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利用农业有机废弃物进行大棚CO_2施肥的发酵条件及可行性研究

作　者: 杜静
导　师: 章永松；林咸永
学　校: 浙江大学
专　业: 植物营养
关键词: 农业有机废弃物生物发酵纤维素分解菌 CO2施肥棚室栽培青菜菠菜
分类号: X712
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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引　用: 6次
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内容摘要

针对我国目前存在的大量有机废弃物，特别是秸秆焚烧和畜禽粪便泛滥造成的大量资源浪费和对环境严重污染这一急需解决的问题，结合近年来迅速发展的棚室栽培系统中CO₂严重亏缺等现状，通过对采用秸秆和畜禽粪便进行CO₂生物发酵的最佳条件探索、高效CO₂产气菌的筛选、CO₂生物施肥法对棚室CO₂浓度的影响、CO₂生物施肥法对棚室蔬菜增产及品质改善的效果试验等研究，建立利用秸秆和畜禽粪便等农业有机废弃物进行棚室CO₂生物施肥的一套技术体系，从而开辟一条农业有机废弃物碳素良性循环的新路子。主要研究结果如下： 1．在正交试验大致得出各种适宜有机废弃物生物降解产生CO₂条件的基础上，以此作为依据控制其余条件，逐一进行单因子试验，探索利用农业有机废弃物生物降解产生CO₂进行棚室栽培CO₂施肥的最适发酵条件。结果表明，湿度、初始C／N比、温度、初始pH，氮源类型、秸杆类型6个因素对有机物降解释放CO₂均有极显著的影响，其影响次序为：氮源类型＞发酵温度＞水分含量＞基质初始C／N＞秸杆类型＞基质初始pH：基质湿度、初始C／N比、温度间有显著的交互作用；利用有机废弃物（稻草+猪粪）生物发酵产生CO₂的最佳条件分别为：温度50℃、含水量70％、初始pH6.0-7.0。而初始C／N比则须根据计算方法而定，若以CO₂累计释放量进行计算，最佳C／N比为40／1，而以CO₂-C累积释放量占基质总C百分比计算则为30／1，因此建议在以废弃物发酵产生CO₂为目的时调整基质初始C／N为40／1。 2．从50℃堆肥材料中分离获得3株具有较强纤维素分解能力的菌种，分别标记为菌A、菌B、菌C。利用3株菌作为外源菌种，分别在农业废弃物室内发酵和室外堆肥过程中进行了接种效应的研究。发现本研究分离获得的3种微生物菌种菌A、菌B和菌C对有机废弃物生物发酵释放CO₂均有明显的促进作用，并且尤以3种菌混合接种效果更好；通过3种微生物菌种混合接种，不但可大幅增加有机废弃物生物发酵的CO₂释放量，还可明显延长CO₂释放高峰期和持续时间。因此我们认为，在以获得CO₂为目的的有机物降解过程中，接种外源菌是必要的，是一项非常有效的措施；并且我们分离获得的3株菌可以作为农业废弃物发酵产生CO₂的微生物种源。 3．在一般大棚栽培条件下，白天大部分时间作物均处于COZ饥饿状态，上午10点以后 CO。浓度已低于 300pL·L”’，从 12点至下午 3点，棚内 CO。浓度只有150pL·L”’左右；而采用有机废弃物生物发酵后则可以大幅度提高大棚中的 CO。浓度，以14d的平均值计算，早晨7：30棚内COZ浓度接种和不接种发酵处理比对照分别提高了 2．2倍和 1＊倍，上午 11：30时提高的幅度更大，分别达到了 3．9倍和 1．7倍。说明采用有机废弃物发酵来提高大棚COZ浓度是非常有效的。 4．为了验证农业有机废弃物生物施二氧化碳法的施用效果和取得的经济效益，以青菜与菠菜作为供试蔬菜作物，对农业有机废弃物生物发酵COZ施肥对棚室作物的生长和品质的影响进行了研究。结果发现：在加施COZ的第20d，菠菜的鲜重和于重分别比对照增加了 112％和 104％，而青菜的鲜重和干重则分别比对照增加了 233％和 232％，其增产幅度远高于常规CO。施肥法，这主要与该方法能全天维持棚内COZ浓度较高水平有关；采用农业废弃物生物发酵对大棚蔬菜增施COZ可使蔬菜至少提前 10d上市，经济效益十分明显。农业废弃物生物发酵施 COZ不仅提高了供试蔬菜（青菜与菠菜）的浮光合速率、胞pJ COZ浓度、叶绿素含量，而且可提高供试蔬菜的株高、叶片数、单株叶面积和叶片厚度，而通过增加株高和叶面积是大幅增加产量的主要因于。农业废弃物生物发酵施COZ还可显著提高菠菜与青菜叶片中Vc、粗蛋白质及可溶性糖含量，降低粗纤维含量，从而可明显提高蔬菜品质。通过COZ生物施肥法对棚室蔬菜增产及品质改善的效果试验，我们进一步证实了利用农业有机废弃物进行棚室COZ生物施肥是可行的。

全文目录

摘要  8-10
Abstract  10-13
文献综述  13-30
  1 农业有机废弃物的资源化现状  13-15
  2 农业有机废弃物的好氧堆肥降解  15-20
    2.1 废弃物好氧堆肥的原理  15-16
    2.2 好氧堆肥的影响因素  16-20
      2.2.1 堆肥物料的湿度  16
      2.2.2 通气状况  16-17
      2.2.3 温度  17-18
      2.2.4 初始C／N比  18-19
      2.2.5 初始pH  19
      2.2.6 有机质含量和营养物质  19-20
  3 我国设施园艺事业的发展及存在的问题  20
  4 保护地增施CO_2的研究进展  20-28
    4.1 棚室内CO_2浓度的变化  20-21
    4.2 CO_2施肥的生理效应  21-23
      4.2.1 CO_2影响光合作用  21-22
      4.2.2 CO_2影响呼吸  22
      4.2.3 CO_2影响蒸腾作用  22
      4.2.4 CO_2影响矿质营养的吸收  22-23
      4.2.5 CO_2影响作物营养生长与生殖生长  23
      4.2.6 CO_2对叶片叶绿素、全氮、蔗糖、淀粉含量的影响  23
    4.3 CO_2施肥的历史及现状  23-24
    4.4 CO_2施肥在生产实践中的应用效果  24-26
      4.4.1 CO_2施肥对保护地温度的影响  24
      4.4.2 CO_2施肥改善了秧苗品质  24-25
      4.4.3 CO_2施肥提高产量  25
      4.4.4 增施CO_提高作物品质  25
      4.4.5 CO_2施肥影响采收期与收获期  25-26
      4.4.6 提高抗病能力  26
    4.5 增施CO_2的措施  26-28
      4.5.1 CO_2施肥的基本方法  26-28
      4.5.2 棚室CO_2施肥存在的问题及展望  28
  5 问题的提出及技术路线  28-30
第一章农业有机废弃物生物发酵产生CO_2最适条件的探索  30-43
  1 试验材料与方法  30-33
    1.1 试验材料  30-31
    1.2 试验设计  31-33
      1.2.1 正交试验  31-32
      1.2.2 单因子试验  32-33
    1.3 测定方法  33
  2 结果与讨论  33-42
    2.1 正交试验  33-36
      2.1.1 方差分析  33-34
      2.1.2 直观分析  34-36
    2.2 单因子试验  36-42
      2.2.1 温度对CO_2释放的影响  36-38
      2.2.2 水分含量对CO_2释放的影响  38-39
      2.2.3 初始C／N比对CO_2释放的影响  39-40
      2.2.4 初始pH对CO_2释放的影响  40-42
  3 结论:  42-43
第二章农业废弃物生物发酵高效CO_2产气菌的分离及效果研究  43-51
  1 材料与方法  43-46
    1.1 纤维素分解菌的分离  43-44
    1.2 室内培养试验  44-45
    1.3 农业有机废弃物生物发酵对大棚CO_2浓度影响试验:  45-46
  2 试验结果  46-49
    2.1 不同菌种对有机物降解释放二氧化碳的影响  46-47
    2.2 农业有机废弃物生物发酵对大棚CO_2浓度影响  47-49
  3 讨论  49-50
  4 结论  50-51
第三章农业废弃物生物发酵CO_2施肥对大棚蔬菜生长、产量与品质的影响  51-65
  1 试验材料与方法  52-55
    1.1 有机废弃物生物发酵CO_2施肥方法  52
    1.2 盆栽试验方法  52-55
  2 结果与分析  55-62
    2.1 农业废弃物生物发酵CO_2施肥法对蔬菜生长的影响  55-59
    2.2 农业废弃物生物发酵CO_2施肥法对蔬菜叶片中叶绿素含量和光合作用的影响  59-61
    2.3 农业废弃物生物发酵CO_2施肥法对蔬菜品质的影响  61-62
  3 讨论  62-64
    3.1 农业废气物生物发酵施CO_2对蔬菜生理学的影响  62-63
    3.2 农业废气物生物发酵施CO_2对蔬菜生物量与品质的影响  63-64
  4 结论  64-65
参考文献  65-73

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