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农业有机废弃物生物发酵进行大棚CO_2施肥及其残渣的资源化利用

樊琳  
【摘要】: 农业和畜牧业快速发展的同时也产生了大量的废弃物,如稻草、秸秆、畜禽粪便等,它们的无序排放已经对生态环境产生了严重的影响。因此,如何对这些废弃物进行合理处置是一个急需解决的问题。另外,在大棚蔬菜生长过程中CO_2亏缺、土壤退化、土传病害、连作障碍等问题已成为影响大棚蔬菜产量和品质提高的关键因素。本论文主要通过农业废弃物发酵CO_2施肥在大棚蔬菜上的应用效果田间试验、发酵残渣接种功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良作用室内培养试验以及发酵残渣接种功能微生物菌剂对后作黄瓜产量和品质的影响大田试验等几大方面的研究,以进一步完善利用农业有机废弃物生物发酵进行大棚CO_2施肥和解决大棚土壤退化的一整套技术体系。主要研究结果如下: 1.农业废弃物发酵CO_2施肥在大棚蔬菜上的应用效果 本研究分别选用番茄、草莓、莴苣和芹菜4种大棚蔬菜(茄果)进行大田试验,研究了采用农业有机废弃物(秸秆+畜禽粪便)生物发酵进行大棚CO_2施肥对提高大棚大棚蔬菜(茄果)产量和改善品质的效果。 农业有机废弃物发酵CO_2施肥可大幅提高大棚蔬菜(茄果)的产量,使番茄、草莓、莴苣和芹菜分别增产43.8%、37.2%、32.7%和37.5%,增收分别高达68.8%、46.2%、36.3%和39.2%。而且可使番茄和草莓采摘期比对照棚分别提早大约15d和7d。 该CO_2施肥对蔬菜(茄果)的品质也有显著的提高和改善作用。番茄、草莓、莴苣和芹菜的可溶性糖含量分别提高28.5%、30.2%、14.0%和12.5%;Vc含量分别增加16.4%、18.6%、36.4%和44.1%;硝酸盐含量分别下降9.3%、68.4%、36.4和44.1%。番茄和草莓的可溶性固形物含量分别比对照提高33.4%和34.5%,有机酸含量则分别比对照降低35.0%和5.2%,从而使糖/酸比分别由9.3和14.0提高到16.2和19.2。 2.发酵残渣接种功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良作用 在比较不同培养温度对自行分离的2个菌株混合菌(By)、商品EM菌和EM+By的复合菌剂在发酵残渣中繁殖富集影响的基础上,室内土壤培养试验研究了发酵残渣接种不同功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良作用。结果表明: 在培养温度为30℃、40℃和50℃条件下,以40℃时残渣中繁殖富集的活菌数量最多。除50℃处理之外,残渣中活菌的数量均随培养时间的延长而增加,到第7d时达到最大。 发酵残渣接种功能微生物菌剂之后,连作土壤pH值显著升高,培养5周以后,混合接入两种菌剂的处理(EM+By)pH值达到了6.39,比对照提高1.14个单位。各种微生物菌剂富集期间对发酵残渣中养分的具有一定的活化作用,并且存在差异。同时,在培养期间对土壤养分也具有不同的活化作用。培养末期时,碱解氮、有效磷以及速效钾3种速效养分含量均有显著增加。不同菌剂对土壤N、P和K养分的活化作用大小依次分别为:EM>(EM+By)>By、EM>EM>By和EM>EM>By。 细菌、放线菌以及真菌数量均在发酵残渣接种EM+By微生物菌剂处理中增加最多。并且,细菌/真菌比值也得到显著地增加,表明连作土壤微生物区系得到了显著的改善,已经向良性的方向发展。 发酵残渣接种EM+By微生物菌剂处理对提高土壤脲酶和酸性磷酸酶活性的效果最好,比对照分别提高了26.7 mg(NH_4-N)kg~(-1)d~(-1)、127.0mg(酚)kg~(-1)h~(-1)。 3.发酵残渣接种功能微生物菌剂对后作黄瓜产量和品质的影响 本研究利用前作番茄CO_2施肥产生的残渣,添加By微生物菌剂后直接在田间条件下繁殖富集微生物,研究将其施入土壤后对土壤理化性状和后作黄瓜产量和品质的影响。结果表明: 富集By微生物菌剂后发酵残渣可显著提高大棚连作土壤根际、非根际土壤的pH值,并且非根际土壤的pH值要高于根际土壤的。土壤细菌、放线菌、真菌的数量以及细菌/真菌均有显著增加和提高,并且根际土壤的数值要高于非根际土壤的。土壤碱解氮、有效磷以及速效钾3种速效养分含量以及土壤脲酶和酸性磷酸酶活性都比对照有显著的增加。 大棚黄瓜株高和黄瓜叶片SPAD值(盛果期)均有显著增加,黄瓜枯萎病的发病率显著降低。最终产量比对照增加39.3%,经济效益增加40.0%。而且黄瓜的品质也有明显改善,处理后黄瓜可溶性糖和Vc含量分别比对照提高62.8%、37.5%,硝酸盐含量则比对照降低了70.0%。


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