（植物营养学专业论文）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.pdf

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c 0 2 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c 0 2 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c 0 2 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c 0 2 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c 0 2 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c 0 2 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4 3 8 ，3 7 2 、3 2 7 和3 7 5 ，增收分别高达 6 8 8 、4 6 2 、3 6 3 和3 9 2 。而且可使番茄和草莓采摘期比对照棚分别提早 大约1 5d 和7d 。 该c 0 2 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2 8 5 、3 0 2 、1 4 o 和1 2 5 ；v c 含量分别增加1 6 4 、1 8 6 、3 6 4 和4 4 1 ；硝酸盐含量分别下降9 3 、6 8 4 、 3 6 4 和4 4 1 。番茄和草莓的可溶性固形物含量分别比对照提高3 3 4 和3 4 5 ， 有机酸含量则分别比对照降低3 5 o 和5 2 ，从而使糖酸比分别由9 3 和1 4 0 提高到1 6 2 和1 9 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( b y ) 、商品e m 菌和 e m + b y 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： l i 在培养温度为3 0 c 、4 0 c 和5 0 c 条件下，以4 0 。c 时残渣中繁殖富集的活菌 数量最多。除5 0 c 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p h 值显著升高，培养5 周以 后，混合接入两种菌剂的处理( e m + b y ) p h 值达到了6 3 9 ，比对照提高1 1 4 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：e m ( e m + b y ) b y 、e m e m b y 和 e m e m b y 。 细菌、放线菌以及真菌数量均在发酵残渣接种e m + b y 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e m + b y 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2 6 7m gf n h 4 - n ) k g 1d 1 、1 2 7 0 m g ( 酚) k g - 1 h 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c 0 2 施肥产生的残渣，添加b y 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b y 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p h 值，并且非根际土壤的p h 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s p a d 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3 9 3 ，经济效益增加4 0 o 。而且黄瓜 的品质也有明显改善，处理后黄瓜可溶性糖和v e 含量分别比对照提高6 2 8 、 3 7 5 ，硝酸盐含量则比对照降低了7 0 o 。 关键词：农业有机废弃物；c o ：施肥；发酵残渣；资源化利用 l i l a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fa g r i c u l t u r ea n ds t o c kr a i s i n g ，p l e n t yo fa g r i c u l t u r a l w a s t e s ，s u c ha ss t r a w , l i v e s t o c ka n dp o u l t r ym a n u r ew e r ep r o d u c e d t h ee n v i r o n m e n t h a sb e e ns e r i o u s l yp o l l u t e db yt h e i ro u t o f - o r d e rl e t t i n go f f s oi ti sab i gp r o b l e mt h a t h o wt od e a lw i t ht h e s ew a s t e s b e s i d e s ，t h ed e f i c i e n c yo fc 0 2 ，s o i ld e g r a d a t i o n , s o i l - b o r n ed i s e a s e sa n dc o n t i n u o u sc r o p p i n go b s t a c l eh a sb e c o m et h ei m p o r t a n t f a c t o r sa f f e c t i n gt h eq u a l i t ya n dy i e l do ft h ev e g e t a b l e si nt h eg r e e n h o u s e i nt h i s r e s e a r c h ，t h ee f f e c t so fc 0 2e n r i c h m e n tb yf e r m e n t a t i o no fo r g a n i cw a s t e so nt h ey i e l d a n dq u a l i t yo ft o m a t o ，s t r a w b e r r y , l e r e u c ea n dc e l e r yi nt h eg r e e n _ h o u s e ，a n dt h e e f f e c t so fc o m p o s tm i x e dw i t hs o m ef u n c t i o n a lm i c r o o r g a n i s m so na l l e v i a t i n gt h e p r o b l e mo f t h ec o n t i n u o u sc r o p p i n gs o i li ni n d o o rc u l t i v a t i n ge x p e r i m e n tw e r es t u d i e d i nc o n c l u s i o n ，c 0 2e n r i c h m e n tv i at h ef e r m e n t a t i o no fa g r i c u l t u r a lo r g a n i cw a s t e si n t h eg r e e n h o u s ea n ds o l v i n gt h ep r o b l e mo fs o i ld e g r a d a t i o nb yt h ec o m p o s tl e f tw o u l d p r o v i d ean e wt e c h n i c a ls y s t e ma tl a s t t h er e s u l t so b t a i n e df r o me x p e r i m e n t sa r ea s f o l l o w s ： i e f f e c t so fc 0 2e n r i c h m e n tb yf e r m e n t a t i o no fo r g a n i cw a s t e so nt h ey i e l da n d q u a l i t yo fv e g e t a b l e si nt h eg r e e n h o u s e t h ey i e l da n dq u a l i t yo ft o m a t o ，s t r a w b e r r y , l e t t u c ea n dc e l e r yw a ss t u d i e du n d e r c 0 2e n r i c h m e n tv i at h ef e r m e n t a t i o no fa g r i c u l t u r a lo r g a n i cw a s t e s ( s w i n ef e c e sa n d r i c es t r a w ) i nt h eg r e e n h o u s e t h ey i e l do fv e g e t a b l e si nt h eg r e e n h o u s ec o u l db es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e db yc 0 2 e n r i c h m e n tv i af e r m e n t a t i o no fo r g a n i cw a s t e s t h ey i e l da n di n c o m eo ft o m a t o ， s t r a w b e r r y , l e t t u c ea n dc e l e r yw a si n c r e a s e db y4 3 8 ，3 7 2 ，3 2 7 ，3 7 5 a n d 6 8 8 ，4 6 2 ，3 6 3 ，3 9 2 r e s p e c t i v e l yf u r t h e r m o r e ，15d a y sa n d7d a y sp r e d a t e d f o rh a r v e s tf o rt o m a t oa n ds t r a w b e r r yb e s i d e s ，t h eq u a l i t yo ft h ev e g e t a b l e sw a sa l s o s i g n i f i c a n t l yi m p r o v e d t h ec o n t e n t so fs o l u b l es u g a ro ft o m a t o ，s t r a w b e r r y , l e t t u c e i v a n dc e l e r yw e r ei n c r e a s e db y2 8 5 ，3 0 2 ，14 o a n d12 5 r e s p e c t i v e l y t h e c o n t e n t so fv i t a m i nco ft o m a t o ，s t r a w b e r r y , l e t t u c ea n dc e l e r yw e r ei n c r e a s e d16 4 ， 18 6 ，3 6 4 a n d4 4 1 t h ec o n t e n t so fs o l u b l es o l i do ft o m a t oa n ds t r a w b e r r y w e r ei n c r e a s e db y3 3 4 a n d3 4 5 ，a n dt h er a t i oo fs u g a r o r g a n i ca c i dw a sa l s o i n c r e a s e db y7 3 6 a n d3 7 o a tt h es a n l et i m e ，t h en i t r a t ec o m e n t so ft o m a t o ， s t r a w b e r r y , l e t t u c ea n dc e l e r yw e r es i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e db y9 3 ，6 8 4 ，3 6 4 a n d4 4 1 t h ec o n t e n t so fo r g a n i ca c i do ft o m a t oa n ds t r a w b e r r yw e r ed e c r e a s e db y 3 5 o a n d5 2 t h e nt h er a t i oo fs u g a r o r g a n i ca c i dw a si n c r e a s e df r o m9 3a n d1 4 0 t o16 2a n d19 2 r e s p e c t i v e l y 2 e f f e c t so ft h ec o m p o s tm i x e dw i t hm i c r o o r g a n i s m so nt h ei m p r o v e m e n to f c o n t i n u o u sc r o p p i n gs o i li nt h eg r e e n h o u s e u n d e rt h ec o n n d i t i o no fd i f f e r e n tt e m p e r a t u r e s ，t h ee f f e c t so ft w om i c r o o r g a n i s m s i s o l a t e d b yo u r s e l v e s ( b ”，c o m m e r c i a lm i c r o o r g a n i s m ( e m ) ，a n dt h em i x e d m i c r o o r g a n i s m ( e m + b y ) o nt h eg r o w i n gs p e e do fm i c r o o r g a n i s mi nt h ec o m p o s t w e r es t u d i e di nt h i sr e s e a r c h a ni n d o o rs o i lc u l t i v a t i n ge x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u tt o s t u d yt h ee f f e c t so f d i f f e r e n tm i c r o o r g a n i s m so na l l e v i a t i n gt h ep r o b l e mo ft h e c o n t i n u o u sc r o p p i n gs o i l t h ef o w l l o w i n gr e s u l t sw e r eg o to u t ： b e t w e e n3 0 c 、4 0 。ca n d5 0 。c ，t h en u m b e ro f t h em i c r o o r g a n i s m si nt h ec o m p o s t w a st h em o s ti n4 0 c e x c e p tf o r5 0 。c ，t h en u m b e ro ft h em i c r o o r g a n i s m si n c r e a s e d a st h ec u l t i v a t i n gt i m eg o n e ，a n do nt h es e v e n t hd a yi ti n c r e a s e dt ot h em o s t t h ev a l u eo fp hw a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d 5w e e k sa f t e rc u l t i v a t i n gt h ev a l u eo f p hw a st h em o s ti n ( e m + b y ) ，w h i c hw a s6 3 9 ，1 14m o r et h a nt h a to fc o n t r 0 1 t h e e f f e c t so fd i f f e r e n tm i c r o o r g a n i s m so na c t i v a t i n gt h en u t r i e n t so fc o m p o s tw e r e d i f f e r e n ti ne n r i c h i n gp e r i o d a n dt h ee f f e c t so fd i f f e r e n tm i c r o o r g a n i s m so n a c t i v a t i n gt h en u t r i e n t so fs o i lw e r ea l s od i f f e r e n td u r i n gc u l t i v a t i n gp e r i o d b yt h e e n do fc u l t i v a t i n gp e r i o d , t h ec o n t e n t so fa v a i l a b l en ，pa n dkw e r es i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d t h ee f f e c t so fd i f f e r e n tm i c r o o r g a n i s m so na c t i v a t i n gt h en u t r i e n t so fs o i l w e r ee m ( e m + b y ) b y ，e m e m b ya n de m e m b y t h en u m b e ro fb a c t e r i a ，a c t i n o m y c e s ，e u a c t e r i aa n dt h er a t i oo fb a c t e r i a j e u a c t e r i a w a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d a n dt h a to f ( e m + b y ) w a si n c r e a s e dm o s tc o m p a r e d 、历t h v o t h e rt r e a t m e n t s s oi th a sm a d eag r e a td i f f e r e n c ei ni m p r o v i n gt h es t r u c t u r eo fs o i l m i c r o o r g a n i s m t h es o i lu r e a s ea n da c i dp h o s p h a t a s ea c t i v i t yw a st h em o s ti n ( e m + b y ) t r e a t m e n t ， i n c r e a s e db y2 6 7m g ( n h 4 却k g - 1d 1 ，1 2 7 0m g ( h y d r o x y b e n z e n e ) k 9 1h 1 c o m p a r e dw i t hc k , r e s p e c t i v e l y 3 e f f e c t so fc o m p o s ti n o c u l a t e dw i t hf u n c t i o n a lm i c r o o r g a n i s m so nt h ey i e l d a n dq u a l i t yo fa f t e r c r o pc u c u m b e r 。i nf i e l de x p e r i m e n t ，t h ee f f e c to fc o m p o s tw h i c hc o r n e df r o mc 0 2e n r i c h m e n tf o r t a m a t om i x e dw i t hb ym i c r o o r g a n i s mo nt h es o i lp h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e s a n dt h ey i e l da n dq u a l i t yo f a f t e r c r o pc u c u m b e rw a ss t u d i e d t h ef o l l o w i n gr e s u l t s w e r eg o to u t ： n o to n l yt h ep hv a l u eo ft h er h i z o s p h e r i cs o i lb u ta l s ot h a to ft h eb u l ks o i lw a s s i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d , a n dt h ep hv a l u ew a sh i g h e r i nb u l ks o i lt h a nt h a to f r h i z o p h e r i cs o i l t h en u m b e ro fb a c t e r i aa c t i n o m y c e s ，e u a c t e r i aa n dt h er a t i oo f b a c t e r i a e u a c t e r i aw a ss i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e d ，a n dt h en u m b e ri nr h i z o p h e r i cs o i lw a s m o r et h a nt h a ti nb u l ks o i l t h ec o n t e n t so fa v a i l a b l en ，p ，k ，u r e a s ea c t i v i t ya n da c i d p h o s p h a t a s ea c t i v i t yw e r es i g n i f i c a n t l y i n c r e a s e d t h eh e i g h ta n ds p a dv a l u eo fc u c u m b e r w e r es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e db yc o m p o s t m i x e dw i t hm i c r o o r g a n i s m ，a n dt h ei n c i d e n c eo fb l a s t i n gd i s e a s eo fc u c u m b e rw a s s i g n i f i c a n t l yr e d u c e d 。a f t e rh a r v e s t ，t h ey i e l da n di n c o m eo fc u c u m b e rw e r ei n c r e a s e d b y3 9 3 a n d4 0 0 b e s i d e s ，t h ec o n t e n t so fs o l u b l es u g a ra n dv i t a m i nco f c u c u m b e rw e r ei n c r e a s e db y6 2 8 a n d3 7 5 m o r e o v e r , t h eo r g a n i ca c i da n dn i t r a t e c o n t e n tw e r es i g n i f i c a n t l yd e c r e a s e db y3 6 8 a n d7 0 o k e y w o r d s ：a g r i c u l t u r a lw a s t e s ；c 0 2e n r i c h m e n t ；c o m p o s tw a s t e s ；u t i l i z a t i o n v i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其 他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得滥鎏盘堂或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 签字日期：乃。年；月夕日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解逝垄盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和 借阅。本人授权澎望盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库 进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：移捌 f 签字日期：力7 存乡月罗日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师签名： ) ， 以价 签字日期：护产年乡月夕日 电话： 邮编： 致谢 本论文是在导师章永松教授悉心指导和不断鼓励下完成的。从论文的选题、 试验方案设计及实施、论文的撰写与修改都倾注了导师大量的心血。导师渊博的 知识、严谨踏实的治学态度、敏锐的学术洞察力和言传身教的精神都深深感染和 鼓励了我。导师慈父般无私的关爱和帮助，使我在学习之外的生活中都感觉到了 家的温暖。 在研究和学习期间得到了许多老师的指导和启发，感谢同实验室林成永教 授、罗安程教授等对我的研究工作给予的很多有益帮助和关心；感谢方萍教授菌 种提供、菌种鉴定以及对我研究工作的热心指导和帮助；感谢金崇伟博士平时对 我课题指导和论文修改给予的莫大帮助和关心；感谢研究生科的钱秀萍老师、陈 秀美老师和丁小梅老师在学业和生活上给与的关心和帮助。 特别感谢师母两年多以来对我的谆谆教导，以及生活上慈母般无微不至的关 心和照顾! 感谢都韶婷、周青燕、李玲玲、黄利东、钱林波、宗晓波、牛耀芳、柴如山、 付丽丽、王欢等同门，大家平时互帮互助，团结友爱。无论是师兄师姐们的耐心 指导，还是师弟师妹们的殷勤帮助，抑或是在我脚扭伤行动不便时，大家轮流到 寝室看望我、每天帮我打饭时的那份感动，这种纯真的友谊我将永远珍藏于心! 感谢同实验室的徐芳杰、孙大生、杜叶红、张春娣、章燕平、陈秋会、刘文 婧、薛巧云、蒋思丝、张帅等同学在生活和学习上的关心和帮助，共同营造了一 个学习气氛浓、青春活力足的其乐融融的实验室大家庭。 感谢同寝室的另外三个室友钱林波、赵华、吴玉勇给我提供一个融洽、真挚 的生活环境，两年半时间虽短，但感情是深厚的，愿这份情谊常在。 求学数十载，感谢父母一直以来的默默付出，以及对我的殷切希望! 感谢同 在杭城求学的妹妹的支持和关心，正是因为有了你们，我的心灵才有了永远温暖 的港湾。 樊琳 20 10 年1 月 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 农业废弃物是指在整个农业生产过程中被丢弃的有机类物质，主要包括：农 林生产过程中产生的植物残余类废弃物；牧、渔业生产过程中产生的动物类残余 废弃物；农业加工过程中产生的加工类残余废弃物、农村城镇生活垃圾等( 孙振 钧等，2 0 0 4 ) 。农业有机废弃物是农业生产和再生产链环中资源投入与产出在物 质和能量上的差额，使资源利用过程中产生的物质能量份额流失。从资源经济学 角度看，农业有机废弃物本身就是某种物质和能量的载体，是一种特殊形态的可 再生生物资源。按其来源可分为第一性生产废弃物( 作物秸秆、枯枝落叶等) 、 第二性生产废弃物( 畜禽粪便) 和人类生活废弃物( 人粪尿) 。农业有机废弃物 一般主要指作物秸秆和畜禽粪便( 朱维琴等，2 0 0 2 ) 。 我国是世界上农业生物质产出量最大的国家。据报道，2 0 0 7 年我国各类农作 物秸杆的年总产量已达9 亿t 以上，其中稻草3 2 亿t ，玉米秸杆2 8 亿t ，豆类和 秋杂粮秸杆1 4 亿t ，其它种类1 6 亿t ( 国家统计局，2 0 0 8 ) 。2 0 0 3 年我国畜禽粪 便产生量约为3 1 9 亿t ，其中总氮量为1 3 9 4 6 万t ，总磷量为3 7 8 5 万t ( 国家统计 局，2 0 0 4 ) 。随着农业经济的发展，农作物产量将不断提高，农业废弃物总量和数 量也呈上升趋势。 然而，随着农民生活水平的改善、农村劳动力减少和劳动力成本升高等因素， 对可用作燃料和肥料的农业废弃物的利用率越来越低，农业资源浪费的问题日益 突出，据统计，仅1 5 左右的农业废弃物得到合理利用。如种植业和养殖业只注 重粮、肉、蛋、奶等产品的利用，对大量的副产品弃之不顾。这些废弃物虽是宝 贵资源，未能合理的利用使它们成为严重污染源。如大量的秸秆被就地焚烧，对 大气环境造成了严重污染；畜禽粪便等有机废液不经妥善处理直接排入水体，造 成严重的地下水体和地表水系的污染等等。如果这一状况进一步恶化，必然会制 约农业生产和社会环境的发展。另一方面，农村乡镇工业迅速发展对商品能源的 需求也会日益增长。因此，如何充分有效地利用农业废弃物，将其加工转化，制 成再生能源及其系列产品，对合理利用农业生产与生活资源，改善农村生态环 境具有十分重要的意义。 1 2 我国农业废弃物资源化处理技术概述 农业废弃物多种多样，但按其成份，主要包括植物纤维性废弃物( 农作物秸 秆、谷壳、果壳及甘蔗渣等农产品加工废弃物) 和畜禽粪便两大类。目前，植物 纤维废弃物的资源化利用技术主要有废物还田、加工饲料、固化炭化、气化、制 复合材料、制化学品等；畜禽粪便资源化利用技术目前主要有肥料化技术、饲料 化技术和燃料化技术等( 张承龙，2 0 0 2 ) 。 1 2 1 植物纤维性废弃物资源化利用技术 ( 1 ) 废物还田技术 秸秆等植物纤维性废弃物退还土壤后，可以大量补充和更新土壤有机质， 提供丰富的氮、磷、钾、硅等元素。同时，农作物秸秆中含有大量的木质素和纤 维素，腐烂分解后可使土壤腐殖质增加，孔隙度提高，通气透水，理化性状大为 改善。秸秆等植物纤维性废弃物还田的方法主要有整株还田、根茬粉碎还田和传 统沤肥还田3 种方法( 卞生有，2 0 0 0 ) 。 ( 2 ) 饲料化利用 植物纤维性废弃物往往因其营养价值低或可消化性低，不能直接用作饲料。 但如果将它们适当处理，即可大大改善其营养价值和可消化性。具体处理方法一 般有以下几种- 一是微生物处理技术，农业植物纤维性废弃物中的成分一般都能 被微生物分解利用，加到动物饲料中可大大提高饲料效果。微生物处理技术就是 指应用微生物工业技术，采用生物工程手段，将秸秆、木屑等农业植物纤维性废 弃物加工变为微生物蛋白产品，其应用的微生物包括细菌、酵母菌及微型藻类， 发酵主要有液体发酵和固体发酵两种方式。二是青贮法，青贮主要是利用自然的 乳酸在厌氧条件下对青绿秸秆进行发酵处理。通过青贮处理可以使原来粗硬的秸 秆变软熟化，增加原料的营养价值和可消化率。青贮的形式主要有壕贮、窑贮和 塔贮，目前普遍采用青贮壕，此种方法取料方便、造价低。三是氨化法，氨化法 主要是用液氨或尿素、碳铵的水溶液对切碎的秸秆等废物进行氨化处理，改善原 料适臼性和营养价值。四是热喷法，热喷技术是8 0 年代兴起的一项新技术。农业 2 废弃物经蒸汽处理后，进行增压、突然减压、热喷处理。原料受到热效应和喷 放机械效应两个方面的作用后，改变了结构，提高了消化率( 黄士忠和王继军， 1 9 9 3 ) 。 ( 3 ) 气化技术 气化是指含碳物质在有限供氧条件下产生可燃气体的热化学转化。农业植物 纤维性废弃物由c 、h 、o 等元素和灰分组成，当它们被点燃时，供应少量空气， 并且采取措施控制其反应过程，使其变成c o 、c h 4 、h 2 等可燃气体。生物质中 大部分能量都被转化到气体中。气化后的可燃气体可作为锅炉燃料，也可作为管 道气为城乡居民集中供气；将气化后的可燃气经过净化除尘与内燃机连用，取代 汽油或柴油，实现能量系统的高效利用；气化后的可燃气还可进行气化发电。气 化发电技术可在较小规模实现较高的利用率，并能提高能源的档次。所以，气化 发电是一个重要的发展方向。如德国最早利用秸秆发电g - j t h u d n g i a n 镇电站每年 可处理3 0 0 0 吨秸秆，我国目前在海南建设了1 2m w 示范电站，该电站是我国及 亚洲最大的生物质气化发电系统，整体水平达到国际先进水平( 熊月娥，1 9 9 7 ) 。 ( 4 ) 固化、炭化技术 固化、炭化技术是将松散的植物纤维性废弃物原料压制成棒( 块) 状。放人炭 化设备中炭化后制成生物质炭，其质量能可达3 1 6 3 3 6l 【j k 岔1 。如河北生产的 d j a 型秸秆粉碎、成型、炭化设备，每套每年可处理9 0 0 吨秸秆、可生产3 0 0 吨 成型炭、1 5 吨焦油( 韩宝瑞和沈宗麟，1 9 9 8 ) 。 ( 5 ) 制备复合材料技术 利用农业植物纤维性废弃物可生产纸板、人造纤维板、轻质建材板等包装和 建筑装饰复合材料。如以硅酸盐水泥为基体材料，玉米秆、麦秆等农业废弃物( 经 表面处理剂处理后) 作为增强材料，再加入粉煤灰等填充料后可制成植物纤维水 泥复合板，产品成本低，保温、隔音性能好；以石膏为基体材料，农业植物纤维 性废弃物为增强材料，可生产出植物纤维增强石膏板，产品具有吸音、隔热、透 气等特性，是一种较好的装饰材料。另外，以秸秆、稻壳、甘蔗渣等农业植物纤 维性废弃物为原料，通过粉碎，加人适量无毒成型剂、粘合剂、耐水剂和填充料 等助剂经搅拌捏合后成型制成可降解快餐具，以替代一次性泡诛塑料餐具；以农 业植物纤维性废弃物为原料还可制成可降解植物纤维素薄膜，替代不可降解性塑 料薄膜( 孙成栋，2 0 0 0 ) 。 ( 6 ) 制备化学品技术 以农业植物纤维性废弃物为原料制取化学制品，也是综合利用农业废弃物、 提高其附加值的有效方法。如甘蔗渣、玉米芯、稻壳等含有1 3 1 4 的多缩戊糖， 经水解可制得木糖；甘糖醇渣、木糖醇渣、玉米芯、稻壳、果壳等经过炭化、活 化后可制成性能很好的活性炭；稻壳可作为生产白碳黑、炭化硅陶瓷、氮化硅陶 瓷的原料；秸秆、稻壳经炭化后可作为钢铁冶金行业金属液面的新型保温材料； 麦草经常压水解、溶剂萃取反应后可制得糖醛。水解后的圃相残渣还可造纸。另 外，用甘蔗渣、玉米渣皮等可以制取膳食纤维( 李方和张晓南，1 9 9 8 ) 。 ( 7 ) 其他 利用农作物秸秆、棉籽皮、树枝叶等废弃物按一定比例粉碎混合可用来栽培 食用茵。栽培效果好，栽培出的食用菌营养价值高。农业植物纤维性废弃物还可 作为治理污染的材料。如美国密西西比州的一家n e i t 的公司开发了利用棉籽加 工废弃物清洁油污地面的方法( p e n d y a le ta l ，1 9 9 9 ) ；甘蔗渣经化学改性后可 迅速吸附废水中的酸性物质；利用棉秆皮、棉籽壳等含有酚式羟基化学成分的废 弃物经过简单的化学处理后，可制成聚合阳离子交换树脂，对重金属有明显的吸 收作用( 于丽萍，1 9 9 9 ) 。 1 2 2 畜禽粪便类资源化利用技术 ( 1 ) 肥料化技术 畜禽粪便的肥料化技术可分为堆肥化技术和制复合肥技术。堆肥化技术是利 用微生物在一定温度、湿度、p h 条件下，使畜禽粪便和秸秆等农业有机废物发 生生物化学降解，形成一种类似腐殖质土壤的物质，这种方法称为堆肥化。根据 处理过程中微生物对氧气的要求的不同，堆肥化可分为好氧堆肥化和厌氧堆肥 化。前者是在通气条件下借好氧微生物活动使有机物得到降解，由于好氧堆肥化 温度在5 0 6 0 。c ，极限可达8 0 9 0 。c ，故亦称为高温堆肥；后者是利用微生物发 酵造肥，所需时间较长。制作复合肥技术是将高温堆肥产品经杀灭病原菌、虫卵 和杂草种子等无害化处理和稳定化处理后与经粉碎后的n 、p 、k 化肥混合，经筛 分、干燥可制成颗粒化复合肥。颗粒化的复合肥因为具有能同时提供多种营养成 4 分、养分均衡、施用方便、便于运输等特点而得以迅速发展( 李国学和张福锁， 2 0 0 0 ) 。 ( 2 ) 饲料化技术 畜禽粪便含有丰富的营养成分，最适合于反刍动物。畜禽粪便经适当处理杀 死病原菌，改善适口性，并能提高蛋白质的消化率和代谢能。国外畜禽粪饲料化 早已商品化。我国畜禽粪便饲料也已开展多年，积累了一些经验。畜禽粪便饲料 化方法主要有以下几种：一是干燥法，也是最常用的处理方法。干燥法是将粪便 单独或掺入一定比例的麦糠，拌匀后干燥、过筛除去杂质，再粉碎供作饲料。按 干燥方式不同，可分为自然干燥法和人工干燥法。人工干燥法又可分为快速干燥 机干燥法和烘箱烘干法。二是青贮法，畜禽粪便可单独或与其它饲料一起青贮。 这种方法经济可靠，产品无毒无味，适口性强。三是需氧发酵法，在氧化池中利 用好氧微生物对畜禽粪尿进行发酵，产生单细胞蛋白，可制成适台单胃动物的饲 料，氧化池混合液可作为动物饮用水( 余振华，1 9 9 3 ) 。 ( 3 ) 燃料化技术 以畜禽粪便、秸秆等农业废物为原料，经厌氧发酵可以产生e a c h 4 为主要成 分的沼气，可作为燃料；沼液可以直接肥田，沼渣可以用来养鱼，形成养殖与种 植和渔业紧密结合的物质循环的生态模式。沼气工艺有户用小型沼气池和大中型 沼气池两类，前者为常温发酵，发酵时问较长，投资较低，管理方便，适合以农 户为单位；后者处理量大，效率高，多选用中温发酵，发酵时间短，工艺要求严 格，投资大。沼气工艺在亚洲国家应用较多，我国从7 0 年代开始进行沼气利用及 工艺的研究并进行推广，技术水平较先进( 王泽民和马小凡，1 9 9 5 ) 。 2 温室大棚c 0 2 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 随着我国农业结构的调整，大棚蔬菜种植面积不断扩大。据统计，2 0 0 4 年我 国的蔬菜塑料大棚面积已达2 1 1 万- t m a 2 ，居世界第一位( 中国农业统计资料，2 0 0 5 ) 。 众所周知，大棚栽培条件下，作物c 0 2 亏缺普遍存在( 都韶婷等，2 0 0 7 ) 此外，由于棚室栽培投入大，农民为了追求较高的经济效益往往重施化肥，很少 施用有机肥，加之棚室栽培没有天然降水，土壤水通过蒸腾作用向地表运动，大 量盐分随水分迁移至表土，常形成盐霜，致使表土盐渍化和土壤结构日益恶化。 以上问题已成为当今棚室栽培的严重障碍。 2 2 国内外c 0 2 施肥技术应用概况 早在1 9 3 0 年，英国、荷兰等国家c 0 2 气肥的施用，在设施栽培中已达到广 泛的普及，如荷兰3 0 的番茄、7 0 的莴苣和黄瓜都施用了c 0 2 气肥。目前，国 外大型自动化的保护地多安装有专门的c 0 2 发生器，欧美一些国家及日本都依 照1 0 0 0m g l 1 ( 大气中c 0 2 的浓度一般为3 0 0 3 3 0m g l 1 ) 作为施肥量的结算标 准，并对c 0 2 施用的时期、时间、使用量以及浓度控制进行了较为深入的研究。 据过去7 0 年内1 0 0 余篇公开发表的实验研究报告，5 0 0 余份观察资料表明，施 用c 0 2 气肥对各种食用类型的蔬菜均有着良好的增产效果，平均增产3 0 以上。 ( 段丽丽和朱有为，1 9 9 9 ) 。我国在2 0 世纪8 0 年代末开始推广c 0 2 施肥技术， 并因地制宜相继研发了多种c 0 2 气肥施用技术( 周长吉，2 0 0 0 ；李晓东和于燕， 1 9 9 7 ) 。 由于经济效益十分显著，大棚作物增施c 0 2 气肥这一技术已被广大农民所 接受。目前国内外采用的c 0 2 施肥方法很多，应用较多的主要有以下几种： ( 1 ) 化学反应法：利用硫酸与碳酸氢铵反应产生c 0 2 的方法，是目前我国大棚 增施c 0 2 最常用的方式，此方法简便易行，产物硫酸铵还可再利用。但此法也 存在许多不足之处：一是费用较高：若每个生长期施肥3 0 3 5 天，费用超过2 0 0 0 元h m 2 ，按每亩大棚配1 只c 0 2 发生器计算，连管道需投资7 5 0 0 元h