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Effects of superphosphate addition on NH3 and greenhouse gas emissions during vegetable waste composting.

添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响


为研究过磷酸钙不同添加量对蔬菜废弃物堆肥过程中氨气和温室气体排放的影响,以生菜的废弃菜叶和玉米秸秆为原料,以过磷酸钙肥料为添加剂,进行了27 d的曝气供氧堆肥,对堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放(N2O、CH4和CO2)进行了监测.试验共设6个处理,除CK处理(不添加过磷酸钙)外,其余处理依次根据混合物料初始总氮物质量的5%、10%、15%、20%和25%的比例添加过磷酸钙.结果表明: 添加过磷酸钙对减少堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放均有明显效果,氨挥发总量较CK减少了4.0%~16.7%,总温室气体CO2排放当量减少了10.2%~20.8%.堆肥过程中排放的NH3对温室效应的贡献相对较大,各处理NH3的CO2排放当量为59.90~81.58 kg·t-1,占4种气体总CO2排放当量的69%~77%.蔬菜废弃物堆肥过程中适量添加过磷酸钙是减少氨挥发和温室气体排放并提高堆肥品质的有效措施.
 

To study the effects of superphosphate (SP) on the NH3 and greenhouse gas emissions, vegetable waste composting was performed for 27 days using 6 different treatments. In addition to the controls, five vegetable waste mixtures (0.77 m3 each) were treated with different amounts of the SP additive, namely, 5%, 10%, 15%, 20% and 25%. The ammonia volatilization loss and greenhouse gas emissions were measured during composting. Results indicated that the SP additive significantly decreased the ammonia volatilization and greenhouse gas emissions during vegetable waste composting. The additive reduced the total NH3 emission by 4.0% to 16.7%. The total greenhouse gas emissions (CO2-eq) of all treatments with SP additives were decreased by 10.2% to 20.8%, as compared with the controls. The NH3 emission during vegetable waste composting had the highest contribution to the greenhouse effect caused by the four different gases. The amount of NH3 (CO2-eq) from each treatment ranged from 59.90 kg·t-1 to 81.58 kg·t-1; NH3 (CO2-eq) accounted for 69% to 77% of the total emissions from the four gases. Therefore, SP is a costeffective phosphorusbased fertilizer that can be used as an additive during vegetable waste composting to reduce the NH3 and greenhouse gas emissions as well as to improve the value of compost as a fertilizer.
 


全 文 :添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及
温室气体排放的影响∗
杨  岩1,2  孙钦平2  李  妮2  刘春生1∗∗  李吉进2  刘本生2  邹国元2
( 1山东农业大学资源与环境学院 /土肥资源高效利用国家工程实验室, 山东泰安 271018; 2北京市农林科学院植物营养与资
源研究所, 北京 100097)
摘  要  为研究过磷酸钙不同添加量对蔬菜废弃物堆肥过程中氨气和温室气体排放的影响,
以生菜的废弃菜叶和玉米秸秆为原料,以过磷酸钙肥料为添加剂,进行了 27 d 的曝气供氧堆
肥,对堆肥过程中的氨挥发和温室气体排放(N2O、CH4和 CO2)进行了监测.试验共设 6 个处
理,除 CK 处理(不添加过磷酸钙)外,其余处理依次根据混合物料初始总氮物质量的 5%、
10%、15%、20%和 25%的比例添加过磷酸钙.结果表明: 添加过磷酸钙对减少堆肥过程中的氨
挥发和温室气体排放均有明显效果,氨挥发总量较 CK减少了 4.0% ~16.7%,总温室气体 CO2
排放当量减少了 10.2%~20.8%.堆肥过程中排放的 NH3对温室效应的贡献相对较大,各处理
NH3的 CO2 排放当量为 59.90~81.58 kg·t
-1,占 4种气体总 CO2 排放当量的 69% ~77%.蔬菜
废弃物堆肥过程中适量添加过磷酸钙是减少氨挥发和温室气体排放并提高堆肥品质的有效
措施.
关键词  过磷酸钙; 蔬菜废弃物; 堆肥; 氨气; 温室气体
文章编号  1001-9332(2015)01-0161-07  中图分类号  S141.4; X51  文献标识码  A
Effects of superphosphate addition on NH3 and greenhouse gas emissions during vegetable
waste composting. YANG Yan1,2, SUN Qin⁃ping2, LI Ni2, LIU Chun⁃sheng1, LI Ji⁃jin2, LIU
Ben⁃sheng2, ZOU Guo⁃yuan2 ( 1College of Resources and Environment Science, Shandong Agricul⁃
tural University / National Engineering Laboratory for Efficient Utilization of Soil Resources, Tai’ an
271018, Shandong, China; 2Institute of Plant Nutrition and Resources, Beijing Academy of Agricul⁃
ture and Forestry Sciences, Beijing 100097, China) .⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(1): 161-
167.
Abstract: To study the effects of superphosphate (SP) on the NH3 and greenhouse gas emissions,
vegetable waste composting was performed for 27 days using 6 different treatments. In addition to the
controls, five vegetable waste mixtures (0.77 m3 each) were treated with different amounts of the
SP additive, namely, 5%, 10%, 15%, 20% and 25%. The ammonia volatilization loss and green⁃
house gas emissions were measured during composting. Results indicated that the SP additive signi⁃
ficantly decreased the ammonia volatilization and greenhouse gas emissions during vegetable waste
composting. The additive reduced the total NH3 emission by 4.0% to 16.7%. The total greenhouse
gas emissions (CO2⁃eq) of all treatments with SP additives were decreased by 10.2% to 20.8%, as
compared with the controls. The NH3 emission during vegetable waste composting had the highest
contribution to the greenhouse effect caused by the four different gases. The amount of NH3(CO2⁃
eq) from each treatment ranged from 59.90 kg·t-1 to 81.58 kg·t-1; NH3(CO2⁃eq) accounted for
69% to 77% of the total emissions from the four gases. Therefore, SP is a cost⁃effective phosphorus⁃
based fertilizer that can be used as an additive during vegetable waste composting to reduce the NH3
and greenhouse gas emissions as well as to improve the value of compost as a fertilizer.
Key words: superphosphate; vegetable waste; composting; NH3; greenhouse gas.
∗农业部公益性行业(农业)科研专项(201303089⁃2)和农业部 2014年农业生态环境保护项目资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: csliu@ sdau.edu.cn
2014⁃07⁃31收稿,2014⁃10⁃19接受.
应 用 生 态 学 报  2015年 1月  第 26卷  第 1期                                                         
Chinese Journal of Applied Ecology, Jan. 2015, 26(1): 161-167
    温室效应是当今社会关注的全球性环境问题,
减少温室气体排放作为解决该问题的重要途径已成
为各国专家学者的研究热点.N2O 和 CH4是对温室
效应贡献较大的温室气体,其增温潜势分别是 CO2
的 298和 25倍,到 2004 年,N2O和 CH4的排放总量
分别占人为温室气体排放总量的 14.3%和 7􀆰 9%[1] .
研究发现,堆肥过程中有机态氮的降解及其硝化、反
硝化作用会产生一定量的 N2O,其产生量约占堆肥
总氮质量的 0.2%~9.8%[2-5] .此外,由于通风和翻堆
工艺的限制及氧气的扩散距离有限,堆体内部局部
厌氧状况普遍存在,也会产生一定量的 CH4,产生量
约占堆体总碳质量的 0.8% ~ 6%[6-7] .因此,堆肥被
认为是温室气体主要的人为排放源之一[8],而堆肥
过程中的温室气体减排问题也被越来越多的学者所
关注.
堆肥过程中氮素损失的主要途径为铵态氮以氨
气形式挥发[9],而氨气可在大气中部分转化为 N2O,
造成间接温室效应(NH3⁃N对 N2O⁃N 的间接贡献系
数为 0.01[1]).添加过磷酸钙能够有效减少堆肥过程
中的氨挥发[10-11] .有研究指出,添加过磷酸钙能够
减少堆肥过程中 60% ~85%的氮素损失[12],但添加
过磷酸钙对堆肥过程中温室气体排放的影响尚未有
明确结论[8,13] .过磷酸钙为酸性肥料,其添加量对堆
肥过程影响较大,罗一鸣等[14]提出,畜禽粪便堆肥
实践中添加过磷酸钙的质量占初始物料干质量的比
例为 3.3%~6.6%时,可达到减少氨挥发、提高堆肥
品质的效果.
近年来,我国蔬菜产业化发展迅速,蔬菜废弃物
的产生量逐年增大,2012年我国可收集利用的蔬菜
废弃物量达到 4.21 亿 t[15] .蔬菜废弃物中含有与常
用天然有机肥料相当的营养成分[16](以干物质计,
氮含量为 3% ~ 4%,磷含量为 0.3% ~ 0.5%,钾含量
为 1.8% ~ 5.3%),利用堆肥技术将蔬菜废弃物进行
资源化利用已成为国内外相关研究的热点[17-21] .但
由于蔬菜废弃物含水量较高,经粉碎堆肥时易发生
粘连,导致物料孔隙度减小[22],堆体内氧含量水平
降低,进而延长堆肥周期[19],影响堆肥质量和周围
的环境质量.对堆肥工艺及过程参数的改进是目前
蔬菜废弃物好氧堆肥研究的重要内容[23],而关于减
少蔬菜废弃物堆肥过程中氨气及温室气体排放的研
究则较少见.因此,本试验通过对蔬菜废弃物堆肥过
程中添加不同量过磷酸钙后的氨气及温室气体排放
进行监测,以期了解蔬菜废弃物堆肥过程中温室气
体的排放规律,为研究过磷酸钙对堆肥过程中氨气
及温室气体的减排效果提供数据支持.
1  材料与方法
1􀆰 1  试验材料
试验在北京市大兴区河津营绿福蔬菜生产合作
社进行.所需生菜废弃物和玉米秸秆均由当地农户
提供,鸡粪购买自当地有机肥经销商,其中玉米秸秆
作粉碎处理(粒径<5 mm),生菜及鸡粪未作处理.各
种原料养分含量见表 1.
1􀆰 2  试验设计
试验于 2014 年 5—6月进行,全程 27 d.共设 6
个处理,3次重复.除 CK(不添加过磷酸钙)外,根据
混合物料初始总氮物质量的 5%~25%(相当于物料
干质量的 2.1%~10.3%),设 5个不同过磷酸钙添加
水平,各处理物料鲜基质量、过磷酸钙添加量如表 2
所示.鸡粪的添加量与生菜废弃物的质量比为 1 ∶ 1
(按干物质计);按照 C / N 值为 25 设置各处理物料
用量,初始含水量为 72%,每个处理的物料混匀后
装入体积为 0.77 m3的保温箱内.物料装入前,将聚
氯乙烯(PVC)管连接成栅栏状,并按等间距交叉钻
孔后铺于保温箱底部,6 个箱子并连组成一套曝气
系统,每个箱子的通气速率为 0􀆰 27 m3·min-1·m-3,
表 1  堆肥原料的基本性状
Table 1  Properties of raw materials used in composting
原料
Material
全碳
Total C
(%)
全 N
Total N
(%)
全磷
(P2O5)
Total P
(%)
全钾(K2O)
Total K
(%)
含水量
(鲜基)
Water
content
(fresh) (%)
生菜 Lettuce 26.96 2.83 1.04 4.47 93.18
玉米秸秆
Maize straw
40.49 0.66 0.15 0.62 14.73
鸡粪
Chicken manure
30.45 3.09 2.19 2.13 34.69
表 2  试验设计
Table 2  Design of experiment
处理
Treat⁃
ment
生菜+鸡粪+
玉米秸秆
Lettuce+chicken
manure+
maize
straw
(kg)
过磷酸钙
添加量
Additive
superphosphate
(kg)
磷占总氮的
比例
Ratio of
P to
total N
(%)
过磷酸钙
添加比例
Ratio of
additive
superphosphate
to dry matter
(%)
CK 124.97 0 0 0
S5 124.97 0.72 5 2.1
S10 124.97 1.44 10 4.1
S15 124.97 2.15 15 6.2
S20 124.97 2.87 20 8.2
S25 124.97 3.59 25 10.3
261 应  用  生  态  学  报                                      26卷
曝气频率为前 4 d每 4 h曝气 15 min,第 5天开始每
8 h曝气 15 min,第 11天进行翻堆加水,将各处理含
水率调至 60%.
1􀆰 3  测定指标及分析方法
氨挥发的测定采用箱式抽气法.在堆肥第 1 ~ 7
天及第 9、12、16、25 天的 9:30 进行氨挥发的测定,
将直径为 15 cm、高度为 20 cm的圆柱形箱体底部埋
入堆体中,用抽气泵抽气 10 min,换气频率为 15~20
次·min-1,抽出气体用已标定的 0.1 mol·L-1硫酸
吸收,标准浓度的氢氧化钠反滴定[24] .
温室气体采用密闭式静态箱法收集[25] .采气时
间为 9:30—10:30[26],分别在 0、20、40、60 min 时各
采集 1次气体,并记录气温;各目标气体每个监测日
均采集 3个平行样品.堆肥开始后连续采样 7 d,其
后每隔 3 d采样 1 次,收集 3 次后隔 7 d 采样 1 次.
堆肥期间,每天 9:00 和 15:00 测定堆肥表层下
30 cm处温度,取其平均数作为当日温度.
温室气体浓度采用 Agilent7890A 气相色谱测
定. CH4 和 CO2 的检测使用氢火焰离子检测器
(FID),工作温度为 200 ℃;N2O 的检测使用微电子
捕获检测器(ECD),工作温度为 330 ℃ .色谱柱为
Porpak Q柱,柱温 55 ℃,载气为高纯 N2 .
1􀆰 4  计算方法和数据分析
温室气体排放通量计算公式如下:
F= ρ·h·dc·dt-1·273·T-1
式中:F为排放通量(μg·m-2·h-1);h 为箱内有效
空间的高度(m);ρ 为标准状况下温室气体的密度
(N2O 1.25 kg·m
-3,CH4 0. 72 kg·m
-3,CO2 1􀆰 98
kg·m-3);dc·dt-1为箱内气体浓度随时间的变化率
(μL·L-1·h-1);T为采气箱内温度(K).
使用 Excel 2010 和 SAS 统计分析软件处理数
据,方差分析采用 SSR多重比较法.
2  结果与分析
2􀆰 1  堆肥温度变化
堆肥期间不同处理的堆体温度变化如图 1 所
示,各处理堆肥温度维持在 50 ℃以上的天数总体上
呈现出随着过磷酸钙添加量的增加而增加的趋势.
从堆肥第 1天开始,各处理温度均达到 50 ℃以上,
并且各处理温度维持在 55 ℃以上的天数均达 7 d
以上,为杀灭堆肥中所含致病菌及堆肥腐熟提供了
保证.其中 S25处理维持在 50 ℃以上的天数最长,达
到 15 d;其余处理在翻堆后均出现了温度降至 50 ℃
以下的情况.添加过磷酸钙处理第13天时,堆体温
图 1  各堆肥处理温度的变化
Fig.1  Change of temperature during composting under different
treatments.
T: 气温 Air temperature.
度均重新达到 50 ℃以上,其中 S5处理维持在 50 ℃
以上的天数为 2 d,S10、S15和 S20处理则为 4 d.S10、S15
和 S25处理的平均温度显著高于 CK 处理 ( P =
0􀆰 047),其中 S10的平均温度最高,为 51.90 ℃ .
2􀆰 2  NH3的挥发特征
添加过磷酸钙的堆肥处理出现氨挥发高峰的时
间均晚于 CK处理(图 2),并且 CK处理的氨挥发峰
值最大,为 18089.10 mg·m-2·h-1 .此外,堆肥过程
中添加过磷酸钙处理的氨挥发速率平均值均显著低
于 CK处理(P<0.0001),其中处理 S5和 S20的平均氨
挥发速率显著低于其他处理,分别为 9104 和 9067
mg·m-2 ·h-1,比 CK 处理分别减少了 24. 6%和
24􀆰 9%.因此,本试验条件下添加过磷酸钙显著降低
了堆体氨挥发速率,这可能是因为过磷酸钙为酸性
肥料,降低了堆体的初始 pH 值[10];另一方面可能
是磷酸根离子与部分 NH4
+ ⁃N 结合,形成结晶或复
合体等,使其不易向 NH3⁃N转化[27] .
2􀆰 3  N2O排放特征
从图 2 可以看出,添加过磷酸钙处理在堆肥第
1 天的 N2O 排放速率均极显著低于 CK ( P <
0􀆰 0001),其中 S10的 N2O排放速率最低,仅为 11005
μg·m-2·h-1,比 CK 处理低 48.9%.蔬菜废弃物堆
肥过程中的 N2O排放主要集中于堆肥第 1 周,其中
CK处理峰值最大(21532 μg·m-2·h-1),出现在堆
肥第 1 天,为添加过磷酸钙各处理排放峰值的
1.43~1.82倍,其他各处理到堆肥第 2 天时均出现
N2O排放峰.随着堆肥时间的增加,N2O 排放速率呈
现剧烈下降的趋势,添加过磷酸钙对堆肥过程中的
铵态氮和硝态氮含量均有影响,因此可能影响到
N2O的排放[9] .
从 26 d 的累积排放量来看,添加过磷酸钙能够
减少堆肥过程中的N2O排放,在本试验条件下,随
3611期                杨  岩等: 添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响           
图 2  添加过磷酸钙对堆肥过程中氨挥发速率及 N2O、CH4和 CO2 排放速率的影响
Fig.2  Effects of superphosphate addition on ammonia volatilization, N2O, CH4 and CO2 emission rates during composting.
着过磷酸钙添加量的增加,N2O排放量逐渐减少,其
中 S20和 S25处理与 CK差异显著(P = 0.0002),S20处
理的 N2O累积排放量最低,为 0.68 g·m
-2,仅占 CK
处理的 65.3%;但处理 S20和 S25间差异不显著.
2􀆰 4  CH4排放特征
整个堆肥过程中 CH4的排放速率总体呈现出先
增大后减小的趋势(图 2),这可能与堆肥前期温度
较高,有机物降解速率较快有关.此外,处理 S10、S25
与 CK在堆肥第 14 天,其余处理在堆肥第 18 天时
出现明显排放峰,这可能与第 11 天时进行翻堆加
水,微生物活动加剧,促进了有机物的降解有关;第
26天时各处理 CH4的排放速率均出现明显下降,这
可能是物料中可利用的有效碳源减少造成的.整个
堆肥过程中添加过磷酸钙处理的 CH4平均排放速率
均显著小于 CK 处理(P<0.0001),其中处理 S10最
小,为 1472 μg·m-2·h-1 .
在 26 d的累积排放量中,与 CK处理相比,添加
过磷酸钙处理均显著降低了 CH4累积,其中 S10的
CH4累积排放量最低,为 0.88 g·m
-2,仅占 CK 的
16.2%,与 S25处理差异不显著.可见,为减少 CH4排
放,添加适量的过磷酸钙即可.
2􀆰 5  CO2 排放特征
从图 2可见,堆肥过程中 CO2 排放速率总体呈
现出下降趋势,堆肥第 14天时各处理均出现明显的
排放峰,这可能是由于第 11天的翻堆加水促使微生
物活动加剧所致.整个监测过程中,S25处理的 CO2
平均排放速率最小,为 3975 mg·m-2·h-1,比 CK
减少 13.5%,差异显著(P = 0.0002).从整个堆肥过
程中 CO2 累积排放量来看,S10、S15、S20与 CK无显著
差异,S5和 S25则与 CK 存在显著性差异,其中 S5的
CO2 累积排放量是 CK 的 1.79 倍,而 S25则比 CK 减
少 45.5%,存在着低量过磷酸钙加入增加 CO2 排放,
而增加用量又会使 CO2 排放逐渐降低的现象.因此,
在本试验条件下,堆肥过程中的 CO2 累积排放量随
着过磷酸钙添加量的不同出现较大变化,处理 S25的
CO2 累积排放量最小,为 2480 g·m
-2 .
2􀆰 6  总温室效应
N2O、CH4和 CO2 为目前主要的温室气体,而
NH3也可在大气中部分转化为 N2O,造成间接温室
效应.本试验条件下各处理 N2O、CH4、NH3的 CO2 排
放当量如表 3所示.从表中可以看出,堆肥过程中排
放的 NH3对温室效应的贡献相对较大,占 4 种气体
总 CO2 排放当量的 69%~77%;按 CO2 排放当量计,
各处理 NH3的平均 CO2 排放当量为 67􀆰 63 kg·t
-1,
分别是 N2O、CH4和 CO2 对应值的 34.86、139.74 和
3.15倍.本试验条件下,添加过磷酸钙使堆肥过程中
总温室气体排放量显著降低(P<0.0001),其中处理
S20总 CO2 排放当量值最低,为 83.63 kg·t
-1,但与
处理 S5和 S25间差异不显著,平均比 CK处理减少约
24%的CO2排放当量.因此,适量添加过磷酸钙可在
461 应  用  生  态  学  报                                      26卷
表 3  堆肥过程中 N2O、CH4、CO2 和 NH3温室气体排放效果
Table 3  N2O, CH4, CO2 and NH3 greenhouse gas emission effect during composting (kg·t
-1)
处理
Treatment
N2O CH4 CO2 NH3 合计
Total
CK 2.26±0.04 0.99±0.12 20.74±0.46 81.58±5.11 105.56±5.63a
S5 2.22±0.05 0.67±0.04 24.25±0.96 61.17±2.26 88.31±2.80bcd
S10 2.09±0.27 0.16±0.01 22.31±0.94 70.26±5.49 94.82±4.93b
S15 2.17±0.22 0.62±0.01 21.89±0.42 66.35±0.81 91.03±0.99bc
S20 1.44±0.21 0.27±0.02 22.03±1.34 59.90±0.66 83.63±1.79d
S25 1.46±0.12 0.20±0.02 17.69±1.60 66.52±1.29 85.87±2.60cd
kg·t-1:每吨物料(以鲜基计)排放温室效应气体的 CO2 当量 The CO2 equivalent of greenhouse gas discharged from the fresh material per ton; N2O、
CH4和 NH3的增温潜势分别是 CO2 的 298、25和 3.86倍[1,28] The global warming potential of N2O, CH4 and NH3 were 298, 25, and 3.86 times of
CO2, respectively[1,28] .
节约堆肥成本的同时,达到减少温室气体排放的
效果.
3  讨    论
本堆肥试验的前 11 d为高温发酵期(平均温度
大于 56 ℃),同时也是堆体氨挥发速率较高的时
期,从第 12天开始,堆体温度出现明显下降,氨挥发
速率变化则趋于平缓,这与 Sasaki 等[29]提出的氨挥
发速率与堆体温度间存在较为吻合的正相关关系的
结论相一致.此外,堆肥过程中的氨挥发速率还与堆
肥的物料结构、pH 值及翻堆频率等因素有关,通过
调节这些因素,增强堆体对铵态氮的固持能力,进而
使高温期大量产生的铵态氮相对不易转化成氨气,
从而大幅度地减少氨挥发损失[2,30-31] .本研究中提
高过磷酸钙添加量使堆体氨挥发显著减少,可能是
由于添加过磷酸钙造成堆体初始 pH 值下降[10],并
且磷酸根离子促使部分 NH4
+ ⁃N 与堆肥物料中的
Mg2+、Ca2+等其他离子结合,形成 NH4MgPO4·6H2O
结晶及 NH4CaPO4 复合体等,不易向 NH3⁃N 转
化[27],从而降低了整个堆肥期间的氨挥发损失.受
采样方法、采样时间及物料含水率等因素的影响,试
验中氨挥发速率值整体偏大,因此仅作为处理间比
较,若要量化蔬菜废弃物堆肥过程中的氨挥发量,尚
需作进一步研究.
本试验条件下,各处理 N2O 排放初期较高,而
后持续降低,其排放主要集中于堆肥高温期,这可能
与堆肥初期蔬菜废弃物中 NOx
- ⁃N 的含量较高有
关[32-33] .但吴伟祥等[34]认为,堆肥高温期时堆体的
平均温度达到或高于 50 ℃,造成大量微生物死亡或
休眠[35],进而影响堆肥物料的氮素代谢而抑制 N2O
产生.堆肥过程中的 N2O 产生和排放是一个非常复
杂的过程,涉及到多种微生物的代谢途径,受各种堆
肥参数的影响[34],因此,进一步开展堆肥过程中
N2O产生与排放规律及其机理研究,对控制堆肥过
程中 N2O排放具有重要的现实意义.
试验中 CH4排放峰并未出现在有机物分解速率
较快的高温期,而是出现在堆肥的中后期,这与以往
堆肥研究[4-7]中的 CH4排放规律并不一致,可能是
堆肥前期的微生物活性较强,而且蔬菜废弃物的粘
连导致孔隙度减小,堆体内有大量 CH4气体存留,翻
堆操作促进了这些 CH4气体的逸出;堆肥中后期,温
度开始降低时,嗜温微生物活性有所增强,而嗜热微
生物仍有较高活性,加水提高了物料含水率,使微生
物活性增强,进而导致局部厌氧环境的产生,引起中
后期排放量的明显增加.本试验中添加过磷酸钙显
著降低了 CH4排放量,其中 S10处理 CH4累积排放量
最小,比 CK处理减少 80%以上;堆肥 CH4排放总体
呈现出随着添加量的增加而减少的趋势,与罗一鸣
等[14]在猪粪堆肥过程中添加不同量过磷酸钙得出
的结论完全相反,这可能与堆肥原料不同有关,其作
用机理尚需进一步研究.
将 N2O、CH4、NH3、CO2 进行温室效应贡献分析
发现,本试验条件下,各处理 NH3的平均贡献率达
73%以上,而罗一鸣等[14]研究猪粪堆肥时得出 N2O
的温室效应贡献率达 62%以上,这可能与堆肥原料
的种类及理化性状等条件有关.本试验条件下,各处
理平均 NH3⁃N 损失为 N2O⁃N 损失的 3.61 倍,这与
贺琪等[9]的研究结论相一致,即氨挥发是堆肥过程
中氮素损失的主要途径之一.
4  结    论
本试验条件下,各堆肥处理温度维持在 55 ℃以
上的天数均达 7 d 以上,达到了堆肥无害化的温度
时间要求.NH3⁃N 挥发是蔬菜废弃物堆肥过程中氮
素损失的主要途径之一;添加过磷酸钙可以显著减
少氨挥发损失(P<0.0001),按照 P 单质添加量占堆
5611期                杨  岩等: 添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响           
肥物料总氮物质量的比例为 5%和 20%添加过磷酸
钙处理(即 S5和 S20)累积氨挥发量最小,分别比 CK
处理减少 16.7%和 15.5%.NH3的温室效应贡献率最
大,各处理 NH3的 CO2 排放当量平均值占 4 种气体
总 CO2 排放当量平均值的 73.8%;添加过磷酸钙处
理温室效应气体排放量(CO2 排放当量)均比 CK减
少 10%以上,并达显著水平(P<0.0001).表明适量
添加过磷酸钙能够显著降低蔬菜废弃物堆肥过程中
的氨气及其他温室气体排放.
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作者简介  杨  岩,男,1987 年生,博士研究生.主要从事有
机废弃物在农业中的循环利用研究. E⁃mail: tornado23@
126.com
责任编辑  张凤丽
7611期                杨  岩等: 添加过磷酸钙对蔬菜废弃物堆肥中氨气及温室气体排放的影响