生物质发酵肥施用对土壤肥力和作物生长的影响及环境意义

发布时间：2020-06-29 23:30

【摘要】：现代农业集约化和规模化的发展,造成了农业废弃物的大量积累,进而产生了较为严重的环境问题和资源浪费问题。农业废弃物是潜在的生物质能源,发酵腐熟后制成肥料,是其资源化再利用的一条新途径。上海青浦练塘镇是著名的茭白(Zizania latifolia)之乡,每年会产生大量茭白叶废弃物,对环境构成威胁。为评估茭白叶发酵肥(发酵肥)的肥效,布置番茄和茄子栽培田间试验,并与菜籽饼肥(饼肥)和复合化肥(化肥)作比较。研究施用发酵肥对土壤肥力和酶活性,作物生长、产量和品质的影响,探求生物质发酵肥的环境效应和经济效益,可为上海郊区化肥减量化和农业废弃物资源化提供理论依据。获得如下主要结果:(1)茭白叶发酵制作肥料的主要生产工艺为:运输和粉碎、添加发酵辅料和菌种、一次发酵、翻堆、过筛、二次发酵和造粒包装。其全氮含量为23.6 g kg~(-1),全磷含量为11.4 g kg~(-1),全钾含量为13.4 g kg~(-1),有机质为480.9 g kg~(-1)。发酵肥含有丰富的微量元素如Fe、Mn、Zn、Cu,含量分别为1005.4 mg kg~(-1)、659.8 mg kg~(-1)、66.7 mg kg~(-1)、51.7 mg kg~(-1),有害重金属含量低,Pb、Ni、Cd含量分别为0.11 mg kg~(-1)、2.5 mg kg~(-1)和0.3 mg kg~(-1)。(2)与化肥相比,发酵肥全氮全磷含量低,施用后不会导致土壤氮磷的过量累积和地下水富营养化,但更有利于提高土壤速效钾含量。施用发酵肥,在番茄和茄子生长前期,土壤速效钾分别提高分别达111.5%和95.4%。发酵肥向土壤提供了外源的含有大量纤维素等的生物炭,促进了土壤有机质的形成,能显著提高土壤有机质含量,在番茄实验中增幅达15.8%。施用发酵肥,显著促进过氧化氢酶和蔗糖酶活性,番茄生长期,过氧化氢酶和蔗糖酶分别提高了93.1%和63.2%,茄子生长期,过氧化氢酶和蔗糖酶分别提高了47.9%和31.2%。施用化肥,土壤养分含量迅速上升,可迅速增加脲酶反应的底物,提高脲酶活性,氮素也有助于提土壤磷酸酶活性。使用化肥易造成养分流失从而导致严重的农业面源污染,对土壤和地下水构成威胁。而施用发酵肥,肥效缓慢且持久,可在保持土壤养分同时减少农业面源污染。(3)发酵肥、化肥、饼肥分别使番茄增产20.4%、66.7%和31.5%;使茄子增产27.79%、48.30%和32.34%。施用发酵肥,能促进作物生长,提高果实产量,但由于其氮磷含量低,肥效缓,增产效果不及化肥和饼肥。与施用化肥相比,施用发酵肥,番茄和茄子果实可溶性糖含量分别提高24.0%和39.3%,硝态氮含量降低了28.2%和16.8%。发酵肥具有富钾、氮素偏低且释放缓慢的特点,不会导致果实硝态氮含量累积,有利于蔗糖代谢和果糖、葡萄糖积累,有助于提高果实风味和品质。(4)与其它商品有机肥相比,茭白叶发酵肥主要原料为农业废弃秸秆,用于大田,对土壤pH值,阳离子交换量无显著影响,不会增加土壤重金属含量,有利于提高土壤含水率。发酵肥价格低廉,只有化肥的四分之一。因此,施用发酵肥,无论环境效应还是经济效益,均高于化肥。综上所述,茭白叶腐熟制成生物质发酵肥,是废弃物资源化再利用的有效途径,避免废弃物随意弃置或燃烧导致的污染,并且可在一定程度上代替化肥使用,降低施肥成本,减小环境压力,实现生态的良性循环和可持续发展。茭白叶发酵肥与传统化肥相比,具有富钾低氮、有机质高的特点,施用后显著提高土壤有机质和酶活性,进而提高果实可溶性糖,降低硝态氮含量,具有更好的环境效应和经济效益。
【学位授予单位】：上海大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S141;S158.3

【参考文献】