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臭氧曝气对猪场粪污厌氧消化液养分形态与油菜生长的影响

张月  
【摘要】:近年来,我国畜禽业规模化发展带来的大量畜禽粪污成为限制养殖业健康发展的关键性因素,直接排放势必对环境造成污染。结合我国现阶段国情,将猪场粪污经过厌氧消化处理后农用是最佳的选择。但由于猪场粪污中含有较多的致病菌,直接农用不但会降低农作物和蔬菜的产量及品质,同时对人类健康构成威胁。结合猪场粪污厌氧消化液色度、浊度较高的特点,利用紫外消毒并不能达到理想效果,而利用臭氧消毒不但可以降低猪场粪污厌氧消化液COD和有机质浓度,而且不会产生有害副产物,是一种环境友好型杀菌剂,在生产上得到广泛推广。在臭氧曝气过程中猪场粪污厌氧消化液的养分形态可能会发生变化,本研究探究了不同臭氧曝气时间对猪场粪污厌氧消化液中氮素、磷素形态及含量的作用规律,利用猪场粪污厌氧消化液配制营养液进行油菜栽培的预实验,并进行油菜整个生育期水培的检测试验。 主要研究内容和结论如下: (1)臭氧曝气对猪场粪污厌氧消化液氮素形态的影响。应用自行设计的臭氧深度处理装置对猪场粪污厌氧消化液开展曝气试验,在曝气0、10、20、40、60min时分别取样测定各种形态氮素含量。结果表明,臭氧曝气对猪场粪污厌氧消化液中氮素形态及含量有显著影响。总氮、溶解性凯氏氮、铵态氮、亚硝态氮、颗粒态有机氮均随曝气时间延长而减少,持续臭氧曝气60min后分别降低10.11%、6.75%、17.90%、98.81%和89.33%,均达到显著性差异水平(P0.05);硝态氮和溶解态有机氮随曝气时间延长而增加,持续臭氧曝气60min分别增加613.85%、459.85%,均达到显著性差异水平(P0.05)。建议经臭氧消毒深度处理的猪场粪污厌氧消化液,在农田回用之前应考虑速效氮素形态的转化以及养分浓度变化。 (2)臭氧曝气对猪场粪污厌氧消化液磷素形态的影响。应用自行设计的臭氧深度处理装置对猪场粪污厌氧消化液开展曝气试验,在曝气0、10、20、40、60min时分别取样测定各种形态磷素含量。结果表明,臭氧不同曝气时间对猪场粪污厌氧消化液体系(液体和固体)中磷素形态有显著影响。可溶性总磷、可溶性无机磷、总有机磷和颗粒态有机磷含量呈下降趋势,60min取样时分别比初始减少30.28%、41.80%、34.92%和79.53%,均达到显著性差异水平(P0.05);可溶性有机磷、颗粒态总磷、颗粒态无机磷含量呈上升趋势,60min取样时分别比初始增加105.11%、46.74%和123.86%,均达到显著性差异水平(P0.05)。60min内通过磷化氢气态途径损失量极小,仅占猪场粪污厌氧消化液体系总磷量的0.38%。猪场粪污厌氧消化液体系中的总磷含量基本保持不变。经臭氧消毒准备农田回用的猪场粪污厌氧消化液应考虑易被植物利用的速效磷的损失,以及颗粒态磷素的回收。 (3)猪场粪污厌氧消化液配制营养液对油菜苗期生长的影响。当猪场粪污厌氧消化液稀释6-8倍时,油菜成活率最高;自由水/束缚水数值较高,油菜生长代谢旺盛;叶绿素含量显著高于标准营养液处理(P0.05);且地上部鲜重与标准营养液处理无显著差异。稀释6倍和8倍的猪场粪污厌氧消化液油菜硝酸盐含量比标准营养液处理分别降低了89.98%和90.27%。通过本文的初步研究,建议猪场粪污厌氧消化液稀释6-8倍后较适宜油菜水培营养需求,为猪场粪污厌氧消化液的合理利用提供一定的理论依据。 (4)猪场粪污厌氧消化液配制营养液水培油菜,会显著提高油菜的叶绿素含量、SOD活性、MDA含量、Cu含量、Zn含量以及粪大肠菌群数量,降低油菜的单株叶片数、株高、根长、地上部分鲜重、根鲜重、可溶性糖含量、Vc含量、硝酸盐含量、POD活性及根系活力。与未经臭氧曝气的猪场粪污厌氧消化液相比,利用经过臭氧曝气的猪场粪污厌氧消化液水培油菜会使油菜根长和硝酸盐含量升高,单株叶片数、株高、叶绿素含量、可溶性糖含量、Vc含量、SOD活性、MDA含量、根系活力及粪大肠菌群数量降低,猪场粪污厌氧消化液是否经过臭氧曝气对油菜的地上部分鲜重、根鲜重、POD活性、Cu含量及Zn含量没有显著影响。通过将猪场粪污厌氧消化液稀释不同倍数以及外源添加硝态氮的方式调节营养液氮素形态配比会使油菜根长、根鲜重、硝酸盐含量升高,单株叶片数、地上部分鲜重、叶绿素含量、可溶性糖含量、Vc含量、SOD活性、POD活性、根系活力、Cu含量、粪大肠菌群数量降低,对油菜的株高、MDA含量、Zn含量没有显著影响。


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