【摘要】：對(duì)土壤合理的進(jìn)行培肥不但能提高土壤肥力的質(zhì)量,而且是保證土壤資源可長(zhǎng)期使用的有效手段,對(duì)于從國(guó)家尺度上或區(qū)域提升農(nóng)田的生產(chǎn)力和保障糧食安全具有重大意義。國(guó)內(nèi)外大量研究表明,有機(jī)堆肥培肥土壤是眾多培肥措施中有效和最可靠的途徑,且達(dá)到有機(jī)堆肥資源化利用目的。但是,怎樣因地制宜的確定詳細(xì)系統(tǒng)的有效培肥措施并揭示關(guān)鍵性相關(guān)指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)有機(jī)堆肥培肥土壤的礦化特性,從而確立合理和高效的培肥模式,精準(zhǔn)施肥,仍需在不同有機(jī)肥培肥模式下結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實(shí)際來(lái)開(kāi)展深入的研究。鑒于此,本研究特選用以污泥(SS)、番茄殘?bào)w(TSW)、生活垃圾(MSW)、廚余垃圾(KW)、菜葉(CW)、草炭(P)、雞糞(CM)、牛糞(DCM)為主要原料的8種堆肥物料分別以0%、5%、15%、30%(質(zhì)量比)分別添加到同一種土壤中混合,通過(guò)室內(nèi)25℃恒溫、好氣培養(yǎng),連續(xù)取樣分析測(cè)定混合物總有機(jī)碳(TOC)、有機(jī)碳的礦化速率、有機(jī)碳累積礦化量、全氮(TN)、氨態(tài)氮(NH4+-N)、硝態(tài)氮(NH3--N)含量、氮礦化量、全磷(Pt)含量、有機(jī)磷(Po)含量和有機(jī)磷礦化速率的變化,水溶性有機(jī)物(DOM)的含量在礦化過(guò)程中的變化、水溶性有機(jī)的物熒光特性和DOM礦化速率,以及礦化過(guò)程中微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的影響,測(cè)定數(shù)據(jù)結(jié)合一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,確定其潛在礦化勢(shì),礦化速率,用以預(yù)測(cè)和比較這8種堆肥物料分別添加到土壤混合后礦化能力差異,揭示不同施肥管理措施下土壤的礦化特征。主要結(jié)果如下:(1)與不施入堆肥產(chǎn)物處理的土壤(CK)相比,土壤中施入不同堆肥產(chǎn)物處理,可大幅度的增加土壤活性有機(jī)碳的含量,由大到小依次為30%比例、15%比例、5%比例、CK。一階動(dòng)力學(xué)模型(M1)可以很好的反映和預(yù)測(cè)各種堆肥混合樣的礦化能力。與CK比較,無(wú)論何種堆肥、何種比例施入,均能明顯提高土壤中有機(jī)碳的潛在礦化勢(shì)(C0),并且土壤碳的潛在礦化勢(shì)是隨堆肥的施入比例提高而增加。不同種類堆肥產(chǎn)物以30%比例處理對(duì)土壤有機(jī)碳的礦化最快,5%比例處理最慢。雞糞堆肥產(chǎn)物,廚余垃圾堆肥產(chǎn)物和污泥堆肥產(chǎn)物培肥土壤后有機(jī)碳的潛在礦化勢(shì)都較高,生活垃圾堆肥產(chǎn)物處理最低。(2)與不施入堆肥產(chǎn)物處理的土壤(CK)相比,土壤中施入不同堆肥產(chǎn)物處理,可大幅度增加土壤中氮素含量。隨著礦化時(shí)間延長(zhǎng),不同有機(jī)廢棄物堆肥培肥土壤后的NH4+-N含量快速下降,而NO3--N含量則迅速增加,土壤氮礦化量也均顯著增加。同種堆肥培肥土壤的氮礦化量的提高幅度30%比例處理15%比例處理5%比例處理堆肥產(chǎn)品;而相同的比例處理雞糞堆肥、草炭堆肥和污泥堆肥產(chǎn)物處理氮礦化量相對(duì)較高,雞糞堆肥極顯著高于其他堆肥。而廚余垃圾堆肥和菜葉堆肥產(chǎn)物處理氮礦化量較低,其中生活垃圾堆肥產(chǎn)物處理最低,表明堆肥產(chǎn)品特性對(duì)土壤中氮素礦化速率影響顯著。研究結(jié)果證實(shí),一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能較好的描述不同有機(jī)廢棄物堆肥產(chǎn)物施入土壤后氮素的礦化動(dòng)態(tài)變化,在8種不同有機(jī)廢棄物堆肥培肥土壤氮的潛在礦化勢(shì)(N0)和礦化速率(k)均有提高,土壤中有機(jī)態(tài)氮的礦化加快。研究結(jié)果證實(shí),將堆肥的產(chǎn)物培肥土壤后,氮礦化的效應(yīng)會(huì)因堆肥種類不同和施入堆肥量不同而有所差異。(3)與不施入堆肥產(chǎn)物處理的土壤(CK)相比,土壤中施入不同堆肥產(chǎn)物處理,可大幅度增加土壤中活性有機(jī)磷含量。同一種堆肥、不同比例培肥土壤有機(jī)磷含量和有機(jī)磷礦化速率下降幅度差異顯著,由大到小依次為30%比例、15%比例、5%比例、CK。而在同一種比例中,不同堆肥培肥處理有機(jī)磷含量和有機(jī)磷礦化速率降低幅度在以30%施肥比例中存在較大的差異性,而在5%和15%比例施肥中差異性不顯著,在30%比例處理中,雞糞堆肥處理的有機(jī)磷潛在礦化勢(shì)顯著高于其他七種堆肥產(chǎn)物處理,草炭堆肥產(chǎn)物處理最小。(4)分析DOM化學(xué)性質(zhì)在土壤水溶性有機(jī)物礦化過(guò)程中的重要性。熒光激發(fā)-發(fā)射矩陣平行因子(EEM-PARAFAC)分析和同步熒光(SY)二維相關(guān)光譜(2DCOS)被用來(lái)探索DOM礦化過(guò)程中的可溶性中間產(chǎn)物的化學(xué)變化。不同來(lái)源堆肥培肥土壤后,DOM含量變化差異性顯著。同一種堆肥、不同比例培肥土壤DOM含量和DOM礦化速率下降幅度差異顯著,由大到小依次為30%比例、15%比例、5%比例、CK。而在同一種比例中,不同堆肥培肥處理DOM含量和DOM礦化速率降低幅度存在較大的差異性。EEM-PARAFAC顯示,DOM熒光成分分為類蛋白質(zhì)(C1)和類腐殖酸組分(C2、C3、C4和C5)。礦化先后順序如下:類蛋白質(zhì)類腐殖酸組分,與二維同步相關(guān)光譜結(jié)果的解釋是一致的。從EEM-PARAFAC結(jié)果得出C2,C4和C5組分均為類腐殖酸組分,與DOM礦化呈顯著正相關(guān),同一種堆肥、不同比例培肥土壤DOM礦化力學(xué)依次為:30%15%5%CK。從2DCOS結(jié)果可以看出,不同堆肥產(chǎn)物處理類蛋白類物質(zhì)在減少,類腐殖酸類物質(zhì)的含量在增加。從異步光譜中可以看出低分子量腐殖酸類物質(zhì)變化要先于小分子類蛋白類物質(zhì),高分子兩的腐殖酸類物質(zhì)變化要先于低分子量的腐殖酸類物質(zhì)。一階動(dòng)力學(xué)模型很好的說(shuō)明DOM礦化動(dòng)力學(xué)特性。(5)DGGE指紋圖譜分析顯示:不同堆肥處理的DGGE條帶種類和分布表現(xiàn)出了明顯的差異性,不同有機(jī)廢棄物堆肥處理礦化過(guò)程中的細(xì)菌種類和數(shù)目明顯高于對(duì)照組CK處理。說(shuō)明不同有機(jī)廢棄物堆肥能有效激發(fā)土壤中土著微生物的種類和數(shù)目。礦化過(guò)程中優(yōu)勢(shì)微生物主要為變形菌和擬桿菌屬。不同堆肥處理的菌群組成差異較大,說(shuō)明培肥的堆肥來(lái)源不同,則礦化過(guò)程中其細(xì)菌群落的組成就會(huì)有很大的差異。8個(gè)有機(jī)物料堆肥培土壤礦化過(guò)程中的細(xì)菌多樣指數(shù)還是比較高的,以雞糞的多樣性最高,其次是廚余垃圾、菜葉,最小的為草炭處理。同一堆肥處理的不同堆肥時(shí)期的DGGE圖譜相似性較低。另外,微生物種群與8種不同的有機(jī)廢棄物堆肥物料的有機(jī)碳、有機(jī)磷、水溶性有機(jī)物、C/N、C/P、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮和腐殖酸之間具有較高的相關(guān)性。8種有機(jī)廢棄物堆肥培肥土壤的礦化動(dòng)力的差異性和培肥效果可分為四類。第一類包括番茄殘?bào)w堆肥、牛糞堆肥和污泥堆肥處理;第二類包括草炭堆肥和生活垃圾堆肥的處理;第三類包括菜葉堆肥和廚余垃圾堆肥處理;第四類為雞糞堆肥處理。綜上所述,有機(jī)廢棄物的堆肥處理產(chǎn)品施入是提高土壤中有機(jī)質(zhì)數(shù)量與質(zhì)量的有效措施。增加有機(jī)堆肥的施入量對(duì)改良土壤中有機(jī)質(zhì)的組分分布以及土壤結(jié)構(gòu)組成具有顯著影響,進(jìn)而使土壤的肥力增加。
【圖文】：

圖１－３好氧堆肥過(guò)程示意圖逡逑Ｆｉｇ邋１－３邋Ｃｏｍｐｏｓｔ邋ｓｃｈｅｍｅｓ逡逑

逡逑圖１－３好氧堆肥過(guò)程示意圖逡逑Ｆｉｇ邋１－３邋Ｃｏｍｐｏｓｔ邋ｓｃｈｅｍｅｓ逡逑作為生物修復(fù)技術(shù)的一種新型轉(zhuǎn)換技術(shù)，堆肥處理技術(shù)不僅可以實(shí)現(xiàn)固體有機(jī)廢棄物（包逡逑括污泥、糞便、有機(jī)垃圾、農(nóng)林廢棄物等）的資源化處理、無(wú)害化處理和循環(huán)再利用，，還可逡逑６逡逑
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S141.4;S153

【參考文獻(xiàn)】

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