有機(jī)廢棄物CO2施肥發(fā)酵過(guò)程中基質(zhì)理化性狀變化及殘?jiān)喾释寥赖淖饔?pdf

1、本文針對(duì)農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物(秸稈和畜禽糞便)處理難、大棚土壤退化嚴(yán)重、生物有機(jī)肥貨架期短和實(shí)際生產(chǎn)中有機(jī)肥用量不足等問(wèn)題，采用實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)相結(jié)合的方法，研究了有機(jī)廢棄物CO2施肥發(fā)酵過(guò)程對(duì)堆肥中抗生素降解、堆肥溫度、pH、C、N、微生物和病原菌的影響，并研究了土壤中添加堆肥對(duì)抗生素的吸附作用；研究了蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和EM菌對(duì)黃瓜和番茄枯萎病菌的抑制作用；在堆肥結(jié)束時(shí)，將有益微生物接種到發(fā)酵殘?jiān)?，施于大棚連作土壤，以番茄(Lyco

2、persicum esculentum Mill)作為供試作物，探討了殘?jiān)鼘?duì)連作土壤的改良和培肥作用及對(duì)番茄生長(zhǎng)的促進(jìn)作用，以進(jìn)一步完善堆肥對(duì)大棚退化土壤的修復(fù)和培肥技術(shù)體系。主要研究結(jié)果如下：
　　 ⑴土壤和堆肥中四環(huán)素類抗生素(TCs)的提取和HPLC檢測(cè)方法及其吸附和降解研究。用1 mol·L-1 NaCl/0.5 mol·L-1草酸/乙醇(25/25/50，v/v/v)混合溶液可以有效提取土壤和堆肥樣品中的土霉素(OTC

3、)、四環(huán)素(TC)和金霉素(CTC)等3種四環(huán)素類抗生素，其回收率在76.0％-92.5％之間。利用高效液相色譜法(HPLC)對(duì)上述3種抗生素的測(cè)定條件和方法探索結(jié)果表明，采用AgilentEclipse XDB-C8(4.6×150 mm，5μm)色譜柱，流動(dòng)相為0.01 mol·L-1草酸/乙腈/甲醇(79/10.5/10.5，v/v/v)，流速1.0 mL·min-1，進(jìn)樣量5μL，紫外檢測(cè)波長(zhǎng)268 nm，以外標(biāo)法定量，在20

4、min內(nèi)就可將它們完全洗脫并達(dá)到基線分離；在0-10 mg·L-1范圍內(nèi)，抗生素濃度與峰面積呈顯著的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)R2均>0.999。吸附試驗(yàn)表明，壤土(Haplaquents)和紅土(Kandiudox)和土壤/堆肥混合物對(duì)四環(huán)素、土霉素和金霉素的吸附均符合Freundlich模型，吸附量隨抗生素濃度的增加而增加；3種抗生素在基質(zhì)中的吸附能力依次為：CTC>TC>OTC；堆肥對(duì)抗生素的吸附能力顯著高于土壤和土壤/堆肥混合物；紅土的

5、吸附能力高于壤土?？股卦谕寥乐械奈绞芡寥纏H、有機(jī)碳含量和CEC含量影響。土壤中加入堆肥可以增加對(duì)抗生素的吸附，加入的堆肥越多，對(duì)抗生素的吸附越多。當(dāng)加入到土壤中的堆肥使得土壤中有機(jī)碳的含量達(dá)到5％時(shí)，有機(jī)質(zhì)對(duì)其吸附的影響占主導(dǎo)地位。四環(huán)素、土霉素和金霉素在不同電解質(zhì)溶液中的吸附趨勢(shì)為：0.01 mol·L-1KCl≥0.01 mol·L-1CaCl2。降解試驗(yàn)表明，抗生素在降解過(guò)程中出現(xiàn)可逆的異構(gòu)化反應(yīng)，其降解速率除受土壤性質(zhì)影響

6、外，還與四環(huán)素本身的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)有關(guān)。
　　 ⑵有機(jī)廢棄物CO2施肥發(fā)酵過(guò)程堆溫、pH、C、N、微生物、病原菌和抗生素的變化。連續(xù)記錄結(jié)果表明，采用秸稈和畜禽糞便發(fā)酵進(jìn)行大棚CO2施肥，其堆體升溫非常迅速，在第5 d時(shí)即達(dá)到最高值64.5℃。整個(gè)發(fā)酵過(guò)程堆溫在50℃以上持續(xù)了12 d，55℃以上持續(xù)了7 d；堆肥第35 d開(kāi)始，糞大腸菌群值MPN在10-1-10-2之間，均符合國(guó)家《糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB7959-87)》規(guī)

7、定的標(biāo)準(zhǔn)。發(fā)酵過(guò)程中，pH先迅速上升，在第14 d時(shí)達(dá)到最高，由初始值7.09上升到8.06；之后逐漸下降，在結(jié)束時(shí)又略有升高。NH4+-N濃度也呈先上升后迅速下降態(tài)勢(shì)，最終穩(wěn)定在0.45 g·kg-1；NO3--N則由開(kāi)始幾乎為0升高到0.67g·kg-1；有機(jī)C含量和C/N比分別降至233 g·kg-1和18/1；堆肥結(jié)束時(shí)，基質(zhì)的總C和總N分別損失了69.8％和38.0％。堆肥過(guò)程中，細(xì)菌數(shù)量呈現(xiàn)高-低-高趨勢(shì)，放線菌和真菌則呈現(xiàn)

8、先升高后降低并最終達(dá)到穩(wěn)定的趨勢(shì)。達(dá)到了糞便無(wú)害化衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的要求。發(fā)芽指數(shù)試驗(yàn)表明發(fā)芽率達(dá)到98％，另外，堆肥可以迅速降低TCs的濃度。堆肥第7 d時(shí)，OTC、TC和CTC分別減少了77.6％，77.5％和86.8％。CTC在第14 d，土OTC、TC在第42 d則可被全部降解。試驗(yàn)結(jié)果表明該發(fā)酵方法實(shí)現(xiàn)了有機(jī)廢棄物的無(wú)害化、減量化和資源化。吸附試驗(yàn)結(jié)果顯示土壤中加入堆肥可以顯著提高對(duì)四環(huán)素類抗生素的吸附能力，降低其環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。
　

9、　 ⑶蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和EM菌對(duì)枯萎病菌的抑制作用。對(duì)峙試驗(yàn)結(jié)果表明蠟狀芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和EM菌對(duì)黃瓜及番茄枯萎病菌具有明顯的抑制效果。其中，蠟狀芽孢桿菌對(duì)4種致病菌的抑制效果最好，抑制率為20％-50％?？莶菅挎邨U菌和EM菌對(duì)致病菌的抑制率為6.7％-34.8％。孢子萌發(fā)試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)拮抗菌和EM菌的稀釋倍數(shù)≤20時(shí)，基本可以抑制枯萎病菌孢子的萌發(fā)，而濃度為108cfu·mL-1的拮抗菌和 EM菌則可以完全抑制枯萎

10、病菌孢子的萌發(fā)。
　　 ⑷發(fā)酵殘?jiān)臃N有益微生物對(duì)大棚連作土壤的修復(fù)和培肥作用。試驗(yàn)選用棚齡為5年的水稻土和棚齡為10年的潮土為供試土壤，番茄為供試作物。結(jié)果表明，發(fā)酵殘?jiān)涫┫灎钛挎邨U菌、枯草芽孢桿菌和/或EM菌均可以不同程度地促使退化土壤pH值增加，EC值降低，尤其是同時(shí)接種3種微生物的處理效果最明顯，這對(duì)有效緩解土壤酸化和次生鹽漬化起到一定的效果。兩種土壤的N、P、K等速效養(yǎng)分和土壤有機(jī)質(zhì)含量顯著增加，這可以促進(jìn)農(nóng)作物對(duì)養(yǎng)