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稻秆调理剂对泔脚蚯蚓堆肥的影响

论文作者:科技论文
发表时间:2017-1-23

摘要:为探究稻秆调理剂对泔脚蚯蚓堆肥的影响,分别设置A、B、C、D、E、F 6种蚯蚓堆肥处理进行试验,并对堆肥过程中各组分变化进行研究。结果表明,在泔脚蚯蚓堆肥中加入稻秆调理剂可降低堆肥的全盐含量,混合物腐熟后不会对植物产生盐分毒害作用,且堆肥原料全部为泔脚时可显著提高堆肥TP;泔脚与稻秆体积比为9∶1时可显著降低堆肥毒性,但TK易损失;泔脚与稻秆体积比为8∶2时可显著促进堆肥中氮素的增长;泔脚与稻秆体积比为7∶3时微生物和蚯蚓对有机质的降解效果最佳;泔脚与稻秆体积比为5∶5时TP易流失。综合考虑,泔脚与稻秆体积比为8∶2或7∶3时蚯蚓堆肥效果较佳。
  关键词:稻秆调理剂;泔脚;稻秆;蚯蚓堆肥
  中图分类号:S141.4 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2014)17-4032-04
  Effects of Rice Straws on Vermicomposting of Hogwash Waste
  LIU Yao-yuan1,2,ZOU Chang-wu1,2, ZHANG Da-xin1,QIAO Yu-hong1, YIN Wei-wen1, XU Jin-long1, LI Feng-lin1
  (1.College of Resource and Environment, Chengdu University of Information Technology, Chengdu 610225, China;
  2.Air Environmental Modeling and Pollution Controlling Key Laboratory of Sichuan Higher Education Institutes, Chengdu 610225, China)
  Abstract:Six experiments were carried out to study the effects of rice straws on vermicomposting of hogwash waste. Each experiment contained hogwash waste mixed with different volume ratio of rice straws. Several indexes were determined on the process of vermicomposting. Compared with the pure hogwash waste, rice straws as additive could effectively dilute the salinity during vermicomposting. When decomposition, the composts did not produce salt toxic action. During vermicomposting, the treatment mixed with 0% of rice straws effectively increased TP. The treatment mixed with 10% of rice straws effectively decreased the phytotoxicity of composting, but lost TK easily; The treatment mixed with 20% of rice straws effectively increased TN. The treatment mixed with 30% of rice straws decreased TOC best. The treatment mixed with 50% of rice straws lost TP easily. The treatment mixed with 20% or 30% of rice straws was the best on the treatment capacity and the quality of vermicomposting.
  Key words: rice stalk conditioner;hogwash waste;rice straws;vermicomposting
  随着“生态文明建设”概念的提出,居民对周围环境的生态要求越来越高,而泔脚垃圾作为常见有机固体废弃物由于管理不当而被随意堆放,孳生了大量病菌和蛆蝇,对生态环境造成严重影响。因此如何对大量堆置的泔脚进行处理已迫在眉睫。蚯蚓作为一种特殊的生物,具有特殊的生态学功能[1],可对有机物进行吞食分解,形成优质有机肥料。大量研究表明[2]蚯蚓可使堆肥中的微生物活性增强,加速堆肥的腐熟过程。因此在堆置泔脚中加入蚯蚓进行堆肥处理是解决泔脚对环境污染问题的一种生态可持续的方法。但堆置泔脚的C/N低、通风性差、易产生臭气等不利于蚯蚓的生长[3],因此实际处理过程中需要加入调理剂进行调节。稻秆在我国南方随处可见,但由于处置不当而被大量焚烧,污染环境。研究[4,5]表明,稻秆C/N高、结构疏松、透气性佳且可吸附臭气,将其作为调理剂可适当增强蚯蚓处理堆置泔脚的效果,但目前关于此研究在国内却鲜见报道。因此研究拟采用接近小区或餐饮部门实际堆置状态的方法将泔脚堆置并分别在堆置泔脚中加入不同比例的稻秆并引入蚯蚓进行堆肥,探究稻秆对蚯蚓堆肥处理堆置泔脚的影响,以期为泔脚的优化处理提供新方法。
  1 材料与方法
  1.1 试验材料
  试验所用泔脚取自学校食堂,经剔除塑料袋、纸杯等非生物质垃圾后备用;试验选用蚓种为太平二号赤子爱胜蚓(Eisenia foetida),购买于成都菊乐生态养殖公司,选取大小相近的成年蚯蚓进行试验;水稻秸秆收集于成都市双流县文星镇农村,试验前将其粉碎成1~2 cm的碎块。   1.2 试验方法
  在面积为376 mm×376 mm的正方形空地上将泔脚进行堆置,堆置高度为318 mm。堆置泔脚外围由红砖和纱网围绕,防止蚯蚓逃逸。设置A(全部泔脚)、B(泔脚与水稻秸秆体积比9∶1)、C(泔脚与水稻秸秆体积比8∶2)、D(泔脚与水稻秸秆体积比7∶3)、E(泔脚与水稻秸秆体积比6∶4)、F(泔脚与水稻秸秆体积比5∶5)6组堆肥处理。堆置完成后用搅拌棒将各组堆置物混合均匀。为保障蚯蚓正常生存,在蚯蚓与基质之间构造缓冲带[6],本试验采用原生质土壤作为缓冲基质。试验过程中将缓冲基质与原堆置物视为一体,每隔1 d对其使用五点采样法[7]进行采样分析,并随着堆置物的腐熟逐渐减少采样分析频率。
  1.3 测定指标与方法
  1.3.1 测定指标 pH、电导率(EC)、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、总钾(TK)、发芽指数(GI)。
  1.3.2 测定方法
  所采鲜样以固液比1∶5(m/V)浸提,滤液用来测定pH、EC[8],pH用pH S-3C型pH计测定,EC用DDS-11A型电导率仪测定;鲜样烘干所得干样用来测定TOC,TOC测定采用重铬酸钾氧化-分光光度法(HJ 615-2011);干样经硫酸-过氧化氢消煮所得消煮液用来测定TN、TP、TK[9],TN测定采用碱性过硫酸钾消解―紫外分光光度法(HJ 636-2012),TP测定采用钼酸铵分光光度法(GB/T 11893-1989),TK测定采用有机无机复混肥料的测定方法(GB/T 17767.3-2010)。GI的测定是取上述浸提液8 mL于垫有滤纸的培养皿中,同时设对照(去离子水),再在培养皿中各置10粒饱满小白菜种子,将其在黑暗中培养,并在培养96 h后测定发芽率及根长,计算发芽指数GI[10],
  GI=■×100%
  2 结果与分析
  2.1 发芽指数的变化与分析
  利用堆肥水浸提液测定种子发芽指数是表征腐熟状态的公认指标。Riffaldi等[10]认为当GI>50%时,就可认为堆肥基本无毒性,当GI达到80%~85%时,就可认为堆肥对植物没有毒性。堆肥过程中发芽指数随堆肥时间变化如图1所示。
  由图1可知,试验结束时A、B、C、D、E、F组GI分别为87.99%、138.22%、84.28%、127.69%、80.22%、136.92%,均大于80%,其中B组毒性降低最为明显。说明此时堆肥对植物均无毒性,基本达到腐熟,这主要由于物料中对植物有害的部分通过蚯蚓的吞食过腹后得到固定,且因蚯蚓和微生物活性的增强,有机酸也进一步反应完全,浸提液中对植物有害的物质大大减少。
  2.2 电导率(EC)的变化与分析
  电导率反映的是堆肥浸提液中全盐的含量,堆肥过程中电导率(EC)随堆肥时间变化如图2所示。由图2可知,试验结束时A、B、C、D、E、F组电导率分别为1 136、1 110、1 124、661、928、832 μS/cm,可知各处理泔脚与稻秆腐熟后均不会对植物产生盐分毒害作用[11],加入稻秆调理剂可降低蚯蚓堆肥中的盐分含量。
  2.3 pH的变化与分析
  一般认为物料腐熟后pH会最终呈中性偏碱[12]。堆肥过程中pH随堆肥时间变化如图3所示。由图3可知,试验结束时A、B、C、D、E、F处理堆肥pH分别为7.99、8.20、7.99、6.82、7.12、7.23。A、B、C组呈弱碱性,D、E、F组呈中性。究其原因,可能与D、E、F组稻秆量较多,稻秆中的可溶性糖被还原成有机酸有关[13]。
  2.4 总有机碳的变化
  堆肥过程中总有机碳随堆肥时间变化如图4所示。由图4可知,各处理组TOC含量总体呈下降趋势,至试验后期各处理组均达到平稳状态。此时有机碳趋于稳定。这是由于在蚯蚓堆肥过程中,蚯蚓除起到吞食分解混合物的作用外,还起到协同刺激微生物活性的作用[14],试验结束时A、B、C、D、E、F组TOC下降幅度分别为54.0%、46.7%、50.7%、59.3%、21.2%、38.6%。D组TOC降幅最大,这说明当泔脚与稻秆的体积比为7∶3时,堆置物的有机质的降幅最大,此时微生物和蚯蚓的协同作用最好。在堆肥前期各处理组TOC存在波动,这主要是蚯蚓活动使得采样不均匀造成的。
  2.5 总氮含量的变化
  堆肥过程中总氮随堆肥时间变化如图5所示。由图5可知,堆肥过程中各处理组TN不稳定,可能由于夏季外界温度较高,试验过程中表层存在氨的挥发,造成TN波动。试验结束时,A、C、E、F组分别比初始值增长0.84%、55.5%、31.8%、4.31%,B、D组分别下降16.3%、1.9%。研究[12]表明,蚯蚓对氮素的提高和矿化都有促进作用。A、C、E、F组稻秆与泔脚的配比更适宜蚯蚓促进氮素的增长,C组最为明显。
  2.6 总磷含量的变化
  堆肥过程中总磷含量随堆肥时间变化如图6所示。由图6可知,试验前后A、B、C、D、E、F组TP分别增长18.2%、1.6%、10.2%、17.0%、17.5%,F组下降16.2%。蚯蚓堆肥过程中,TP随着总有机碳的矿化会稍有增长,但蚯蚓的代谢和微生物的繁殖也会造成养分的流失[15]。此外,在微域中蚯蚓对磷也会有富集作用[16],造成堆肥TP波动。
  2.7 总钾含量的变化
  堆肥过程中总钾含量随堆肥时间变化如图7所示。由图7可知,试验过程中各处理组TK波动较大。试验结束时,A、B、C、D、E、F组TK分别下降22.8%、61.6%、48.2%、40.8%、35.4%、37.7%。这说明稻秆与泔脚混合物经蚯蚓堆肥后总钾会存在不同程度的损失,泔脚与稻秆体积比为9∶1时,总钾损失最严重。
  3 结论   1)在泔脚蚯蚓堆肥中加入稻秆调理剂混合腐熟后不会对植物产生盐分毒害作用。
  2)堆肥原料全部为泔脚时可显著提高堆肥TP;泔脚与稻秆体积比为9∶1时可显著降低堆肥毒性,但总钾易损失;泔脚与稻秆体积比为8∶2时可显著促进堆肥中氮素的增长;泔脚与稻秆体积比为7∶3时微生物和蚯蚓对有机质的降解效果最佳;泔脚与稻秆体积比为5∶5时总磷易流失。
  3)从蚯蚓堆肥效果和泔脚与稻秆处理量综合考虑,在泔脚与稻秆调理剂体积比为8∶2或7∶3时效果最佳。
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