畜禽粪便堆肥过程中碳氮比C/N变化及温室气体排放综述
堆肥是畜禽粪便资源化利用的重要技术,但堆肥过程中碳氮损失会降低产品的农用价值并造成温室气体排放。
堆肥过程中的污染气体排放受多种因素影响,本文综述了堆肥原料类型、辅料类型、初始C/N、含水率和通风速率对畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体(CH4、NH3、N2O)排放的影响。
结果发现:48.7%的C 和27.7%的N 在堆肥过程中损失,其中CH4-C 损失平均占初始总碳的0.5%,NH3-N 和N2O-N 损失分别占初始总氮的18.9%和1.1%。不同种类粪便堆肥碳氮损失差异明显,猪粪和鸡粪堆肥的温室气体排放量高于牛粪和羊粪。
选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥均可促进有机物降解,其中以稻草或锯末为辅料时的温室气体排放量较低。初始C/N 对堆肥过程N 损失影响较大,总氮、NH3和N2O的损失均随C/N 的增加而降低,其中C/N 为20-25 时最适宜N 素保留。
初始含水率显著影响CH4和N2O的排放,其排放量随含水率的增加呈显著上升趋势,以含水率为60%-65%最为适宜。通风速率(以堆肥干基计)为0.1-0.2 L·kg-1·min-1 时,CH4排放和总碳损失较低;通风速率为0.1-0.3 L·kg-1·min-1 时,N2O、NH3和总氮损失较低。
因此,为降低畜禽粪便堆肥过程碳氮损失和温室气体排放量,建议采用的工艺参数为:通风速率0.1-0.3 L·kg-1·min-1、含水率60%-65%、C/N 为20-25。
结论:
(1)猪粪和鸡粪堆肥的温室气体排放量高于牛粪和羊粪。选择富含C的辅料与畜禽粪便联合堆肥,均可促进有机物降解,稻草或锯末作为辅料添加有利于减少温室气体排放。
(2)C/N 对CH4的排放没有显著影响。随着C/N 的增加,NH3和N2O的排放以及TN 损失整体呈下降趋势。整体来看,以C/N 为20-25时最适宜N素的保留。
(3)初始含水率显著影响CH4和N2O的排放。随着含水率的增加,CH4和N2O的排放量呈明显的上升趋势。整体来看,以含水率为60%-65%最为适宜。
(4)通风速率(以堆肥干基计)为0.1-0.2 L·kg-1· min-1 时,CH4排放和TC 损失相对较低;通风速率为0.1-0.3 L·kg-1·min-1 时,N2O、NH3和TN 损失较低。
来源:《农业环境科学学报》2021 年 11 期