炭基輔料對羊糞好氧堆肥中氮素?fù)p失的影響

王海候，何 胥，陶玥玥，金梅娟，陸長嬰，施林林，周新偉，沈明星*

（1.江蘇太湖地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所/農(nóng)業(yè)部蘇州水稻土生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)野外科學(xué)觀測試驗(yàn)站，江蘇 蘇州 215155；2.江蘇省安豐生物源農(nóng)藥工程中心有限公司，江蘇 太倉 215400）

現(xiàn)代“草-羊-田”農(nóng)牧循環(huán)生產(chǎn)技術(shù)模式是江蘇蘇南經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)生態(tài)循環(huán)農(nóng)業(yè)發(fā)展的一項(xiàng)最新研究成果。針對稻麥秸稈綜合利用，構(gòu)建了“種植廢棄物（秸稈）-養(yǎng)殖生產(chǎn)資料（飼料）-畜產(chǎn)品（肉羊）-養(yǎng)殖廢棄物（羊糞）-種植生產(chǎn)資料（有機(jī)肥）-農(nóng)產(chǎn)品（稻米）-種植廢棄物（秸稈）……”農(nóng)牧廢棄物多級增值利用的循環(huán)鏈，與種養(yǎng)分離傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)相比，種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)產(chǎn)業(yè)凈收益增加了45%。在這一技術(shù)模式中，養(yǎng)殖廢棄物（羊糞）的堆肥化處置是實(shí)現(xiàn)“物質(zhì)鏈、技術(shù)鏈、價(jià)值鏈”三鏈融合的重要環(huán)節(jié)，然而，羊糞有機(jī)肥生產(chǎn)過程中，羊糞C/N較低（16～18），而稻麥秸稈等高C/N生物質(zhì)絕大部分被裹包青貯并用于生產(chǎn)養(yǎng)殖飼料，羊糞堆肥化處置中輔料添加量遠(yuǎn)小于實(shí)際需求量，導(dǎo)致堆肥過程中氮素養(yǎng)分損失較大（>45%），不僅降低了羊糞有機(jī)肥的農(nóng)用價(jià)值，而且還造成了養(yǎng)分資源的流失，增加了環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)[1-2]。因此，有效控制并減少羊糞有機(jī)肥生產(chǎn)過程中的氮素養(yǎng)分損失是“草-羊-田”農(nóng)牧循環(huán)生產(chǎn)技術(shù)模式生態(tài)綠色發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，影響著該項(xiàng)技術(shù)模式的應(yīng)用前景。

炭基輔料是筆者所在課題組利用樹枝等生態(tài)林地廢棄物，采用生物質(zhì)炭化設(shè)備，通過生物質(zhì)非充分炭化方法（即生物質(zhì)表層充分炭化，而內(nèi)部不完全炭化），研制的一種新型生物質(zhì)炭，呈粒塊狀，表層為生物質(zhì)炭，內(nèi)部仍然為木質(zhì)化結(jié)構(gòu)。目前已有許多研究報(bào)道了生物質(zhì)炭應(yīng)用于堆肥工程中具有較好的固氮作用[3-7]，筆者將炭基輔料（粒徑6～7 cm）應(yīng)用于豬糞堆肥過程，堆肥體氮素?fù)p失率較對照處理降低了22.8%[8]，由于不同類型畜禽糞便具有不同的理化性質(zhì)[9-11]，并且有關(guān)羊糞好氧堆肥過程氮素養(yǎng)分損失及控制技術(shù)的報(bào)道涉及較少[12-13]，為此，本文將炭基輔料與羊糞、稻草混合，采用模擬堆肥的方法，研究炭基輔料對羊糞堆肥中溫度、氮素形態(tài)轉(zhuǎn)化等指標(biāo)的影響，以期為羊糞堆置過程氮素?fù)p失控制及堆肥質(zhì)量提高提供技術(shù)支撐，為炭基輔料在羊糞有機(jī)肥生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

羊糞來源于太倉市城廂鎮(zhèn)東林生態(tài)羊場，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為35.6%、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.04%、含水率為71.2%。稻草取自太倉市城廂鎮(zhèn)東林農(nóng)場，有機(jī)碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為41.5%、全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.71%、含水率為16%，用秸稈粉碎機(jī)進(jìn)行3～5 cm切碎處理后備用。炭基輔料由項(xiàng)目組自制，原材料為園林廢棄修剪樹枝（由常熟市園林住建局提供），選擇直徑6～7 cm的廢棄樹枝進(jìn)行長度6～7 cm切割，然后置于熱解爐中（由張家港天源機(jī)械廠提供），在無氧條件下經(jīng)700℃熱解處理，熱解時(shí)間為90 min，之后冷卻、備用。炭基輔料如圖1所示，粒徑6～7 cm，其表層實(shí)質(zhì)為生物質(zhì)炭，僅在參與堆肥過程的形態(tài)規(guī)格上區(qū)別于常規(guī)的粉末狀生物質(zhì)炭。

圖1 炭基輔料Figure 1 Carbonaceous amendment

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與概況

堆肥試驗(yàn)于2016年9—10月，采用靜態(tài)堆置高溫好氧發(fā)酵的方法，在太倉東林生態(tài)肥料廠進(jìn)行。試驗(yàn)共2個(gè)處理，以羊糞與稻草重量比9∶1混合體為對照（肥料廠常規(guī)操作方式），參照項(xiàng)目組前期研究[7]，在對照基礎(chǔ)上添加重量占比15%炭基輔料為處理，分別用CK、CA表示。CK處理的物料組成為：900 kg羊糞與100 kg稻草充分混勻；CA處理的物料組成為：900 kg羊糞、100 kg稻草及150 kg炭基輔料充分混勻。

混合堆肥體含水率均控制在65%～70%，各處理堆肥物料按等量均分為3份，分別裝入3個(gè)堆肥反應(yīng)器內(nèi)（3次重復(fù)），稱量每個(gè)堆肥反應(yīng)器內(nèi)物料質(zhì)量。堆肥反應(yīng)器呈立方體箱形，容積為1 m3，采用厚度為2 cm的PVC板，通過塑料焊條拼裝而成；反應(yīng)器底部靠近邊角處安裝4個(gè)活動輪（高度為25 cm）；底面均勻分布直徑為2 cm的圓形通氣孔，通氣孔面積總和約為底部面積的1/3；箱壁覆蓋海綿（厚度為15 mm）及鋁箔膠帶，在箱壁正中間布置3個(gè)測溫孔（直徑2 cm），垂直方向等距排列；反應(yīng)器頂部無蓋。當(dāng)堆體溫度超過75℃時(shí)或每隔7 d左右翻堆1次，采用人工將箱內(nèi)物料全部取出，充分混合并稱量每堆體物料質(zhì)量后再次裝箱；堆肥結(jié)束后，稱量堆肥物料的最終質(zhì)量。

1.3 測定指標(biāo)與方法

（1）堆溫：堆肥過程中，每日10：00或16：00左右，用長度為60 cm的紅水溫度計(jì)，在堆肥反應(yīng)器上、中、下位置，測定堆肥體內(nèi)部30 cm左右深處的溫度，直至堆肥結(jié)束，同時(shí)測定氣溫，并按日期記錄溫度數(shù)據(jù)。

（2）堆肥物料各形態(tài)氮素含量：堆制后第1、3、7、13、18、27、34 d，每個(gè)堆肥反應(yīng)器內(nèi)多點(diǎn)取堆肥混合樣品2 kg，帶回實(shí)驗(yàn)室。堆肥樣品在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)分成3份，一份采用105℃烘干法測定堆肥樣品的水分，一份制取新鮮樣品的浸提液，一份置于陰涼處進(jìn)行風(fēng)干處理。浸提液的制取方法為：稱取鮮樣40 g放入塑料瓶中，加400 mL去離子水，蓋緊瓶蓋后置于振蕩器內(nèi)（150 r·min-1），振蕩浸提30 min后過濾，收集濾液并做好標(biāo)記。浸提液測定銨態(tài)氮、硝態(tài)氮（SKALA流動分析儀）等。風(fēng)干的堆肥樣品進(jìn)行100目粉碎后，測定凱氏氮（濃硫酸-雙氧水消煮、凱氏定氮法），全氮含量為凱氏氮與硝態(tài)氮之和、有機(jī)氮含量為凱氏氮與銨態(tài)氮之差。堆肥樣品灰分（馬弗爐550℃灼燒法）僅測定了第1 d與第34 d采集的樣品。

（3）NH3揮發(fā)速率及累積量：NH3揮發(fā)收集裝置如圖2所示，底部為圓環(huán)形槽狀底座（高8 cm、槽深3 cm、圓環(huán)內(nèi)徑18 cm、圓環(huán)外徑22 cm）；中部為開口向下的圓柱形透明有機(jī)玻璃箱（直徑為20 cm，高度30 cm），玻璃箱內(nèi)部放置一個(gè)250 mL的玻璃燒杯，玻璃箱頂部設(shè)有1個(gè)通氣孔；上部為通氣孔與乳膠軟管連接，乳膠軟管向上延伸至2.5 m高。堆肥開始后，將裝有50 mL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%硼酸吸收液的玻璃燒杯，放入氨揮發(fā)收集裝置內(nèi)，每日觀察裝置內(nèi)硼酸的顏色變化，若顏色由紅變綠，則需置換硼酸溶液，置換下來的硼酸溶液用保鮮膜蓋好，帶回實(shí)驗(yàn)室立即用稀硫酸（0.05 mol·L-1）溶液進(jìn)行滴定分析，并記錄稀硫酸用量，直至堆肥結(jié)束。將1 d內(nèi)玻璃箱裝置收集的氨揮發(fā)量乘以31.85（堆肥反應(yīng)器與氨揮發(fā)收集裝置的面積比），再與堆肥體質(zhì)量（每次翻堆時(shí)稱重）的比值即為單日的氨揮發(fā)量。氨揮發(fā)累積量[7]：堆肥過程中每日氨揮發(fā)量的總和。

圖2 NH3揮發(fā)測定示意圖Figure 2 Schematic diagrams of measuring ammonia volatilization

（4）N2O排放通量及累積量：采用靜態(tài)氣體采集箱-氣相色譜法。N2O氣體采集裝置如圖3所示：底部為方環(huán)形槽狀底座（高8 cm、槽深3 cm、方環(huán)內(nèi)邊長18 cm、方環(huán)外邊長22 cm）；上部是一個(gè)開口向下的長方體箱體（長 20 cm、寬20 cm、高30 cm，容積為12 L），采用厚度為1 cm的PVC板，通過塑料焊條拼裝而成；在箱體其中一面的2/3高度正中間設(shè)置一個(gè)取氣孔，取氣孔用色譜級軟膠墊進(jìn)行密封處理；箱體外表用鋁箔膠帶進(jìn)行覆蓋處理。分別于堆肥開始后1、3、7、13、18、27、34 d，進(jìn)行 N2O 氣體樣品采集與測定。于9：00—11：00，各處理反應(yīng)器上安裝氣樣采集箱底座，蓋上氣體采集箱，水密封，于0、5、10、15 min后分別用針筒抽氣100 mL，轉(zhuǎn)移至100 mL鋁箔氣樣袋，待分析。每個(gè)反應(yīng)器重復(fù)3次。利用氣相色譜儀（島津GC-14B）測定氣樣中N2O的濃度。N2O排放通量：

式中，F(xiàn)為N2O氣體日均排放量，mg·kg-1·h-1；ρ為被測氣體標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的密度，N2O為1.978 kg·m-3；V為取樣箱頂部空間的體積，m3；dc/dt為采樣箱內(nèi)被測氣體的濃度變化率；T為采樣過程中采樣箱內(nèi)的平均溫度，℃；25為堆肥反應(yīng)器與N2O氣體采集裝置的面積比；m為堆體干基質(zhì)量，kg。N2O排放累積量：將相鄰2次取樣時(shí)間點(diǎn)的N2O排放通量平均值與該段時(shí)間的乘積，得出某一時(shí)間段的N2O排放量，再將各時(shí)間段N2O排放量依次疊加。

（5）氮素?fù)p失率[14]：根據(jù)堆制腐熟過程中灰分無損失（絕對量不變），推導(dǎo)氮素?fù)p失率的計(jì)算公式：

式中，N1為堆肥開始前全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以干基計(jì)），%；H1為堆肥1 d時(shí)灰分含量分?jǐn)?shù)，%；N34為堆肥為34 d時(shí)全氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；H34為堆肥34 d時(shí)灰分質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

（6）保氮效率：

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析

數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010整理、SPSS 23.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 堆肥過程中的溫度變化

溫度是反映堆肥過程中微生物活動能力、有機(jī)物降解速率及是否達(dá)到無害化要求的重要過程參數(shù)之一[15]。由圖4可知，整個(gè)堆肥過程中，堆肥溫度總體呈先上升后下降的變化趨勢，每次翻堆后，堆肥溫度有小幅度的上升，但之后均呈現(xiàn)逐漸下降的變化趨勢。堆肥后第1～7 d，2個(gè)處理的堆肥溫度均快速上升，但CA處理的堆肥溫度上升速度明顯快于CK處理，CA處理的堆肥溫度在第2 d達(dá)最大值（76.83℃）、CK處理在第7 d達(dá)最大值（67.35℃）；堆肥第8～34 d，CA處理的堆肥溫度總體上大于CK處理，但差異幅度較小。本試驗(yàn)中CA、CK處理的堆肥溫度在55℃以上維持了18～20 d，符合高溫堆肥無害化和腐熟條件[2]。

2.2 堆肥過程中不同形態(tài)氮素含量變化

圖5為堆肥過程中各形態(tài)氮素含量的動態(tài)變化曲線，由圖5可知，2個(gè)處理的全氮、有機(jī)氮含量均呈下降的變化趨勢，CA處理的全氮、有機(jī)氮含量均高于CK處理。

堆肥過程中CA處理的銨態(tài)氮含量小于CK處理（圖3），在整個(gè)堆肥進(jìn)程中，CK處理的銨態(tài)氮含量先呈現(xiàn)小幅度的上升，在堆肥第2 d達(dá)到最大值（2.26 g·kg-1），之后一直表現(xiàn)為下降的變化趨勢；CA處理的銨態(tài)氮含量呈下降的變化趨勢，其中在第7～13 d的變化幅度較大，第13～34 d的變化幅度較為平緩。堆肥過程中CA、CK處理的硝態(tài)氮含量在第1～3 d差異較小，CA處理的硝態(tài)氮含量在第7～34 d明顯低于CK處理，其中CK處理的硝態(tài)氮含量在堆肥第3～7 d上升幅度最大。

2.3 堆肥過程中的含氮?dú)怏w排放

2.3.1 NH3揮發(fā)

由圖6可知，堆肥過程中2個(gè)處理的NH3揮發(fā)速率總體上均表現(xiàn)為先上升后下降的變化趨勢，且不同處理的堆肥體NH3揮發(fā)速率表現(xiàn)不同，整個(gè)堆肥過程中CA處理的NH3揮發(fā)速率明顯低于CK處理。堆肥第1～7 d，2個(gè)處理的NH3揮發(fā)速率均快速上升，在第6 d達(dá)最大排放峰值，不同處理的NH3揮發(fā)速率表現(xiàn)為CK>CA；堆肥第8～34 d，堆肥體的NH3揮發(fā)速率總體呈下降的變化趨勢，但每次翻堆措施對CK處理NH3揮發(fā)速率的促進(jìn)作用明顯大于CA處理。

圖3 N2O排放測定示意圖Figure 3 Schematic diagrams of measuring N2O emissions

從堆肥體NH3累積揮發(fā)量來看（圖6），堆肥后第1～7 d，所有處理的NH3揮發(fā)累積量均快速上升，第7 d時(shí)CK處理的堆肥體NH3揮發(fā)累積量大于CA處理，但差異不顯著（P>0.05）；堆肥后第8～14 d，CK處理的堆肥體NH3揮發(fā)累積量增長迅速，且顯著高于CA處理，第14 d時(shí)CK處理的堆肥體NH3揮發(fā)累積量顯著大于CA處理（P＜0.05）；堆肥后第15～34 d，CK處理的堆肥體NH3揮發(fā)累積量仍然呈快速上升的趨勢，而CA處理的堆肥體NH3揮發(fā)累積量變化幅度逐漸平緩，且在堆肥后期幾乎無增加，堆肥第34 d時(shí)，不同處理的堆肥體NH3揮發(fā)累積量差異性達(dá)顯著水平（P＜0.05），主要表現(xiàn)為CK處理（368.38 mg·kg-1）>CA處理（175.63 mg·kg-1）；整個(gè)堆肥過程中CA處理的NH3揮發(fā)累積量較CK處理降低了52.32%。

2.3.2 N2O排放

圖4 堆肥過程中溫度變化Figure 4 Temperature dynamics during composting

圖5 堆肥過程中各形態(tài)氮素變化Figure 5 Changes of different nitrogen forms during composting

由圖7可知，堆肥進(jìn)程中，2個(gè)處理的堆肥體N2O排放速率均呈先上升后下降的變化趨勢，且N2O排放速率在堆肥第18 d時(shí)達(dá)最大值。堆肥第1～7 d，CA處理的N2O排放速率顯著大于CK處理（P＜0.05），且上升趨勢的變化幅度大于CK處理；堆肥第7～18 d，CK處理的N2O排放速率快速上升，雖然CA處理的N2O排放速率依然大于CK處理，但差異不顯著（P>0.05）；堆肥第18～34 d，2個(gè)處理的堆肥體N2O排放速率快速下降。整個(gè)堆肥過程中，CA處理的N2O排放速率均大于CK處理。

根據(jù)堆肥體N2O排放累積量分析結(jié)果，CA處理的N2O排放累積量大于CK處理，在堆肥第1～3 d差異幅度較小，在堆肥第7～34 d差異幅度逐漸增大。堆肥結(jié)束后2個(gè)處理的N2O排放累積量分別為：CA處理88.94 mg·kg-1，CK處理50.38 mg·kg-1，CA處理的N2O排放累積量較CK處理增加了76.53%，但無顯著差異性（P>0.05）。

2.4 堆肥前后各形態(tài)氮素的變化率及保氮效果

圖6 堆肥過程中氨揮發(fā)的變化Figure 6 Emission rate of NH3during composting process

圖7 堆肥過程中N2O排放的變化Figure 7 Emission rate and accumulative amount of N2O during composting process

表1 堆肥前后各形態(tài)氮素的變化率及保氮效果（%）Table 1 Loss percentage of different nitrogen forms and effect of nitrogen conservation during composting（%）

堆肥前后各形態(tài)氮素的變化率如表1所示，由表1可知，堆肥過程中硝態(tài)氮的變化率最大、銨態(tài)氮其次，但2個(gè)處理之間無顯著差異性（P>0.05），CA處理的有機(jī)氮、全氮含量的變化率顯著小于CK處理（P＜0.05）。根據(jù)有機(jī)物料堆制腐熟過程中灰分無損失的原理[20]，計(jì)算氮素?fù)p失率。CK、CA處理的氮素?fù)p失率分別為50.49%、32.63%，CA處理的氮素?fù)p失率顯著小于CK處理（P＜0.05）。與CK處理相比，CA處理的保氮效率為35.37%。

3 討論

3.1 炭基輔料對羊糞堆肥溫度的影響

眾多研究均表明，生物質(zhì)炭具有加快堆體升溫的作用[8，16-18]，如李麗劼等[19]研究發(fā)現(xiàn)，在豬糞堆肥中添加適量的竹炭有利于提高堆體溫度，加快堆肥腐熟進(jìn)程；本試驗(yàn)結(jié)果表明，與CK處理相比，羊糞堆肥中添加炭基輔料，可以促進(jìn)堆肥后第1～7 d堆肥溫度快速上升，CA處理的堆肥溫度在第2 d達(dá)最大值（76.83℃）、CK處理在第7 d達(dá)最大值（67.35℃），與生物質(zhì)炭豐富的孔隙結(jié)構(gòu)有關(guān)，促進(jìn)了微生物的擴(kuò)繁增殖，激發(fā)了微生物活性，提高了堆肥前期微生物的代謝與產(chǎn)熱能力[20-22]；但在堆肥第8～34 d，CA、CK處理堆肥溫度差異幅度較小，其原因可能是堆肥物料中羊糞呈顆粒狀[12]，堆肥體形成了較好的自由空域，提高了堆料中氧氣含量，有利于微生物活動[23-24]，CK處理的微生物由于缺少激發(fā)作用，經(jīng)歷7 d的擴(kuò)繁增殖才逐漸達(dá)到了添加炭基輔料的效果。然而，有關(guān)羊糞堆肥過程中溫度上升與堆肥體自由空域值的關(guān)系、生物質(zhì)炭添加量與堆肥體微生物代謝與產(chǎn)熱能力的關(guān)系尚不明確，有待進(jìn)一步的研究。

3.2 炭基輔料對羊糞堆肥過程氮素轉(zhuǎn)化及損失的影響

氮素在堆肥過程中的轉(zhuǎn)化主要包括有機(jī)氮的礦化、硝化和反硝化、NH3吸附和揮發(fā)以及有機(jī)氮的合成[25]。一方面有機(jī)氮經(jīng)礦化作用轉(zhuǎn)化為無機(jī)氮，部分以NH3形式揮發(fā)損失，部分與水結(jié)合形成在硝化細(xì)菌的作用下進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為、N2O，部分經(jīng)反硝化作用產(chǎn)生N2、N2O等[26]；另一方面通過微生物的代謝合成可將部分氮素轉(zhuǎn)化為腐殖質(zhì)的一部分[27]。本試驗(yàn)結(jié)果表明，添加炭基輔料降低了羊糞堆肥體的、含量，且顯著減少了NH3揮發(fā)累積量，堆肥34 d后CA處理的NH3揮發(fā)累積量較CK處理降低了52.32%，與許多已經(jīng)報(bào)道的研究結(jié)論相同[2-7]，然而，關(guān)于添加生物質(zhì)炭減少堆肥過程氨揮發(fā)的原因分析，觀點(diǎn)不一：一是認(rèn)為生物質(zhì)炭可以直接物理吸附NH+4、NO-3、NH3等氮素物質(zhì)，并認(rèn)為物理吸附為主要吸附方式[5-7，28～29]，從而減少堆肥過程的氮素?fù)p失；二是認(rèn)為生物質(zhì)炭表面含有豐富的羧基和酚羥基等酸性官能團(tuán)，這些酸性官能團(tuán)通過離子鍵與堆體中的NH4+結(jié)合，并在微生物作用下促使NH+4向其他更復(fù)雜的腐殖質(zhì)態(tài)氮素形式轉(zhuǎn)變，從而減少堆肥過程的NH3揮發(fā)[30-31]，同時(shí)，堆肥中來源于NH+4的硝化作用，在硝化底物降低條件下也相應(yīng)降低[26]；筆者認(rèn)為生物質(zhì)炭固定氮素過程中物理、化學(xué)吸附方式并存，并且不同形態(tài)氮素先通過物理吸附迅速固定，而銨態(tài)氮向腐殖態(tài)氮轉(zhuǎn)化是一個(gè)緩慢的過程；但是，有關(guān)堆肥過程中生物質(zhì)炭的保氮作用方式及機(jī)理尚不清晰，有待進(jìn)一步研究。另外，本試驗(yàn)結(jié)果表明，羊糞堆肥過程的N2O排放通量呈先上升后下降的變化趨勢，在堆肥第18 d達(dá)排放峰值，N2O在堆肥前期（0～7 d）的排放累積量很低，之后逐漸快速上升，這主要是因?yàn)槎逊实母邷仄?，硝化?xì)菌的生長繁殖受到抑制，之后堆溫逐漸下降，硝化作用增強(qiáng)[32-33]；但是，添加炭基輔料增加了羊糞堆肥過程N(yùn)2O排放速率與通量，而付祥峰等[16]認(rèn)為生物質(zhì)炭應(yīng)用于豬糞堆肥過程可以顯著降低堆肥體的N2O排放；一般認(rèn)為，生物質(zhì)炭可通過改變堆肥體溫度、含氧量、pH值、含水率、氮素含量等環(huán)境因子，影響氮素循環(huán)相關(guān)的功能微生物，進(jìn)而影響堆肥體中硝化與反硝化作用[34]；生物質(zhì)炭具有多孔性和巨大的比表面積，劉寧等[6]認(rèn)為生物炭能為硝化細(xì)菌等微生物群落提供相對適宜的庇護(hù)場所，以抵御高溫等惡劣的外部環(huán)境，利于微生物群落的繁衍和降解活動，促進(jìn)硝化細(xì)菌將NH+4轉(zhuǎn)化成NO-3，通過促進(jìn)硝化作用來抑制氨揮發(fā)；本試驗(yàn)結(jié)果表明，粒徑為6～7 cm的顆粒狀炭基輔料，在堆體內(nèi)形成孔隙結(jié)構(gòu)，有利于促進(jìn)堆體含水率的降低（表2），從而有效改善了羊糞堆肥體含氧量等環(huán)境因子，與CK相比，CA處理N2O排放增加，可能主要來源于NH+4被物理吸附后的硝化過程。

表2 堆肥過程含水率變化（%）Table 2 Change of moisture content during composting process（%）

4 結(jié)論

（1）與CK處理相比，添加炭基輔料（CA）明顯促進(jìn)了堆肥后第1～7 d堆肥溫度快速上升，但堆肥第8～34 d，兩處理間的堆肥溫度差異較小。

（2）堆肥34 d后，CK、CA處理的氨揮發(fā)累積量分別為368.38、175.63 mg·kg-1，氧化亞氮排放累積量分別為50.38、88.94 mg·kg-1，氮素?fù)p失率分別為50.49%、32.63%；羊糞堆肥過程中氨揮發(fā)是氮素?fù)p失的主要途徑，添加炭基輔料顯著降低了羊糞堆肥體的氮素?fù)p失率（P＜0.05），炭基輔料在羊糞有機(jī)肥生產(chǎn)中的保氮效率可達(dá)35.37%。