【摘要】：我國有機(jī)堆肥的產(chǎn)量大、種類多,但有機(jī)堆肥的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)有機(jī)碳的指標(biāo)單一,對(duì)于添加煤矸石等物質(zhì)作為有機(jī)質(zhì)對(duì)農(nóng)田的生態(tài)安全性缺乏科學(xué)研究。本論文在系統(tǒng)分析不同來源的有機(jī)堆肥中有機(jī)碳的組成以及利用堆肥進(jìn)行盆栽試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,著重探討了不同類型有機(jī)碳(總有機(jī)碳TOC、易氧化有機(jī)碳LOC、水溶性有機(jī)碳WSOC和低分子量有機(jī)碳LMWOM)的生物可利用性和生物降解性,為堆肥肥效與生態(tài)安全性評(píng)價(jià)提供依據(jù)。為了闡明作物對(duì)堆肥中有機(jī)質(zhì)消耗利用規(guī)律的認(rèn)識(shí),在四種堆肥(C1~C4)的盆栽試驗(yàn)中對(duì)四種作物(青瓜、西紅柿、番薯、玉米)栽培前后的堆肥有機(jī)質(zhì)的消耗進(jìn)行了定量分析,采用重鉻酸鉀氧化—容量法測(cè)定了TOC。發(fā)現(xiàn)作物在不同栽培基質(zhì)上的生長情況普遍存在差異,且堆肥對(duì)不同作物的生長影響也存在明顯差異,說明堆肥和作物之間存在相互選擇性,因此應(yīng)該盡可能視作物種類施用合適堆肥。不栽種作物的空白組對(duì)有機(jī)質(zhì)消耗率最大為42%,栽種作物的實(shí)驗(yàn)組中,除青瓜外,其他三種作物對(duì)堆肥基質(zhì)中有機(jī)質(zhì)的消耗均達(dá)到90%以上,最大達(dá)99.9%。說明作物栽培顯著促進(jìn)了有機(jī)質(zhì)的消耗,在種植作物前,應(yīng)該盡可能視作物種類施用充足的有機(jī)肥底肥,減少對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的消耗。試驗(yàn)中一次種植后基質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)即降至4.2%~12.6%,接近耕作層土壤的普通有機(jī)質(zhì)含量水平,對(duì)于耕作密度強(qiáng)度大的農(nóng)田,有必要堅(jiān)持長期施用有機(jī)肥,確保農(nóng)田的土壤性能優(yōu)良。為有效評(píng)估堆肥中有機(jī)碳的含量及其對(duì)作物的影響,借助相關(guān)性分析統(tǒng)計(jì)方法,探討了堆肥中不同類型有機(jī)碳對(duì)作物生長的影響。研究表明較之總有機(jī)碳,易氧化性有機(jī)碳(LOC)與作物生長更密切,更靈敏地反映堆肥的肥效。以番薯為例,TOC、LOC、WSOC與作物生物量之間的相關(guān)系數(shù)分別為0.100、0.699、-0.004,LOC與作物生物量呈顯著正相關(guān),WSOC則呈弱負(fù)相關(guān)。因此,在堆肥工藝上應(yīng)該通過避免過度氧化LOC以保證其含量,并保證充分腐熟來減少WSOC等措施來控制堆肥產(chǎn)品的有機(jī)碳指標(biāo)�，F(xiàn)有國家堆肥質(zhì)量準(zhǔn)標(biāo)中僅有有機(jī)質(zhì)指標(biāo),不能客觀地反映有機(jī)堆肥的質(zhì)量,有必要增加LOC和WSOC的含量指標(biāo)。為了初步探究堆肥中低分子量有機(jī)碳被作物直接吸收利用的“碳肥”效應(yīng),利用頂空萃取-氣相色譜-質(zhì)譜(HS-GC-MS)法對(duì)堆肥與栽培基質(zhì)中的LMWOM進(jìn)行定性和定量分析。研究表明,堆肥中含有多種低分子有機(jī)物,其中低分子量醛類有機(jī)物質(zhì)相對(duì)含量相對(duì)較高。除C1基質(zhì)外,與不栽培作物的空白組對(duì)比,青瓜和玉米的栽培基質(zhì)中的醛類物質(zhì)普遍都有增加,說明作物在生長過程中會(huì)促使低分子量醛類物質(zhì)的產(chǎn)生。作物生長與醛類物質(zhì)密切相關(guān)。為了評(píng)估堆肥中有機(jī)碳的生態(tài)安全性,通過盆栽實(shí)驗(yàn)探討了商品堆肥中添加煤矸石作有機(jī)質(zhì)對(duì)作物和栽培基質(zhì)的影響。結(jié)果表明煤矸石對(duì)土壤微生物有明顯抑制�？紤]到對(duì)土壤微生物的負(fù)面影響,應(yīng)該從有機(jī)肥生產(chǎn)源頭避免在堆肥中添加煤矸石。為進(jìn)一步探討煤矸石的生物可利用性,用不同來源的微生物作為接種物,按照國際標(biāo)準(zhǔn)OECD 301B開展了生物降解試驗(yàn)。結(jié)果表明:經(jīng)過28d的微生物降解,煤矸石在活性污泥中的降解率為21.9%,在菜園土中的降解率為14.4%,初步說明煤矸石不具有快速生物降解性。煤矸石作為外加碳源添加到有機(jī)堆肥中,雖然能夠提高堆肥中的總有機(jī)碳含量,但這種碳元素難以生物利用,具有環(huán)境持久性,長期施用對(duì)農(nóng)田的生態(tài)安全有潛在的風(fēng)險(xiǎn)。
[Abstract]:There are many kinds of organic compost in China, but the index of organic carbon is single in the quality standard of organic compost. On the basis of system analysis of the composition of organic carbon in organic composts of different sources and the use of compost for pot experiment, the organic carbon (TOC) of different types (TOC) and the organic carbon (LOC) are discussed. Bioavailability and biodegradability of water-soluble organic carbon (WSOC) and low-molecular-weight organic carbon (LMWOM) provide a basis for the evaluation of the fertilizer efficiency and ecological safety of the compost. In order to understand the law of the utilization of organic matter in the compost, a quantitative analysis of the consumption of the composted organic matter before and after the cultivation of four kinds of crops (green, tomato, sweet potato, and corn) was carried out in the pot experiment of four kinds of compost (C1-C4). The TOC was determined by the method of potassium dichromate oxidation and capacity determination. There was a significant difference in the growth of the crops on different cultivated substrates, and there was a significant difference in the effects of the compost on the growth of different crops, indicating the mutual selectivity between the compost and the crop, and the appropriate compost should be applied as much as possible. In the experimental group, the consumption of organic matter in the compost matrix was over 90% and the maximum of 99.9%. The method of the invention can obviously promote the consumption of organic matters, and before planting the crops, the sufficient organic fertilizer base fertilizer should be applied to the crop type as much as possible to reduce the consumption of organic matter in the soil. In the experiment, the organic matter in the matrix is reduced to 4.2%-12.6%, and the organic matter content in the soil near the farming layer is close to that of the soil in the farming layer. For the farmland with large cultivated density, it is necessary to adhere to the long-term application of the organic fertilizer, so as to ensure the good soil performance of the farmland. In order to effectively evaluate the content of organic carbon in compost and its effect on crops, the effects of different types of organic carbon on the growth of crops were discussed by means of correlation analysis. The results show that the organic carbon (LOC) is more closely related to the growth of the crops than the total organic carbon, and the fertilizer efficiency of the compost is more sensitive. Taking sweet potato as an example, the correlation coefficient between the TOC, LOC, WSOC and crop biomass was 0.100, 0.699,-0.004, LOC was positively correlated with the crop biomass, and the WSOC was negatively correlated. Therefore, the organic carbon index of the composted product should be controlled by avoiding over-oxidation of LOC in the composting process to ensure its content, and ensuring adequate decomposition to reduce the WSOC. It is necessary to increase the content index of LOC and WSOC in the existing national compost quality standard with only the organic matter index, which can not objectively reflect the quality of the organic compost. In order to study the "carbon fertilizer" effect of direct absorption and utilization of low molecular weight organic carbon in compost, the qualitative and quantitative analysis of the LMWOM in the composted and cultivated substrate was carried out by using the headspace extraction-gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS) method. The results show that the relative content of low molecular weight aldehydes is relatively high in the compost. In addition to the C1 matrix, there is an increase in the number of aldehydes in the cultivation matrix of the green and corn, indicating that the production of low-molecular-weight aldehydes is promoted in the growing process of the crop, compared with the blank group of the non-cultivated crop. The growth of crops is closely related to the aldehydes. In order to evaluate the ecological security of organic carbon in compost, the effect of organic matter on crop and culture matrix was discussed by pot experiment. The results show that the coal-stone is obviously inhibited by the soil microorganisms. In view of the negative impact on the soil microorganisms, it should be avoided from the production of organic fertilizer to avoid the addition of coal and stone in the compost. In order to further explore the bioavailable properties of the coal and stone, the biodegradation test was conducted in accordance with the International Standard OECD 301B using a different source of microorganism as the inoculum. The results showed that the degradation rate of coal-fired stone in activated sludge was 21.9%, and the degradation rate in vegetable garden soil was 14.4%. The addition of coal-stone as an external carbon source to the organic compost, although the total organic carbon content in the compost can be improved, the carbon element is difficult to be bioutilized, has environmental durability, and has a potential risk for long-term application to the ecological safety of the farmland.
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S141.4

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本文編號(hào)：2510874