当前位置:主页 > 科技论文 > 农业技术论文 >

堆肥中生物可利用有机碳的鉴别和评价

发布时间:2019-07-06 07:17
【摘要】:我国有机堆肥的产量大、种类多,但有机堆肥的质量标准中对有机碳的指标单一,对于添加煤矸石等物质作为有机质对农田的生态安全性缺乏科学研究。本论文在系统分析不同来源的有机堆肥中有机碳的组成以及利用堆肥进行盆栽试验的基础上,着重探讨了不同类型有机碳(总有机碳TOC、易氧化有机碳LOC、水溶性有机碳WSOC和低分子量有机碳LMWOM)的生物可利用性和生物降解性,为堆肥肥效与生态安全性评价提供依据。为了阐明作物对堆肥中有机质消耗利用规律的认识,在四种堆肥(C1~C4)的盆栽试验中对四种作物(青瓜、西红柿、番薯、玉米)栽培前后的堆肥有机质的消耗进行了定量分析,采用重铬酸钾氧化—容量法测定了TOC。发现作物在不同栽培基质上的生长情况普遍存在差异,且堆肥对不同作物的生长影响也存在明显差异,说明堆肥和作物之间存在相互选择性,因此应该尽可能视作物种类施用合适堆肥。不栽种作物的空白组对有机质消耗率最大为42%,栽种作物的实验组中,除青瓜外,其他三种作物对堆肥基质中有机质的消耗均达到90%以上,最大达99.9%。说明作物栽培显著促进了有机质的消耗,在种植作物前,应该尽可能视作物种类施用充足的有机肥底肥,减少对土壤有机质的消耗。试验中一次种植后基质中的有机质即降至4.2%~12.6%,接近耕作层土壤的普通有机质含量水平,对于耕作密度强度大的农田,有必要坚持长期施用有机肥,确保农田的土壤性能优良。为有效评估堆肥中有机碳的含量及其对作物的影响,借助相关性分析统计方法,探讨了堆肥中不同类型有机碳对作物生长的影响。研究表明较之总有机碳,易氧化性有机碳(LOC)与作物生长更密切,更灵敏地反映堆肥的肥效。以番薯为例,TOC、LOC、WSOC与作物生物量之间的相关系数分别为0.100、0.699、-0.004,LOC与作物生物量呈显著正相关,WSOC则呈弱负相关。因此,在堆肥工艺上应该通过避免过度氧化LOC以保证其含量,并保证充分腐熟来减少WSOC等措施来控制堆肥产品的有机碳指标。现有国家堆肥质量准标中仅有有机质指标,不能客观地反映有机堆肥的质量,有必要增加LOC和WSOC的含量指标。为了初步探究堆肥中低分子量有机碳被作物直接吸收利用的“碳肥”效应,利用顶空萃取-气相色谱-质谱(HS-GC-MS)法对堆肥与栽培基质中的LMWOM进行定性和定量分析。研究表明,堆肥中含有多种低分子有机物,其中低分子量醛类有机物质相对含量相对较高。除C1基质外,与不栽培作物的空白组对比,青瓜和玉米的栽培基质中的醛类物质普遍都有增加,说明作物在生长过程中会促使低分子量醛类物质的产生。作物生长与醛类物质密切相关。为了评估堆肥中有机碳的生态安全性,通过盆栽实验探讨了商品堆肥中添加煤矸石作有机质对作物和栽培基质的影响。结果表明煤矸石对土壤微生物有明显抑制。考虑到对土壤微生物的负面影响,应该从有机肥生产源头避免在堆肥中添加煤矸石。为进一步探讨煤矸石的生物可利用性,用不同来源的微生物作为接种物,按照国际标准OECD 301B开展了生物降解试验。结果表明:经过28d的微生物降解,煤矸石在活性污泥中的降解率为21.9%,在菜园土中的降解率为14.4%,初步说明煤矸石不具有快速生物降解性。煤矸石作为外加碳源添加到有机堆肥中,虽然能够提高堆肥中的总有机碳含量,但这种碳元素难以生物利用,具有环境持久性,长期施用对农田的生态安全有潜在的风险。
[Abstract]:There are many kinds of organic compost in China, but the index of organic carbon is single in the quality standard of organic compost. On the basis of system analysis of the composition of organic carbon in organic composts of different sources and the use of compost for pot experiment, the organic carbon (TOC) of different types (TOC) and the organic carbon (LOC) are discussed. Bioavailability and biodegradability of water-soluble organic carbon (WSOC) and low-molecular-weight organic carbon (LMWOM) provide a basis for the evaluation of the fertilizer efficiency and ecological safety of the compost. In order to understand the law of the utilization of organic matter in the compost, a quantitative analysis of the consumption of the composted organic matter before and after the cultivation of four kinds of crops (green, tomato, sweet potato, and corn) was carried out in the pot experiment of four kinds of compost (C1-C4). The TOC was determined by the method of potassium dichromate oxidation and capacity determination. There was a significant difference in the growth of the crops on different cultivated substrates, and there was a significant difference in the effects of the compost on the growth of different crops, indicating the mutual selectivity between the compost and the crop, and the appropriate compost should be applied as much as possible. In the experimental group, the consumption of organic matter in the compost matrix was over 90% and the maximum of 99.9%. The method of the invention can obviously promote the consumption of organic matters, and before planting the crops, the sufficient organic fertilizer base fertilizer should be applied to the crop type as much as possible to reduce the consumption of organic matter in the soil. In the experiment, the organic matter in the matrix is reduced to 4.2%-12.6%, and the organic matter content in the soil near the farming layer is close to that of the soil in the farming layer. For the farmland with large cultivated density, it is necessary to adhere to the long-term application of the organic fertilizer, so as to ensure the good soil performance of the farmland. In order to effectively evaluate the content of organic carbon in compost and its effect on crops, the effects of different types of organic carbon on the growth of crops were discussed by means of correlation analysis. The results show that the organic carbon (LOC) is more closely related to the growth of the crops than the total organic carbon, and the fertilizer efficiency of the compost is more sensitive. Taking sweet potato as an example, the correlation coefficient between the TOC, LOC, WSOC and crop biomass was 0.100, 0.699,-0.004, LOC was positively correlated with the crop biomass, and the WSOC was negatively correlated. Therefore, the organic carbon index of the composted product should be controlled by avoiding over-oxidation of LOC in the composting process to ensure its content, and ensuring adequate decomposition to reduce the WSOC. It is necessary to increase the content index of LOC and WSOC in the existing national compost quality standard with only the organic matter index, which can not objectively reflect the quality of the organic compost. In order to study the "carbon fertilizer" effect of direct absorption and utilization of low molecular weight organic carbon in compost, the qualitative and quantitative analysis of the LMWOM in the composted and cultivated substrate was carried out by using the headspace extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS) method. The results show that the relative content of low molecular weight aldehydes is relatively high in the compost. In addition to the C1 matrix, there is an increase in the number of aldehydes in the cultivation matrix of the green and corn, indicating that the production of low-molecular-weight aldehydes is promoted in the growing process of the crop, compared with the blank group of the non-cultivated crop. The growth of crops is closely related to the aldehydes. In order to evaluate the ecological security of organic carbon in compost, the effect of organic matter on crop and culture matrix was discussed by pot experiment. The results show that the coal-stone is obviously inhibited by the soil microorganisms. In view of the negative impact on the soil microorganisms, it should be avoided from the production of organic fertilizer to avoid the addition of coal and stone in the compost. In order to further explore the bioavailable properties of the coal and stone, the biodegradation test was conducted in accordance with the International Standard OECD 301B using a different source of microorganism as the inoculum. The results showed that the degradation rate of coal-fired stone in activated sludge was 21.9%, and the degradation rate in vegetable garden soil was 14.4%. The addition of coal-stone as an external carbon source to the organic compost, although the total organic carbon content in the compost can be improved, the carbon element is difficult to be bioutilized, has environmental durability, and has a potential risk for long-term application to the ecological safety of the farmland.
【学位授予单位】:广东工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S141.4

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张巍,朱音龙,陈志成;畜禽粪便的堆肥处理[J];黑龙江畜牧兽医;2004年08期

2 李季;;堆肥的使命:历史与未来[J];中国农资;2013年08期

3 李秀金,董仁杰;粪草堆肥特性的试验研究[J];中国农业大学学报;2002年02期

4 ;新技术新产品[J];饲料与畜牧;2002年02期

5 展跃平,上田修二;家畜粪堆肥腐熟度快速判定方法的研究[J];中国畜牧兽医;2003年06期

6 罗维,陈同斌;湿度对堆肥理化性质的影响[J];生态学报;2004年11期

7 蒋春茂;畜禽粪便堆肥处理应具备的环境条件[J];中国家禽;2005年05期

8 张亚宁,李国学;化肥作为补充N源对堆肥碳素转化和污染物去除的影响[J];农业环境科学学报;2005年01期

9 张树清;张夫道;刘秀梅;王玉军;张建峰;;高温堆肥对畜禽粪中抗生素降解和重金属钝化的作用[J];中国农业科学;2006年02期

10 苏少林;呼世斌;;杨凌生活垃圾最佳堆肥方案筛选[J];西北农林科技大学学报(自然科学版);2006年05期

相关会议论文 前10条

1 林可聪;;畜禽粪便资源的高温堆肥处理[A];第八届全国青年土壤暨第三届全国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2002年

2 邱家洲;黄游;陈玲;;植物生长响应与污泥堆肥施加量间的关系初探[A];2005中国可持续发展论坛——中国可持续发展研究会2005年学术年会论文集(下册)[C];2005年

3 张瑞萍;夏美茹;任素樱;刘双禄;;不同堆肥材料配比对堆肥质量的影响[A];2007自然科学学术论文(土壤肥料与农业可持续发展)[C];2007年

4 苏绍玮;陈尊贤;;禽畜粪堆肥品质及施用量对水稻产量及铜锌吸收量之影响[A];中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集(上)[C];2008年

5 马君;;牛粪尿有氧堆肥最佳工艺参数的筛选[A];首届中国奶业大会论文集(上册)[C];2010年

6 黄泰祥;苏绍玮;张颢严;黄正介;陈尊贤;;堆肥铜锌施用后对小白菜及水稻质量之影响[A];面向未来的土壤科学(上册)——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

7 陈仁炫;吴正宗;邱梅玲;;台湾厨余之处理及厨余堆肥之质量评估[A];面向未来的土壤科学(中册)——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

8 金珠理达;王顺利;刘克锋;王红利;;堆肥微生物研究进展[A];微生物实用技术生态环境应用学术研讨会论文集[C];2008年

9 李吉进;邹国元;王美菊;王美玲;;鸡粪高温堆肥填充料研究[A];第九届中国青年土壤科学工作者学术讨论会暨第四届中国青年植物营养与肥料科学工作者学术讨论会论文集[C];2004年

10 李芳;勇伟;白雪薇;刘倩;;添加微生物菌剂和尿素对落叶堆肥的影响[A];2011北京园林绿化与生物多样性保护[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 中国农村可再生能源考察团提供;堆肥:畜禽粪便的好去处[N];农民日报;2002年

2 郑秀满;变废为宝——日本的堆肥好氧发酵处理技术[N];中国畜牧兽医报;2007年

3 李国江;日本奶牛场的环保型堆肥处理体系[N];东方城乡报;2006年

4 王丽英;蔬菜废弃物是资源而非废物[N];河南科技报;2014年

5 陈伯华;畜禽粪便污染物的还田对策[N];瓜果蔬菜报.农业信息周刊;2005年

6 本报记者 周燕芬;畜禽粪便综合利用方法多[N];江苏农业科技报;2010年

7 记者 张翰轩;看垃圾如何变废为宝[N];首都建设报;2010年

8 本报记者 陈凡;北京是否会变垃圾围城[N];北京科技报;2005年

9 本报记者 侯永锋;一个外国人在沈阳的垃圾源头分类实验[N];辽宁日报;2007年

10 李季;固体废物循环利用模式多样[N];中国国门时报;2009年

相关博士学位论文 前10条

1 杨岩;蔬菜废弃物堆肥和原位还田研究[D];山东农业大学;2015年

2 曹云娥;秸轩生物反应堆和堆肥改善微咸水灌溉下设施土壤和黄瓜生长的研究[D];中国农业大学;2016年

3 宋修超;蚯蚓堆肥性质的变化及其对土壤性质与作物生长的影响[D];南京农业大学;2015年

4 李丽君;长期施用堆肥对曲周农田土壤健康影响[D];中国农业大学;2017年

5 李吉进;畜禽粪便高温堆肥机理与应用研究[D];中国农业大学;2004年

6 余震;五氯酚污染土壤的堆肥修复及其微生物群落组成研究[D];湖南大学;2012年

7 肖勇;基于分子生物学技术的堆肥微生物群落、功能与应用研究[D];湖南大学;2011年

8 刘击;堆肥对菲及三环唑污染土壤修复研究[D];浙江大学;2007年

9 张璐;园林绿化废弃物堆肥化的过程控制及其产品改良与应用研究[D];北京林业大学;2015年

10 王洪波;生态堆肥反应器的污染物去除特性研究及应用示范[D];西安建筑科技大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 张热萍;堆肥中生物可利用有机碳的鉴别和评价[D];广东工业大学;2017年

2 郭东坡;死猪堆肥关键影响参数的试验研究[D];中国农业科学院;2013年

3 耿凤展;番茄秸秆高温堆肥基质对番茄生长影响的研究[D];西北农林科技大学;2015年

4 马海霞;堆肥生境微生物区系动态变化和优势丝状真菌胞外酶系功能分析[D];山东大学;2015年

5 姚武;畜粪蚯蚓堆肥中腐殖质形成及其结合态重金属变化规律和机理研究[D];杭州师范大学;2015年

6 王浩;园林绿化废弃物堆肥制备屋顶绿化栽培基质技术初步研究[D];杭州师范大学;2015年

7 崔晓文;堆肥中新菌的分离鉴定及其铬还原特性研究[D];上海海洋大学;2015年

8 涂永成;干旱矿区复合微生物菌肥土壤改良实验研究[D];中国矿业大学;2015年

9 龚改林;貂粪堆肥微生物复合菌剂的制备及效果评价[D];大连理工大学;2015年

10 张大璐;青霉素菌丝体堆肥研究[D];河北科技大学;2014年



本文编号:2510874

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/2510874.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户b7bb7***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com