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

发布时间：2017-03-21 11:12

  本文关键词：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，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：针对我国园林绿化废弃物堆肥化技术不完善、无土栽培基质保水剂品质差、以及泥炭基质需求量剧增等问题,通过研究不同外源堆肥添加剂和预处理对园林绿化废弃物二次堆肥化过程中的物理、化学、微生物学性质和堆肥产品质量的影响、研发无土栽培基质(堆肥基质)专用保水剂和泥炭替代基质、以及探讨堆肥基质调理剂对堆肥基质理化性质的影响,优化堆肥过程中的控制因素,缩短堆肥周期,增加堆肥产品的养分含量,同时,提出制备无土栽培基质保水剂的最优方案,以及确定无土栽培替代基质和堆肥基质调理剂的最优配比。研究结果解决了园林绿化废弃物处理困难(填埋和焚烧)、传统堆肥方法周期长、生产成本高、堆肥产品和无土栽培基质保水剂质量差、以及泥炭供不应求等实际问题。本文研究的具体结论如下：(1)添加0.15%鼠李糖脂和15mm粒级的初始堆肥颗粒、添加35%菇渣和20%生物碳、以及添加0.30%蚯蚓粪和25%沸石的3种最优处理组合均显著优化了园林绿化废弃物二次堆肥过程中的理化性质和微生物学性质,缩短了堆肥周期,提高了堆肥产品的质量。尤其是,延长了微生物最佳活动温度范围的持续时间,改善了堆肥过程的酸碱环境,降低了氮素(NH3)的损失,增加了微生物的数量,提高了酶的活性,加速了园林绿化废弃物中纤维素和半纤质素的降解,降低了堆肥产品的C/N比和毒性,增强了堆肥产品的通气透水性和养分含量。同时,传统堆肥需90～270天才可以生产完全腐熟的堆肥产品。但是,在3种最优处理下的园林绿化废弃物二次堆肥仅需21～24天,即可获得养分含量高和完全稳定腐熟的堆肥产品。(2)与市场常用保水剂(旱宝贝)比较,本研究自制的无土栽培基质复合保水剂p-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉(β:CMC:K=1:1:1).β-环糊精+羧甲基纤维素钠+竹炭粉(β:CMC:Z=2:10:5).β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶淀粉+竹炭粉 (β:CMC:K:Z=2:2:2:1).以及β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉(β:CMC:K:TD=4:4:4:1)的pH值、溶胀度、吸水速率、失水速率以及反复吸水性均优于旱宝贝。其中,以β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉为配方的自制复合保水剂的吸水保水性最优。(3)以旱宝贝为对照,当堆肥基质的质量一定时,随着保水剂添加量的减少,湿容重均减小,且相同比例下添加自制复合保水剂的堆肥基质湿容重均大于旱宝贝；相同复合保水剂与基质比例为1：10和1:20的最大持水量分别较其15降低0.58～12.12%和8.79～15.23%,而旱宝贝比例为1：10和1:20分别较其1：5降低40.79%和47.02%;相同比例下添加复合保水剂的基质水分蒸发速率均小于早宝贝。可知,在堆肥基质中添加少量的复合保水剂即可达到添加大量早宝贝的效果。同时,添加复合保水剂的堆肥基质发芽率和发芽指数均高于添加旱宝贝的基质。所以,自制复合保水剂应用于堆肥基质的综合效果均优于旱宝贝。其中,添加以β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉为配方的复合保水剂的堆肥基质吸水保水性最优。(4)在泥炭中添加园林绿化废弃物堆肥产品可以改善泥炭的物理和化学性质,同时,也可以降低栽培基质的分解和塌陷。在30%泥炭和70%园林绿化废弃物堆肥产品的栽培基质中,猫眼竹芋的生长状况最优。虽然当堆肥产品添加量70%的栽培基质下猫眼竹芋生长状况低于堆肥产品添加量为70%的栽培基质下的猫眼竹芋,但是,添加100%堆肥产品的栽培基质下猫眼竹芋生长状况仍高于添加100%泥炭的栽培基质(泥炭未添加外源有机肥料)。因此,园林绿化废弃物堆肥可以部分甚至完全替代泥炭进行猫眼竹芋栽培。(5)作为堆肥基质调理剂,生物碳和腐殖酸可以优化堆肥基质(以园林绿化废弃物为原料)的理化性质和营养含量,提高猫眼竹芋的生物量,支持植物根系的发展,增加植物叶片的养分含量。最优处理是添加20%生物碳和0.70%腐殖酸的堆肥基质。
【关键词】：园林绿化废弃物堆肥 添加剂 保水剂 无土栽培 猫眼竹芋
【学位授予单位】：北京林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S141.4
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-12
• 1. 引言12-29
• 1.1. 园林绿化废弃物概述12-13
• 1.2. 国内外园林绿化废弃物处理与再利用的相关政策和研究现状13-15
• 1.2.1. 国外的相关政策和研究现状13-14
• 1.2.2. 国内的相关政策和研究现状14-15
• 1.3. 园林绿化废弃物堆肥化技术及其产品在园林绿化领域中的应用15-21
• 1.3.1. 堆肥化技术原理16-17
• 1.3.2. 堆肥化的影响因素及其条件控制17-18
• 1.3.3. 堆肥腐熟度的评价指标18-20
• 1.3.4. 园林绿化废弃物的应用方向20-21
• 1.4. 园林绿化废弃物堆肥化存在的问题21-22
• 1.5. 外源堆肥添加剂应用于园林绿化废弃物堆肥化的研究22-24
• 1.5.1. 微生物接种剂22-23
• 1.5.2. 起爆剂23
• 1.5.3. 特定目的调节剂23-24
• 1.6. 园林绿化废弃物生产泥炭替代基质的必要性和可行性24-25
• 1.6.1. 园林绿化废弃物生产泥炭替代基质的必要性24
• 1.6.2. 园林绿化废弃物生产泥炭替代基质的可行性24-25
• 1.7. 研发无土栽培基质专用保水剂的迫切性25-26
• 1.8. 本研究的目的和意义26
• 1.8.1. 研究目的26
• 1.8.2. 研究意义26
• 1.9. 本研究的研究思路和技术路线26-29
• 1.9.1. 研究思路26-27
• 1.9.2 技术路线27-29
• 2. 试验材料与方法29-47
• 2.1. 鼠李糖脂和初始堆肥颗粒粒级对园林绿化废弃物堆肥化影响研究的试验材料与方案29-32
• 2.1.1. 试验材料29
• 2.1.2. 试验方案29-31
• 2.1.3. 样品采集方法31-32
• 2.2. 菇渣和生物碳对园林绿化废弃物堆肥化影响研究的试验材料与方案32-33
• 2.2.1. 试验材料32-33
• 2.2.2. 试验方案33
• 2.2.3. 样品采集方法33
• 2.3. 蚯蚓粪和沸石对园林绿化废弃物堆肥化影响研究的试验材料与方案33-35
• 2.3.1. 试验材料33-34
• 2.3.2. 试验方案34-35
• 2.3.3. 样品采集方法35
• 2.4. 制备无土栽培基质复合保水剂研究的试验材料与方案35-37
• 2.4.1. 试验材料35-36
• 2.4.2. 试验方案36-37
• 2.5. 复合保水剂应用于无土栽培基质研究的试验材料与方案37
• 2.5.1. 试验材料37
• 2.5.2. 试验方案37
• 2.6. 园林绿化废弃物堆肥产品替代泥炭栽培猫眼竹芋研究的试验材料与方案37-39
• 2.6.1. 试验材料37-38
• 2.6.2. 试验方案38-39
• 2.7. 生物碳和腐殖酸改良堆肥基质进行猫眼竹芋栽培研究的试验材料与方案39-40
• 2.7.1. 试验材料39
• 2.7.2. 试验方案39-40
• 2.8. 试验方法40-47
• 2.8.1. 二次堆肥过程中物理、化学、微生物学性质的测定方法40-43
• 2.8.2. 研发无土栽培基质复合保水剂过程中相关指标的测定方法43-44
• 2.8.3. 复合保水剂应用于无土栽培基质过程中相关指标的测定方法44-45
• 2.8.4. 猫眼竹芋栽培基质理化性质的测定方法45
• 2.8.5. 猫眼竹芋生长指标和养分含量的测定方法45-46
• 2.8.6. 试验数据分析方法46-47
• 3. 鼠李糖脂和初始堆肥颗粒粒级对园林绿化废弃物堆肥化及其产品的影响研究47-59
• 3.1. 研究背景与内容47
• 3.2. 结果与分析47-58
• 3.2.1. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对堆肥产品干容重和持水量的影响47-49
• 3.2.2. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对堆肥化中全碳、全氮和碳氮比的影响49-50
• 3.2.3. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对堆肥化中微生物数量的影响50-51
• 3.2.4. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对堆肥化中酶活性的影响51-53
• 3.2.5. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对堆肥化中水溶性碳变化的影响53-54
• 3.2.6. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对纤维素和半纤维素分解的影响54-55
• 3.2.7. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对堆肥产品养分含量的影响55-57
• 3.2.8. 鼠李糖脂和初始堆肥粒级对堆肥产品发芽试验的影响57-58
• 3.3. 小结58-59
• 4. 菇渣和生物碳对园林绿化废弃物堆肥化及其产品的影响研究59-78
• 4.1. 研究背景与内容59
• 4.2. 结果与分析59-76
• 4.2.1. 菇渣和生物碳对堆肥化中温度变化的影响59-61
• 4.2.2. 菇渣和生物碳对堆肥产品颗粒粒级分布和粗糙度指数的影响61-63
• 4.2.3. 菇渣和生物碳对堆肥化中阳离子交换量(CEC)变化的影响63-64
• 4.2.4. 菇渣和生物碳对堆肥化中NH_4~+-N,NO_3~--N,NH_4~+-N/NO_3~--N变化的影响64-65
• 4.2.5. 菇渣和生物碳对堆肥化中有机质消耗量的影响65-67
• 4.2.6. 菇渣和生物碳对堆肥化中腐殖化系数的影响67-68
• 4.2.7. 菇渣和生物碳对堆肥化中元素含量和固相水相C/N的影响68-71
• 4.2.8. 菇渣和生物碳对堆肥化中异养型好氧微生物数量的影响71-72
• 4.2.9. 菇渣和生物碳对堆肥化中脱氢酶活性的影响72-73
• 4.2.10. 菇渣和生物碳对堆肥产品养分含量的影响73-74
• 4.2.11. 菇渣和生物碳对堆肥产品发芽试验的影响74-76
• 4.3. 小结76-78
• 5. 蚯蚓粪和沸石对园林绿化废弃物堆肥化及其产品的影响研究78-94
• 5.1. 研究背景与内容78
• 5.2. 结果与分析78-92
• 5.2.1. 蚯蚓粪和沸石对堆肥化中温度变化的影响78-80
• 5.2.2. 蚯蚓粪和沸石对堆肥产品物理性质的影响80-81
• 5.2.3. 蚯蚓粪和沸石对堆肥化中pH值变化的影响81-82
• 5.2.4. 蚯蚓粪和沸石对堆肥化中EC值变化的影响82-84
• 5.2.5. 蚯蚓粪和沸石对堆肥化中有机物腐殖化的影响84-85
• 5.2.6. 蚯蚓粪和沸石对堆肥化中NH_4~+-N,NO_3~--N,NH_4~+-N/NO_3~--N变化的影响85-86
• 5.2.7. 蚯蚓粪和沸石对堆肥化中微生物数量的影响86-88
• 5.2.8. 蚯蚓粪和沸石对堆肥化中酶活性的影响88-89
• 5.2.9. 蚯蚓粪和沸石对纤维素和半纤维素分解的影响89-90
• 5.2.10. 蚯蚓粪和沸石对堆肥产品养分含量的影响90-91
• 5.2.11. 蚯蚓粪和沸石对堆肥产品发芽试验的影响91-92
• 5.3. 小结92-94
• 6. 无土栽培基质复合保水剂吸水保水性能的研究94-101
• 6.1. 研究内容94
• 6.2. 结果与分析94-99
• 6.2.1. 不同保水剂的pH值比较94-95
• 6.2.2. 不同保水剂的吸水性能比较95-97
• 6.2.3. 不同保水剂的保水性能比较97-99
• 6.3. 小结99-101
• 7. 添加复合保水剂对无土栽培基质吸水保水性能影响的研究101-107
• 7.1. 研究内容101
• 7.2. 结果与分析101-106
• 7.2.1. 保水剂种类及用量对栽培基质湿容重的影响101-102
• 7.2.2. 保水剂种类及用量对栽培基质最大持水量的影响102-103
• 7.2.3. 保水剂种类及用量对栽培基质水分蒸发速率的影响103-104
• 7.2.4. 保水剂种类及用量对栽培基质发芽试验的影响104-106
• 7.3. 小结106-107
• 8. 园林绿化废弃物堆肥产品替代泥炭栽培猫眼竹芋的研究107-118
• 8.1. 研究内容107
• 8.2. 结果与分析107-117
• 8.2.1. 不同配比栽培基质的物理性质107-108
• 8.2.2. 不同配比栽培基质的颗粒粒级分布108-110
• 8.2.3. 不同配比栽培基质的化学性质110-111
• 8.2.4. 猫眼竹芋在不同栽培基质中的生长指标分析111-113
• 8.2.5. 猫眼竹芋在不同栽培基质中的根系形态分析113-114
• 8.2.6. 猫眼竹芋在不同栽培基质中的叶片养分分析114-116
• 8.2.7. 猫眼竹芋在不同栽培基质中的叶片光合色素分析116-117
• 8.3. 小结117-118
• 9. 生物碳和腐殖酸改良园林绿化废弃物堆肥基质栽培猫眼竹芋的研究118-134
• 9.1. 研究背景与内容118-119
• 9.2. 结果与分析119-132
• 9.2.1. 生物碳和腐殖酸对堆肥基质物理性质的影响119-122
• 9.2.2. 生物碳和腐殖酸对堆肥基质化学性质的影响122-124
• 9.2.3. 生物碳和腐殖酸对堆肥基质养分含量的影响124
• 9.2.4. 生物碳和腐殖酸对堆肥基质微生物量碳和氮的影响124-125
• 9.2.5. 猫眼竹芋在不同堆肥基质中的生长指标分析125-128
• 9.2.6. 猫眼竹芋在不同堆肥基质中的根系形态分析128-129
• 9.2.7. 猫眼竹芋在不同堆肥基质中的叶片养分分析129-131
• 9.2.8. 猫眼竹芋在不同堆肥基质中的叶片光合色素分析131-132
• 9.3. 小结132-134
• 10. 结论与展望134-138
• 10.1. 结论134-136
• 10.2. 创新点136-137
• 10.3. 展望137-138
• 参考文献138-150
• 个人简介150-151
• 导师简介151-152
• 个人成果清单152-154
• 致谢15

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 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

2 张发宝;徐培智;唐拴虎;陈建生;谢开治;黄旭;;畜禽粪堆肥与化肥对叶类蔬菜产量与品质的影响[J];中国农学通报;2008年09期

3 徐大勇;黄为一;;人工接种和自然堆肥酶活性变化及其与堆肥腐熟程度的关系[J];淮北煤炭师范学院学报(自然科学版);2008年03期

4 沈洪艳;白婧;董世魁;张相峰;曹子龙;陈兵;杨雷;;高速公路植物废弃物的堆肥处置及应用研究[J];安徽农业科学;2012年03期

5 杨延梅;;易利用碳的添加对厨余堆肥水溶性碳氮的影响[J];安徽农业科学;2012年09期

6 ;几种常见反应器的堆肥类型及工艺[J];农业工程技术(新能源产业);2012年05期

7 刘春明;孙海峰;郭海勇;;堆肥中放线菌的分离及快速培养[J];吉林师范大学学报(自然科学版);2013年03期

8 徐智;范茂攀;王宇蕴;汤利;李季;;废烟末袋式堆肥基础工艺参数研究[J];云南农业大学学报(自然科学);2013年04期

9 郑惠丽;帕尔马;;科学观点:如何对农场死猪进行堆肥处理[J];猪业科学;2013年10期

10 冯春;汪龙眠;;普通和高温预处理下污泥蚯蚓堆肥的技术研究[J];安徽农业科学;2013年19期

中国重要会议论文全文数据库 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

中国重要报纸全文数据库 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

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 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

2 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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 刘灿;电化学传感器检测堆肥微生物及几种典型环境污染物的研究[D];湖南大学;2012年

8 徐大兵;猪粪—秸秆堆肥提取液促进植物生长和抑制土传病原菌效果及其作用机制[D];南京农业大学;2011年

9 喻曼;基于非培养生物技术的堆肥微生物群落研究及木质纤维素降解[D];湖南大学;2009年

10 张陇利;产业废弃物堆肥处理效果及碳素物质变化规律研究[D];中国农业大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 杨天学;生活垃圾与畜禽粪便混合堆肥工艺参数优化研究[D];东北农业大学;2009年

2 乔俊婧;农家堆肥系统中氮磷的环境行为研究[D];西南大学;2010年

3 于鑫;北京市园林绿化废弃物再利用调查及堆肥实验研究[D];北京林业大学;2010年

4 王爽;处理染疫鸡尸静态堆肥的建立与效果评价[D];大连理工大学;2012年

5 沈家禾;银杏残叶堆肥研究与应用[D];南京林业大学;2012年

6 熊建军;城市生活污泥条垛式堆肥保氮技术及安全风险研究[D];甘肃农业大学;2008年

7 习佳林;通风对堆肥处理死鸡效果的影响[D];中国农业科学院;2010年

8 吕德龙;脱水污泥与园林废物混合堆肥中通风技术研究[D];山东建筑大学;2011年

9 王伟;堆肥介质中高效降解细菌的吸附传输性能研究[D];湖南大学;2006年

10 高建程;牛粪堆肥的腐熟度评价及重金属形态变化研究[D];上海师范大学;2008年

  本文关键词：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，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：259559