【摘 要】
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玉米秸秆是我国主要的农业废弃物之一,年产量高而利用率低,造成了资源浪费。玉米秸秆中含有多种营养元素,经过发酵处理可转变为良好的无土栽培固体基质。但是玉米秸秆碳氮比过高
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玉米秸秆是我国主要的农业废弃物之一,年产量高而利用率低,造成了资源浪费。玉米秸秆中含有多种营养元素,经过发酵处理可转变为良好的无土栽培固体基质。但是玉米秸秆碳氮比过高,自然发酵腐熟非常缓慢,因此探寻能够使其快速达到腐熟的发酵方法和工艺很有意义。本试验主要以玉米秸秆为原料,添加尿素调节碳氮比,研究了不同C/N和腐熟菌剂用量对玉米秸秆发酵(腐熟)的影响,并根据相关测定指标确定了玉米秸秆腐熟指标及其范围值,以期为玉米秸秆发酵基质的工厂化生产和应用提供理论和实践依据。研究结果表明:1.C/N为15:1的条件不适宜玉米秸秆发酵,堆体温度上升缓慢,未出现高温期(温度>50℃),混合堆料物质分解速度慢,氮素损失严重,经过50天的发酵后堆料仍存在植物毒性,种子发芽指数未达80%以上。C/N为25:1和35:1有利于玉米秸秆的发酵。其中,C/N为25:1的处理发酵效果最好,堆体升温最快,高温持续时间最长(10天),经过29天的发酵,堆体温度即可降至室温水平;在整个发酵过程中,混合堆料的全氮损耗最少,有机碳降解速度最快;发酵21天后种子发芽指数达到80.0%以上,30天后超过85%,提前解除了混合堆料对种子的植物毒性。2.添加腐熟菌剂对秸秆进行处理,添加量分别为秸秆质量的0.1%、0.3%和0.5%,并设置不加菌处理进行比较。通过对堆体温度、相关理化性质以及种子发芽指数的测定结果表明:与不加菌剂相比,添加腐熟菌剂能有效促进玉米秸秆发酵,延长堆体高温持续时间1-7天,提高了堆体的最高温度,缩短了发酵时间。同时,添加腐熟菌剂有助于玉米秸秆中的大分子纤维等有机物质的降解,能使秸秆提前解除植物毒性。通过对不同添加量处理之间的比较发现,腐熟菌剂对秸秆发酵的促进作用并不是单纯的随浓度增加而加强。试验结果表明,在一定添加量范围内,腐熟菌剂的促进效果随添加量的增大而加强,但是过量的添加反而削弱了促进效果,延长了腐熟时间。在本试验中,腐熟菌剂添加量为秸秆质量的0.3%时,促进效果最佳。3.对各处理中各测定指标的相关性分析,以GI和C/N为筛选依据进行指标筛选,确定以铵态氮降解速率、铵态氮与硝态氮含量的比值、总有机碳降解率、C/N终点值与初始值的比值(T值)以及堆料的容重作为玉米秸秆发酵的腐熟指标。在本试验中,当玉米秸秆混合堆料的容重达到0.11-0.16g·cm-3、铵态氮降解速度达到54-69%,NH4+-N/NO3--N达到2.3-3.0、有机碳降解率达到37-44%、T值的范围为0.65-0.85时,种子发芽指数可达85%,表明堆料的植物毒性消失,达到腐熟。
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