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蔬菜废弃物堆肥化过程中碳氮转化规律

徐路魏  
【摘要】:随着蔬菜种植产业化的迅速发展,在生产、运输等过程中产生了大量废弃物。蔬菜废弃物中含有大量的营养成分,但是蔬菜废弃物含水量高、碳氮比小、堆腐过程碳氮损失严重、易产生漏滤液和恶臭。为了研究蔬菜废弃物在堆肥过程中碳氮转化规律,为蔬菜废弃物堆肥保碳保氮提供依据。本研究选用蔬菜废弃物、菌糠和畜禽粪便进行了为期60 d的堆肥试验,在不同的通气条件下,同时观测堆肥过程中各种形态的有机碳(有机碳、水溶性有机碳、热水溶性有机碳、腐殖质等)及含氮化合物(全氮、碱解氮、硝铵态氮)的变化。另采用西红柿茎蔓、玉米秸秆和猪粪按一定比例混合后添加不同比例的生物质炭进行了为期30 d的堆肥发酵试验,研究分析添加生物质炭对堆肥过程中氮素的转化及损失规律的影响。研究结果表明:⑴研究堆肥过程中温度和含水量的变化。通气和微生物菌剂都有利于堆体温度的快速升高,通气处理的堆体最高温度高于不通气处理,在通气条件下添加微生物菌剂的处理堆肥的最高温度比未添加微生物菌剂的处理高4.13℃。通气能快速降低堆体含水量。在堆肥结束时,含水量分别降低了32.90%和37.52%;不通气处理的含水量前期波动升高后期趋于稳定,堆肥结束时,含水量的分别增加了4.13%、8.68%。⑵研究堆肥过程中氮素的变化。在通气条件下,堆肥前期NH4+-N含量较高,后期逐渐降低,而硝态氮含量随着堆积的进行而升高,添加微生物菌剂有利于堆肥前期的氨化作用和后期的硝化作用;不通气处理前期NH4+-N含量逐渐升高,中后期趋于稳定。通气和微生物菌剂有利于堆肥保氮,减少氮素损失,堆肥结束时,各处理的全氮含量分别升高了3.06%、10.63%、20.29%、7.03%。添加微生物菌剂有利于前期堆肥物料中复杂的含氮化合物被微生物分解利用,形成易吸收的碱解氮,而后期微生物利用碱解氮供自身生长需要,同时氮素以氨气等气体形式挥发或向其他形态转化,导致HN含量降低。堆肥结束时,不通气条件下未添加微生物菌剂处理的碱解氮含量降低了5.72%,而其他处理分别增加了0.23%、3.07%、0.23%。⑶研究堆肥过程中有机碳的变化。添加微生物菌剂有利于前期有机物料快速分解,后期促进腐殖质的形成,减少堆肥碳素损失。在通气条件下堆肥结束时,未添加生物菌剂和添加生物菌剂,有机碳分别降低了18.46%、14.70%;在不通气条件下,堆肥结束时,未添加生物菌剂和添加生物菌剂的有机碳分别降低12.17%、10.14%。通气处理比不通气条件的HA/FA值高,能够产生更多的胡敏酸,通风有能够促进富里酸向胡敏酸的转化形成;添加微生物菌剂比未添加微生物菌剂的HA/FA值高,能够产生更多的胡敏酸,添加微生物菌剂能够产生更多的胡敏酸,能够促进富里酸向胡敏酸的转化形成。⑷研究添加生物质炭对蔬菜废弃物堆肥化过程中的氮素转化。在堆肥过程中,添加生物质炭能够提高堆体温度,使堆体快速进入高温期,延长高温持续时间;可降低挥发性氨的累积释放量,减少堆肥过程中的氮素损失,从而提高堆肥产品全氮的含量,可促进堆肥后期NH4+-N向NO3--N转化,提高非酸水解态氮的含量。添加生物质炭有利于堆肥的腐熟,在堆肥的第18 d添加较高比例的生物质炭的处理其NH4+-N/NO3--N≤0.5,堆肥产品达到腐熟。综合保氮和腐熟效果,蔬菜废弃物在堆肥化过程中以添加10%的生物质炭为最佳。


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