不同工艺对堆肥水溶性有机物及肥效的影响

发布时间：2017-07-08 16:05

  本文关键词：不同工艺对堆肥水溶性有机物及肥效的影响

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【摘要】：大力发展有机肥产业不仅是解决当前因偏施化肥带来的诸如土壤板结、土壤微生态肥力下降等系列农业生产问题的关键,而且是消纳有机废弃物减少环境污染的关键产业。然而,传统有机堆肥产品肥效慢,需要施用比化肥多数倍甚至十倍以上用量方能见效,研发见效快的高效有机肥对提高农民施用积极性促进有机肥产业发展意义重大,探明标志有机肥肥效快慢的关键性指标对研发高效有机肥产品十分重要。然而,根据我国的有机肥农业行业标准中4项品质指标(有机质含量、氮磷钾总养分含量、酸碱度、水分含量)的高低往往不能判断产品肥效的快慢。应用实践显示,有机肥的肥效不仅取决于氮磷钾等无机养分含量,其水溶性有机物(DOM)等活性有机成分可能对于肥效更为重要。本研究通过比较不同堆肥工艺对产品特性的影响,特别是对有机肥中活性有机组分的影响,并探究其DOM与肥效的关系,为提高有机肥品质提供研发思路,为完善有机肥评价指标体系提供理论依据。主要研究结果如下:(1)不同供氧状态下的堆肥试验结果表明,好氧与厌氧堆肥的有机质和腐殖酸含量随着堆肥时间的延长不断下降,好氧处理的含量始终低于同期的厌氧处理,90天后有机质含量降至50%左右,腐殖酸含量降至75 g/kg左右。好氧堆肥的NPK总养分高于厌氧堆肥。相同堆肥时间下好氧堆肥的种子发芽系数整体高于厌氧堆肥,90天后堆肥产品的种子发芽系数均超过80%,对作物基本无毒害。(2)在培养箱控温条件下,好氧(SH)和厌氧(SY)堆肥的水溶性碳(DOC)含量先上升后缓慢下降,基本稳定在30 g/kg水平左右;在发酵罐常温条件下,好氧(BH)和厌氧(BY)堆肥的水溶性碳含量先上升但20天后不断下降。不同条件下的堆肥试验均表现出厌氧堆肥的水溶性碳含量高于好氧堆肥,说明厌氧条件下堆肥能保留更多水溶性有机物。堆肥DOM红外光谱分析表明,与好氧堆肥相比,厌氧堆肥DOM中的-COOH、醇和酚的-OH等活性基团含量显著增多,分子量较小、芳化度较低的类富啡酸类物质含量较多。(3)堆肥腐殖质成分的初步分析表明,随着堆肥持续进行,富里酸不断向胡敏酸转化,腐殖化指数HI持续升高,堆肥的腐殖化程度不断提高。同时期的好氧堆肥的腐殖化程度高于厌氧堆肥。(4)与施用等NPK无机养分相比,施用堆肥浸提液可大幅度提高玉米生物量,增幅可高达20%以上,浸提液DOC含量越高玉米增产效果越明显;相关性分析结果显示,施用DOC的浓度与玉米生物量间存在显著的正相关关系;玉米对NPK的吸收量测定结果表明,DOM促进玉米对NPK的吸收效果明显,且随DOC浓度的增加玉米NPK的吸收量增加,与对照相比,玉米对N、P、K的吸收量分别增加5.37%-36.53%、6.24%-26.86%和0.18%-42.60%。盆栽收获后土壤理化性质测定结果表明,施用堆肥浸提液可不同程度提高土壤pH值,随浸提液DOC浓度的增加土壤pH值提高幅度增大。同时,土壤的水溶性碳含量显著增加,随DOC施用浓度增加土壤水溶性碳含量增加更明显,与对照相比,土壤水溶性碳的增加幅度为19.83%-169.24%。土壤有效NPK的测定结果显示,DOM对土壤养分的活化效果明显,施用堆肥浸提液的盆栽土壤有效N、P、K含量得到不同程度增加,且随DOC浓度的增加有效养分含量增加,其中有效N、P、K分别比对照增加4.08%-38.95%、0.33%-28.44%和0.87%-37.73%。(5)不同DOC含量的有机肥盆栽肥效试验结果表明,腐熟有机肥的肥效与其DOC含量呈显著正相关关系,盆栽玉米生物量与有机肥DOC含量的相关性比其有机质和NPK总养分含量更密切。研究结果为改进有机肥生产工艺提高肥效和完善有机肥评价标准提供了理论依据。
【关键词】：堆肥工艺 堆肥品质 水溶性有机物 肥效
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-11
• 1 前言11-22
• 1.1 研究背景11-12
• 1.2 有机废弃物的堆肥研究12-14
• 1.2.1 好氧堆肥12-13
• 1.2.2 厌氧堆肥13-14
• 1.3 有机肥的肥效研究14-19
• 1.3.1 有机肥的直接施用14-15
• 1.3.2 无机有机肥配施15
• 1.3.3 影响堆肥产品肥效的因素15-19
• 1.3.3.1 重金属15-16
• 1.3.3.2 基本养分16-17
• 1.3.3.3 腐熟度17-19
• 1.4 水溶性有机物（DOM）的肥效研究19-21
• 1.4.1 DOM的定义与组成19
• 1.4.2 DOM对作物的作用19
• 1.4.3 DOM对土壤的作用19-21
• 1.5 研究目的、意义与主要内容21-22
• 1.5.1 研究目的及意义21
• 1.5.2 研究内容21-22
• 2 材料与方法22-28
• 2.1 不同堆肥工艺对鸡粪堆肥产品特性的影响22-23
• 2.1.1 供试材料22
• 2.1.2 试验设计22-23
• 2.1.3 试验测定方法23
• 2.2 不同堆肥水溶性有机物对玉米植株生长及土壤养分的影响23-26
• 2.2.1 供试材料23-24
• 2.2.2 试验设计24-25
• 2.2.3 试验测定方法25-26
• 2.3 有机肥厂不同DOC含量的有机肥盆栽肥效试验26-27
• 2.3.1 供试材料26-27
• 2.3.2 试验设计27
• 2.3.3 试验测定方法27
• 2.4 不同堆肥工艺获得的不同DOC含量有机肥盆栽肥效试验27-28
• 2.4.1 供试材料27-28
• 2.4.2 试验设计28
• 2.4.3 试验测定方法28
• 3 结果与分析28-51
• 3.1 不同堆肥工艺下鸡粪堆肥的腐熟动态变化28-36
• 3.1.1 堆肥罐不同供氧状态下堆肥温度的变化28-29
• 3.1.2 不同供氧状态下堆肥中有机质的变化29-30
• 3.1.3 不同供氧状态下堆肥中腐殖酸的变化30-31
• 3.1.4 不同供氧状态下堆肥中总氮、总磷、总钾及总养分（氮+磷+钾）的变化31-32
• 3.1.5 不同供氧状态下堆肥中水溶性碳的变化32-35
• 3.1.6 培养箱不同供氧状态下堆肥DOM红外光谱的分析35-36
• 3.1.7 不同供氧状态下堆肥中种子发芽系数的变化36
• 3.2 不同堆肥水溶性有机物对植株生长及土壤养分的影响36-45
• 3.2.1 对玉米植株生物量的影响36-38
• 3.2.2 对玉米植株养分含量的影响38-39
• 3.2.3 对土壤pH的影响39-41
• 3.2.4 对土壤水溶性碳的影响41-42
• 3.2.5 对土壤有效养分的影响42-44
• 3.2.6 水溶性有机物与植株生物量的相关性分析44-45
• 3.3 有机肥厂不同DOC含量的有机肥盆栽肥效试验45-48
• 3.3.1 有机肥对玉米叶片叶绿素和株高的影响45-46
• 3.3.2 有机肥对玉米植株生物量的影响46-47
• 3.3.3 植株生物量与有机肥的主要理化性质相关性分析47-48
• 3.4 不同堆肥工艺获得的不同DOC含量有机肥盆栽肥效试验48-51
• 3.4.1 有机肥对玉米叶片叶绿素和株高的影响48-49
• 3.4.2 有机肥对玉米植株生物量的影响49
• 3.4.3 有机肥对玉米植株养分含量的影响49-50
• 3.4.4 有机肥DOC含量与其肥效的相关性分析50-51
• 4 讨论与结论51-58
• 4.1 讨论51-56
• 4.1.1 不同堆肥工艺对堆肥过程中水溶性有机物的影响51-52
• 4.1.2 不同堆肥工艺对堆肥过程中其他理化性质的影响52-53
• 4.1.3 水溶性有机物对玉米植株产量因子的影响53-54
• 4.1.4 水溶性有机物对土壤肥力的影响54-55
• 4.1.5 水溶性有机物与作物产量及堆肥质量的关系55-56
• 4.1.6 展望56
• 4.2 结论56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-69
• 附录69

【参考文献】

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本文编号：535255