【摘 要】
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堆肥作为一种广泛使用的畜禽粪便资源化处理方法,可将畜禽粪便高效地转化为有机肥或土壤改良剂。然而,未腐熟的堆肥会抑制植物种子发芽和胚根伸长,还会因生物降解不充分而竞争氧气从而损害植物生长。因此,在堆肥施用于土壤前,要对其植物毒性进行评价。目前,基于堆肥水浸提液的种子发芽试验被广泛应用于评价堆肥植物毒性,但仍缺乏对堆肥水浸提液中影响植物毒性的关键因素、堆肥水浸提液不同制备方式对堆肥植物毒性评价结果的影
【基金项目】
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山西省1331工程(20211331-15); 山西省重点研发计划重点项目(201903D211012-05); 山西省自然科学基金项目(201901D111216); 食用菌山西省科技创新重点团队(201805D131009); 山西农业大学科技创新基金(202
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堆肥作为一种广泛使用的畜禽粪便资源化处理方法,可将畜禽粪便高效地转化为有机肥或土壤改良剂。然而,未腐熟的堆肥会抑制植物种子发芽和胚根伸长,还会因生物降解不充分而竞争氧气从而损害植物生长。因此,在堆肥施用于土壤前,要对其植物毒性进行评价。目前,基于堆肥水浸提液的种子发芽试验被广泛应用于评价堆肥植物毒性,但仍缺乏对堆肥水浸提液中影响植物毒性的关键因素、堆肥水浸提液不同制备方式对堆肥植物毒性评价结果的影响以及利用植物幼苗建成试验评价堆肥植物毒性的方法的研究。因此,本研究在牛粪中将玉米秸秆和黑木耳菌糠这两种调理剂按不同重量比(1:0、4:1、1:1、1:4、0:1)添加设置了五个堆肥处理(T1T5),测定了堆肥水浸提液的p H、EC、NO3–-N、NH4+-N、挥发性有机酸、重金属(Cu,Zn,Fe,Mn)等指标和三种种子(大白菜、家独行菜和生菜)相对根长(RRG),并对种子RRG与堆肥水浸提液的理化指标进行相关性分析和多元线性回归分析。此外,为比较基于样品干重或湿重制备堆肥水浸提液对堆肥植物毒性评价的影响以及探究植物幼苗建成试验在全面评价堆肥植物毒性方面的可行性,在添加调理剂的基础上,进一步设置了未添加菌剂(CM)和添加菌剂(ACM)两个处理,按照基于样品湿重(1:10,w:v)和干重(1:20,w:v)两种不同的浸提方式制备堆肥水浸提液,测定其基本理化指标以及大白菜RRG和子叶叶绿素含量。主要研究结果和结论如下:(1)在不同比例玉米秸秆和菌糠添加下的牛粪堆肥中,NH4+-N和有机酸的含量均降低,堆肥水浸提液的p H均呈微碱性,EC值均小于4.0 m S·cm-1,促进了种子胚根伸长。相关性和多元线性回归分析表明,NH4+-N和乙酸与种子RRG具有较强的负相关关系,故NH4+-N和乙酸是牛粪堆肥植物毒性的主要来源。此外,不同处理三种种子中大白菜RRG均小于家独行菜和生菜,即大白菜种子对堆肥植物毒性更为敏感。五个处理中T3的大白菜和家独行菜RRG均达到最大,故堆肥物料重量按牛粪90%、玉米秸秆5%、菌糠5%配比能够有效降低堆肥植物毒性。(2)在CM和ACM处理中,基于样品湿重或干重浸提方式下堆肥水浸提液的p H于堆肥结束时处于7.28~7.66之间,EC值有所升高,基于样品干重浸提的CM处理中EC值最大,达到3.95 m S·cm-1。不同浸提方式下NO3–-N、NH4+-N、TOC、TN含量差异显著。添加菌剂有效促进了牛粪堆肥腐熟,提高了大白菜RRG和子叶叶绿素含量。其中,基于样品干重浸提的ACM处理于堆肥结束,大白菜RRG最高,达到了74.69%。CM处理中,基于样品湿重浸提的大白菜种子RRG高于干重浸提方式,分别为68.78%和65.02%,子叶叶绿素含量也表现出相同的规律。故不同浸提方式影响堆肥植物毒性评价结果。基于样品干重制备堆肥水浸提液能更好地反映堆肥植物毒性。不同处理和不同浸提方式下,子叶叶绿素相对含量均呈先降低后升高的趋势,即子叶叶绿素含量可表征堆肥植物毒性变化,故植物幼苗建成试验对堆肥植物毒性的评价更为全面。堆肥结束,ACM处理的叶绿素含量高于CM处理,且ACM处理的HA含量和胡富比较高,HA的E4/E6保持在较低水平,故ACM处理腐殖化程度更高。
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