畜禽粪便好氧堆肥技术在稻田甲烷减排中的应用研究

【作者】 陈瑞蕊； 林先贵； 王一明； 胡君利；

【机构】 中国科学院南京土壤研究所土壤与农业可持续发展国家重点实验室； 南京土壤研究所-香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室；

【摘要】 甲烷（CH₄）是一种重要的温室气体,其温室效应是二氧化碳的25倍,大气中甲烷浓度的不断上升将对全球气候问题产生深远的影响。稻田和畜禽粪便存放过程中的甲烷排放,是农业领域内最重要的两类甲烷排放源,因而备受关注。在亚洲的许多地区,未经处理的畜禽粪便被作为有机肥料,广泛的施用于稻田,用以节省无机肥料,提高水稻产量。畜禽粪便等有机肥料的大量施用,一方面提高了稻田有机质含量和土壤肥力,另一方面也会造成土壤养分的大量积累,显著增加稻田甲烷的排放。好氧堆肥,是指在粪便原料中掺入秸秆粉,木屑等用以调节碳氮比和水分,并控制温度、氧气含量和酸碱度等环境条件,在有氧条件下经微生物作用对畜禽粪便进行发酵的处理,生成堆肥后再将其施用于农田。目前,关于施用堆肥后的稻田甲烷排放情况在国内外都鲜有报道。采用静态箱法,我们对猪粪堆肥过程及其稻田施用过程中甲烷的排放进行了研究。结果表明,猪粪由于含水量高,自然堆放过程中主要进行厌氧发酵而产生大量的甲烷并排放到大气中;而好氧堆肥过程中,由于好氧发酵代替厌氧发酵生成的甲烷大量减少,并且伴随着甲烷的氧化过程,因此甲烷的排放量显著降低,仅为原来的6%。将堆肥后的猪粪施用于稻田,整个生长季甲烷的累积排放量为15.8 g m^-2,比施用未经处理的猪粪减少66%,甚至低于对照（不施肥）。同时,施用好氧堆肥后水稻增产21%,单位稻米产量的甲烷排放显著低于对照和施用其他肥料。好氧堆肥的减排效应,主要是因为微生物在好氧堆肥过程中分解了大部分易矿化的有机质,生成了腐殖质类物质,在施用到稻田后能抑制甲烷前体物质的生成,从而减少了甲烷的排放。综上,好氧堆肥技术简便易行,堆肥过程本身不会增加甲烷的排放;将生成的堆肥施用于稻田,既能够增加水稻产量,又能减少稻田甲烷排放,实现经济和环境利益双赢。因此,好氧堆肥作为一种畜禽粪便无害化和资源化的处理技术,在东南亚等水稻主产区具有十分广泛的应用前景。更多还原