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生物活性水技术机理及应用研究

何文远  
【摘要】: 本论文研究的是一种畜禽粪便废水资源化利用技术,该技术处理畜禽粪便废水的出水具有“生物活性”,应用在种植业可以促进农作物生长,并可抑制病虫害,从而减少甚至避免了农药的施用,不仅减少了环境污染,还能在区域内形成循环型农业,促进农业可持续发展。 首先,研究了生物活性水对水稻、小麦在种子萌发阶段的影响,结果表明,生物活性水能显著提高水稻、小麦种子发芽率、发芽势以及幼苗叶片叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总量。通过大田试验探索生物活性水应用于有机水稻的种植方法。多次重复试验验证生物活性水浸种处理能有效的促进了种子萌发,稀释100倍生物活性水(浸种12小时条件下)效果最好,可以作为实际水稻种植的参考依据。在育秧期生物活性水有壮秧作用。移栽后,不同种植密度条件下生物活性水都能增加叶龄,而且对纹枯病有一定抑制作用,但对叶面积指数、平均每株绿叶数呈现负面影响。虽然生物活性水处理对产量增加不是很明显,但增加了大米食味值。 为了解释生物活性水的机理,研究了工艺过程中主要有机物的降解,并用凝胶色谱分析了工艺过程中有机物数均分子量Mn、重均分子量Mw和分子量分布。工艺过程中Mn和Mw呈增加趋势,而分子量分布系数Mw/Mn比值却从223.2降到6.1。进一步研究表明,工艺过程中胡敏酸HA、富里酸FA含量呈逐步增加趋势,HA/TOC与FA/TOC分别从最初的34.80%和15.22%增加到52.12%和26.89%。对腐殖化指标和主要易降解有机物含量进行了相关性分析,发现多糖含量与各腐殖化指标(HS/TOC、HA/TOC、FA/TOC)没有相关性(P0.05),但蛋白质、油脂、单糖、氨基酸含量与HS/TOC、HA/TOC、FA/TOC存在强负相关性(P0.01),氨基酸与HA/HS存在相关性(P0.05),与FA/HS存在负相关性(P0.05)。利用紫外一可见光谱和荧光光谱分析了工艺各段分离的HA、FA样品,测定了E_4/E_6、E_ET/E_BZ、Zsolnay指数、Kalbitz指数、Milori指数等指标。通过高效反向液相色谱分析,发现生物活性水中含有生物胺(腐胺、精胺、亚精胺),可能是其“活性”的原因之一。 轻石作为工艺中填料起了重要作用,通过场发射环境扫描电子显微镜SEM观察发现,轻石在使用过程中“坑蚀”现象显著,而且X射线粉末多晶衍射XRD分析表明轻石相结构发生了变化、表观结晶度降低,这与SEM观察结果一致,都表明轻石在损耗,有矿物质营养溶出。SEM—EDS表明,轻石含Fe、Na、Mg、Al、Si、K等元素,这些元素当中Mg、K是植物必需矿物质营养。轻石比表面积大、多孔,是微生物吸附栖息的场所;同时轻石释放出矿物质可以刺激微生物生长,并提供了矿物质营养,特别是植物需要的必需元素和有益元素,这可能是生物活性水“活性”的另外一个原因。


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