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葡萄冬剪枝条高温堆制化机理研究

王引权

   葡萄冬剪枝条是葡萄冬季整形修剪过程中必然产生的有机副产品。我国葡萄园每年产生的冬剪枝条鲜重至少达210万t。传统上葡萄枝条被焚烧或抛弃,造成资源严重浪费和环境污染,甚至诱发火灾和恶性交通事故。 葡萄冬剪枝条的C:N比约为60:1,每kg葡萄枝条(干基)约含975 g的有机物质、7.2 g的N、1.1 g的P和5.0 g的K,以及许多作物生长所需的微量元素。循环利用葡萄枝条作为土壤有机肥或改良剂,不仅可以解决环境污染、火灾和交通事故等问题,而且对于增加有机肥源,保持和提高土壤肥力具有重要意义。堆肥化被认为是一种与和谐环境相适应的植物源性固体废弃物循环利用方式。 本研究以葡萄冬剪枝条为原料,分别采用好氧静态堆肥箱体系(体积为250L)进行了用尿素为N源的不同初始C:N比(60:1, 52:1, 40:1和29:1)处理的堆肥化和混合不同比例羊粪(10%,20%,30%和40%)的联合堆肥化,以及采用条形堆(体积为13.5 m3)进行了覆盖条件下葡萄冬剪枝条与羊粪联合堆肥化等实验,结合表观观测、化学分析、感应耦合等离子体发射光谱分析(ICPAES)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析和生物测定等技术手段,旨在探明葡萄冬剪枝条堆肥化过程中的主要营养元素的动态变化和有机物转化特征,确定适宜的初始C:N比调节范围和羊粪添加比例,建立评估葡萄冬剪枝条堆肥成熟度指标体系和明确覆盖对其堆肥化进程的影响效应等。研究结果表明: (1)葡萄冬剪枝条碎料通过加N将初始C:N比调节到适宜范围后可作为堆肥化的良好基质。最佳初始C:N比调节到29:1~40:1,即每t葡萄冬剪枝条碎料(干样)添加3.6~7.2 kg的无机N,既能达到最大限度地无害化处理目标,又可维持较高的降解率。 (2)初始C:N比分别为29:1、40:1、52:1和60:1的处理,其最高温度分别在堆制后第3~4 d达到76、70、68和65°C。高温(≥50°C)持续时间以C:N比为29:1和40:1处理的最长,达20 d,而C:N比为52:1和60:1处理的最短,仅为6 d。高于堆体环境温度的积温值与初始C:N比呈线性相关关系。 (3)葡萄冬剪枝条在不同初始C:N比条件下堆制133 d,其干物质损失率为39~59%,有机质降解41~59%,总N损失率为23~37%。 (4)葡萄冬剪枝条在不同初始比C:N比条件下堆制65 d后可达到不具植物毒性。 (5)在葡萄枝条堆制时,每kg葡萄冬剪枝条(干基)平均需添加2.5~4.1 kg水。其中堆制后0~7 d的添加水量占总量的70%以上。 (6) 70%的葡萄冬剪枝条+30%的羊粪(w/w,干基)为联合堆肥化的最佳比例,这种比例能达到适宜的峰值温度(<60°C)和持续较长的高温时间(5 d )。10%、20%和30%的混合……   
[关键词]:葡萄;冬剪枝条;羊粪;堆肥;矿化;有机物质降解;C;成熟度
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:甘肃农业大学2005年