农业有机废弃物生物发酵进行大棚CO2施肥及其残渣的资源化利用

论文摘要

农业和畜牧业快速发展的同时也产生了大量的废弃物,如稻草、秸秆、畜禽粪便等,它们的无序排放已经对生态环境产生了严重的影响。因此,如何对这些废弃物进行合理处置是一个急需解决的问题。另外,在大棚蔬菜生长过程中CO2亏缺、土壤退化、土传病害、连作障碍等问题已成为影响大棚蔬菜产量和品质提高的关键因素。本论文主要通过农业废弃物发酵CO2施肥在大棚蔬菜上的应用效果田间试验、发酵残渣接种功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良作用室内培养试验以及发酵残渣接种功能微生物菌剂对后作黄瓜产量和品质的影响大田试验等几大方面的研究,以进一步完善利用农业有机废弃物生物发酵进行大棚CO2施肥和解决大棚土壤退化的一整套技术体系。主要研究结果如下:1.农业废弃物发酵CO2施肥在大棚蔬菜上的应用效果本研究分别选用番茄、草莓、莴苣和芹菜4种大棚蔬菜（茄果）进行大田试验,研究了采用农业有机废弃物（秸秆+畜禽粪便）生物发酵进行大棚CO2施肥对提高大棚大棚蔬菜（茄果）产量和改善品质的效果。农业有机废弃物发酵CO2施肥可大幅提高大棚蔬菜（茄果）的产量,使番茄、草莓、莴苣和芹菜分别增产43.8%、37.2%、32.7%和37.5%,增收分别高达68.8%、46.2%、36.3%和39.2%。而且可使番茄和草莓采摘期比对照棚分别提早大约15d和7d。该CO2施肥对蔬菜（茄果）的品质也有显著的提高和改善作用。番茄、草莓、莴苣和芹菜的可溶性糖含量分别提高28.5%、30.2%、14.0%和12.5%;Vc含量分别增加16.4%、18.6%、36.4%和44.1%;硝酸盐含量分别下降9.3%、68.4%、36.4和44.1%。番茄和草莓的可溶性固形物含量分别比对照提高33.4%和34.5%,有机酸含量则分别比对照降低35.0%和5.2%,从而使糖/酸比分别由9.3和14.0提高到16.2和19.2。2.发酵残渣接种功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良作用在比较不同培养温度对自行分离的2个菌株混合菌（By）、商品EM菌和EM+By的复合菌剂在发酵残渣中繁殖富集影响的基础上,室内土壤培养试验研究了发酵残渣接种不同功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良作用。结果表明:在培养温度为30℃、40℃和50℃条件下,以40℃时残渣中繁殖富集的活菌数量最多。除50℃处理之外,残渣中活菌的数量均随培养时间的延长而增加,到第7d时达到最大。发酵残渣接种功能微生物菌剂之后,连作土壤pH值显著升高,培养5周以后,混合接入两种菌剂的处理（EM+By）pH值达到了6.39,比对照提高1.14个单位。各种微生物菌剂富集期间对发酵残渣中养分的具有一定的活化作用,并且存在差异。同时,在培养期间对土壤养分也具有不同的活化作用。培养末期时,碱解氮、有效磷以及速效钾3种速效养分含量均有显著增加。不同菌剂对土壤N、P和K养分的活化作用大小依次分别为:EM＞（EM+By）＞By、EM＞EM＞By和EM＞EM＞By。细菌、放线菌以及真菌数量均在发酵残渣接种EM+By微生物菌剂处理中增加最多。并且,细菌/真菌比值也得到显著地增加,表明连作土壤微生物区系得到了显著的改善,已经向良性的方向发展。发酵残渣接种EM+By微生物菌剂处理对提高土壤脲酶和酸性磷酸酶活性的效果最好,比对照分别提高了26.7 mg（NH4-N）kg-1d-1、127.0mg（酚）kg-1h-1。3.发酵残渣接种功能微生物菌剂对后作黄瓜产量和品质的影响本研究利用前作番茄CO2施肥产生的残渣,添加By微生物菌剂后直接在田间条件下繁殖富集微生物,研究将其施入土壤后对土壤理化性状和后作黄瓜产量和品质的影响。结果表明:富集By微生物菌剂后发酵残渣可显著提高大棚连作土壤根际、非根际土壤的pH值,并且非根际土壤的pH值要高于根际土壤的。土壤细菌、放线菌、真菌的数量以及细菌/真菌均有显著增加和提高,并且根际土壤的数值要高于非根际土壤的。土壤碱解氮、有效磷以及速效钾3种速效养分含量以及土壤脲酶和酸性磷酸酶活性都比对照有显著的增加。大棚黄瓜株高和黄瓜叶片SPAD值（盛果期）均有显著增加,黄瓜枯萎病的发病率显著降低。最终产量比对照增加39.3%,经济效益增加40.0%。而且黄瓜的品质也有明显改善,处理后黄瓜可溶性糖和Vc含量分别比对照提高62.8%、37.5%,硝酸盐含量则比对照降低了70.0%。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 第1章 文献综述与研究背景
• 1. 农业废弃物资源化利用研究进展
• 1.1 我国农业废弃物的现状
• 1.2 我国农业废弃物资源化处理技术概述
• 1.2.1 植物纤维性废弃物资源化利用技术
• 1.2.2 畜禽粪便类资源化利用技术
• 2施肥研究进展'>2. 温室大棚CO₂施肥研究进展
• 2.1 我国设施园艺事业的发展及存在的问题
• 2施肥技术应用概况'>2.2 国内外CO₂施肥技术应用概况
• 3. 生物有机肥研究进展
• 3.1 国内外生物有机肥发展概况
• 3.2 生物有机肥的发展方向
• 4. 大棚土壤连作障碍及其调控研究进展
• 4.1 大棚土壤连作障碍的概念
• 4.2 大棚土壤连作障碍发生的原因
• 4.3 连作障碍的调控措施
• 5. 本研究的目的、意义和内容
• 5.1 本研究的目的和意义
• 5.2 本研究的内容
• 5.3 本研究拟采用的技术路线
• 2施肥在大棚蔬菜上的应用效果'>第2章 农业废弃物发酵CO₂施肥在大棚蔬菜上的应用效果
• 1 材料和方法
• 1.1 试验地选择与布置
• 1.2 试验设计与处理方法
• 1.3 测定项目和方法
• 1.4 统计分析
• 2 结果与分析
• 2施肥对番茄植株生长的影响'>2.1 有机废弃物发酵CO₂施肥对番茄植株生长的影响
• 2施肥对番茄产量和品质的影响'>2.2 有机废弃物发酵CO₂施肥对番茄产量和品质的影响
• 3 其它几种蔬菜（茄果）试验效果
• 3.1 试验实施方案
• 3.2 试验方法
• 3.3 结果与分析
• 4 本章小结
• 第3章 发酵残渣接种功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良作用
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤
• 1.2 供试残渣
• 1.3 供试微生物菌剂
• 1.4 试验方法和处理
• 1.4.1 微生物菌剂在发酵残渣中的富集
• 1.4.2 发酵残渣接种功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良
• 1.5 测定项目和方法
• 2 结果与分析
• 2.1 微生物菌剂在发酵残渣中的富集
• 2.2 发酵残渣接种功能微生物菌剂对大棚连作土壤的改良试验
• 3 本章小结
• 第4章 发酵残渣接种功能微生物菌剂对后作黄瓜产量和品质的影响
• 1 材料与方法
• 1.1 供试土壤
• 1.2 供试作物
• 1.3 供试菌剂
• 1.4 试验方法
• 2 结果与分析
• 2.1 对土壤pH的影响
• 2.2 对土壤微生物区系的影响
• 2.3 对土壤速效养分的影响
• 2.4 对土壤脲酶和酸性磷酸酶活性的影响
• 2.5 对黄瓜生长的影响
• 2.6 对黄瓜枯萎病的防治作用
• 2.7 对黄瓜产量和经济效益的作用
• 2.8 对黄瓜品质的作用
• 3 本章小结
• 第5章 全文总结
• 1 主要研究结论
• 2 创新点
• 3 研究展望
• 参考文献