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不同有机肥及微生物菌剂对园林植物废弃物堆肥效果影响研究*

更新时间:2009-03-28

园林植物废弃物主要是指城市绿化植物自然凋落或人工养护所产生的枯枝落叶,部分研究者称其为园林垃圾[1].园林植物废弃物的处置不当将会给城市生态带来严重的破坏作用(如焚烧、填埋等),如何科学有效的处置成为摆在人们面前的一个重要问题.目前,关于植物废弃物堆肥工艺的研究大多集中于农作物秸秆堆肥方面,如徐春钰等[2]研究发现蔬菜花卉秸秆接种微生物菌剂农冠和微元后,可加快堆肥化进程,提高堆肥产品品质;冯海玮等[3]研究表明在水稻秸秆堆肥中接种灰略红链霉菌,可加速堆体升温,整个发酵周期缩短约30%;李瑞莲等[4]研究发现在稻草秸秆堆腐过程中添加猪粪和外源菌剂可显著缩短堆肥周期,且以堆肥产品为栽培基质生产的小白菜产量显著高于对照.而关于园林植物废弃物堆肥工艺方面的研究相对较少,几乎没有关于园林植物废弃物的专用型菌剂[5].因此,本研究以园林植物废弃物为研究对象,研究了添加不同有机肥及微生物菌剂对园林植物废弃物堆肥效果的影响,以期筛选出最适的有机肥类型和微生物菌剂,为改善园林植物废弃物堆肥工艺提供依据.

选取2017年5月~2018年4月在我院接受治疗的陈挛性半面痉挛患者50例作为研究对象。根据治疗方法将其分为两组,各25例。其中,A组仅行针灸治疗,男11例,女14例,年龄55~75岁,平均年龄(65.3±4.3)岁;B组行输液加针灸治疗,男17例,女8例,年龄55~75岁,平均年龄(65.5±4.5)岁。两组在性别、年龄等一般资料方面对比,差异无统计学意义(P>0.05)。

1 材料与方法

1.1 实验材料

植物废弃物主要取自安徽省黄山市街道的修剪枝条及枯枝落叶,利用粉碎机将其粉碎至1~3mm粒径粉末;牛粪、猪粪、羊粪主要购自安徽省黄山市周边农户;微生物菌剂EM菌、酵素菌分别购自安徽广宇生物技术有限公司和日本酵素菌世界社山东总部;绿化植物为芍药.

1.2 实验方法

1.2.1 实验设计

实验于2016年5月10日开始实施,实验共设7个处理:CK为对照,即不添加任何有机肥及微生物菌剂;T1处理为40%牛粪+60%园林植物废弃物+EM菌;T2处理为40%牛粪+60%园林植物废弃物+酵素菌;T3处理为40%猪粪+60%园林植物废弃物+EM菌;T4处理为40%猪粪+60%园林植物废弃物+酵素菌;T5处理为40%羊粪+60%园林植物废弃物+EM菌;T6处理为40%羊粪+60%园林植物废弃物+酵素菌.将各处理的物料混合均匀,堆置成高约1 m,体积约1.5 m3的锥体,实验设5次重复,实验地点为安徽省黄山市林木种苗管理站.堆肥产品待充分腐熟后,选取长势一致的芍药进行盆栽实验,每盆定植一株,整个实验期给予正常的水肥管理,定植120 d后,进行各指标测定.

1.2.2 测定指标及方法

堆肥实验开始实施后,每3 d进行1次翻堆,持续两周,此后每6 d翻堆1次;于每天上午10:00和下午15:00分别测定环境温度和堆体温度,其中,环境温度为堆肥装置周围1 m处的平均温度,堆体温度为堆体表明、中部和底部温度的平均值.堆体采样采取五点采样法,即中心及四角部位进行样品采集,充分混匀后分为两份,新鲜样品用于测定堆肥产品的pH值、EC值、容重和总孔隙度,风干样品用于测定堆肥产品的有机质、全氮、全磷及全钾含量,整个堆肥周期持续60 d,每6 d进行一次采样.堆肥结束后进行芍药盆栽实验,定植120 d后,测定其生物量.堆肥产品pH值采用S-3C型pH计测定;EC值采用DDS-307型电导率仪测定;容重及孔隙度采用环刀法测定;有机质含量测定采用外加热重铬酸钾容量法;全氮含量测定采用全自动凯氏定氮法;全磷测定采用NaOH熔融-钼锑抗比色法;全钾含量测定采用火焰分光光度法;芍药生物量测定主要包括株高、地径及总干重.

试验温度分别为室温20 ℃、40 ℃以及55 ℃。在每种温度条件下,分别秤取(270±1)g,3种润滑油加入到3个烧杯中,在每个烧杯上做好记号。用不锈钢丝将试样悬挂在支架上,保证试样完全浸没在油中,且试样之间及与杯壁间不接触,试样表面无气泡。试验时间按照国家标准GB/T 1690-2010的要求,选取24 h的整倍数168 h,在试验时间达到后将试样取出,将试样表面残留液体完全擦干,在规定时间内完成硬度(Hi)、体积(Vi)以及拉伸性能的测试,并将浸泡之后的O型密封圈放置待用。

堆肥过程中有机物质的降解、微生物的活动强弱及各种降解酶的活性均与堆体的pH高低密切相关,pH过高或过低均会影响堆肥产品的质量和腐熟度[6].大量研究表明,堆肥腐熟最适宜的pH值为8.0~9.0.不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中pH值的影响如图1所示,堆肥过程中,7个处理的堆体pH值均呈现出先升高再降低的趋势,其中T1、T3、T4和T6处理的pH值在第6 d即达到8.0以上,CK、T2和T5处理的pH值在第12 d达到8.0以上;各处理pH值达到最高点后,开始逐渐下降,在第42 d趋于平稳,其中CK、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的pH值分别为7.96、8.15、8.11、8.14、8.34、8.16和8.28,除对照CK外,均符合腐熟堆肥的pH标准.这可能是由于堆肥初期添加有机肥和微生物菌剂加速堆体升温,加剧氨化作用,进而导致pH值上升较快;堆肥后期,有机物分解减少、氨气挥发及有机酸生成进而导致pH值降低.EC值反应了堆体中的可溶性盐浓度,是间接反应堆肥腐熟程度的重要参数,一般有机物分解越彻底,EC值越高.不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中EC值变化的影响如图2所示,各处理的EC值均呈现逐渐升高再趋于平稳的趋势,其中CK、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的EC值分别为1.76、2.08、1.96、2.12、2.36、2.18、2.24 ms/cm,其原因可能是添加有机肥和微生物菌剂可加速有机物的分解,进而导致EC值上升.上述结果表明,添加有机肥和微生物菌剂可显著增加堆肥产品的pH值和EC值,其中以T4处理效果最佳.

容重和孔隙度是反映堆肥产品松紧度和孔隙状况的重要指标,与堆肥产品质量密切相关[8].不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中容重变化的影响如图3所示,各处理的容重均呈现逐渐升高再趋于平稳的趋势,其中CK、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的容重分别为0.39、0.42、0.38、0.43、0.45、0.39、0.41 g/cm3;不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中孔隙度变化的影响如图4所示,各处理的孔隙度均呈现逐渐升高再趋于平稳的趋势,其中CK、T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的孔隙度分别为84.24%、85.73%、85.64%、85.55%、86.18%、85.73%和85.94%;上述结果表明,添加有机肥及微生物菌剂可增加堆肥产品的容重及总孔隙度,其中以T4处理效果最佳,其原因可能是由于添加有机肥及微生物菌剂后,堆体升温加速,微生物活动增强所致.

堆体温度是有机物堆肥过程中的一个重要参数,温度过低会导致微生物活性降低,进而延缓有机物的分解速度,温度过高则会抑制部分有益微生物的活性,影响固体有机物的堆肥效果[5].大量研究表明,50~65 ℃为固体有机物的最适堆肥温度,堆体温度为50 ℃,维持5~7 d以上或者55 ℃维持3 d以上,可将堆料中的大部分致病微生物、虫卵、草籽等杀死,有利于保证堆肥产品的完全腐熟和安全卫生指标.本研究不同有机肥及微生物菌剂对园林植物废弃物堆制温度变化的影响如表1所示,7个处理中有6个处理可在5~8 d内达到50 ℃的高温分解阶段,其中对照CK最高温度为46 ℃,T1、T2、T3、T4、T5和T6处理达到高温50 ℃的所需天数分别为6、8、6、5、8、7 d,>50 ℃持续时间分别为9、5、10、12、5、8 d,达到的最高温度分别为46 ℃、61 ℃、51 ℃、63 ℃、66 ℃、53 ℃和57 ℃,达到最后环境温度所需的时间分别为37、32、38、41、31、35 d.上述结果表明,添加有机肥及接种微生物菌剂可显著提升堆体可达到的最高温度、加速堆体升温并可维持较长时间的高温期,进而促进堆体中有机物的分解,其中T4处理效果最为明显.

2 结果与分析

2.1 不同有机肥及微生物菌剂对园林植物废弃物 堆制温度变化的影响

采用Excel 2007进行数据整理及作图,用SPSS18.0软件进行差异显著性分析.

 

表1 不同处理对园林植物废弃物堆肥过程中温度变化的影响

  

处理堆肥达到50℃所需时间/d>50℃持续时间/d最高温度/℃最后达到环境温度所需要的时间/dCK0046±122±1T16±09±061±137±1T28±05±051±132±1T36±010±063±138±1T45±012±066±241±1T58±05±053±131±1T67±08±057±135±1

2.2 不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中pH值及EC值变化的影响

1.2.3 数据分析

  

图1 不同处理对园林植物废弃物堆肥过程中pH值变化的影响图2 不同处理对园林植物废弃物堆肥过程中EC值变化的影响

2.3 不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中容重及总孔隙度变化的影响

语言迁移是指“一种语言对学习另一种语言产生的影响”,在二语习得中主要指母语对第二语言习得的影响[2]。母语和目的语之间具有相同或相似的语言特征对二语习得产生的积极作用叫作正迁移;反之,二者之间在语言和文化上的相异之处对二语习得产生的消极作用叫作负迁移。[3]该文主要研究语言负迁移对英文写作的影响。

  

图3 不同处理对园林植物废弃物堆肥过程中容重变化的影响图4 不同处理对园林植物废弃物堆肥过程中总孔隙度变化的影响

2.4 不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中养分含量变化的影响

堆肥过程中,堆料中不稳定的有机物质将分解转化为CO2、水、矿物质及稳定的腐殖质,一般情况下有机质含量显著降低,全氮、全磷及全钾含量显著上升[9].不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中有机质含量的变化如图5a所示,各处理的有机质含量均呈现先逐渐下降再趋于平稳的趋势,其中CK处理最终的有机质含量百分比为88.48%,T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的有机质含量分别较对照降低4.96%、4.2%、5.78%、13.34%、8.09%和9.96%;不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中全氮含量的变化如图5b所示,各处理的全氮含量均呈现先逐渐上升再趋于平稳的趋势,其中CK处理最终的全氮含量百分比为88.48%,T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的全氮含量分别较对照提升21.96%、18.69%、34.11%、74.77%、38.32%和53.27%;不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中全磷含量的变化如图5c所示,各处理的全磷含量均呈现先逐渐上升再趋于平稳的趋势,其中CK处理最终的全磷含量百分比为0.54%,T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的全氮含量分别较对照提升24.07%、20.37%、27.78%、57.41%、33.33%和50%;不同有机肥及微生物菌剂对堆肥过程中全钾含量的变化如图5d所示,各处理的全钾含量均呈现先逐渐上升再趋于平稳的趋势,其中CK处理最终的全钾含量百分比为1.23%,T1、T2、T3、T4、T5和T6处理最终的全氮含量分别较对照提升14.63%、12.2%、15.45%、39.84%、22.76%和33.33%.上述结果表明,在园林植物废弃物堆肥过程中添加有机肥和微生物菌剂可显著促进固体有机质的分解,提升堆肥产品的全氮、全磷及全钾含量,其中以T4处理效果最佳,其原因可能是添加有机肥及微生物菌剂后,微生物及分解酶活性增强所致.

a b

  

c d

 

图5 不同处理对园林植物废弃物堆肥过程中养分含量变化的影响

2.5 不同有机肥及微生物菌剂堆肥对芍药生长的影响

在园林植物废弃物堆肥过程中添加不同有机肥及微生物菌剂对芍药生长的影响如表2所示,CK处理的株高、地径和总干重分别为37.04 cm、0.36 cm和1.81 g,T1、T2、T3、T4、T5和T6处理株高分别较对照提升16.58%、15.44%、16.93%、27.83%、19.44%和25.19%;地径分别较对照提升27.78%、16.67%、25%、55.56%、33.33%和50%;总干重分别较对照提升8.29%、5.52%、7.18%、17.13%、9.94%和14.36%.上述结果表明,添加有机肥和微生物菌剂的园林植物废弃物堆肥产品可显著促进芍药生长,其中以T4处理效果最佳,其原因可能是添加有机肥及微生物菌剂后,微生物及分解酶活性增强,土壤养分含量显著增加,进而促进了芍药的生长.

除了本文所陈述的3种常见微生物源食品防腐剂外,越来越多的天然防腐剂被开发应用,如红曲、壳聚糖、抗菌肽等。随着对抗菌物质分子结构、抑菌机理和抑菌性的不断深入研究,高效、安全、廉价的食品防腐剂将被逐渐应用,大大提高行业品质。

 

表2 园林植物废弃物不同处理堆肥对芍药生长的影响

  

测定项目CKT1T2T3T4T5T6株高/cm37.04a43.18b42.76b43.31b47.35c44.24bc46.37c地径/cm0.36a0.46b0.42b0.45b0.56c0.48bc0.54c总干重/g1.81a1.96b1.91b1.94b2.12c1.99bc2.07c

注:同一行数据后字母不同表示差异达到显著水平(P<0.05),CK表示对照组,T1~T6表示不同处理

3 结论

本研究以园林植物废弃物为研究对象研究了不同有机肥和微生物菌剂对堆肥效果的影响,结果表明,添加不同有机肥及微生物菌剂均可显著加速堆体升温、提升堆肥产品质量,显著促进芍药生长,这可能是由于添加有机肥和微生物菌剂后,堆肥过程中微生物活动增强、相关的分解酶活性提升,进而彻底分解园林植物废弃物,从而提升堆肥产品的养分含量,促进芍药生长发育.其中,T4处理效果最佳,在第5 d进入高温期(>50 ℃),最高温度达到66 ℃,高温期维持了12 d,而对照始终未进入高温期;T4处理堆肥产品PH值、EC值、容重和总孔隙度分别为8.34、2.36 ms/cm、0.45 g/cm3和86.18%,较对照显著提升;有机质含量较对照降低13.34%,全氮、全磷及全钾含量分别较对照提升74.77%、57.41%和39.84%;T4处理堆肥产品的芍药株高、地径及总干重分别较对照提升27.83%、55.56%和17.13%.综上所述,在园林植物废弃物堆肥时,添加有机肥和微生物菌剂可显著提升堆肥产品质量、促进植物生长发育,其中尤以添加猪粪和酵素菌效果最佳,可以为园林植物废弃物的堆肥工艺提供参考和借鉴.

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[3]冯海玮,孙玉静,毛亮,等.接种灰略红链霉菌(Streptomyces griseofubens)对水稻秸秆堆肥及还田后土壤理化性质和微生物群落影响[J].上海交通大学学报(农业科学版),2015, 33(4): 25-32.

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[9]Inoko A,Miyamatsu K,Sugahara K,et al. On some organic constituents of city refuse composts produced in Japan[J].Soil Sci Plant Nutr,1979,25:225-234.

 
宋文忠
《菏泽学院学报》 2018年第02期
《菏泽学院学报》2018年第02期文献

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