鸡粪好氧堆肥过程氨气与温室气体排放特征及协同减排机制

为研究畜禽粪便好氧堆肥过程氨气(NH3)与温室气体的排放特征及协同减排机制,以鸡粪与蘑菇渣为原料,设置9组不同条件的好氧堆肥正交实验,并进行为期45d的跟踪监测,了解好氧堆肥过程基本理化参数变化,分析NH3和温室气体的排放规律及最佳减排条件,探究微生物群落与环境因子、气体排放通量之间的相关性.结果表明:含水率与碳氮比(C/N)变化影响整个堆肥进程,经45d堆肥后,大多数处理组的堆肥均已经完全腐熟,且添加一定比例的椰壳生物炭与钙镁磷肥可以提高堆肥腐熟度.NH3和4种温室气体(CH4、N2O、CO、CO2)在堆肥前期(1～22 d)排放通量较高,人工翻堆会增加气体排放通量.NH3和温室气体排放的影响因子和最佳减排条件各不相同,存在"此消彼长"的关系.对NH3、CH4、N2O排放影响较大的因子是椰壳生物炭占比、钙镁磷肥占比和通风速率,有利于这3种气体协同减排的条件为含水率60%、椰壳生物炭0或5%、钙镁磷肥0或5%或10%、通风速率0.12 L·min-1·kg-1,其中含水率60%、椰壳生物炭占比5%、通风速率0.12 L·min-1·kg-1是NH3和CH4协同减排的最佳条件.整个堆肥过程中,门水平与属水平的微生物群落相对丰度均发生明显变化,C/N和温度是微生物群落变化的主要驱动因素;堆肥前期(22d前),门水平的优势菌为Firmicutes、Actinobacteria、Bacteroidetes和Proteobacteria,其中Firmicutes对NH3与温室气体的排放具有显著影响.研究表明,鸡粪好氧堆肥过程中影响NH3和温室气体排放的因子很多,通风条件下进行调理剂种类及配比优选有望实现NH3、CH4和N2O的协同排放.