摘要：针对当前液体粪肥施肥铲存在的施肥不均匀、近根施肥难、作业功能单一等问题,从提高肥效、降低排放、提升性能角度出发,设计了一种分层近根、基施追施一体的液体粪肥施肥铲,设计了施肥器和避障器等关键部件,采用EDEM离散元法构建施肥铲-土壤力学仿真模型,优化追施过程施肥铲侧向排肥管参数,搭建施肥铲性能测试平台,采用清水模拟方式,开展了施肥铲分层施肥和近根施肥效果试验,结果表明:当施肥铲侧向排肥管后倾角为15°、侧向排肥管刃角为18°时,施肥铲基肥作业阻力最小;采用分层施肥方式时,当施肥铲作业速度为3 km/h、排肥量为5 L/s时,肥料在土壤中纵向扩散深度为235 mm,较改进前单口排肥方式,纵向覆盖范围提升65%;采用近根施肥模式时,当施肥铲作业速度为1.2 km/h、排肥量为3 L/s时,约80%的肥料分布在距作物根部中心100 mm半径范围内,较好地实现了近根施肥。

摘要：堆沤肥是中国畜禽粪便处理利用的最主要方式。为探究不同堆沤肥方式对温室气体和氨气排放规律和温室效应,在北京市密云区开展了为期71 d的堆沤肥试验,以牛粪和玉米秸秆为原料,分析了静态堆沤(T1)、堆沤+翻抛(T2)、堆沤+覆膜(T3)、翻抛+覆膜(T4)等4种方式对堆沤肥过程中腐熟度、温室气体和氨气等指标的影响。结果表明,4个处理的种子发芽指数分别达到131.33%、134.49%、108.76%和136.24%,均满足堆肥产品的腐熟度要求(≥70%)。翻抛有利于CO_(2)、N_(2)O和NH3的排放,而覆膜抑制了N2O的生成,T2处理的增温潜势最高,T3处理的增温潜势最低,较对照组T1处理减排20.14%。因此,T3处理在能够保证堆肥产品的腐熟度要求的前提下,还可有效减少增温潜势。该研究可为中小养殖场户堆沤肥的工艺优化实践提供技术指导。

摘要：为了研究不同反应器好氧堆肥工艺对猪粪堆肥及磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole,SMZ)的降解效果,试验参照相应国家标准和已报道文献中的方法对3种不同反应器好氧堆肥工艺(T1处理组为静态堆肥、T2处理组为静态强制通风、T3处理组为强制通风加翻抛)的堆体温度、pH值、碳氮比、含水率、电导率、种子发芽指数、蛔虫卵死亡率、粪大肠菌群数及SMZ含量等指标进行测定,判定堆肥工艺优劣;根据SMZ降解数据建立一级降解动力学模型,分析SMZ与各指标之间的相关性,解析3个处理组SMZ的降解规律。结果表明:堆肥21 d后,T1、T2、T3处理组对于SMZ的降解率分别为80.51%、77.52%、93.83%,T3处理组在SMZ的降解中展现出较大的潜力;T1、T2、T3处理组SMZ在堆肥中的降解半衰期分别为7.49,7.76,4.24 d;SMZ含量与碳氮比、含水率呈极显著正相关(P<0.01),与种子发芽指数呈极显著负相关(P<0.01)。说明强制通风加翻抛反应器堆肥工艺可以更有效地促进堆肥腐熟及SMZ的降解。

摘要：针对南方水网地区畜禽养殖业发展受限问题,以浙江省江山港流域为研究对象,实地调研核定流域水污染物来源途径与入河污染负荷量;基于QUAL2K模型,建立地表水水质响应模型,评估江山港流域在达到目标水质时的畜禽粪便水环境承载力;运用情景分析法探究畜禽养殖与地表水水质响应关系。结果表明:1)2020年江山港流域入河负荷量为190.564 t(以氨氮计),土壤流失、污水处理厂、化肥施用、有机肥施用和水产养殖分别占总负荷的70.0%、14.8%、11.0%、2.8%和1.4%。2)当水质目标设定为达到Ⅰ类和优于Ⅱ类时,江山港流域能承载畜禽最大养殖量分别为133.5万和1622.1万头猪当量,当前养殖规模未超载。3)江山港流域地表水水质对畜禽养殖量的响应关系弱,畜禽养殖不是流域水环境保护的制约因素。建议江山港流域加强生态沟渠的建设与管理,协同实现畜禽养殖业发展与水环境保护。

摘要：为摸清东北地区畜禽粪污处理技术与资源化利用模式应用现状,该研究采用问卷调研与现场评估相结合的方式,对黑龙江、吉林和辽宁3省272个规模化养殖场进行了调研,分析了养殖畜种与存栏量、粪污产生量、粪污处理技术、粪污处理设施设备以及粪肥还田参数等数据,总结了东北地区畜禽粪污处理技术应用现状和资源化利用模式特点。结果表明:东北地区主要粪污收集工艺为干清粪,占比达94.35%。固体粪便以堆沤肥工艺为主,占所调研养殖场的86.93%,各畜种粪便存储设施面积符合畜禽规模化养殖场粪污资源化利用设施建设规范要求。液体粪污主要处理方式为粪水贮存,占所调研养殖场的68.18%;奶牛养殖场粪水贮存设施小于建设规范要求。东北地区粪肥还田主要种植作物为玉米,占所有种植作物的78.13%,现有配套土地面积普遍低于畜禽粪污土地承载力测算需求面积。固体粪肥主要施肥方式为人工施肥,占比达88.00%;液体粪肥主要施肥方式为漫灌和喷灌,占比分别为54.17%和37.50%。整体来看,东北地区粪污处理与资源化利用主要技术模式为“干清粪+粪便堆沤+粪水贮存”。研究结果可为东北地区粪污处理和资源化利用模式推广和政策制定提供参考。

摘要：随着中国农村人居环境整治力度的不断增强,农村厕所环境得到了极大改善。但中国寒冷、干旱地区受制于地理气候条件限制,导致传统“水冲式厕所+污水处理厂”的处理模式无法大规模使用,而传统旱厕又很难满足当前对粪污处理的卫生及无害化要求,亟需研发建设适合于寒冷、干旱地区的卫生旱厕。该研究对全国57个县(市、区)进行了走访调研,结合文献资料,结果如下:针对目前国内寒冷、干旱地区常用的卫生旱厕处理技术进行了归纳总结,主要包括好氧发酵技术和兼氧贮存技术两种,涵盖了堆肥式厕所、微生物降解式厕所、粪尿分集式厕所、双坑交替式厕所、太阳能干化式厕所5种类型厕所,对5种类型厕所进行卫生学和经济学对比评价,发现采用好氧发酵技术的微生物降解式厕所和生物堆肥式厕所对比其余3种采用兼氧贮存技术类型的厕所粪污处理效果显著,尤其是在粪污病原微生物的处理效果方面,具有灭活效果显著且处理时间短等优点。采用兼氧贮存技术的3种类型厕所在采购成本、运行成本及经济效益方面优势显著,但粪污处理效果不够理想。以上结果为后续研究基础,以期为中国农村“厕所革命”下一阶段厕所改造过程中卫生旱厕的选择提供参考。

摘要：中国畜禽粪污资源化利用技术模式的选择和应用情况底数不清,缺乏系统研究。该研究采用问卷调研与实地测量相结合的方式,对中国190个县(市区)2 589个养殖场进行调研,并从畜禽粪污收集方式、粪污处理方式、粪肥还田利用情况等方面进行统计分析。结果表明,畜禽规模养殖场清粪方式以干清粪为主,占养殖场总数的89.40%;固体粪便处理普遍采用堆(沤)肥处理,占养殖场总数的89.44%,液体粪污处理主要采用厌氧发酵和贮存发酵等技术,分别占41.59%和39.09%,目前大部分规模养殖场粪污处理设施建设符合规范要求,但部分养殖场设施水平不高;粪污处理后还田是主要利用方向,利用粪肥的作物以水果蔬菜等经济作物为主,占比可达61.83%。总结分析了中国畜禽粪污资源化利用存在问题,提出中国畜禽粪污资源化利用亟需提升处理设施标准化水平,提高设施装备水平,同时还需引导养殖场按照种养平衡要求配套足够消纳土地,提高粪肥还田利用机械化水平。该研究可为畜禽粪污资源化利用科技创新、技术推广提供基础支撑,对于促进畜禽粪污资源化利用和农业绿色发展具有指导意义。

摘要：为回收沼液中的磷元素,前期研究采用了由镁镧金属离子调控合成的层状双金属氢氧化物(Mg/La0.1-LDO)材料,发现其具有丰富的层间离子和纳米粒子,在磷吸附方面体现了优异性能,但材料回收的分散性及原料成本高等因素降低了其应用价值。该研究利用农作物(水稻、玉米)秸秆固定强化Mg/La0.1-LDO,通过共热解法制备了不同温度(400、500和600℃)的秸秆炭镁镧双金属氧化物纳米复合材料(BC-LDO),考察不同条件下制备的BC-LDO对沼液磷的回收能力和机理。结果表明,高温(600℃)热解更有助于纳米粒子固定在秸秆炭上,秸秆炭强化镁镧氧化物复合材料(6YBC-LDO)含有丰富的介孔和微孔,更易与磷酸盐结合形成LaPO_(4)沉淀和配体交换形成Mg_(3)(PO_(4))_(2)内球络合物,6YBC-LDO对磷酸盐具有高度选择吸附性并可多次重复利用,能在30 min内回收沼液中90%的磷,饱和吸附量达366.39 mg/g。将该材料应用于沼气工程沼液磷回收处理中,投加2 g/L吸附剂可去除沼液中90%以上的磷酸盐,表明采用6YBC-LDO处理沼液具有良好应用前景。

摘要：为了优化堆肥工艺,提高堆肥产品质量,研究黑曲霉对牛粪堆肥腐熟度和纤维素降解的影响。该研究以牛粪为原料,小麦秸秆为辅料,以不添加黑曲霉为对照,分别添加1%、2%和3%的黑曲霉进行好氧堆肥,研究了黑曲霉不同添加量对腐熟度指标、养分含量、腐殖质组成以及纤维素组分的影响,并采用激发发射荧光光谱结合荧光区域积分(Excitation Emission Matrix fluorescence spectra-Fluorescence Regional Integration, EEM-FRI)对堆肥腐熟度进行评估。结果表明,与对照组相比,黑曲霉接种量为2%可快速提高发酵温度,高温期提前1d出现,胡敏酸含量较初期增加49.94 g/kg,富里酸较初期减少37.51 g/kg,并提高了腐殖化水平。黑曲霉接种量为3%时种子发芽指数提高了2.38%,总磷含量增加了22.3%,纤维素和半纤维素降解率分别是对照组的1.36、1.42倍,更有利于堆肥的腐熟。通过EEM-FRI法发现添加黑曲霉可促进有机物降解,并促进了腐殖质物质的形成,加快了堆肥腐熟。相关性分析表明,添加黑曲霉后,发酵物料总磷含量与纤维素、胡敏酸以及富里酸类物质之间的相关性显著,说明黑曲霉促进了纤维素的降解以及腐殖质类物质的形成。综合考虑堆肥腐熟度和纤维素降解水平,建议牛粪堆肥中黑曲霉添加量为2%~3%。该研究可为利用黑曲霉促进牛粪堆肥腐熟,提高有机肥品质提供支持。

摘要：为准确掌握不同地区、不同阶段农业农村有机废弃物资源及还田情况,探明作物养分供需关系的动态变化,该研究以北京郊区为研究区域,基于统计年鉴和文献资料,估算2010—2019年京郊秸秆、尾菜、林果枝条、畜禽粪污和厨余垃圾资源总量和还田量,根据作物需求和有机养分当季释放率,量化养分供给与需求的时空差异。结果表明,京郊有机废弃物及其养分量10 a间持续下降,2010年分别为1.30×10^(7)、2.18×10^(5)t,至2019年分别下降了62.3%和71.8%。有机废弃物资源空间分布呈动态变化,2010年大兴区有机废弃物资源最多,2019年平谷有机废弃物资源最多。京郊乡村有机废弃物还田利用重点分布在东南部,各区有机废弃物还田养分量10a间持续降低,2019年较2010年减少53.5%~86.6%。在50%化肥配施条件下,有机废弃物有效养分供给与作物需求的匹配程度呈交错变化趋势,2010—2015年昌平、房山等区的废弃物养分过剩情况加剧,而2019年怀柔、密云等地出现养分亏缺;从养分类型看,门头沟氮、钾养分超载最严重,昌平区磷量过载严重。建议养分过剩区应结合区域需求,合理控制产业规模,或采用有机废弃物的高值多元利用、有机肥外运等方式进行养分调控;养分亏缺区则可适当扩大生产规模,提高废弃物的养分利用率。研究结果可为区域农业产业合理布局和废弃物资源化利用提供科学依据。