蓝藻高温堆肥保氮技术的研究

鲁蓉蓉

（芜湖职业技术学院园林园艺学院，安徽芜湖241003）

蓝藻高温堆肥保氮技术的研究

鲁蓉蓉

（芜湖职业技术学院园林园艺学院，安徽芜湖241003）

蓝藻高温堆肥过程中氮素损失途径主要是以NH3、N2O等气态形式逸出。作者分析了蓝藻堆肥过程中氮素转化的规律并添加化学保氮剂以减少堆肥过程中氮素的损失。结果表明，堆肥过程中铵态氮与硝态氮含量均呈现出先上升后下降的趋势，总氮的损失率为8.75%。蓝藻高温堆肥过程中添加化学保氮剂，在第4～10天时，氨的挥发被明显抑制，其挥发量减少了24.11%；采用质量比Mg(OH)2∶H3PO4∶H2O=3∶11∶86的混合物作为化学保氮剂对控制蓝藻高温堆肥过程的氮素损失具有一定的效果。

蓝藻；高温堆肥；氮损失；保氮剂

随着淡水湖泊水体富营养化的日益加剧，蓝藻暴发的湖泊也越来越多。打捞上来的蓝藻如不及时处理，势必会造成二次污染。高温堆肥过程中较易损失氮，其途径为铵态氮转化为NH3、NOx排放，使堆肥的养分降低，同时也会污染环境。因此，高温堆肥过程中的保氮技术，一直是国内外学者研究的热点。

作者研究了蓝藻高温堆肥过程中氮素的损失特征及其转化规律，探讨了化学保氮剂对蓝藻高温堆肥中氮素损失的影响[1]，旨在为蓝藻高温堆肥保氮技术的研究提供相应的理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

蓝藻（打捞于安徽巢湖，含水率95%，晾晒，含水量控制在60%～70%）

1.2 试验方法

将蓝藻做常规对照和化学保氮剂处理，化学保氮剂的配比（质量比）为：Mg(OH)2:H3PO4:H2O=3:11: 86，其投入量占锥体总重的2%，重复试验两次。

每日的8:30～10:30测定堆体温度，每隔7天左右翻堆1次，适当加水，保证含水量在65%左右。

1.3 样品的采集与测定

（1）在堆肥后0、3、7、14、21、28、35天分别采集样品1kg，分为3份。经6小时烘干（设置温度为110℃），测量水分含量；将样品与去离子水按1∶10的重量比混合，振荡35分钟后进行过滤，提取浸提液，测定铵态氮和硝态氮；样品经自然风干，研磨后测定全氮、有机氮和灰分含量[2]。

(2)测定NH3挥发强度。采用2%硼酸溶液吸收-稀硫酸反滴定法。每1～3天取0.01mol·L-1的硫酸对硼酸吸收液滴定1次（用圆柱形透明有机玻璃杯，50mL 2%硼酸的烧杯进行滴定），记录滴定量，直至高温堆肥结束。每一个堆体进行3次重复滴定。

（3）测定N2O排放速率。测定方法为使用静态气体采集箱，运动气相色谱法。在分别堆制2、5、9、13、16、20、29天后，各处理堆体上安置气体采集箱，以水密封，于10、20、30分钟后用针筒抽气45mL，转移至100mL气样袋待分析。每一个堆体重复3次。气体排放通量计算公式如下：

式中F：被测气体排放速率，mg·kg-1·h-1；：被测气体标准状态下的密度（N2O为1.978kg·m-3）；V：箱顶部空间体积，m3；dc/dt：箱内被测气体浓度变化率；T：采样过程中箱内平均温度，℃；m：干基质量，kg。

1.4 计算公式

（1）N损失率(%)=(N0-H0)(/Hn×Nn)/N0×100%，利用该公式计算氮素损失率。

公式中，N0：堆肥前全氮质量分数，%；H0：堆肥前灰分含量分数，%；Nn：堆肥n天时全氮质量分数，%；Hn：堆肥n天时灰分质量分数，%。

（2）N(固定率%)=(NCK损失率-N处理损失率)/NCK损失率×100%，利用该公式计算氮素的固定率。

1.5 数据处理

采用SPSS13.0统计分析软件对数据进行分析，利用办公软件Excel进行绘图。

2 结果与分析

2.1 堆肥过程中温度变化

温度在45～60℃时适宜嗜热性微生物。

由图1可以看出，蓝藻高温堆肥过程分为3个阶段，分别为高温期、降温期和稳定期。在堆肥过程中，利用化学保氮剂对蓝藻进行处理，同时做了常规对照，发现两种情况下堆制过程中的温度变化趋势没有明显差异，均持续了15天以上，符合无害化要求[3]。

2.2 不同形态氮素含量变化

图2为蓝藻在高温堆肥过程中各形态氮素含量的动态变化图，从图中可看出总氮及有机氮含量在堆肥过程中都呈现出上升趋势，上升幅度比较明显的是高温阶段[4]。

用化学保氮剂处理后，堆体的总氮含量与有机氮含量升高，但与常规对照相比含量变化差异不大、幅度较小；在升温期和高温期，铵态氮及硝态氮含量呈现出较为明显的差异，在堆制后0～15天用化学保氮剂处理对铵态氮含量起到了提高的作用，同时硝态氮的含量也降低了。

图1 堆肥过程中温度的变化

图2 堆肥过程中各形态氨的变化

2.3 NH3、N2O排放损失

2.3.1 NH3挥发

根据测定NH3挥发量可知，NH3挥发较为集中在堆肥初期的高温阶段，添加了化学保氮剂后，在5～10天，对氨的挥发起到了明显的抑制作用，在11天后几乎没有NH3挥发[5,6]。

2.3.2 N2O排放

N2O排放速率在添加化学固氮剂后具有较为显著的变化（见图4）。蓝藻经过0～5天的堆制，添加化学保氮剂，此时N2O排放速率明显低于对照组；第9天后，N2O排放速率则明显高于对照组。从图中可看出在使用化学保氮剂处理后，N2O排放过程延缓出现[7]。

3 总结

图3 蓝藻高温堆肥过程中NH3积累挥发量的变化

从试验结果可以看出，经化学保氮剂处理后，堆肥中总氮、有机氮、铵态氮含量有所增加，硝态氮含量降低；硝态氮含量的降低，可能与所选的化学保氮试剂类型及堆肥材料的不同有关。

在高温堆肥过程中，主要以NH3、N2O等气态形式损失氮素，在蓝藻堆制的第4～10天添加化学保氮剂，可明显抑制氨的挥发，NH3挥发量可减少24.11%，同时在堆制后第0～5天，N2O的排放速率也因添加了化学保氮剂而降低，第9天以后N2O的排放速率相应提高。

与常规对照相比，在进行化学保氮剂处理后，总氮损失率为8.75%，保氮效率为32.70%。由此看出，在蓝藻高温堆肥过程中投加堆体总重2.5%（折合干基占比为9%）的化学保氮剂（质量比为Mg(OH)2: H3PO4:H2O=3:11:86的混合物），对控制蓝藻高温堆肥过程的氮素损失具有一定的效果。

Study on Technique for Nitrogen Conservation in High Temperature Composting of Cyanobacteria

LU Rong-rong
(College of Landscape and Horticulture,Wuhu Institute of Technology,Wuhu 241003,China)

Main ways of nitrogen loss in high temperature composting of Cyanobacteria process were volatilization in the form of ammonia（NH3）and nitrous oxide（N2O）.This study aimed at investigating the mechanism of nitrogen loss and effect of ammonia-fixing synergist on reducingnitrogenlossduringthe composting process.The results showed thatboth of thetotalNand org-Nincreased during composting process，while the NH4+-N and NO3--N increased during 0~3 d of composting，then decreased.At the end of composting，total N loss accounted for 8.75%..When treated with ammonia-fixing synergist,the amount of NH3volatilization decreased by 24.11%. Therefore，adding Mg（OH）2∶H3PO4∶H2O=3∶11∶86 as the ammonia-fixing synergisthas effect of controlling nitrogen loss on some degree in high temperature composting of Cyanobacteria.

Cyanobacteria;high temperature composting;nitrogen loss;ammonia-fixing synergist

S141.4

A

1009-3583（2015）-0115-03

2014-11-24

鲁蓉蓉，女，安徽芜湖人，芜湖职业技术学院园林园艺学院讲师。