水稻秸秆预处理对猪粪高温堆肥进程及养分变化的影响

摘要

随着规模化畜禽养殖业的快速发展，每年产生大量的秸秆和畜禽粪便，堆肥是有机废弃物资源化的重要处理手段，属于绿色生态处理技术。作物秸秆在堆肥过程中常用来调节堆肥孔隙率、含水率等，但因其结构中的木质素难降解，阻碍了微生物对纤维素的降解速率，导致堆肥周期长，营养元素大量损失，从而成为了影响堆肥腐熟进程的重要限速因素。因此，在农业废弃物堆肥化过程中，提高秸秆降解速率，加快腐熟具有重要意义。论文选取水稻秸秆为对象，通过生物的和化学的方法对水稻秸秆进行预处理，添加秸秆腐熟剂和氢氧化钙分别进行10d和20d的静态堆置，再与猪粪按比例混合进行好氧堆肥。运用X射线衍射（XRD）、红外光谱分析（IR）、扫描电镜（SEM）和化学分析等手段对作水稻秸秆进行分析，研究不同预处理方法对堆肥进程、秸秆形态结构及营养元素的变化影响。主要结论如下：　　（1）水稻秸秆的预处理可有效破坏秆中纤维素的结晶度、聚合度等，脱除木质素；秸秆腐熟剂和氢氧化钙预处理水稻秸秆的破坏程度依次为B2>B1>C1>C2；分别对五个处理的堆肥过程中堆体温度、含水率、pH值、电导率、种子发芽率等进行监测，结果表明，B2腐熟进程最快，其后依次为B1、C1、C2、CK；对不同秸秆预处理堆肥中养分进行分析，B2比CK高2.2个百分点，其他处理与CK差异不大，预处理时应注意钾素的保留。　　（2）堆肥过程中，五个处理的堆肥中H2O-P、NaHCO3-P、NaOH-P、HCl-P的含量均明显升高，磷形态之间的转换主要发生在堆肥前期，尤其是有机磷的转化。秸秆腐熟剂处理组中，H2O-Po、NaOH-Po、HCl-Po的含量在堆肥过程中呈现出先减少后增加的趋势，而NaHCO3-Po则呈现不断增加的趋势，这说明高温有利于稳定态磷向活性磷转化。水稻秸秆的预处理可从一定程度上保留H2O-Pi，NaHCO3-Pi、NaOH-Pi、HCl-Pi含量，均呈现上升趋势。

目录

声明

1 前言

1.1 农作物秸秆资源化现状

1.1.1 作物秸秆利用方式

1.1.2 作物秸秆的组成与结构

1.1.3 秸秆预处理技术

1.2.1 禽畜粪便污染现状

1.2.2 禽畜粪便无害化处理利用技术

1.2.3 好氧堆肥处理技术的发展

1.2.4 堆肥的影响因素

1.2.5 堆肥腐熟度评价指标

1.3 堆肥中磷的形态

1.4.1 研究意义

1.4.2 研究内容

2.1 实验装置

2.2 实验材料

2.3 实验方案

2.3.1 水稻秸秆的预处理

2.3.2 堆肥的堆制与管理

2.3.3 采样方法

2.3.4 样品的表征

2.3.5 营养元素的测定方法

2.3.6 工艺参数的测定

3.1.1 水稻秸秆预处理前后扫描电镜（SEM）分析

3.1.2 水稻秸秆预处理前后红外光谱（IR）分析

3.1.3 水稻秸秆处理前后X射线衍射（XRD）图谱分析

3.1.4 预处理对水稻秸秆中总氮、总磷和总钾的影响

3.1.5 小结

3.2 水稻秸秆预处理对猪粪堆肥的影响

3.2.1 堆体中温度的变化

3.2.2 堆体中水分含量的变化

3.2.3 堆体中C/N比的变化

3.2.4 堆体中pH值的变化

3.2.5 堆体中电导率（EC）的变化

3.2.6 堆体中种子发芽指数（GI）的变化

3.2.7 堆体中NH4+-N的变化

3.2.8 堆体中NO3--N的变化

3.2.9 堆体中NH4+-N/NO3--N的变化

3.2.10 小结

3.3 水稻秸秆预处理对堆肥中营养元素的影响

3.3.1 堆体中总氮的变化

3.3.2 堆体总钾的变化

3.3.3 堆体中总磷的变化

3.3.4 堆肥腐熟后的养分含量

3.3.5 小结

3.4 水稻秸秆预处理对堆肥过程中磷素形态变化的影响

3.4.1 堆体中H2O-Pi的变化

3.4.2 堆体中NaHCO3-Pi的变化

3.4.3 堆体中NaOH-Pi的变化

3.4.4 堆体中HCl-Pi的变化

3.4.5 堆体中总无机磷的变化

3.4.6 堆体中H2O-Po的变化

3.4.7 堆体中NaHCO3-Po的变化

3.4.8 堆体中NaOH-Po的变化

3.4.9 堆体中HCl-Po的变化

3.4.10 堆肥中总有机磷的变化

3.4.11 小结

4 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

参考文献

致谢