【摘要】：對土壤合理的進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期使用的有效手段,對于從國家尺度上或區(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。國內(nèi)外大量研究表明,有機堆肥培肥土壤是眾多培肥措施中有效和最可靠的途徑,且達到有機堆肥資源化利用目的。但是,怎樣因地制宜的確定詳細系統(tǒng)的有效培肥措施并揭示關(guān)鍵性相關(guān)指標(biāo)來評價有機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,仍需在不同有機肥培肥模式下結(jié)合當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)實際來開展深入的研究。鑒于此,本研究特選用以污泥(SS)、番茄殘體(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,通過室內(nèi)25℃恒溫、好氣培養(yǎng),連續(xù)取樣分析測定混合物總有機碳(TOC)、有機碳的礦化速率、有機碳累積礦化量、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、有機磷(Po)含量和有機磷礦化速率的變化,水溶性有機物(DOM)的含量在礦化過程中的變化、水溶性有機的物熒光特性和DOM礦化速率,以及礦化過程中微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性的影響,測定數(shù)據(jù)結(jié)合一級動力學(xué)模型,確定其潛在礦化勢,礦化速率,用以預(yù)測和比較這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碳的含量,由大到小依次為30%比例、15%比例、5%比例、CK。一階動力學(xué)模型(M1)可以很好的反映和預(yù)測各種堆肥混合樣的礦化能力。與CK比較,無論何種堆肥、何種比例施入,均能明顯提高土壤中有機碳的潛在礦化勢(C0),并且土壤碳的潛在礦化勢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%比例處理對土壤有機碳的礦化最快,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)物培肥土壤后有機碳的潛在礦化勢都較高,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。隨著礦化時間延長,不同有機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)品特性對土壤中氮素礦化速率影響顯著。研究結(jié)果證實,一級動力學(xué)模型能較好的描述不同有機廢棄物堆肥產(chǎn)物施入土壤后氮素的礦化動態(tài)變化,在8種不同有機廢棄物堆肥培肥土壤氮的潛在礦化勢(N0)和礦化速率(k)均有提高,土壤中有機態(tài)氮的礦化加快。研究結(jié)果證實,將堆肥的產(chǎn)物培肥土壤后,氮礦化的效應(yīng)會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磷含量。同一種堆肥、不同比例培肥土壤有機磷含量和有機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磷含量和有機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磷潛在礦化勢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)在土壤水溶性有機物礦化過程中的重要性。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)被用來探索DOM礦化過程中的可溶性中間產(chǎn)物的化學(xué)變化。不同來源堆肥培肥土壤后,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)。一階動力學(xué)模型很好的說明DOM礦化動力學(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,不同有機廢棄物堆肥處理礦化過程中的細菌種類和數(shù)目明顯高于對照組CK處理。說明不同有機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。礦化過程中優(yōu)勢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,說明培肥的堆肥來源不同,則礦化過程中其細菌群落的組成就會有很大的差異。8個有機物料堆肥培土壤礦化過程中的細菌多樣指數(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種不同的有機廢棄物堆肥物料的有機碳、有機磷、水溶性有機物、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種有機廢棄物堆肥培肥土壤的礦化動力的差異性和培肥效果可分為四類。第一類包括番茄殘體堆肥、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,有機廢棄物的堆肥處理產(chǎn)品施入是提高土壤中有機質(zhì)數(shù)量與質(zhì)量的有效措施。增加有機堆肥的施入量對改良土壤中有機質(zhì)的組分分布以及土壤結(jié)構(gòu)組成具有顯著影響,進而使土壤的肥力增加。
【圖文】：

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逡逑圖１－３好氧堆肥過程示意圖逡逑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)不僅可以實現(xiàn)固體有機廢棄物（包逡逑括污泥、糞便、有機垃圾、農(nóng)林廢棄物等）的資源化處理、無害化處理和循環(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)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S141.4;S153

【參考文獻】

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本文編號：2643465