园林废弃物堆肥化处理及其产物对滨海盐渍土的改良效应研究

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随着城市绿化发展,园林绿化废弃物大量产生,成为继生活垃圾之后的第二大城市固体废弃物,因含有丰富的有机成分可以被资源化利用作为土壤改良基质。另一方面,滨海地区围海吹填工程持续加速,造成区域土壤普遍质地粘重、含盐量高、养分贫瘠、土壤生物功能群丧失等一系列生态环境问题。为解决滨海地区生态环境恶劣的问题,尝试把园林绿化废弃物应用到滨海盐渍土中,以期对土壤物理、化学和生物性质有所改善。本研究以园林废弃物(草坪草、枯枝木屑)为主要原料,通过草屑、木屑不同的原料配比(单草屑、草木比1:3、草木比1:1、草木比3:1、单木屑)在堆肥过程中的理化性质变化,分析堆肥后的腐熟程度和微生物多样性结构,并对其产物进行综合评价。在此基础上将堆肥产物施用于室内土柱试验和大田试验中,筛选出适宜的改良方法,探究土壤水盐运移、基础理化性质和土壤酶活性变化的规律,并采用高通量测序技术Illumina Mi Seq研究堆肥产物对滨海盐渍土环境中细菌、真菌群落结构的影响,为园林废弃物高效资源化和滨海地区生态环境建设提供理论与实践依据。1.研究草屑与木屑单独或组合堆肥过程中理化性质的变化表明,堆肥过程中全碳和富里酸含量逐渐下降,全氮、腐殖质和胡敏酸含量逐渐增多。随着木屑投入比例的增大,堆体降温速度加快,高温保持的时间缩短。随着草屑比例的增大,木质纤维素的降解率逐渐上升,且与草屑比例呈正相关。草屑与木屑体积比为3:1的处理组堆肥效果最好,纤维素、半纤维素、木质素降解率最高,分别为45.32%、12.97%和45.57%;堆体中腐殖质含量达到27.53%,比堆肥初期增加了15.76%。2.研究园林废弃物堆肥产物中各项理化因子、微生物多样性等指标表明,堆肥产物门水平细菌优势类群丰度由高到低分别为变形菌门(Proteobacteria)、绿弯杆门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和酸杆菌门(Acidobacteria);真菌科水平优势类群为伞菌科(Agaricaceae),小囊菌科(Microascaceae)。碳氮比(C/N)、p H、电导率(EC)、总氮为影响细菌和真菌种群丰度的主要因素。应用灰色聚类分析选择腐殖质、发芽指数(GI)、腐殖化系数(HI)、C/N为指标综合评价表明G3W1(草木比3:1)组利于腐熟完全,属于高度腐熟;G4W0(单草屑)组和G2W2(草木比1:1)组属于中等腐熟;G1W3(草木比1:3)和G0W4(单木屑)腐熟度为低等,不建议做堆肥原料使用。3.研究园林废弃物堆肥产物室内土柱试验表明,堆肥产物具有提高水分入渗率,降低土壤p H值、含盐量和钠吸附比的作用。但在提高初始入渗率的同时,也会造成Ca2+和K+在淋溶过程中的流失,而无机改良剂膨润土的加入能有效缓解这一问题,混合施用比例为3%(wt./wt.)作用效果最佳。4.研究园林废弃物堆肥产物大田试验表明,在滨海盐土暗管排盐工程中掺拌堆肥产物可以加速土壤的淋洗排盐,降低盐含量,改善土壤理化性质。堆肥产物与膨润土混合施用在提高土壤养分、土壤酶和微生物量碳、氮方面具有更显著的效果,土层有机质含量为CK组的2.11倍,脲酶、蔗糖酶和脱氢酶分别为对照的10.1、9.0和4.5倍;土壤微生物量碳、氮分别比对照提高了24.8%和78.1%。5.堆肥产物施入土壤后增加了细菌和真菌的相对丰度,改善了细菌和真菌群落结构,显著提高细菌群落α多样性。单独施入堆肥产物的处理组变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)丰度高于其他处理组;真菌中毛壳菌科Chaetomiaceae、毛球壳科Lasiosphaeriaceae、伞菌科Agaricaceae丰度较高。堆肥产物和膨润土混施不同于单独施用,处理组中鞘脂单胞菌科sphingomonadaceae与芽单胞菌科Gemmatimonadaceae相对丰度高于其他处理组,真菌中小囊菌科Microascaceae与丛赤壳科Nectriaceae相对丰度高于其他处理组。结合主成分分析与土壤综合改良效果评价得分结果建议最佳施用量为原土混合掺拌3%园林废弃物堆肥产物和3%膨润土。
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