木醋液对牛粪堆放过程温室气体排放规律的调控研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
51266014
项目类别：
地区科学基金项目
资助金额：
48.0万
负责人：
周岭
依托单位：
塔里木大学
学科分类：
E0607.可再生能源与新能源利用中的工程热物理问题
结题年份：
2016
批准年份：
2012
项目状态：
已结题
起止时间：
2013-01-01 至2016-12-31

项目参与者：
石长青；王咏梅；郑文轩；李正涛；刘清平；
关键词：
牛粪排放温室气体调控木醋液

项目摘要

Using wood vinegar to regulate the pollution problem that poultry and animal feces engender in the process of stacking. Not only reduce the pollution of poultry and animal feces in xinjiang, but also can achieve the effective utilization of resources of forest and agricutural residues in xinjiang. Which is very important for the sustainable development of ecological agriculture in xinjiang. In this paper, our research contents as follows: First, wood vinegar was produced from cotton stalk, dates branch and cow muck by the self-made continuous pyrolysis furnace, then do the element analysis; Second, through studying the impact of greenhouse gas emissions rules in the process of poultry and animal feces stacking that by wood vinegar. So this paper reveals dynamic relation between greenhouse gas emissions rules and impact factors, analyzes the activity component that wood vinegar control greenhouse gas emissions, and establish mathematical model that used in stacking process analysis and regulating the greenhouse gases. .Project target：Pubilshing 4-6 papers which include 1-2 papers cited by EI or SCI;Training 1-2 young teachers; Developing 2-3 post-graduates.

利用木醋液调控畜禽粪便在堆放过程中的污染问题，不仅减少新疆畜禽粪便污染问题，同时可实现新疆农林剩余物资源化有效利用，对新疆生态农业可持续发展具有重要的意义。研究内容：采用自制连续热解炉，以棉秆、枣枝、牛粪为原料制取木醋液对牛粪进行堆放处理，通过木醋液对牛粪堆放过程理化性质及碳、氮元素形态时空变化的影响，揭示木醋液影响牛粪堆放过程温室气体排放的规律及排放过程与影响因子之间的动态关系，分析木醋液调控温室气体排放的活性成分及建立应用于堆放过程分析和调控温室气体的数学模型。项目完成时技术指标: 项目完成时，撰写论文4-6篇，其中争取1－2篇为EI或SCI收录，核心期刊3-4篇，培养青年教师1-2名，硕士研究生2-3名。

结项摘要

本研究以牛粪为堆肥原料，锯末作为调理剂，通过静态好氧堆肥试验，系统考察了棉秆木醋液的添加对牛粪堆肥理化性质时空特征变化的影响，分析了棉秆木醋液的添加对牛粪堆肥过程温室气体排放的影响，探讨了木醋液调控牛粪堆肥过程温室气体排放的作用机理，以及堆体温度、有机质和总氮与CH4:CO2的相关性大小。主要研究结果如下：.（1）通过添加3.0%棉秆木醋液，堆体温度提高5-7℃，堆肥周期缩短1-2天，加快堆肥进程，缩短了堆肥周期。添加3.0%棉秆木醋液，在高温期，堆体自由空域大于30%，堆肥腐熟期的自由空域呈现层次效应TopFAS>CenterFAS>BottomFAS。添加棉秆木醋液降低了14%-26%的碳损失，提高堆体中总氮含量。.（2）堆肥过程中，堆体上中下三层CO2、CH4的排放呈现先增加后减少的趋势。CO2排放在后期有不同程度的增加，中间层增加程度最大，上层和下层最小；CH4排放量下层最大，中层次之，上层最小，出现梯度性变化。在整个堆肥过程中，CH4排放主要集中在前一周，占到总排放的60%-87%。通过向牛粪堆肥中添加3.0%的棉秆木醋液，在第7天后就抑制了CH4排放，2周后CH4排放基本为零，与对照组相比，堆肥结束CH4排放降低了15%。CH4和CO2排放在同一水平面上差异不显著，而在垂直方向上存在显著差异。添加3.0%的棉秆木醋液，CO2上中下平均排放量分别为22.04%、21.51%和22.71%，排放总量比对照组CK平均高86%。通过物料平衡分析，对照组比处理组损失量平均高出14%-26%，与前期CH4、CO2排放量大致吻合。随着木醋液浓度增加，碳损失量降低，到堆肥后期，碳损失量比对照组平均减少了34%，提高了堆肥产品中有机质的含量。.（3）通过回归分析发现，CO2与O2存在一元线性关系，CH4与O2存在二元线性关系。CH4的排放受氧体积分数影响很大，添加3.0%棉秆木醋液处理组在前期FAS大于其他处理组，与氧体积分数相对应，进一步说明3#有利于堆肥顺利进行。CH4:CO2与温度、总有机质和总氮呈线性关系，与温度和总有机质呈正相关，与总氮呈负相关。