pH值对好氧堆肥过程中含氮气体排放和有机氮化合物转化的影响

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针对好氧堆肥过程中因高p H值导致的NH3挥发,本文设置了不同p H值和添加过磷酸钙处理(T1:对照,常规堆肥;T2:p H为8.5;T3:p H为7.5;T4:p H为6.5;T5:添加10%过磷酸钙),研究了p H值对好氧堆肥过程中含氮气体排放和有机氮化合物转化的影响,以期为减少堆肥过程中含氮气体的排放及降低氮素损失提供理论依据。主要研究结果如下:1、好氧堆肥的初始p H值越高,总氮损失越大,至堆肥结束时,p H值最高的常规处理T1的总氮损失率最高为29.60%,T2~T5处理分别为28.66%、21.60%、19.76%和22.09%;不同处理堆肥总氮的损失主要发生在堆肥的前4~6d。2、初始p H值越高,NH3挥发速率与累计挥发量越大。T2~T5处理NH3挥发速率比常规处理T1分别降低了37.90%、65.57%、83.50%和64.65%。至堆肥结束时,T2~T5处理NH3累计挥发量比常规处理T1分别降低了35.80%、66.93%、84.49%和62.42%。NH3挥发主要是在堆肥的高温期,此期内的氨挥发累计量占累计氨挥发总量的95%以上;NH3挥发峰值出现在堆肥的第4~5d。3、铵态氮在堆肥的前4d大量积累,并达到峰值,导致堆体p H值迅速升高,这是在高温条件下造成NH3大量挥发的主要原因。低p H的T4处理其堆体p H的上升较其它处理推迟2d,在第6d达到峰值,p H值为7.71,而T1、T2、T3和T5处理的p H值均在8.0以上。4、初始p H值越高,N2O排放速率与累计排放量越大。T2处理N2O的排放速率分别是T3和T4处理的2倍和3倍。至堆肥结束时,T2~T4处理N2O累计排放量分别为465.09 mg·m-2、285.35 mg·m-2和211.94 mg·m-2;至堆肥结束时,T4处理NH4+-N含量最高,为0.17 g·kg-1,NO3--N含量最低,仅为0.06 g·kg-1,说明p H值在6.5左右时可抑制硝化作用的进行,从而减少了N2O的排放。堆肥过程中N2O排放速率的峰值有2个,分别出现在堆肥的第2d和10d。5、酸解有机氮的降解主要发生在堆肥的前4d,T1~T5处理酸解有机氮的降解率分别为6.93%、8.48%、4.85%、6.82%和5.80%,以p H为7.5的T3处理的降解速率最低;不同酸解有机氮组分的降解速率不同,以氨基酸态氮的降解为主,氨基酸态氮的快速降解是造成肥堆中铵态氮大量积累的主要原因。6、添加10%添过磷酸钙可使堆体p H值下降0.2~0.8个单位,导致NH3累计挥发量比T1减少了62.4%,与p H值为7.5的T3处理相当;添加过磷酸钙能通过降低堆肥过程中NH4+-N含量减少了NH3挥发,同时通过抑制硝化作用,减少了N2O的排放,N2O累计排放量比T1减少了23.6%。上述结果表明,当堆体初始p H>7.5时,堆肥物料中的氨基酸态氮快速降解造成堆体中的铵态氮大量积累,导致p H值迅速升高,从而引起堆肥过程中NH3的大量挥发和氮素损失。
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