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克雷格·g .齿轮,安迪。对于伊丽莎白·a。古纳尔, ”估计Heat-Dried有机固体氮的可用性”,应用和环境土壤学, 卷。2011年, 文章的ID190731年, 7 页面, 2011年。 https://doi.org/10.1155/2011/190731
估计Heat-Dried有机固体氮的可用性
文摘
随着heat-dried有机固体残变得更广泛的生产和销售,重要的是要提高N从这些材料可用性的估计。目的是比较不同heat-dried plant-available N在三个有机固体和确定当前的指导方针为评估应用程序是足够的。Heat-dried有机固体表面应用于高羊茅(季Schreb)在华盛顿、美国、和饲料产量和氮素吸收测量两个生长季节后的应用程序。三个尿素和0到N控制被用来计算N肥效率回归。应用年plant-available N(估计为尿素N等效)超过两个有机N申请总量的60%,而第三有机固体尿素N等效为45%。剩余(二年级)尿素N等效范围从5到10%。美国太平洋西北部推荐指南heat-dried有机固体残矿化的估计35 - 40%,但这项研究表明,一些heat-dried材料远远超过这个范围。
1。介绍
Heat-dried有机固体残方便使用在各种各样的应用程序。类heat-dried产品适用于化肥在草坪和花园以及农业作物。Heat-dried有机固体残很容易运输和处理等应用无机肥料,除了以更高的利率。
因为大部分有机氮(N)的有机形式,有机固体作为缓释N源,依赖于可用的生物转化有机N形式。准确的估计有机N的矿化率是至关重要的发展应用建议,满足植物需要在不影响环境质量。史密斯和达勒姆(1)使用实验室孵化来源比较五种不同的有机和无热干燥,并发现的矿化率heat-dried有机固体残在未干燥的两倍多(脱水)材料。这种快速的矿化多补偿较低的初始heat-dried有机铵N。Rigby et al。2)观察到类似的结果在孵化,估计mineralizable N从heat-dried有机脱水有机固体残馀的两倍。松岗et al。3)和Moritsuka et al。4)在实验规模生产heat-dried有机固体残船最终到达120和180°C的高温。他们发现增加可用在120°C N heat-dried有机固体与未干燥的有机固体残在实验室孵化和锅研究。热干燥最终温度为180°C减少可用的N。
一些定量领域估计从出版heat-dried有机N的可用性。齿轮等。5]估计第一年32%和44%植物可用N % (PAN)两个heat-dried有机固体与硝酸铵相比,应用于高羊茅(季Schreb)在华盛顿州西部,美国。Plant-available N %从脱水风干有机固体残从29到43%不等。Gavalda et al。6报道45%锅(估计为尿素N等效)在野外研究玉米玉米l .)在法国西南部。长期的比较heat-dried和脱水类有机固体残,齿轮等。7]发现heat-dried N和脱水有机固体残有类似的长期可用性后重复应用。
随着heat-dried有机固体残变得更广泛的生产和销售,重要的是要提高我们理解N从这些材料可用性。在这项研究中,我们比较两个heat-dried新设施在西方华盛顿与活性淤泥肥料,有机固体残馀的heat-dried产品从密尔沃基WI,美国。我们的目标是比较N的时机和数量的可用性在这些材料和确定当前的指导方针是足够的对于评估应用程序。
2。方法
2.1。有机固体残
Heat-dried有机来源包括活性淤泥肥料,Soundgro从皮尔斯郡,佤邦,和萨姆纳有机固体残萨姆纳,华盛顿。活性淤泥肥料销售全国草坪施肥。活性淤泥肥料在回转窑干燥机在450 - 650°C了40分钟。这是在高端的范围大一锅(44%),齿轮等。5上述引用的)研究。皮尔斯郡于2006年开始生产Soundgro。Soundgro干在旋转鼓Andritz干燥器的入口温度455 - 480°C和出口温度为100°C (Andritz组;肝、奥地利)。萨姆纳的设施,华盛顿也于2006年开业。生产规模较小heat-dried有机使用芬顿干燥器(芬顿环境技术公司;美国德克萨斯州Brownwood)。芬顿过程萨姆纳工厂使用导热油间接干燥4小时的150°C。年产量大约是39000毫克年−1活性淤泥肥料,2200毫克的年−1Soundgro, 270毫克年−1萨姆纳有机固体残干重的基础上。有机固体残属性如表所示1和2。
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2.2。现场试验
实验是在华盛顿州立大学Puyallup研究与推广中心,位于西部的华盛顿州,西雅图以南60公里。土壤Puyallup罚款砂壤土(粗肥沃的沙质,混合、isotic介子的Vitrandic Haploxerolls)美国农业部土壤分类的分类(8]。深,最近排水性良好的土壤形成的冲积层,包含470 g公斤−1沙子,460 g公斤−1淤泥,70 g公斤−1粘土和16 g公斤−1有机c海上的气候是典型的西北太平洋与凉爽,潮湿的冬天,温和,干燥的夏季。7月平均温度4°C, 1月平均温度是18°C,年平均降雨量1020毫米。明显的夏季干旱季节需要补充灌溉农作物和草场最年。
站的高羊茅”美胜利”成立于2005年,保持与灌溉、无机肥料,割草,和收获到实验的开始。实验包括两个试验在邻近地区的高羊茅的立场。试验始于2007年,审判2008年B。每个试验是随机完全区组设计10治疗和四个复制。个人情节测量1.6×4.6米。治疗方法包括三个heat-dried有机固体(皮尔斯郡Soundgro,萨姆纳,和活性淤泥肥料)每个应用于一个单一税率,但在两个时间(4月,或4 - 6月)共计6有机固体残治疗(表3)。剩下的四个治疗三个无机氮(尿素)利率和一个0到N控制(表3)。有机和无机N处理手工应用于表面的高羊茅站没有合并。每个试验一直持续到两个生长季节,和残余每年评估应用程序响应有机固体残馀的应用程序。
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| 168 U:在剩余年,168公斤N公顷−1urea-N的治疗方法,应用于所有有机尿素的应用程序时间表与尿素治疗后的情节。 |
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最初申请率估计供应250公斤公顷−1植物可以从heat-dried N 40%可用性的基础上有机固体残(9]。高羊茅显示应对萨姆纳有机固体残不如Soundgro或活性淤泥肥料早熟初步实验2006(数据未显示),所以萨姆纳有机固体应用于更高的利率在a和B的试验(表3)。所有有机固体残率试验B(2008)向下调整基于2007的结果。尿素N率从90年到270公斤公顷不等−1N分歧四个应用程序,2007年是336公斤增加到112公顷−1在2008年和2009年N分歧5应用程序。剩余(第二次)两年试验中没有有机的应用程序,但所有有机固体残情节收到168公斤公顷−1N作为尿素分歧(表5应用程序3)保持草活力和获得值草产量和吸氮尿素响应曲线的中心附近。
在实验的开始土壤pH值为6.5。醋酸铵可抽出的K 125毫克公斤−1,5.5 cmolc公斤−10.4 Mg cmolc公斤−1,Bray-1提取P 255毫克公斤−1。土壤测试P和Ca足够的草饲料生产,而K很低,和Mg边缘型(10]。确保足够的水平的所有营养物质,除了N,所有情节收到补充钾(176公斤公顷−1K)、硫(45公斤公顷−1哈),镁(22公斤−1)应用氯化钾(0-0-62)和K2所以42·mgso4每年春天(0-0-22-22 S-11毫克)。高羊茅是灌溉,以防止水分压力和维持经济增长整个夏天。生长季节降雨、灌溉和温度实验期间总结在表4。
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| 数字在括号灌溉列数量的治疗。 |
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高羊茅是收获六次每年在启动初期阶段使用的小块牧草收割机。1×4.6片从每一个阴谋在5厘米的高度。因为最初的有机固体应用程序是由应用程序的第一个收获后,只有五个收成都包含在申请年实验周期试验。(残余)第二年包括所有六个收成。每个情节的收割牧草是湿重,和子样品(约500克)收集和烤箱干55°C来确定干物质。干子样品当时地面和分析总N。
土壤从选定的情节(Soundgro和萨姆纳分割程序和270公斤公顷−1尿素N)在2007年10月来确定采样残积土nitrate-N在雨季的开始。在30厘米的增量收集的样本使用水力探测深度90厘米直径4厘米。至少三个次级样本收集每深度和情节和合成。
和草总N测定有机样品使用燃烧分析仪(LECO乐器,圣约瑟夫MI)。有机铵氮和土壤硝酸盐氮浓度测定萃取后2 M氯化钾。Ammonium-N决定使用一个自动化salicylate-nitroprusside方法和nitrate-N由一个自动镉还原法(11]。
2.3。数据分析
氮吸收计算的产品产量和N浓度草组织。统计产量和氮素吸收的有机处理计算方差分析使用一个阶乘设计和SAS程序一般线性模型(12]。
明显复苏N计算有机固体残馀的一个两步过程。首先,我们使用一个线性回归的N吸收不同的尿素率计算尿素肥料的吸收效率和背景土壤N有效性: 在哪里(我)N率是尿素的应用在每个率(公斤公顷−1),(2)尿素的斜率效率是N吸收与N率回归(无单位)和代表尿素N的比例到收获羊茅,(3)背景土壤N(公斤公顷−1)是拦截和代表羊茅也许土壤N的吸收,
独立的方程计算每年为每个审判。因为三叶草变成了0到N阴谋在2008年和2009年建立并添加固定N的系统,我们不包括N吸收这些情节的尿素2007年后回归方程,只使用那些年的受精的阴谋。
明显的N复苏估计从有机N的吸收。它的区别是N吸收的有机固体残治疗在0到N和N吸收控制块(假定为背景土壤N)。当表示为一个百分比的总N,它估计的分数有机N收获植物组织中捕获。我们计算N明显复苏为应用程序的每个审判减去拦截的适当的尿素回归有机N吸收相同的试验。除以有机固体残总N应用给出了明显恢复比例: 在哪里(我)治疗N吸收(公斤公顷−1)是N的数量在每个治疗的收获部分羊茅,(2)应用N(公斤公顷−1)的总量N应用于每个有机固体残治疗。
剩余一年的试验,我们修改了明显N恢复方程占168公斤公顷−1这是适用于所有的有机固体残治疗这一年: 在哪里(我)N168年代表从168公斤N吸收哈−1尿素N治疗,来源于适当的尿素N吸收回归为每个审判。
Plant-available N (PAN)是一个估计的有机固体残馀的释放。锅与N明显复苏的不同之处在于,它包括可用N没有拍摄到收获植物的一部分。这可能包括N根和冠或N输给了浸出或挥发。锅是用来比较N可用性在不同土壤改良剂。在本研究中我们使用尿素N作为锅的代理。尿素N计算等效(表示为%有机N)治疗明显除以N复苏尿素(%)的效率(斜率)适当的试验和年
3所示。结果
3.1。高羊茅产量和吸氮
高羊茅产量和氮素吸收的有机固体残治疗应用和剩余年如表所示5和6。低收益率与试验试验B应用年反映低利率的有机固体应用(表1)。没有治疗有机固体源和应用程序之间的交互时间观察收益率或N吸收。没有显著的影响有机固体源对高羊茅产量或N吸收试验(表在应用程序的一年5)。有机固体残不应用于统一的利率,然而,随着利率的萨姆纳产品Soundgro高出50%,活性淤泥肥料(表1)。有机固体源并影响产量在今年剩余的试验和N吸收剩余的年收益率较低的试验和N吸收活性淤泥肥料(表6)。
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| * *显著在 NS:不显著()。 |
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| *重要,。 * *重要,。 NS:不重要。 |
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分裂有机固体应用程序在两个日期只有小影响瑞高羊茅收益率或者N吸收。唯一的显著影响是增加产量与分离应用程序在应用程序的审判b分离应用程序并导致更均匀的收益率在应用一年收成(试验如图1)。
3.2。有机固体残明显复苏和尿素N等价的
尿素N吸收回归计算中使用了有机固体残明显复苏和尿素N等价的。一个单独的尿素吸收回归计算每年为每个审判(图2)。拦截(背景土壤N)是相似的回归,但斜率(尿素吸收效率)是显著降低在试验B应用比其他回归。
(一)
(b)
(c)
(d)
明显的复苏N %为应用程序是相似的在两个试验和Soundgro和活性淤泥肥料之间(表相类似7)。明显的复苏N %是萨姆纳低有机固体残。明显为活性淤泥肥料N %恢复研究(39%)大于,在先前的研究报告(33%)5]。应用年尿素N Soundgro和活性淤泥肥料试验等效平均62%和75%试验(表7)。非常高的结果在试验B很可能一个工件的尿素吸收效率低观察肥料试验B应用年情节。更少的N被释放在剩余的一年,与尿素N等效估计从8到10%的N申请Soundgro和萨姆纳产品,并为活性淤泥肥料(表4 - 5%8)。
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水分、土壤硝酸盐氮低在2007年收集到的样品,而不是不同的治疗中取样,平均4.0毫克公斤−1在0到30厘米深度、2.8毫克公斤−1在30到60厘米,2.7毫克公斤−1和60至90厘米。这符合治疗和控制结果情节在以前的有机实验在类似条件下(7),表明潜在浸出损失情节。
一年级可以从活性淤泥肥料N和Soundgro高于此前报道heat-dried有机固体残在野外条件下(5,6]。同样高的一年级可用N已经观察到在实验室孵化项目(1]。他们从实验室孵化项目报告58 59%可用N三heat-dried有机固体残。萨姆纳的有机N,可用较低但仍等于或大于观察有机固体残无热干燥生产。二年级尿素N相当于在这个研究是类似于字段锅值heat-dried有机固体残报告之前(5,6]。倾向于释放热干有机N迅速,与大部分的产量反应发生在前两个丰收后应用程序(图1)。
这些结果表明,第一年N(如尿素N等效)活性淤泥肥料和Soundgro超过60%,比之前报道的文献。当前美国太平洋西北部指南推荐使用矿化的估计heat-dried有机固体(35 - 40%9),但这项研究表明,至少有一部分heat-dried材料下降高于这个范围,这意味着这些材料是有效地降低应用利率。我们希望这些结果可以扩展到其他温带地区的生长季节降雨或灌溉,基于前一个多区域场和建模研究的结果有机N的可用性(13]。未来的研究需要确定比热干燥工序之间的关系,可用N N从heat-dried释放产品的改进估计。
确认
该项目资金由皮尔斯郡提供华盛顿公共工程和公用事业,以及在华盛顿州立大学农业研究中心通过孵化项目0722。
引用
- s . r .史密斯和e·达拉谟“氮释放和化肥thermally-dried有机固体残馀的价值,”《特许机构的水和环境管理,16卷,不。2、121 - 126年,2002页。视图:谷歌学术搜索
- h . Rigby f . Perez-Viana j .卡斯·m·罗杰斯和s . r .史密斯,”土壤和有机固体的影响类型和微生物固定在biosolids-amended农业soils-implications化肥氮的可用性建议,“土地使用和管理,25卷,不。4、395 - 408年,2009页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- k .松岗n . Moritsuka t . Masunaga所说,k .松井和t . Wakatsuki”从污水污泥加热治疗对氮矿化的影响,“土壤科学和植物营养,52卷,不。4、519 - 527年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- n . Moritsuka k .松岗松本,t . Masunaga所说,k .松井和t . Wakatsuki”激烈的污水污泥的应用对土壤养分供应植物,”土壤科学和植物营养,52卷,不。4、528 - 539年,2006页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- c . g .齿轮ai对于,d·m·苏利文和e·a·,古纳尔“有机固体处理影响可用氮、第一、二学年”美国土壤科学学会杂志》上,卷68,不。1,第167 - 162页,2004。视图:谷歌学术搜索
- d . Gavalda j·d·史肯j . c .陶醉et al .,“农业和环境影响单个应用程序的淋溶土heat-dried污泥,”科学的环境,卷343,不。1 - 3、97 - 109年,2005页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
- c . g .齿轮ai对于,s . c . Fransen d·m·沙利文,“七年的有机和无机氮应用程序高羊茅,”《环境质量,30卷,不。6,2188 - 2194年,2001页。视图:谷歌学术搜索
- 土壤调查人员,土壤分类436年农业手册,农业部自然资源保护服务,第二版,1999年版。
- c . g .齿轮和d·m·沙利文工作表计算有机固体残在农业中的应用PNW 511 e。华盛顿州立大学扩展,2007年。
- j·哈特,g .倍耐力、l .大炮和s . Fransen肥料指南:在俄勒冈州和华盛顿西部西部牧场,fg - 63。俄勒冈州立大学扩展,2000年。
- r . g . Gavlak d . a . Horneck, r·o·米勒“植物、土壤和水为西部地区参考方法,“西部地区出版。125 Ext。阿拉斯加大学费尔班克斯,1994。视图:谷歌学术搜索
- SAS研究所”,SAS / STAT用户指南:统计,“Version 8。SAS本月卡里,数控,1999年。视图:谷歌学术搜索
- j·t·吉尔摩c . g .齿轮l·w·雅各布·g·k . Evanylo d·m·沙利文,“在有机氮分解和plant-available:实验室研究、现场研究,和计算机模拟,”《环境质量,32卷,不。4、1498 - 1507年,2003页。视图:谷歌学术搜索
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