碳氮比及腐熟菌劑對玉米秸稈發(fā)酵的影響

【摘要】：玉米秸稈是我國主要的農業(yè)廢棄物之一，年產量高而利用率低，造成了資源浪費。玉米秸稈中含有多種營養(yǎng)元素，經過發(fā)酵處理可轉變?yōu)榱己玫臒o土栽培固體基質。但是玉米秸稈碳氮比過高，自然發(fā)酵腐熟非常緩慢，因此探尋能夠使其快速達到腐熟的發(fā)酵方法和工藝很有意義。本試驗主要以玉米秸稈為原料，添加尿素調節(jié)碳氮比，研究了不同C/N和腐熟菌劑用量對玉米秸稈發(fā)酵（腐熟）的影響，并根據相關測定指標確定了玉米秸稈腐熟指標及其范圍值，以期為玉米秸稈發(fā)酵基質的工廠化生產和應用提供理論和實踐依據。研究結果表明： 1．C/N為15:1的條件不適宜玉米秸稈發(fā)酵，堆體溫度上升緩慢，未出現高溫期(溫度＞50℃)，混合堆料物質分解速度慢，氮素損失嚴重，經過50天的發(fā)酵后堆料仍存在植物毒性，種子發(fā)芽指數未達80%以上。C/N為25:1和35:1有利于玉米秸稈的發(fā)酵。其中，C/N為25:1的處理發(fā)酵效果最好，堆體升溫最快，高溫持續(xù)時間最長（10天），經過29天的發(fā)酵，堆體溫度即可降至室溫水平；在整個發(fā)酵過程中，混合堆料的全氮損耗最少，有機碳降解速度最快；發(fā)酵21天后種子發(fā)芽指數達到80.0%以上，30天后超過85%，提前解除了混合堆料對種子的植物毒性。 2．添加腐熟菌劑對秸稈進行處理，添加量分別為秸稈質量的0.1%、0.3%和0.5%，并設置不加菌處理進行比較。通過對堆體溫度、相關理化性質以及種子發(fā)芽指數的測定結果表明：與不加菌劑相比，添加腐熟菌劑能有效促進玉米秸稈發(fā)酵，延長堆體高溫持續(xù)時間1-7天，提高了堆體的最高溫度，縮短了發(fā)酵時間。同時，添加腐熟菌劑有助于玉米秸稈中的大分子纖維等有機物質的降解，能使秸稈提前解除植物毒性。通過對不同添加量處理之間的比較發(fā)現，腐熟菌劑對秸稈發(fā)酵的促進作用并不是單純的隨濃度增加而加強。試驗結果表明，在一定添加量范圍內，腐熟菌劑的促進效果隨添加量的增大而加強，但是過量的添加反而削弱了促進效果，延長了腐熟時間。在本試驗中，腐熟菌劑添加量為秸稈質量的0.3%時，促進效果最佳。 3．對各處理中各測定指標的相關性分析，以GI和C/N為篩選依據進行指標篩選，確定以銨態(tài)氮降解速率、銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量的比值、總有機碳降解率、C/N終點值與初始值的比值（T值）以及堆料的容重作為玉米秸稈發(fā)酵的腐熟指標。在本試驗中，當玉米秸稈混合堆料的容重達到0.11-0.16g·cm~(-3)、銨態(tài)氮降解速度達到54-69%，NH4+-N/NO_3~--N達到2.3-3.0、有機碳降解率達到37-44%、T值的范圍為0.65-0.85時，種子發(fā)芽指數可達85%，表明堆料的植物毒性消失，達到腐熟。 【關鍵詞】：玉米秸稈 發(fā)酵 碳氮比 腐熟菌劑 腐熟指標
【學位授予單位】：甘肅農業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：S141.4
【目錄】：

• 摘要2-3
• Summary3-5
• 英文縮寫符號及中英文對照表5-8
• 前言8-9
• 第一章 文獻綜述9-22
• 1.1 國內外秸稈綜合利用現狀9-12
• 1.1.1 國內秸稈綜合利用現狀9-10
• 1.1.2 國外秸稈綜合利用現狀10-12
• 1.2 秸稈的基質化利用的現狀及意義12-13
• 1.2.1 利用現狀12-13
• 1.2.2 秸稈基質化利用的意義13
• 1.3 固體廢棄物堆肥化原理及研究進展13-22
• 1.3.1 堆肥化原理13-15
• 1.3.2 影響堆肥腐熟的因素15-17
• 1.3.3 堆肥腐熟度及其評價指標研究進展17-22
• 第二章 不同 C/N 對玉米秸稈發(fā)酵的影響22-38
• 2.1 材料與方法22
• 2.1.1 材料22
• 2.1.2 試驗設計22
• 2.2 測定指標與方法22-24
• 2.2.1 溫度23
• 2.2.2 容重與孔隙度23
• 2.2.3 酸堿度（pH）、電導率（EC）和胡敏酸光學特性（E_4/E_6）23
• 2.2.4 總有機碳（TOC）23
• 2.2.5 全氮（TN）23
• 2.2.6 硝態(tài)氮（NO_3~--N）和銨態(tài)氮（NH_4~+-N）23-24
• 2.2.7 全磷和全鉀24
• 2.2.8 種子發(fā)芽指數（GI）24
• 2.3 結果與分析24-35
• 2.3.1 溫度變化24-26
• 2.3.2 pH 和 EC 的變化26-27
• 2.3.3 容重（BD）以及孔隙度的變化27-28
• 2.3.4 胡敏酸光學特性（E_4/E_6）的變化28-29
• 2.3.5 總有機碳（TOC）的變化29-30
• 2.3.6 氮素的變化30-32
• 2.3.7 C/N 的變化32-33
• 2.3.8 全磷和全鉀的變化33-34
• 2.3.9 種子發(fā)芽指數（GI）的變化34-35
• 2.4 討論35-36
• 2.5 小結36-38
• 第三章 腐熟菌劑對玉米秸稈發(fā)酵的影響38-53
• 3.1 材料與方法38-39
• 3.1.1 材料38
• 3.1.2 試驗設計38-39
• 3.2 測定指標及方法39
• 3.3 結果與分析39-49
• 3.3.1 溫度變化39-40
• 3.3.2 pH 和 EC 的變化40-41
• 3.3.3 容重（BD）以及孔隙度的變化41-42
• 3.3.4 胡敏酸光學特性（E_4/E_6）的變化42-43
• 3.3.5 總有機碳（TOC）的變化43-44
• 3.3.6 氮素的變化44-47
• 3.3.7 C/N 的變化47-48
• 3.3.8 全磷和全鉀的變化48-49
• 3.3.9 種子發(fā)芽指數（GI）的變化49
• 3.4 討論49-52
• 3.5 小結52-53
• 第四章 玉米秸稈發(fā)酵腐熟指標的相關性分析及標定53-61
• 4.1 各項腐熟指標之間的相關性分析53-56
• 4.2 玉米秸稈發(fā)酵各腐熟指標范圍值的確定56-59
• 4.3 小結59-61
• 第五章 全文結論與展望61-63
• 5.1 全文結論61
• 5.1.1 不同 C/N 對玉米秸稈發(fā)酵的影響61
• 5.1.2 腐熟菌劑對玉米秸稈發(fā)酵的影響61
• 5.1.3 玉米秸稈發(fā)酵腐熟指標的確定61
• 5.2 展望61-63
• 參考文獻63-69
• 致謝69-70
• 作者簡介70-71
• 導師簡介71-72

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