酸化处理对玉木耳菌糠腐熟过程的影响及水稻育苗基质研制

发布时间：2020-07-13 23:21

【摘要】：本研究采用不同浓度的硫酸对玉木耳菌糠进行酸预处理,与微生物菌剂混合在常温条件下进行好氧堆肥,研究不同酸浓度(0(A0)、0.1(A1)、0.3(A2)、0.5mol/L(A3))预处理对玉木耳菌糠腐熟过程的影响,针对温度、含水量、pH、挥发氨、C/N、有机质以及发芽指数等多项指标在堆肥过程中的动态变化进行分析,探讨腐熟玉木耳菌糠酸预处理的最佳浓度,为缩短腐熟时间,提高堆肥品质提供理论依据。以腐熟好的玉木耳菌糠为材料,通过添加膨润土和蛭石等材料,研究以不同配比配制成的水稻育苗基质的株高、茎基宽、壮苗指数、出苗率、叶绿素指数等。并筛选出最佳玉木耳菌糠水稻育苗基质配方方案,为菌糠等农业废弃物的综合利用提供新途径。研究结果如下:(1)通过对物理指标温度、pH、EC等分析,在堆肥期间,A0、A1、A2、A3处理最高温度分别为56℃、59℃、48℃、32℃;至堆肥结束时,与未添加硫酸的处理A0的pH(6.63)相比,A1、A2和A3分别降低了1.37、4.73、5.105;A0、A1、A2和A3处理EC值分别为1.625、2.775、4.15和6.025 m S·cm~(-1);综合结果表明A0和A1处理均完全腐熟,其中A1腐熟温度较高,效果较好,表明合理的酸预处理浓度提高了堆体腐熟的最高温度和时长,使堆体达到无害化处理。(2)通过对全氮、C/N的分析,A0、A1、A2和A3处理C/N整体均呈现下降趋势,至堆肥结束分别下降了12.58、12.44、10.06、0.95;各处理N含量分别增加了40.5%、32.7%、18.2%和0%。结果表明在堆肥过程中有机碳含量随着堆肥进程的推进而减少,而全氮含量增加,A0和A1处理达到堆肥腐熟标准。(3)通过对堆肥品质四种处理的堆体有机质进行分析,A0、A1、A2和A3处理有机质含量分别为63.42%、59.86%、53.89%和59.24%。结果表明各处理有机质含量均呈现降低趋势,说明酸预处理能够有效降解部分复杂有机物质,使微生物在腐熟过程中更好地利用和分解,加快堆肥的进程。(4)通过对堆肥产品全钾、全磷指标测定分析,至腐熟结束后,各处理磷含量分别为0.723、0.745、0.519和0.303。钾含量分别为0.0402、0.0438、0.0308和0.0288。结果表明除A3处理外,A0、A1和A2处理磷、钾含量均呈现上升趋势,且适宜浓度的酸预处理,能够提高堆体的养分含量。(5)通过对堆肥过程中氨挥发的动态指标的分析,各处理N含量分别增加了40.5%、32.7%、18.2%和0%。累积氨挥发量分别为1.01325、0.805、0.182和-0.10675 g/kg·h。较A0相比,其余处理均呈明显降低的趋势,酸预处理显著地降低了NH_3的挥发量,减少了氮素的损失,具有良好的固氮作用并减少了对大气的污染。(6)通过对植物指标发芽指数的测定分析,各处理发芽指数分别为86%、114%、75%和0%,可以判断A0和A1处理完全符合腐熟标准,说明适当的硫酸预处理浓度显著提高了发芽指数,适宜的弱酸环境有利于种子和作物的生长。(7)从纤维结构和扫描电镜来看,A1处理纤维素降解率为24.1%,半纤维素降解率为31.33%,而其他处理降解率均明显低于A1处理。从扫描电镜的角度来看,A1处理较其他处理相比,改善了纤维结构,裂解难分解的纤维素、木质素等有机物质的同时,打开纤维素的结晶结构,促进微生物对内部纤维结构的分解,加快腐熟进程,而其他处理则效果较差。(8)通过采用不同材料配比的基质对水稻育苗秧苗出苗率的分析,AB组的水稻幼苗平均出苗率为85.8%,高于AC组平均出苗率约6个百分点,AB组最高出苗率为94%,AC组最高出苗率为85%。AB组总体出苗整齐,而AC组出苗率较低,出苗不齐,长势不一。(9)通过对水稻秧苗的综合素质评价,AB组中1-6处理壮苗指数为0.10443与CK壮苗指数0.10703相差甚小,其余均明显小于对照土壤CK;AC组中壮苗指数最接近CK的为2-6处理,为0.08200。表明AB组秧苗素质较好,于对照土壤CK无明显差异,壮苗指数较高,整体素质较好。(10)对各处理水稻秧苗素质进行分析,AB组中1-6处理秧苗素质最好,说明该配比适用于水稻育苗,比例为菌糠:膨润土:蛭石=92:3:5。(11)通过对玉木耳菌糠堆肥质量和腐熟度,A1处理为最佳处理效果的堆肥产品,且配比膨润土、蛭石能够有效增强水稻秧苗素质。
【学位授予单位】：吉林农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S511
【图文】：

堆体,酸预处理,高温期,温度

第 6d 进入高温期，第 9 天达到最高温度 59℃，前后共 8d 保持在高温度仅达到 48℃，并只维持 2d，此后温度逐渐下降。腐熟从第 3d他处理差异显著，温度并没有明显变化，相较之下，温度处于最低。静态好氧堆肥，堆体温度达 55℃以上应至少需 5 d，以杀死虫卵和致 5~7d。因此，A0 和 A1 达到堆体温度标准，而 A2 和 A3 并不达堆体温度基本达到室温。添加硫酸的处理推迟了堆体进入高温期的时腐熟温度甚至无温度变化。由此表明，酸预处理抑制微生物活动，酸时间驯化后堆体温度并无明显差异且提高了高温期的温度，但酸度过显，微生物无法适应浓酸环境活动受限。

酸预处理,堆体,高温期,堆肥

因 A3 处理酸浓度过高，微生物严重失活，无法适应浓酸环境，因此 pH 值无明显变化。高温阶段有机物质的快速分解，使水溶性盐浓度剧增[97],各处理 EC 值均与高温期达到最大值，之后大体呈现下降趋势，至堆肥结束时 A0、A1、A2 和 A3 处理 EC 值分别为 1.625、2.775、4.15 和 6.025 mS·cm-1，整个堆肥过程中 A0 的 EC 值最低，其余 3个处理由于硫酸的添加，增加了堆肥中可溶性盐的含量，同时由于腐熟过程中产生大量小分子物质，促使 EC 值上升[98]。其中 A2 与 A3 处理 EC 大于 4 mS·cm-1，未满足腐熟的要求[99]。添加硫酸的处理由于增加了硫酸根离子，显著增加了 EC 值，改变了细胞的渗透压[100]，同时降低了堆肥初期的 pH 值，微生物的活性受到抑制，使 A1、A2 和 A3处理进入高温期的时间有所推迟甚至没有进入高温期，其中 A3 处理最明显。

酸预处理,堆体,高温期,含水量

渗透压[100]，同时降低了堆肥初期的 pH 值，微生物的活性受到抑制，使 A1、A2 和 A3处理进入高温期的时间有所推迟甚至没有进入高温期，其中 A3 处理最明显。图 2.2 不同浓度酸预处理对堆体 pH 和 EC 的影响Fig. 2.2 pH and EC changes in the composting with different concentration of acid

【参考文献】