添加剂对农村有机废物联合好氧堆肥腐殖化过程的影响

摘要

农村有机废物作为一种特殊形态的资源，具有产量大、污染性强、收运成本高等特点，其资源化处理一直是研究的热点。好氧堆肥技术能够就地消纳农村有机废物，产生的堆肥产品具有资源利用潜力，在我国农村地区得到较为广泛的应用，但同时存在堆肥腐熟不充分、腐殖化效率低和产品质量差等问题。本论文以易腐垃圾、鸡粪和玉米秸秆为堆肥原料，开展联合好氧堆肥试验。结合理化分析和光谱分析等技术手段，研究添加剂（麦饭石、红糖、返混腐熟堆肥）对堆料理化参数、各有机质组分降解，以及水溶性有机质（dissolvedorganic matter，DOM）结构特征和堆肥产品质量的影响。经试验研究，得出以下结果和结论：　　①与对照处理相比，初期添加麦饭石、返混腐熟堆肥有助于启动堆肥过程，使堆肥升温期缩短1d，初期添加麦饭石、返混腐熟堆肥、返混腐熟堆肥结合高温期添加红糖使高温期延长1~2d，最高温度升高1.5~6.5℃；　　②对照处理和初期添加红糖的处理在第 21d 未完全达到腐熟度指标（C/N、T 值和种子发芽率）的要求，初期添加麦饭石、高温期添加红糖、返混腐熟堆肥促进了堆肥腐熟，将堆肥周期缩短至21d以内，单独返混腐熟堆肥的处理能有效促进堆肥腐熟且成本更低，是更适宜农村地区的好氧堆肥方法；　　③在堆肥进程中，不同有机质组分降解的程度从大至小分别为可溶性有机质、半纤维素、纤维素、木质素，各组分的降解率为38.67%~48.16%、22.26%~30.86%、19.40%~24.58%、6.19%~8.88%，木质素在堆肥初期几乎未被降解，其他有机质组分从堆肥初期开始被不同程度地降解，且半纤维素和纤维素的降解过程具有相似性；　　④初期添加麦饭石和红糖对促进木质纤维素（包括半纤维素、纤维素和木质素）的降解没有显著的影响，返混腐熟堆肥、高温期添加红糖可促进木质纤维素的降解，且将两个措施结合的处理促进效果最强；　　⑤堆肥结束后，所有处理的紫外-可见吸收光谱参数 SUVA254、SUVA280、E253/E203、E253/E220、A260~280有不同程度的增加，类蛋白物质、微生物溶解产物含量减少，并与富里酸类物质、腐殖酸类物质含量呈负相关变化；　　⑥堆肥结束后，与对照处理相比，初期添加红糖的处理光谱参数更小，该处理不利于促进堆肥腐殖化过程，返混腐熟堆肥结合高温期添加红糖处理的光谱参数最大，说明该处理促进堆肥腐殖化过程的效果最佳；　　⑦堆肥结束后，返混腐熟堆肥和结合高温期添加红糖的处理总养分含量大于4%，可以作为有机肥料使用；初期添加麦饭石和高温期添加红糖的处理总养分含量小于 4%，不能直接作为有机肥料使用，但这两个处理达到了腐熟，可作为增加土壤肥力的碳基肥料使用。

目录

1 绪 论

1.1 国内外研究现状

1.1.1 农村有机废物的概述

1.1.2 好氧堆肥技术的研究现状

1.1.3 有机质的性质及其矿化与腐殖化

1.1.4 腐殖物质与氮磷钾元素的资源危机

1.2 研究目的及意义

1.3 研究内容

1.4 技术路线

2 添加剂对堆肥进程中理化参数与腐熟度的影响

2.1 前言

2.2.1 试验材料

2.2.2 试验设计与取样

2.2.3 样品的测定方法

2.2.4 数据处理与分析

2.3.1 温度的变化

2.3.2 含水率的变化

2.3.3 pH的变化

2.3.4 全氮的变化

2.3.5 总有机碳的变化

2.3.6 C/N和T值的变化

2.3.7 种子发芽率的变化

2.4 本章小结

3 添加剂对各有机质组分降解的影响

3.1 前言

3.2.1 试验材料

3.2.2 试验设计与取样

3.2.3 样品的测定方法

3.2.4 数据处理与分析

3.3.1 可溶性有机质含量的变化

3.3.2 半纤维素含量的变化

3.3.3 纤维素含量的变化

3.3.4 木质素含量的变化

3.3.5 理化参数与各有机质组分的关系

3.4 本章小结

4 添加剂对DOM结构特征及产品质量的影响

4.1 前言

4.2.1 试验材料

4.2.2 试验设计与取样

4.2.3 样品的测定方法

4.2.4 数据处理与分析

4.3.1 DOM含量的变化

4.3.2 DOM的紫外-可见光谱分析

4.3.3 DOM的三维荧光光谱分析

4.3.4 堆肥产品质量分析

4.4 本章小结

5 研究结论与展望

5.1 研究结论

5.2 不足之处与研究展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读学位期间取得的科研成果目录

C. 学位论文数据集

致谢