葡萄冬剪枝條高溫堆制化機(jī)理研究.pdf

1、葡萄冬剪枝條是葡萄冬季整形修剪過程中必然產(chǎn)生的有機(jī)副產(chǎn)品。我國葡萄園每年產(chǎn)生的冬剪枝條鮮重至少達(dá)210萬t。傳統(tǒng)上葡萄枝條被焚燒或拋棄，造成資源嚴(yán)重浪費和環(huán)境污染，甚至誘發(fā)火災(zāi)和惡性交通事故。 葡萄冬剪枝條的C∶N比約為60∶1，每kg葡萄枝條(干基)約含975g的有機(jī)物質(zhì)、7.2g的N、1.1g的P和5.0g的K，以及許多作物生長所需的微量元素。循環(huán)利用葡萄枝條作為土壤有機(jī)肥或改良劑，不僅可以解決環(huán)境污染、火災(zāi)和交通事故等問題

2、，而且對于增加有機(jī)肥源，保持和提高土壤肥力具有重要意義。堆肥化被認(rèn)為是一種與和諧環(huán)境相適應(yīng)的植物源性固體廢棄物循環(huán)利用方式。 本研究以葡萄冬剪枝條為原料，分別采用好氧靜態(tài)堆肥箱體系(體積為250L)進(jìn)行了用尿素為N源的不同初始C∶N比(60∶1，52∶1，40∶1和29∶1)處理的堆肥化和混合不同比例羊糞(10﹪，20﹪，30﹪和40﹪)的聯(lián)合堆肥化，以及采用條形堆(體積為13.5m3)進(jìn)行了覆蓋條件下葡萄冬剪枝條與羊糞聯(lián)合堆肥

3、化等實驗，結(jié)合表觀觀測、化學(xué)分析、感應(yīng)耦合等離子體發(fā)射光譜分析(ICPAES)、傅里葉變換紅外光譜(FT-IR)分析和生物測定等技術(shù)手段，旨在探明葡萄冬剪枝條堆肥化過程中的主要營養(yǎng)元素的動態(tài)變化和有機(jī)物轉(zhuǎn)化特征，確定適宜的初始C∶N比調(diào)節(jié)范圍和羊糞添加比例，建立評估葡萄冬剪枝條堆肥成熟度指標(biāo)體系和明確覆蓋對其堆肥化進(jìn)程的影響效應(yīng)等。研究結(jié)果表明： (1)葡萄冬剪枝條碎料通過加N將初始C∶N比調(diào)節(jié)到適宜范圍后可作為堆肥化的良好基質(zhì)

4、。最佳初始C∶N比調(diào)節(jié)到29∶1～40∶1，即每t葡萄冬剪枝條碎料(干樣)添加3.6～7.2kg的無機(jī)N，既能達(dá)到最大限度地?zé)o害化處理目標(biāo)，又可維持較高的降解率。 (2)初始C∶N比分別為29∶1、40∶1、52∶1和60∶1的處理，其最高溫度分別在堆制后第3～4d達(dá)到76、70、68和65℃C。高溫(≥50℃)持續(xù)時間以C∶N比為29∶1和40∶1處理的最長，達(dá)20d，而C∶N比為52∶1和60∶1處理的最短，僅為6d。高于堆

5、體環(huán)境溫度的積溫值與初始C∶N比呈線性相關(guān)關(guān)系。 (3)葡萄冬剪枝條在不同初始C∶N比條件下堆制133d，其干物質(zhì)損失率為39～59﹪，有機(jī)質(zhì)降解41～59﹪，總N損失率為23～37﹪。 (4)葡萄冬剪枝條在不同初始比C∶N比條件下堆制65d后可達(dá)到不具植物毒性。 (5)在葡萄枝條堆制時，每kg葡萄冬剪枝條(干基)平均需添加2.5～4.1kg水。其中堆制后0～7d的添加水量占總量的70﹪以上。 (6)70

6、﹪的葡萄冬剪枝條+30﹪的羊糞(w/w,干基)為聯(lián)合堆肥化的最佳比例，這種比例能達(dá)到適宜的峰值溫度(＜60℃)和持續(xù)較長的高溫時間(5d)。10﹪、20﹪和30﹪的混合比例所達(dá)到的最高溫度僅分別為52、53和58℃。 (7)在83d的聯(lián)合堆制中，其干物質(zhì)損失率為29～36﹪，有機(jī)質(zhì)降解率為37～46﹪，總N損失率為15～28﹪。 (8)葡萄冬剪枝條與羊糞聯(lián)合堆制60d后可達(dá)到不具植物毒性。 (9)在葡萄枝條與羊糞

7、聯(lián)合堆制時，每kg混合堆料平均需添加1.8～2.2kg水。其中堆制后0～7d的添加水量占總量的83～92﹪。 (10)堆肥化進(jìn)程中的物料萃取物的pH值及在波長665nm下的吸光度(E665值)、植物毒性及腐熟度測定值可作為評估葡萄冬剪枝條堆肥成熟度的綜合指標(biāo)。而其它如表觀評估指標(biāo)、NH+4-N含量、NH+4-N∶NO-3-N和C∶N比的變化，雖然在一定程度上反映了堆肥的腐熟進(jìn)度，但因難以量化、轉(zhuǎn)變過程緩慢或表現(xiàn)出較大差異而難以利

8、用。 (11)FT-IR分析結(jié)果表明，葡萄冬剪枝條在不同初始C∶N比條件下堆制，還是與不同比例羊糞聯(lián)合堆制，其有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化特征基本相似，即隨著堆肥化進(jìn)程OH、CH3和CH2基化合物相對減少，CO基化合物相對增加，標(biāo)志著脂肪族化合物減少，芳香族化合物增加以及有機(jī)物發(fā)生了明顯的礦化作用。但與羊糞聯(lián)合堆制不同的是在波數(shù)為1265cm-1處未發(fā)現(xiàn)與磷酸鹽相關(guān)的P=O基出現(xiàn)。 (12)成熟葡萄冬剪枝條堆肥的有機(jī)質(zhì)含量達(dá)797～93

9、5gkg-1，N含量達(dá)11.9～14.1gkg-1，P含量為1.6～3.5gkg-1，K含量達(dá)6.3～8.4gkg-1，而且富含作物生長發(fā)育所需的多種微量元素。另外有害重金屬含量遠(yuǎn)低于堆肥國際標(biāo)準(zhǔn)。 (13)塑料膜覆蓋能提高條形堆系統(tǒng)表層(25cm深處)堆料的溫度，并維持堆肥高溫(＞55℃)長達(dá)40d，有利于最大限度地滅除寄生蟲卵、病原體和病毒，以及加速堆肥礦化進(jìn)程，同時覆蓋還能改善堆肥品質(zhì)。而未覆蓋條形堆的溫度始終＜50℃。