添加秸秆等物料生产优质有机肥技术探讨

摘要

集约化养殖产业迅猛发展的同时所产生的大量有机废弃物对生态环境和人类健康造成威胁，而好氧堆肥技术将废弃物处理与有机肥生产相联系，对生态环境和社会产生良好的环境效益和经济效益。优质有机肥具有改善土壤的物理性能，增加土壤空隙，提高土壤保肥能力，螯合重金属离子降低其对植物的危害等优点。但是目前我国有机肥生产过程中存在碳氮损失严重、腐殖质含量偏低和堆肥品质差等问题。已有研究发现，堆制原料不同生产出的有机肥中腐殖质含量也存在明显差异。因此，研究添加不同外源物料以提高堆肥腐殖质含量、改善堆肥品质，使其更好地满足作物生长和改善土壤理化性质具有重要的现实意义。 为增加堆肥中腐殖质的含量、提升堆肥品质，生产优质有机肥，本研究以牛粪和麦秸为原料分别以1∶1和2∶3的干重比进行高温堆肥，以木灰、猕猴桃枝条木屑和氮磷硫化肥为堆肥添加剂，设置了牛粪（M），牛粪+麦秸（M+St），牛粪+麦秸+木灰（M+St+As），牛粪+麦秸+木屑（M+St+Br），牛粪+麦秸+木屑+木灰（M+St+Br+As），共5个处理，先后进行两次人工模拟堆肥试验，旨在通过静态发酵60 d，研究添加秸秆等外源物料对牛粪堆肥中腐殖质含量和堆肥品质的影响。 第一次堆肥模拟试验在简易温棚中进行，获得的主要结果为：堆肥过程中HS的合成和分解同时进行。堆肥结束后，M，M+St，M+St+As，M+St+Br，M+St+Br+As的HS总量相对于初始值分别下降了8.45%、0.99%、0.22%、1.74%和7.41%，HA含量上升， FA含量下降。M+St处理的HS含量最高，为164.18 g/kg；根据半定量分析结果，堆肥结束后，堆肥HA中多糖和脂肪类物质减少、芳香结构增加，HA腐殖化程度提高。堆肥HS中多糖类等小分子物质、羧酸和氨基化合物减少，芳香族类化合物生成，堆肥芳香性增强。 第二次室内模拟堆肥试验是为了验证第一次试验结果而进行，获得的主要试验结果为：堆肥结束后，堆体的氮损失量为12.24%~30.77%，添加木灰增加了堆体氮素损失7.63%~11.67%。堆体的有机物质损失率为29.76%~49.29%，添加木灰处理的有机物质损失速率高于不添加木灰的处理，但在损失量上无显著差异；堆肥过程中HS的分解和合成同时进行，其含量呈现先下降后上升最后趋于平稳的趋势。堆肥结束后，M，M+St+Br， M+St+Br+As的HS分别下降11.59%、1.39%和6.80%，M+St，M+St+As的HS分别提高了5.69%和2.86%。FA呈下降趋势，而HA的含量不断上升，两者之间存在转化。M+St处理的HS含量最高，为153.25 g/kg；根据半定量分析结果：堆肥结束后，堆肥HA中多糖和脂肪类物质减少、芳香结构增加，HA腐殖化程度提高。添加猕猴桃枝条木屑有利于HA中芳香族类化合物的生成。堆肥HS中多糖类等小分子物质、芳香族类化合物、酚羟基、羟基或羧基含量增加，羧酸和氨基化合物减少。 综上所述，在实验室条件下，理论上添加木屑有利于腐殖质的生成，但是受堆肥条件影响，牛粪+秸秆（M+St）处理的腐殖质含量最高，但是添加木屑有利于HA中芳香族类化合物的生成；木灰加大了有机物质的损失速率和氮素损失量，但在有机物质的损失量上与未添加木灰处理相比没有显著差异。氮磷硫化肥的添加有利于堆体中腐殖质的形成。所以，在麦秸与牛粪堆肥过程中，可以添加适量的木屑和氮磷硫化肥来提高堆肥中腐殖质含量、改善堆肥品质，而木灰在堆肥中的作用还需要进一步验证。

目录

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2.1 好氧堆肥概况

1.2.2 堆肥影响因素

1.2.3 牛粪好氧堆肥存在的问题

1.2.4 腐殖质的形成机理及分析表征

1.2.5 好氧堆肥过程中碳素和氮素的损失

1.2.6 好氧堆肥中有待解决的问题

1.3 研究目的及内容

1.4 技术路线

第二章 添加秸秆等物料对牛粪堆肥腐殖质含量及品质影响初探

2.1 前言

2.2 材料与方法

2.2.1 试验材料

2.2.2 试验设计及采样

2.2.3 测定指标与方法

2.2.4 数据处理和统计分析

2.3 结果与分析

2.3.1 堆肥过程的温度曲线

2.3.2 堆肥毒性检测

2.3.3 堆肥前后有机物质含量的变化

2.3.4 有机质的腐殖化

2.3.5 傅里叶红外光谱分析

2.3.6 堆肥前后营养物质的变化

2.3.7 堆肥前后pH的变化

2.3.8 腐熟堆肥的品质

2.4 小结

第三章 添加秸秆等物料对牛粪堆肥腐殖质含量及品质影响的进一步探究

3.1 前言

3.2 材料与方法

3.2.1 试验材料

3.2.2 试验设计及采样

3.2.3 测定指标与方法

3.2.4 数据处理和统计分析

3.3 结果与分析

3.3.1 堆肥过程的温度曲线

3.3.2 堆肥毒性检测

3.3.3 堆肥过程中有机物质含量的变化

3.3.4 有机质的腐殖化

3.3.5 傅里叶红外光谱分析

3.3.6 堆肥过程中营养物质的变化

3.3.7 堆肥过程中pH的变化

3.3.8 腐熟堆肥的品质

3.4 小结

第四章 讨论与结论

4.1 讨论

4.1.1 猕猴桃枝条木屑及氮磷硫化肥的添加对堆肥腐殖质含量的影响

4.1.2 添加木灰对堆肥碳素和氮素损失的影响

4.1.3 堆肥过程中腐殖质的动态变化

4.2 结论

4.3.1 主要创新点

4.3.2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介