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《山东农业大学》 2008年
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几种农业废弃物堆腐基质理化特性及在园林覆盖和栽培上的应用

时连辉  
【摘要】: 由于泥炭资源大量减少,开采泥炭对湿地生态造成严重破坏,限制泥炭使用的压力越来越大,泥炭替代物研究成为基质国际研究热点。国外学者根据各国家国情用城市垃圾有氧腐解物、树皮、木材纤维等作为泥炭替代物并对其特性进行了研究。我国有着大量的农业废弃物,资源浪费严重并引起污染问题,把其开发为泥炭替代物可以大幅度降低基质成本,具有重要的研究意义和研究价值。另外,国内基质理论研究相对滞后,目前基质研究仅限于基质的简单配比及对植物的影响等,有必要对基质的性质进行深入研究,只有明确了其性质,才能在配比及管理方面有的放矢。本研究对农业废弃物进行堆腐处理,应用国际上基质通用研究方法并借鉴土壤学研究方法,深入研究农业废弃物堆腐基质的理化特性并加以改良,为其代替泥炭在无土栽培中应用提供理论和技术支持,并进行了农业废弃物腐解基质在园林覆盖和栽培上应用研究。结果表明: (1)堆腐开始后,各种材料温度均迅速升高,较短时间后又较快的下降,不同材料温度上升的快慢及最高温度差异很大,翻堆可提高堆体的温度;玉米秸秆整个腐解过程均不需加水,小麦秸秆堆制前吸水特别困难,腐解较短时间后吸水就变得很容易,棉花秸秆失水较快,腐解过程中需要不断加水,而大豆秸秆和菇渣只需前期加水;在堆腐的过程中,各种材料持水孔隙度均有所增加;玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆pH值变化均呈现出先降低后升高然后降低的趋势,菇渣和棉花秸秆表现为先升高后降低,但两者曲线有所不同;各种材料的电导率(EC值)均表现出先升高后降低的变化趋势;菇渣抗分解能力最强,双子叶植物秸秆比单子叶植物秸秆抗分解能力强,单子叶植物腐解过程中体积和重量减少较多;随着腐解过程的进行,容重都不同程度的增加;各种材料的NH4+ N和全N都是前期升高,后期降低,而碳氮比(C/N)均呈下降的趋势;各种材料经过不同的腐解期后,腐解基质发芽指数(GI)很快升高,GI后期接近或超过100%。 (2)玉米秸秆、小麦秸秆基质容重较小、通气性较强,而大豆秸秆和棉花秸秆基质容重较大,持水孔隙相对较多;玉米秸秆和小麦秸秆基质比大豆和棉花秸秆基质易利用水较多,缓冲水容量较少;最大吸湿量和同一压力下的含水量以质量含水量表示时随着粒径的增大而增大,以容积含水量表示时随着粒径的增大而减小;玉米秸秆和小麦秸秆基质初始含水量较低,前期蒸发较快,大豆秸秆和棉花秸秆基质初始含水量较高,持水能力较强;加入保水剂不能降低秸秆基质的蒸发速率,但是可以提高其容器持水量和蒸发过程中的含水量;四种秸秆基质毛管水上升高度有较小的差异,粒径越小,毛管水上升越快;玉米秸秆和小麦秸秆基质渗透系数分别为74.81 mm·s-1和99.09 mm·s-1,而大豆秸秆和棉花秸秆基质的渗透系数分别为22.82 mm·s-1和23.50 mm·s-1,粒径变化对渗透系数有较大影响,蛭石可以减小各秸秆基质的渗透系数,但是对小麦秸秆和玉米秸秆基质影响较大,对大豆秸秆和棉花秸秆基质影响较小,随着基质的分解,渗透系数会不同程度的下降。 (3)小麦秸秆、玉米秸秆、大豆秸秆及棉花秸秆基质的pH值分别为6.12、6.58、7.64和7.42,只有小麦秸秆pH值在理想范围5.5~6.5之间,玉米秸秆基质的pH值稍微偏高,大豆秸秆和棉花秸秆基质的pH值明显偏高;堆腐过程中加入硫磺粉可以使秸秆基质pH值降低,但基质的电导率(EC值)也明显增加;由于泥炭的pH值和EC值均较低,秸秆基质与泥炭混合后,秸秆基质的pH值和EC值均显著降低;用稀H2SO4可以将秸秆基质的pH值调低,随浇水次数的增加,其pH值以较快的速率回升;FeSO4·7H2O也可以使秸秆基质的pH值调低,但大豆和棉花秸秆基质需要加入的量较多;秸秆基质淋洗两次后,其EC值均达到理想范围(2ms/cm);各种秸秆基质EC值的空间分布在含水量较少的情况下差异显著。秸秆基质中含有较多的初始养分,淋洗可以使大量元素含量减少,但对中微量元素含量影响不大。小麦和玉米秸秆基质以质量表示的CEC较大,而以体积表示的CEC以小麦秸秆基质的为最小;粒径变化对秸秆基质CEC的影响依据质量表示和依据体积表示有所不同。小麦秸秆基质抗淋溶作用较弱,淋出养分较多,其他三种秸秆基质抗淋溶作用较强,大豆和棉花秸秆基质前期淋出的养分相对较少,后期相对较多。 (4)为了研究菇渣作为泥炭替代物的可行性,试验比较了菇渣与泥炭的理化性状,并对菇渣生长障碍因素进行了分析和调节。结果表明:菇渣大粒径较多,透气透水性较好,持水孔隙比泥炭少,蒸发反而比泥炭慢;菇渣毛管水上升速较快,加湿润剂对其作用不明显;菇渣水分特征曲线与泥炭相似;菇渣保肥性能较弱;菇渣EC值偏高,而泥炭较低,可通过淋洗方式降低菇渣的EC值;菇渣pH值偏高,可以通过添加硫磺粉、稀硫酸以及与泥炭等低pH值材料混合的措施解决。 (5)有机废弃物腐解材料园林覆盖可以明显降低土壤容重、增加土壤孔隙度、提高土壤的渗透性能、减少蒸发、减少水土流失;有机废弃物腐解材料地面覆盖后地温日变化平缓,变幅明显减小,地面覆盖后年变化变幅明显减小,春季升温减慢;有机废弃物半腐解材料地面覆盖抑制杂草效果非常理想,如果覆盖厚度适宜,基本可以完全抑制杂草的生长;有机废弃物半腐解材料地面覆盖后明显提高表层土壤有机质含量和养分含量,但不同材料及不同厚度覆盖之间有所差异;玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆分解较快,以小麦秸秆分解最快,棉花秸秆、菇渣分解较慢,菇渣分解最慢;有机废弃物半腐解材料地面覆盖可以显著促进园林植物的生长。 (6)农业废弃物堆腐基质与传统土壤栽培相比可以大大促进园林植物的生长;农业废弃物腐解基质通过淋洗、筛分法减小粒径、与泥炭混合等措施可以提高种子的发芽率;大多数农业废弃物腐解基质与泥炭配比可以起到取长补短的作用,从而促进植物生长。
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S141;S68

【引证文献】
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6 郭永杰;张玲;祝元波;;小麦秸秆覆盖还土对辣椒产量的影响[J];耕作与栽培;2006年01期
7 时亚军;;秸秆经纪人赚钱又利民[J];农村科学实验;2007年09期
8 刘海新;;变废为宝 秸秆妙用途径多[J];中国牧业通讯;2009年19期
9 卢秉林;王文丽;李娟;马忠明;;添加小麦秸秆对猪粪高温堆肥腐熟进程的影响[J];环境工程学报;2010年04期
10 李敏;孙晓莉;;浅谈小麦秸秆直接还田的配套措施[J];安徽农学通报(下半月刊);2010年16期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 史衍法;卜召成;;做好小麦秸秆综合利用工作 服务社会主义新农村建设[A];《依靠科技进步 推进鲁南经济带规划建设和中华文化标志城规划建设》学术研讨成果选编[C];2008年
2 姜飞;张玉枝;孙赫;;青干贮专用复合酶对小麦和玉米秸秆体外预消化效果的研究[A];饲料酶制剂的研究与应用[C];2009年
3 常春;马晓建;徐桂转;岑沛霖;;生物质高温酸水解制备乙酰丙酸的过程分析[A];第三届全国化学工程与生物化工年会论文摘要集(下)[C];2006年
4 陈卫明;肖泽海;施兰芳;徐同云;;小麦秸秆还田量数学模型的研究[A];青年学者论土壤与植物营养科学——第七届全国青年土壤暨第二届全国青年植物营养科学工作者学术讨论会论文集[C];2000年
5 王麾;陈洪聿;;基于汽爆小麦秸秆的可降解高分子材料的研究[A];中国资源生物技术与糖工程学术研讨会论文集[C];2005年
6 岳文文;王宇;高宝玉;徐秀明;许醒;;改性麦草除磷效果的研究[A];中国化学会第八届水处理化学大会暨学术研讨会论文集[C];2006年
7 田纯焱;袁巧霞;程长菊;;不同调理料好氧堆肥效果的综合评价[A];中国农业工程学会2011年学术年会论文集[C];2011年
8 扈成省;尹敬荣;常桂荣;徐建芬;;双孢菇栽培气象条件与调控技术[A];新世纪气象科技创新与大气科学发展——中国气象学会2003年年会“农业气象与生态环境”分会论文集[C];2003年
9 胡荣桂;林杉;高璟赟;聂文婷;;不同碳氮比植物残体施用对三峡库区土壤N_2O排放的影响[A];十一五农业环境研究回顾与展望——第四届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2011年
10 江丽华;刘兆辉;张玉兰;张文君;黄春燕;郑东峰;;化学肥料-有机物-微生物肥料菌剂相互作用的研究[A];第三届全国绿色环保肥料新技术、新产品交流会论文集[C];2003年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 许士锁 崔锋;故城农民把小麦秸秆当成“宝”[N];衡水日报;2010年
2 高科;小麦秸秆巧利用[N];河南科技报;2004年
3 ;小麦秸秆勿焚烧直接切碎还田好[N];湖北科技报;2009年
4 本报记者 杨鸿博 马铮;博兴县探索小麦秸秆利用新思路[N];中国农机化导报;2011年
5 王秀敏;涿州“新式武器”让小麦秸秆变废为宝[N];保定日报;2009年
6 ;小麦秸秆切碎直接还田和玉米免耕抢茬播种技术[N];山东科技报;2009年
7 通讯员 白云峰 陈生;下岗工人研制出小麦秸秆捡拾机[N];昌吉日报;2008年
8 乐亭县刘硌庄村 刘小松 宋桂兰;小麦秸秆快速堆肥[N];河北科技报(农村版);2001年
9 记者 彭娟;我市多措并举推广小麦秸秆切碎还田技术[N];菏泽日报;2010年
10 刘长银;小麦秸秆勿焚烧综合利用效益高[N];山东科技报;2003年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 谢丽华;小麦秸秆基新型缓控释肥料的制备及其性能研究[D];兰州大学;2013年
2 王宇;利用农业秸秆制备阴离子吸附剂及其性能的研究[D];山东大学;2007年
3 Shaukat Ali Abro;培养条件下小麦及玉米秸秆在土壤中的腐解特性研究[D];西北农林科技大学;2011年
4 栾亚宁;农林有机废弃物堆腐生产花卉栽培基质研究[D];北京林业大学;2011年
5 王意锟;不同杨树—农作物复合经营模式下凋落物分解的研究[D];南京林业大学;2012年
6 徐福利;氮素施用技术和不同保墒耕作施肥对土壤水肥因子及小麦产量的影响[D];西北农林科技大学;2001年
7 李金宝;基于纤维素聚集态结构差异的麦草高值化利用技术及机理研究[D];陕西科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王雪雅;小麦秸秆降解发酵工艺的研究[D];河南科技大学;2013年
2 张涛;小麦秸秆中蛋白质的生物学特性及其对纤维素酶活力影响的研究[D];陕西科技大学;2013年
3 赵玉杰;小麦秸秆堆肥接种白腐菌的效果及作用条件探讨[D];四川农业大学;2002年
4 孙承运;不同温湿度条件下土壤有机质和秸秆分解规律与模拟[D];中国农业大学;2004年
5 刘海静;小麦秸秆高效降解菌的筛选及应用效果研究[D];中国农业科学院;2012年
6 顾青;小麦秸秆中高纯度纤维素的提取及应用[D];中国科学技术大学;2009年
7 王娟;小麦秸秆对硝基苯和苯胺吸附效果研究[D];兰州理工大学;2009年
8 杨兴华;预处理对小麦秸秆糖化及沼气发酵的影响[D];西北农林科技大学;2012年
9 李娜;植物秸秆酶降解生产葡萄糖的最优化条件研究[D];曲阜师范大学;2006年
10 蒋碧;关中平原农田生态系统不同秸秆还田模式的功能研究[D];西北农林科技大学;2013年
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