B1、B2、B3和B4），研究堆肥过程中温度、水分、有机碳和全氮含量及C/N 的动态变化，比较不同处理堆肥产品性质差异及对水稻种子萌发及生长的影响。
结果表明，B1处理最晚进入高温期，B4处理最早开始降温，4个处理的高温期分别持续24、36、27和24 d。
堆肥过程中，B1和B2处理含水量总体较高。
不同处理有机碳含量和C/N 总体呈下降趋势，全氮含量则在堆肥前期总体上升而在中后期有一定程度下降。
堆肥产品的有机质含量、EC 值和铵态氮含量随着初始C/N 的增大呈增加趋势，而氮、磷、钾含量及pH 则随C/N 增大而降低。
不同初始C／N比对高温堆肥效果的影响
Ｔｏ ａ Ｎ０ ６ ｔｌ ３
不 同初始 Ｃ／ 比对 高温堆肥效果的影响 Ｎ
马怀 良， 陈 欢 ， 龚振 杰
（ 丹江师范学院生物 系， 龙江 牡 黑 牡 丹江 １７ １） ５０ ２
摘 要 ： 究 不 同初 始 Ｃ Ｎ 比 的 高 温 堆 肥 效 果 ， 果 表 明 ： 始 Ｃ Ｎ 比 在 ２ ～ ４ 研 ／ 结 初 ／ Ｏ ０范 围 内 可 成 功 地 进 行 好 氧堆 肥 ， 佳 Ｃ Ｎ 比为 ３ ． 肥 过 程 中 氮素 损 失 主要 发 生在 高 温期 ， 采取 保 不 同 Ｃ Ｎ 比 处 理 的 温度 变化 ／
高温 期
处理
Ｔ一 ２０ Ｔ一 ５ ２ Ｔ一 ３０ Ｔ・ ５ ３ Ｔ一 ０ ４ Ｔ・ ５ ４
降温 期
— —
稳 定 期
一
持 续 时 问 ／ ｄ
最 高 温度 ／ ℃
≥ ５ ＂ 问 ／ ５Ｃ时 ｄ
持 续 时 问 ／ ｄ
１ 材 料 与 方法
１ １ 试 验 材 料 及 试 验 处 理 ．
实验 材料 试 验设 置
鸡粪 和稻 草． ６ Ｃ Ｎ堆 肥处理 ， 别为 Ｔ ２ ， 个 ／ 分 －０
２ 结 果 与分 析
２ １ 不 同 Ｃ Ｎ 比对堆 肥温 度 的影 响 ． ／
Ｔ一 ５， － ０， ３５， ４ Ｔ－ ． ２ Ｔ ３ Ｔ一 Ｔ－ ０， ４５
储 存 备用．
１ ３ 测 定 项 目 ．
温度 测堆 体表层 下 ３ ｍ 处 的温度 ． ０ｃ 水浸提 液 Ｖ 鲜 Ｖ 水＝ １：５的 比例 振 荡 样： ＝ ＝
３ ａ ， 心 （ ０ ／ ｎ 过 滤后 上 清 液用 塑 料 ０ｍ ｎ 离 ５０ ０ ｒｍｉ） 瓶在 ４ ℃储存 ， 备用 ． 全 Ｎ 测 定 用 Ｈｚ Ｏ 一 粒 一 合 催 化 剂 消 Ｓ 铬 混 煮法． 腐殖 酸 总 量 测 定 采 用 焦 磷 酸 钠 浸 提一 Ｋ２ ｒＯ 容 量法 Ｃ２
碳氮比对猪粪堆肥腐熟度的影响
碳氮比对猪粪堆肥腐熟度的影响周思;刘永霞;葛永怡【摘要】In order to enhance the composting effects of animal manure, taking pig manure as substrate, sawdust and straw as two groups of bulking agents, the temperature, pH, seed germination rate and C/N, the initial value of which was 19~33∶1, were detected in different composting date.Results: Sawdust had better effects than straw, both of which meet the requirements of Non-hazardous Treatment of Manure(GB 7959-2012), the optimal C/N was 23~27∶1.pH maintained at 8.0~9.0 after composted(22 d), sawdust treatment was of higher than seed germination rate than straw treatment, composting maturity was higher with C/N24~28∶1 of sawdust, and the seed germination rate was above 90%;The seed germination rate reached the highest of 88% with i nitial C/N 25∶1 of straw compost.Initial C/N of pig manure added with sawdust should be below 30∶1, that added with straw should be below 29∶1.%为提高畜禽粪便堆肥的效果,以猪粪为基质,锯末与秸秆为调理辅料,研究堆肥材料初始C/N为19~33∶1时不同堆制时间与腐熟度有关的温度、pH、种子发芽率和堆体C/N变化等指标.结果表明:堆肥温度以锯末为调理辅料的效果优于秸秆,但均符合《粪便无害化卫生标准》(GB 7959-2012)要求;堆料较为适宜的C/N为(23~27)∶1.堆肥过程结束时(22 d)pH均维持在8.0~9.0,培养的种子发芽率锯末组高于秸秆组,锯末堆肥初始C/N为(24~28)∶1时的腐熟度比较高,种子发芽率≥90%;秸秆堆肥以初始C/N为25∶1时发芽率最高,达88%.以猪粪为基质添加锯末初始C/N不宜超过30∶1,添加秸秆初始C/N不宜超过29∶1.【期刊名称】《贵州农业科学》【年(卷),期】2017(045)009【总页数】4页(P65-68)【关键词】猪粪;C/N;堆肥;腐熟度【作者】周思;刘永霞;葛永怡【作者单位】贵州省环境科学研究设计院,贵州贵阳 550081;贵州省水污染控制重点实验室,贵州贵阳 550081;贵州省环境科学研究设计院,贵州贵阳 550081;贵州省水污染控制重点实验室,贵州贵阳 550081;贵州大学,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】S317;X703随着我国养殖业集约化发展，畜禽粪便产生量也随之俱增，由此产生的环境污染问题已引起社会普遍关注[1]。
不同碳氮比对园林废弃物堆肥中氨气和温室气体排放的影响
[ Method] The chicken manure were added to the garden waste to adjust the C / N ratio of 25, 30 and 35. Fourier transform infrared absorption
室气体,CH4 和 N2 O 也都是温室气体,温室效应分别为 CO2
的 21 ~ 23 倍、296 ~ 310 倍,而 NH3 是有刺激性恶臭的气味。
这些气体的大量排放不仅会造成环境污染,而且会造成堆肥
。 当前我国园林废弃物资源化处理
的碳、氮损失,从而降低堆肥的肥力[7-9] 。 堆肥过程中气体的
,且处理
吸收光谱方法监测园林废弃物堆肥过程中 CO2 、CH4 、N2 O 和
作为该处理组的检测结果。 堆肥样品每 3 d 收集 1 次,每次
堆肥过程中有害气体的减排提供科学依据。
30 g,测定其 pH。 堆肥结束后,将得到的堆肥产品烘干并测
NH3 的排放,分析这些气体的排放规律,旨在为园林废弃物
1 材料与方法
in the treatments of C / N ratio = 25, 30, and 35 were 680. 03, 442. 69 and 193. 54 mg / ( kg·d) , respectively. [ Conclusion] During the
不同碳氮比杨梅枝条堆肥的养分含量和细菌群落变化
#第!期
邹 秀 琴 !等 $不 同 碳 氮 比 杨 梅 枝 条 堆 肥 的 养 分 含 量 和 细 菌 群 落 变 化
&"$
/℃
70 65 60 55 50 45 40 35 30 25 20
0
30∶1
60∶1
90∶1
10
20
30
40
50
60
70
比 杨 梅 枝 条 堆 料 处 理 发 酵 过 程 中 温 度 的 变 化
全 氮 (全 磷 (全 钾 (有 机 质 等 养 分 指 标 测 定 依 据 有 机 肥 料 标 准 "L^$!$%!"!&#测 定 & 全 氮 采 用凯氏定氮仪法!全钾采用火焰光度计法!全磷采用紫外分光光度计法!有机质采用浓 H!G;#'重 铬酸钾加热氧化还原法!水分采用烘干法测定!采用 NH 计测定 NH 值"水'土n&"'&!D'`#)腐 殖质测定采用焦磷酸钠'氢氧化钠溶液分离提取各组分!然后按照有机质测定方法测定*&$+& 679# 细 菌 6RG+WF!A>>/?-%$ 5-('B 高 通 量 测 序
表 &# 不 同 碳 氮 比 杨 梅 枝 条 堆 料 处 理 的 养 分 指 标 和 腐 殖 质 组 分 比 较
处理时间'M
全氮'T.QTY& 全磷'T.QTY& 全钾'T.QTY& 有机质'_ 胡敏素'T.QTY& 胡敏酸'T.QTY& 富里酸'T.QTY&
%"m&处理"M &!9$!o&9!&7 %9%#o"9%+Z &%9$*o"9#+7 **9$o&9#%. %((9!o*9(!. %%9!%o!9$$M %"9(*o&9!!. %"m&处理&"M 	*$o&9")7 %9)(o"9!*Z &$9)$o!9#)7Z *$9!o&9!#.Z %*(9%o!9!$Z #!9*)o"9)*7 !)9*$o&9&(Z %"m&处理%"M &(9%#o"9++Z #9!#o"9&(. &)9+!o&9""Z *%9)o&9%$Z !+!9*o%9"!7 $%9$#o!9!$Z !&9#$o"9$!7 %"m&处理$"M !"9**o"9)#.Z #9$"o"9%$. &+9$$o"9().Z *!9$o"9(+Z7 !()9$o%9$!7 $(9$$o!9+. &*9$#o"9*%M %"m&处理("M !&9+!o"9+%. #9*!o"9!). !"9$#o"9*(. *"9#o&9*&7 !($9#o#9$!7 *&9#*o&9#). &%9)%o&9#(@
堆肥过程中低C_N对氮素变化影响的研究
堆肥过程中低C/N对氮素变化影响的研究李清伟1,2，吕炳南1，李慧莉1（1.哈尔滨工业大学 市政环境工程学院，哈尔滨 150090；2.吉林化工学院 环境科学与工程系，吉林 吉林 132022）摘 要：以鸡粪、城市生活垃圾和秸秆为原料，在C/N比分别为15，20和25的情况下进行堆肥，并根据氮素的变化研究在低C/N情况下进行堆肥的可能性。
在3个处理中，C/N均降低，C/N25降低明显；总氮浓度降低，C/N15在堆肥结束时总氮浓度最高；NH4+-N浓度在高温期最高，NO3--N在高温期后浓度开始增加；低C/N堆肥初始阶段，C/N越低，堆肥产品速效氮含量越高。
关键词：环境工程学；堆肥；试验研究；鸡粪；C/N中图分类号：X71；S141.4 文献标识码：A 文章编号：1003—188X(2006)12—0176—020 引言近年来，大中城市的集约化禽畜养殖业发展很快，禽畜废弃物产生量也随之增加[1]。
鸡粪中含有丰富的氮、磷、钾和有机质，也含有很多挥发性物质、病源微生物、寄生虫卵和重金属等。
堆肥法能有效杀灭病原菌并除臭，改善畜禽粪便的不良物理化学性状，从而使禽畜废物减容达到彻底稳定化。
堆肥过程中，C/N比对堆肥过程中氮的转化会产生一定的影响[2]，适宜的C/N为（25～35）：1[3]。
鸡粪中富含氮元素而缺少碳素。
目前的研究大多以富含碳素的秸秆、稻草或锯末作为碳源进行堆肥。
为此，笔者采用鸡粪和城市生活垃圾为原料，以玉米秸秆为调理剂，探讨在低C/N情况下进行堆肥过程中NH4＋－N，NO3－－N和总氮的变化规律，以确定一种适宜的C/N，为工业化生产提供理论依据。
1 材料与方法1.1 试验原料性质及堆料组成堆肥原料组成及理化性质如下：生活垃圾的pH 值为7.5，含水率为46.3%，TC为17.5%，TN为0.25%，C/N为70；鸡粪的pH值为8.8，含水率为67.5%，TC为36.56%，TN为5.21%，C/N为7.02；秸秆的pH值为7.54，含水率为6.67%，TC为60.94%，TN 为0.85%，C/N为72.14。
有机肥发酵时的碳氮比
在各类有机肥中，鸡粪、猪粪、牛粪发酵的有机肥，以鸡粪发酵的CN比最高，这也导致施肥后，
鸡粪有机肥矿化率最高最快。
碳氮比对微生物的生长代谢起着重要的作用。
若碳氮比低，则微生物分解速度快，温度上升迅速，堆肥周期短；碳氮比过高则微生物分解速度缓慢，温度上升慢，堆肥周期长。
不同碳氮比对猪粪堆肥NH3挥发和腐熟度的影响：低碳氮比的NH3挥发明显大于高碳氮比处理，说明碳氮比越低，其氮素损失越大；低碳氮比堆肥盐分过高，会抑制种子发芽率，而高碳氮比会导致堆肥肥料养分含量不达标。
相比之下，碳氮比为24．0和32．4的处理较有利于减小氮素的损失和促进堆肥的腐熟。
因此，综合考虑各方面因素，堆肥的碳氮比控制在25～3O为宜。
而碳氮比，
从最初
，
氮比为
一般禾本科作物的茎秆如水稻秆、玉米秆和杂草的碳氮比都很高，可以达到60～100：1，豆科作物的茎秆的碳氮比都较小，如一般豆科绿肥的碳氮比为15～20：1。
碳氮比大的有机物分解矿化较困难或速度很慢。
原因是当微生物分解有机物时，同化5份碳时约需要同化1份氮来构成它自身细胞体，因为微生物自身的碳氮比大约是5：1。
而在同化(吸收利用)1份碳时需要消耗4份有机碳来取得能量，所以微生物吸收利用1份氮时需要消耗利用25份有机碳。
也就是说，微生物对有机质的政党分解的碳氮比的25：1。
如果碳氮比过大，微生物的分解作用就慢，而且要消耗土壤中
的有效态氮素。
所以在施用碳氮比大的有机肥(如稻草等)或用碳氮比大的材料作堆沤肥时，都应该
补充含氮多的肥料以调节碳氮比。
CN比对好氧堆肥过程中堆体内部主要指标变化的影响
C/N比对好氧堆肥过程中堆体内部主要指标变化的影响近年来我国种养殖业蓬勃发展,每年都会大量的农作物秸秆和动物粪水作为污染物排放到环境中。
作为农业生产过程中的副产品,相当大一部分农作物秸秆没有得到合理利用和开发,大面积焚烧或随意处置堆放,不但形成土壤污染、水体污染和资源浪费,而且还会引起火灾和交通事故的发生,最终引发更为严重的生态环境问题。
畜牧业养殖场在养殖过程中需要排放大量粪尿等污染物,这些污染物如不能进行及时有效的处理,就会出现大量的N、P元素以及有机物的流失,造成了日益严重的环境问题。
好氧堆肥方式是农业固体废弃物资源化利用普遍采取的一种方式,能够实现农副产品的合理应用,以及动物粪水循环综合利用以及无害化治理,对生态环境保护及“三农”可持续发展有着举足轻重的战略地位。
本研究以牛粪与玉米秸秆为原料,设计不同C/N比的物料开展好氧堆肥发酵研究,探讨在不同C/N比条件下,物料发酵进程期间堆体内部主要指标的变化规律,寻求农业副产物与养殖场废弃物的好氧堆肥处理方式,为集约化养殖业与农业生产过程中产生的废弃物资源循环利用寻找科学理论支持及技术指导。
本研究得出以下结论:(1)各处理堆体在好氧发酵过程中温度能够保持在≥50℃的时间均超过13d,其中,碳氮比为30的处理组保持时间为最长,表明其腐熟程度好于其他二组。
各处理堆体酸碱度变化不大,呈弱碱性,促进了堆体内微生物的正常发酵。
(2)堆肥结束时,碳氮比为30的处理组、碳氮比为25的处理组和碳氮比为35的处理组碳氮比分别下降到了16.65、16.43和14.68,各处理均达到腐熟标准;碳氮比为30和35的处理组T值<0.6,表明该两组处理堆肥化程度好于碳氮比为25的处理组;各处理种子发芽势均高于85%,到达了堆肥化要求,表明本质上祛除了对种子萌发的抑制作用;碳氮比为30的处理组的种子发芽势相比于其他处理组较高,表明其腐熟程度较好,植物毒性最小。
(3)堆肥结束时,碳氮比为30的处理组、碳氮比为25的处理组和碳氮比为35的处理组总有机碳含量分别为325.27g/kg、300.33g/kg和296.61g/kg,分解率分别为23.62%、21.47%和33.18%;各处理堆肥产物所含氮磷钾总量分别由开始时的27.66 g/kg、28.43 g/kg和24.86 g/kg,结束时增加为43.67 g/kg、43.01 g/kg和43.04 g/kg,其中碳氮比为30的处理组总养分含量最高。
堆肥腐熟度评价指标
堆肥腐熟度评价指标堆肥是一种将有机废弃物进行生物降解的过程，通过堆肥的处理可以将生活垃圾、农业废弃物等转化为有机肥料，从而减少对环境的污染，提高土壤肥力。
然而，堆肥的腐熟度评价是衡量堆肥质量的重要指标之一，不同的腐熟度可以影响堆肥的使用效果。
下面将从多个角度介绍堆肥腐熟度评价指标。
1. pH值：pH值是衡量堆肥是否适合用于植物生长的重要指标。
一般来说，堆肥的pH值应在6-8之间，过低或过高的pH值都会影响堆肥的使用效果。
当pH值过低时，会导致土壤酸化，影响植物的生长；当pH值过高时，会导致土壤碱化，影响植物的吸收营养。
2. 有机质含量：有机质是衡量堆肥腐熟度的重要指标之一。
随着堆肥的腐熟程度的提高，有机质含量也会逐渐降低。
一般来说，腐熟度较高的堆肥有机质含量较低，但是其营养成分更加均衡，更适合作为植物的有机肥料使用。
3. C/N比：C/N比是衡量堆肥腐熟度的重要指标之一。
C/N比越低，说明堆肥腐熟度越高。
当C/N比低于20时，堆肥的腐熟度较高，可以作为植物的有机肥料使用。
当C/N比高于30时，堆肥的腐熟度较低，还需要继续进行降解。
4. 氨氮含量：氨氮是衡量堆肥腐熟度的重要指标之一。
随着堆肥的腐熟程度的提高，氨氮的含量也会逐渐降低。
一般来说，腐熟度较高的堆肥氨氮含量较低，但是其营养成分更加均衡，更适合作为植物的有机肥料使用。
5. 颜色：堆肥的颜色也可以作为衡量堆肥腐熟度的指标之一。
腐熟度高的堆肥颜色一般为深褐色或黑色，而腐熟度低的堆肥颜色较浅。
6. 气味：堆肥的气味也可以作为衡量堆肥腐熟度的指标之一。
腐熟度高的堆肥气味一般较为稳定，不会有臭味或刺鼻味道。
而腐熟度低的堆肥气味较为刺鼻，不宜作为植物的有机肥料使用。
7. 水分含量：水分含量也可以作为衡量堆肥腐熟度的指标之一。
一般来说，腐熟度高的堆肥水分含量较低，而腐熟度低的堆肥水分含量较高。
适宜的水分含量为50%-60%。
堆肥腐熟度评价指标是多方面的，需要综合考虑。
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收稿日期：2009－09－01基金项目：中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金（农业部环境保护科研监测所资助，编号：2008-aepi-01）；教育部博士点基金（20050019037）；国家科技支撑项目（2006BAD10B05）；国家科技支撑项目（2007BAD89BP7)作者简介：秦莉（1973—），女，副研究员，博士，主要从事废弃物处理与资源化及农产品质量控制研究。
E-mail ：ql-tj@ 通讯作者：李国学E-mail ：ligx@农业环境科学学报2009,28(12):2668-2673Journal of Agro-Environment Science堆肥过程中释放的气体包括NH 3、硫化物、胺类等臭气以及N 2O 等温室气体，这些含氮气体的大量产生不仅带来了环境污染而且导致堆肥产品品质下降。
研究表明，堆肥过程中氮素的损失主要是通过NH 3的挥发，NH 3挥发损失的氮占总氮量的19%~42%[1]。
而Barrington 等发现N 2和NO X 也是N 损失的途径之一[2]。
若以农业废弃物的50%进行堆肥化处理估计，平均氮含量以0.15%计算，则每年由堆肥化造成的氮损失为75万t ，损失的氮相当于163万t 尿素，造成巨大的资源浪费，同时带来严重的环境污染问题。
C/N 比是指堆肥原料与填充料混合物的C/N 比，初始C/N 比在20～40范围内可成功地进行好氧堆肥。
也有研究证明，C/N 比值为28的处理其表征堆肥腐熟的各项指标均好于C/N 比值为18、35和40的处理[3]。
低C/N 比，特别是当pH 值和温度高时,使废弃物中的氮以NH 3的形成挥发损失,散发出臭味。
但是,当C/N 比高于35时,微生物必须经过多次生命循环,氧化掉过量不同C/N 比对堆肥腐熟度和含氮气体排放变化的影响秦莉1，沈玉君2，李国学2，郭瑞2（1.农业部环境保护科研监测所，天津300191；2.中国农业大学资源与环境学院，北京100193）摘要：NH 3和N 2O 等含氮气体的排放不仅对堆肥腐熟度和堆肥产品的品质产生影响，同时也与环境污染有直接关系。
本研究以猪粪和玉米秸秆为堆肥原料，采用好氧堆肥的方法，探讨了不同C/N 比对堆肥腐熟度及NH 3和N 2O 等含氮气体排放变化的影响。
结果表明，C/N 比为15、20、25和30处理的高温期持续时间分别为2、5、13和12d ；C/N 比为25处理的堆肥积温最高，达21331℃·h ，较C/N 比为15、20和30处理的堆肥积温分别提高了89.3%、21.9%和7.14%。
堆肥结束时，各处理的全碳降解率以C/N 比为25的最大，达24.55%；全氮含量除C/N 比15下降了9%之外，其他堆肥处理均较堆制前有明显提高；除C/N 比为15堆肥的种子发芽率未达到腐熟外，其他3个处理腐熟度指标均达到要求。
氨气累积释放量随C/N 比的升高依次降低；各处理N 2O 的排放量差异不大，堆肥高温期N 2O 排放通量最大，随着堆肥的进行，排放量逐渐减少。
关键词：好氧堆肥；C/N 比；腐熟度；含氮气体中图分类号：S141.4文献标志码：A文章编号：1672-2043(2009)12-2668-06The Impact of Composting with Different C/N on Maturity Variation and Emission of Gas Concluding NQIN Li 1,SHEN Yu-jun 2,LI Guo-xue 2,GUO Rui 2(1.Agro-Environmental Protection Institute,the Ministry of Agriculture,Tianjin 300191,China ；2．College of Resources and Environment Science ，China Agriculture University ，Beijing 100193,China)Abstract :NH 3and N 2O influence not only on the maturity and quality of composting products,but also on the surrounding environment dur －ing composting.Based on aerobic composting,the impact of composting with different C/N on maturity variation and emission of gas conclud －ing N was studied in pig manure and composting.Results indicated that the duration time of C/N ratio which was 15,20,25and 30respec －tively were 2,5,13and 12days during the high composting temperature,the accumulated temperature of the C/N ratio 25reached to 21331℃·h which was the highest.By the end of composting,the total carbon of the disposals with C/N ratio 25reached to 24.55%which was the biggest.The total nitrogen with C/N ratio 15was decreased 9%,the others were obviously improved.The cumulative volatilization of NH 3decreased due to the accretion of the C/N ratio.The flux of N 2O were the biggest during the high composting temperature.The flux of N 2O gradually diminished with the composting process.Keywords :aerobic composting ；C/N ratio ；maturity ；emission of gas concluding N第28卷第12期农业环境科学学报图1强制通风静态垛堆肥反应器示意图Figure 1Sketch map of static pile composting reactorwith mandatory ventilation12345678910（1）空气泵；（2）气体流量计；（3）筛板；（4）绝热层；（5）堆肥原料；（6）温度传感器；（7）洗气瓶；（8）自动化控制系统；（9）采样口；（10）渗滤液收集口的碳,直到达到一个合适的C/N 比供其进行新陈代谢,因而C/N 比高会降低降解速度。
本文在此研究基础上，设置C/N 比为15、20、25、30四个处理，研究不同C/N 比对堆肥腐熟度和含氮气体排放的影响。
1材料与方法1.1供试材料供试猪粪取自北京市海淀区苏家坨养猪场，玉米秸秆取自河北省衡水地区，经过粉碎机切割为5cm 左右的小段秸秆，其基本性状见表1。
1.2试验方法以猪粪作为堆肥化氮源，以粉碎5cm 长的玉米秸秆为碳源，设置4个处理，用尿素调节C/N 比分别为15、20、25、30，按含水率60%进行配比，均匀混合，添加到密闭堆肥化装置中进行高温好氧堆肥化，采用机械强制通风，通风速率控制在0.08m 3·min -1·m -3，通风30min ，停止30min 。
密闭堆肥化装置是由不锈钢制成的双层圆桶状结构，顶部密封，高度为70cm ，外直径为46cm ，罐壁厚5cm 。
堆制期间，利用温度反馈自动控制系统每半小时自动记录堆体温度，并于0、3、8、11、14、17、21、26、29d 取固体样100~300g ，样品分成2份，一份为鲜样储存4℃冰箱中待用，另一份在105℃下烘干测定水分，粉碎留做干样待用。
每天释放的氨气用装有2%硼酸的吸收瓶吸收；温室气体每天取样，取样时间为上午10:00—10:30，取样时将医用注射器从堆肥罐顶部活塞处深入堆体上部空间迅速采样，采完后立即使用锡箔纸密封，用GC-9900气相色谱仪测定其含量。
由于气体浓度对时间的关系符合二次多项式的方程（C =a +bx +cx 2，C ：气体浓度；x ：时间）。
通过累计每天的释放量可以计算出在整个堆肥期间的释放量。
气体释放量可以用单位面积（kg C ·m -2或kg N ·m -2）或单位干重（kg C ·mg -2或kg N ·mg -2）表示。
温室气体的通量表示单位时间单位面积气体质量的变化。
本密闭式堆肥发酵系统结构类似动态箱，故可用动态箱法来计算通量。
根据气体不可压缩原理和物质守恒定律，在此系统中，F 值可由下式确定：C 2Q 入ρ+FA =C 1Q 出ρ（1）F =（C 1-C 2）Q ρ/A （2）式中：Q =Q 入=Q 出为流经箱体的气体流量，m 3·d -1；A 为箱的底面积，m 2；C 1,C 2分别是入口和出口处所流出的混合比气体浓度；ρ为空气密度，g ·m -3；F 为待测的气体排放通量，g ·m -2·d -1。
1.3试验装置试验装置见图1。
1.4测定指标及方法（1）堆肥温度：温度自动监测系统。
（2）堆肥积温计算方法：T =Σ(T i -T 0)×Δt 。
其中T i 为i 时刻的堆温；T 0为堆肥中微生物大量繁殖时的起始温度（生物学零度）；Δt 为持续的时间。
以15℃作为堆肥反应的生物学零度，以此种条件下堆肥的积温来衡量堆肥稳定化过程的温热条件。
（3）含水率：烘干法。
（4）pH 值、EC 、GI ：用水浸提鲜样，固液比为1∶10，过滤后滤液保存于4℃冰箱中待测。
pH 值用S －3C 型pH 计，EC 用DDS －11A 型电导率仪。
GI 的测定是取上述浸提液8mL 于垫有滤纸的培养皿中，取10粒水萝卜种子，然后放置在（20±1）℃的培养箱中培养，分别在24和96h 测定发芽率。
发芽率指数GI 的计算方法用发芽率指数GI （Germination Index ）来评价堆肥的毒性。