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影响固体废物堆肥土壤中的分解动力学 摘要：该堆肥的动力学行为的效果没有得到很好的认可。培育研究进行调查牛粪、甘蔗滤饼和他们堆肥的碳矿化动力学。两个不同的土壤有四种固体废物处理的速度在每公斤的固体废物土壤含0.5克有机炭中三次重复(表2)。土壤培育56天。 CO2- C的呼吸是定期监测和一阶动力学模型被用来计算碳矿化的动力学参数。结果表明，在潜伏期中，钙质和酸性土壤中炭矿化的百分比分别介于31.9%至41.8%和55.9%至73.4%。经过固体废物堆肥处理的土壤中潜在炭矿化的量降低。总的来说，由于蠕虫堆肥能分解部分固体废物。关键词：蠕虫堆肥，粪便，甘蔗滤饼，成矿动力学简介在土壤中的碳储存得尤为重要，因为在陆地生态系统中，土壤是有机碳的最大水库，是植被的3倍以上(Rasse 等, 2005)。所扮演的中心角色土壤有机质在维持土壤功能和植物的生产力在农业生态系统长期以来被公认(Puget 和Drinkwater,2001)。有机废物的积累对环境有负面影响，而这些可以通过堆肥减轻他们在环境中的潜在毒性和回收有农业用途的有机组分（Garcia等，1991）。有机废物材料在农业用地上的应用已得到相当的重视(Martinez和 Tabatabai, 1997).不同来源有机改良包括固体废物堆肥(Hachicha 等， 2006)，城市固体废物(Montemurro 等， 2005)和生物技术的副产品(Martinez 和Tabatabai, 1997)都已经被应用于提高作物产量和土壤质量。不同来源的堆肥可作为土壤中的有机添加物，提供有机质和矿质营养，从而促进土壤的物理和化学性质（Sinz 等，1998）。不成熟堆肥的使用可能会导致植物毒性笑果以及植物缺乏N，从而使减少单株产量(Bernal等, 1998).几个堆肥成熟指标建立(Bernal 等, 1998b)。另一种类型的堆肥蠕虫堆肥,吸引了越来越多的关注,是由蚯蚓的活动分解有机残余物，主要是动物粪便。蚯蚓稳定有机残余物,产生蚯蚓粪,称为蠕虫堆肥(Riffaldi和Levi-Minzi,1983)。蚯蚓是土壤改良剂，具有较高的营养素和生物利用度为植物的生长。Devliegher和Verstraete（1997）报道:在有效的地龙数量进入土壤后，磷，镁，钙，铁，锰，铜的矿物浓度有所增长。蠕虫堆肥过程底物化学成分的变化是由于蚯蚓的活动。蠕虫堆肥后牛，猪和船舶粪便灰分含量增加了，而有机质，总氮，总磷，pH值的量明显降低。此外，蠕虫堆肥也影响氢氧化钠和焦磷酸钠的量，这被认为是一个表示不同的有机质质量的蚓粪。最终得出结论，蠕虫堆肥过程蚯蚓的行动定量和定性改变粪肥的腐殖质的组成（Petrussi等，1988）。有一些证据显示，蚯蚓粪的应用可提高植被的数量和质量(Gutirrez-Miceli等,2007)。在广泛的植物残体，动物粪便和污水污泥有机添加物的不同成分影响其分解反应动力学(Ajwa and Tabatabai, 1994)。对各类有机废物分解反应动力学进行了研究，它表明，堆肥是最好的方式获得最大矿化碳稳定，一个的重要因素是土壤保护和复垦(Bernal等, 1998c)。在试图认识到生物降解动力学对植物残体质量的影响，Nourbakhsh（2006年）指出一阶动力学模型能鉴别植物残体具有不同浓度的木质素和N。此外，碳矿化动力学表明非盐碱地和盐碱条件下的土壤强烈影响植被残体残留物质量(Nourbakhsh等 Sheikh-Hosseini, 2006)。虽然对不同的堆肥成矿动力学已经研究(Bernal等，1998)，很少有人注意集中于蠕虫堆肥。蚯蚓活动对易于分解固体废物可降有机物(Riffaldi和Levi-Minzi, 1983)，因此可以推测，与起始原料相比，蠕虫堆肥可能显示不同的生物降解动力学行为。所以，这项研究的目的是确定在牛粪和甘蔗滤饼（一个固体废物来源于甘蔗加工厂）他们在对比属性土壤中的蠕虫堆肥的两个土壤碳矿化的动力学性质。材料与方法土壤采样和蚯蚓粪的制备两样品分别采自伊朗不同气候区的015厘米深度土壤。Shervedan土壤是取自伊朗伊斯法罕理工大学Shervedan研究站(3230 N, 5136 E)，石灰性土壤上种植普通玉米。Langroud土壤是收集伊朗北部的旱地土壤酸性(3718 N, 5015 E)。在酸性土壤上种植永久茶（茶树）。该shervedan土壤属伊朗干旱地区的中央，年平均降水120毫米，而langroud土壤在潮湿的伊朗北部，平均年降水量为300毫米。土壤的物理化学性质总结在表1。牛粪（CM）、牛粪蠕虫堆肥（V - CM）、甘蔗滤饼（SFC）和甘蔗滤饼蠕虫堆肥（V-SFC）是由一家在伊朗的商业化生产蠕虫堆肥的SAFIR Sabz公司提供。简而言之，蠕虫堆肥过程中，在最佳含水量和温度条件下，每公斤初始基质引进20条蚯蚓培养50天。固体废物的化学成分列于表1。培养实验为了研究碳矿化动力学，分别在两种土壤处理四种不同类型有机废物，并重复三次。一式三份50克土壤样品与1Kg固体废物进行了彻底混合，调整含水量在50的持水能力，没有植物残体的应用的对照处理同时运行。土壤被保存在密封的玻璃瓶，保持温度在25 C。瓶中含有碱溶液（15毫升1摩尔/升氢氧化钠）捕获二氧化碳碳呼吸。培养后1，2，3，4,7,9,11,15，22，29，36，46和56天更换碱溶液。CO2-产生量测定采用BaCl2溶液与0.25 mol / L盐酸反应碳酸盐沉淀滴定法的等分试样(Alef,1995)。一阶动力学方程来计算的潜在碳矿化的含量(Co) Cm=Co(1ekt)Cm任何特定时间有机碳的矿化的含量，mg C/kg。t、k 一阶速率常数，d，d1 。Co用SYSTAT（8.1版）来计算，mg C/Kg。SYSTAT（8.1版）被用来计算C0（毫克C/公斤），K和统计分析(Wilkinson, 1988)。结果与讨论以百分比表示的固体废物中有机碳的含量，在56天里Shervedan土壤矿化碳介于31.9%到41.8%，Langroud土壤介于55.9%到73.4%，分别列于表2中。观察发现，在两种土壤中，与蠕虫堆肥相比，牛粪中更多有机物转变为二氧化碳。在培育期56天中，牛粪有机碳转变二氧化碳的速度是蠕虫堆肥的事1.24倍（表2）。SFC处理Shervedan土壤的分解率为1.26倍，与V -SFC在相同的土壤，SFC比V -SFC在Langroud土壤处理的CO2 - C的演变率约1.04倍。与其起始原料相比用土壤蠕虫堆肥处理一般释放较低的CO2 -C，在蠕虫堆肥生长过程中，部分易于生物降解碳被释放透过蚯蚓和微生物呼吸（Petrussi等，1988年）。据报道，大量的有机物质在牛，猪，羊粪便堆肥过程中的减少了31.3，19.6和9.3（Petrussi等，1988年）。碳矿化动力学所有数据很好地符合一级动力学模型描述。在一般情况下，释放的CO2 - C量以递减的速率，增加了土壤的固体废物处理。这被视为迅速增加在初始阶段的堆肥，随后缓慢释放（图1）。在这项研究中，存在土壤中原有有机物中的有机碳（激发效应）分解率被假定为每种类型的有机物质。早些时侯其他研究者也作过同样的假设（Ajwa和Tabatabai，1994；Trinsoutrot等，2000）。固体废物的土壤处理可以显著提高土壤中潜在矿化碳(C0)（表3）。Shervedan土壤的C0值分别介于50.0至252.0毫克/公斤的控制和SFC处理。Langroud土壤获得了更大的C0值，在Langroud土壤中的C0值分别介于76.7至416.6毫克/公斤的控制和CM处理。C0在Langroud土壤值相比Shervedan土壤，可以归结为分解固体废物的百分比（表2）。Langroud土壤与Shervedan土壤相比，CM ,V - CM，SFC和V-SFC中固体废物的有机碳转变为二氧化碳的比例分别为1.85，1.85，1.38和1.68倍（表2）。也就是说，类似的固体废物在土壤中的应用创建不同层次的潜在矿化（C0）。由于shervedan土壤（潮土）是非常丰富的粘土（表1），有机物质的废物与粘土含量多，很少用于微生物。粘土作为一种保护有机物对微生物的侵袭。此外，胞外酶，可吸附在粘土表面，这可能导致减少在酶的动力学参数（Nannipieri等，2002）。C0值表明固体废物，可以作为释放的有机碳转变为二氧化碳的生物活性组分。反过来，CO值不能显示的固体废物的分解率，因为不参与在C0值的动力学速率常数。最初，废弃物的降解率在Langroud（酸性）土壤（图1）慢，但潜在的矿化碳是比Shervedan（钙质）土壤更大（表3），这意味着速率常数（K）在Langroud土壤必须低于在Shervedan土壤。其实，K的平均值在Shervedan土壤为Langroud土壤的2.8倍。一成对研究表明，Langroud土壤的k值显著低于Shervedan土壤的值（数据未显示）。有人曾建议，用C0和K（kC0）的值比用c0能更准确评估在土壤中的可降解有机物质（Saviozzi等，1993）。也有报道，在干旱土壤中kC0对有机废物质量敏感，不同程度的改变有机废物稳定性(Pascual等，1998)。kC0值已被选定为初始矿化的潜在增长率(Burkett 和Dick, 1998)。在一般情况下，蠕虫堆肥材料kC0值低于原来的底物的。这一发现可以解释蠕虫堆肥材料较低可分解。通过蚯蚓消化之前和之后的动物粪便有机质的表征表明，粪便经蚯蚓消化增加腐殖化指数，并降低了有机碳的可降解部分（Petrussi等，1988），这被认为是更可分解。配对检验表明， Langroud土壤明显比Shervedan土壤的kC0值低（数据未显示）。这一发现具有显著较低的速率常数（k）在Langroud（酸性）土壤（见表3）值表明Langroud土壤中的固体废物的分解率显著比Shervedan土壤慢。由于两种土壤的温度和湿度及培养重要条件相同，不同的分解率可由不同的固有属性引起的。考虑到两个土壤性质，人们可以观察到，相对于Shervedan土壤，Langroud土壤具有极其酸性条件下（见表1）它有可能抑制分解率。已广泛被强调，可在pH值范