好氧堆肥中氮素转化及损失规律

好氧堆肥是一种将有机废弃物转化为有机肥料的环境友好型技术，其中氮素的转化和损失对堆肥的质量和效率具有重要影响。以下是对好氧堆肥中氮素转化及损失规律的概述：

氮素转化的主要方式

1. 氨化作用：有机氮化物在微生物作用下释放出氨的过程。这是氮素转化的第一步，对于堆肥过程中氮的循环至关重要3。
2. 硝化作用：将氨或氨离子氧化成硝酸根的过程，分为两个阶段，首先是亚硝酸细菌将氨离子氧化成亚硝酸盐，然后是硝酸细菌将亚硝酸盐氧化成硝酸根3。
3. 反硝化作用：在厌氧条件下，微生物将硝酸根还原为一氧化二氮、一氧化氮、氨或氮气等气体的过程，这是氮素损失的一种形式3。
4. 氮的生物固定：无机氮化合物转化为有机氮化合物的过程，有助于堆肥中氮的稳定和植物的利用3。

氮素损失的主要因素

1. 挥发损失：在堆肥过程中，氨气等氮素以气态形式挥发到大气中，造成氮素损失89。
2. 淋溶损失：堆肥过程中的水分流失可能导致氮素随水流失，尤其是在高水分条件下5。
3. 生物固定效率：氮素的生物固定效率影响其在堆肥中的稳定性和可利用性5。
4. 堆肥参数：如温度、pH值、碳氮比(C/N)、通气量等堆肥参数对氮素的转化和损失有显著影响6。

堆肥过程中氮素的控制方法

1. 物理方法：通过调整堆肥结构和水分等物理条件来控制氮素损失5。
2. 化学方法：使用化学添加剂，如酸、碱等，来调节堆肥环境，减少氮素挥发5。
3. 生物方法：利用微生物的代谢活动来促进氮素的固定和转化，减少损失5。

结论

好氧堆肥过程中氮素的转化和损失是一个复杂的过程，涉及多种生物化学作用。了解这些规律有助于优化堆肥工艺，提高氮素的利用效率，减少环境影响。通过控制堆肥条件和采用适当的添加剂，可以有效降低氮素损失，提高堆肥产品的质量24789。

好氧堆肥过程中氮素损失的主要原因是什么？

好氧堆肥过程中氮素损失的主要原因包括氨化、硝化、反硝化以及氮的挥发等过程。氨化作用是有机氮化物在微生物分解下释放氨的过程，“有机氮化物在微生物的分解作用下释放出氨的过程，称为氨化作用”3。硝化作用涉及将氨或氨离子氧化成硝酸根的过程，分为两个阶段，首先是亚硝酸根的形成，然后是硝酸根的生成，“把NH3或NH4+氧化成NO3-的过程称为硝化作用”3。反硝化作用则是在缺氧条件下，将硝酸根还原为氮气或其他氮化合物的过程，“在厌氧条件下，微生物还原NO3-为NO2-、NH4+、NO、N2O、N2等的过程称为反硝化作用”3。此外，氮素的挥发损失，如氨气排放，也是氮素损失的一个重要途径，“氨气是氮素损失的主要形式，占总氮素损失的50%以上”13。

如何通过控制堆肥条件来减少氮素的损失？

控制堆肥条件以减少氮素损失可以通过多种方法实现。首先，可以通过调节C/N比来优化氮素的转化和减少损失，“调节堆肥原料C/N可以调控堆肥中碳氮损失和腐殖质的合成”29。其次，使用物理、化学或生物添加剂可以帮助控制氮损失，例如使用氯化铁、过磷酸钙及其混合物添加到堆肥原始物料中，“添加固定剂的堆肥处理，其铵态氮、硝态氮含量都有不同程度的提高”14。此外，控制通风量和含水率也是重要的手段，例如在特定的通风量和含水率条件下进行好氧堆肥，“在含水率75%和通风量0.2 L/(kg·min)的条件下”7。还有，通过高温堆肥过程中的特定C/N比试验，研究不同阶段氮素转化和损失规律，从而优化堆肥条件以减少氮素损失，“利用鸡粪和粉碎小麦秸秆为原料进行了C/N比分别为12.4、17.4、31.2、35.2的自然通风静态堆肥对比试验”31。

在堆肥过程中，氮素的生物固定是如何进行的？

氮素的生物固定是指从无机氮化合物到有机氮化合物的转变过程。这一过程通常在微生物的作用下进行，微生物通过其代谢活动将无机氮，如氨氮，转化为有机氮，进而形成稳定的有机物质。“从无机氮化合物到有机氮化合物的转变称为氮的生物固定”3。这一过程对于堆肥产品的质量至关重要，因为它有助于提高堆肥中的有机质含量，从而提高其作为肥料的价值。

使用物理、化学或生物添加剂如何帮助控制好氧堆肥中的氮损失？

物理、化学或生物添加剂的使用可以通过改变堆肥的通气、孔隙率、提高嗜热阶段、成熟度和营养价值来减少氮损失。例如，使用氯化铁和过磷酸钙等化学添加剂可以提高铵态氮和硝态氮的含量，“添加固定剂的堆肥处理，其铵态氮、硝态氮含量都有不同程度的提高”14。物理添加剂可以改变堆肥的物理结构，从而影响氮素的转化和挥发。微生物添加剂，如固氮菌剂，可以促进氮素的生物固定，提高氮素的利用率，“有针对性地研制高效降解转化和除臭固氮菌剂”28。此外，一些添加剂还可以通过减少氨气的挥发来直接降低氮损失，“物理，化学（双氰胺除外）和微生物添加剂分别可减少NH3损失的38.5%，51.3%，33%”26。

在堆肥过程中，如何平衡C/N比以优化氮素的转化和减少损失？

平衡C/N比是优化氮素转化和减少损失的关键。首先，可以通过调整堆肥原料的C/N比来控制氮素的损失，“调节堆肥原料C/N可以调控堆肥中碳氮损失和腐殖质的合成”29。研究表明，较高的C/N比可以提高固氮细菌的种类和丰度，降低反硝化细菌的种类和丰度，从而减少氮的损失。此外，高C/N比还能促进木质纤维素类降解菌的生长繁殖，促进腐殖质的合成，提高堆肥的