园林绿化废弃物堆肥化的过程控制及其产品改良与应用研究

来源 :北京林业大学 | 被引量 : 49次 | 上传用户:ericshen81
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针对我国园林绿化废弃物堆肥化技术不完善、无土栽培基质保水剂品质差、以及泥炭基质需求量剧增等问题,通过研究不同外源堆肥添加剂和预处理对园林绿化废弃物二次堆肥化过程中的物理、化学、微生物学性质和堆肥产品质量的影响、研发无土栽培基质(堆肥基质)专用保水剂和泥炭替代基质、以及探讨堆肥基质调理剂对堆肥基质理化性质的影响,优化堆肥过程中的控制因素,缩短堆肥周期,增加堆肥产品的养分含量,同时,提出制备无土栽培基质保水剂的最优方案,以及确定无土栽培替代基质和堆肥基质调理剂的最优配比。研究结果解决了园林绿化废弃物处理困难(填埋和焚烧)、传统堆肥方法周期长、生产成本高、堆肥产品和无土栽培基质保水剂质量差、以及泥炭供不应求等实际问题。本文研究的具体结论如下:(1)添加0.15%鼠李糖脂和15mm粒级的初始堆肥颗粒、添加35%菇渣和20%生物碳、以及添加0.30%蚯蚓粪和25%沸石的3种最优处理组合均显著优化了园林绿化废弃物二次堆肥过程中的理化性质和微生物学性质,缩短了堆肥周期,提高了堆肥产品的质量。尤其是,延长了微生物最佳活动温度范围的持续时间,改善了堆肥过程的酸碱环境,降低了氮素(NH3)的损失,增加了微生物的数量,提高了酶的活性,加速了园林绿化废弃物中纤维素和半纤质素的降解,降低了堆肥产品的C/N比和毒性,增强了堆肥产品的通气透水性和养分含量。同时,传统堆肥需90~270天才可以生产完全腐熟的堆肥产品。但是,在3种最优处理下的园林绿化废弃物二次堆肥仅需21~24天,即可获得养分含量高和完全稳定腐熟的堆肥产品。(2)与市场常用保水剂(旱宝贝)比较,本研究自制的无土栽培基质复合保水剂p-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉(β:CMC:K=1:1:1).β-环糊精+羧甲基纤维素钠+竹炭粉(β:CMC:Z=2:10:5).β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶淀粉+竹炭粉 (β:CMC:K:Z=2:2:2:1).以及β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉(β:CMC:K:TD=4:4:4:1)的pH值、溶胀度、吸水速率、失水速率以及反复吸水性均优于旱宝贝。其中,以β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉为配方的自制复合保水剂的吸水保水性最优。(3)以旱宝贝为对照,当堆肥基质的质量一定时,随着保水剂添加量的减少,湿容重均减小,且相同比例下添加自制复合保水剂的堆肥基质湿容重均大于旱宝贝;相同复合保水剂与基质比例为1:10和1:20的最大持水量分别较其15降低0.58~12.12%和8.79~15.23%,而旱宝贝比例为1:10和1:20分别较其1:5降低40.79%和47.02%;相同比例下添加复合保水剂的基质水分蒸发速率均小于早宝贝。可知,在堆肥基质中添加少量的复合保水剂即可达到添加大量早宝贝的效果。同时,添加复合保水剂的堆肥基质发芽率和发芽指数均高于添加旱宝贝的基质。所以,自制复合保水剂应用于堆肥基质的综合效果均优于旱宝贝。其中,添加以β-环糊精+羧甲基纤维素钠+可溶性淀粉+玉米芯热解粉为配方的复合保水剂的堆肥基质吸水保水性最优。(4)在泥炭中添加园林绿化废弃物堆肥产品可以改善泥炭的物理和化学性质,同时,也可以降低栽培基质的分解和塌陷。在30%泥炭和70%园林绿化废弃物堆肥产品的栽培基质中,猫眼竹芋的生长状况最优。虽然当堆肥产品添加量>70%的栽培基质下猫眼竹芋生长状况低于堆肥产品添加量为70%的栽培基质下的猫眼竹芋,但是,添加100%堆肥产品的栽培基质下猫眼竹芋生长状况仍高于添加100%泥炭的栽培基质(泥炭未添加外源有机肥料)。因此,园林绿化废弃物堆肥可以部分甚至完全替代泥炭进行猫眼竹芋栽培。(5)作为堆肥基质调理剂,生物碳和腐殖酸可以优化堆肥基质(以园林绿化废弃物为原料)的理化性质和营养含量,提高猫眼竹芋的生物量,支持植物根系的发展,增加植物叶片的养分含量。最优处理是添加20%生物碳和0.70%腐殖酸的堆肥基质。
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