尾菜发酵液对设施土壤硝氮积累和蔬菜生长的调控研究

来源 :沈阳建筑大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huiyongq
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在我国,蔬菜在采收、运输、商品化处理与销售环节,产生的大量尾菜未被合理处理利用,既浪费尾菜资源,又污染环境。另一方面,我国设施蔬菜大棚因大量施肥导致土壤硝酸盐累积现象严重,既影响作物产量和品质,又加重面源污染。为了降低设施菜地土壤硝氮调控成本并拓宽尾菜利用方式,本论文采用酸性发酵处理尾菜的方式获取富含水溶性有机碳(SOC)的尾菜发酵液,然后基于土壤硝氮累积含量的高低,开展不同剂量下的尾菜发酵液应用试验,用于调控设施菜地中土壤及蔬菜的硝氮累积。在尾菜酸性发酵试验中,以大白菜尾菜为试验材料,将大白菜尾菜在大棚环境(15-30℃)和水菜比2.4:1的情况下进行40天的厌氧发酵(水解酸化),共设置4个处理,包括接种反硝化活性污泥和发酵中途(第15天)使用氧化镁(0.40g·L-1)调节pH。研究结果表明,各处理发酵5天后的发酵液pH<5.0,添加氧化镁可在短时间提高pH值至5.0以上并促进SOC的形成。发酵结束后各处理pH值在4.2以上,有机酸累积量超过20mmol·L-1,其中进行pH调节与接种反硝化活性污泥的处理COD平均含量较高。发酵30天后各处理发酵液趋于稳定,至发酵结束化学需氧量(COD)可达10.0g·L-1左右,C/N比大于40,K/Na比大于10,并含有适量的活性矿质养分,可用于调控设施土壤硝氮积累和蔬菜生长。在利用尾菜发酵液调控低硝态氮土壤(49.9mg·kg-1)硝氮累积及蔬菜生长的试验中,土壤基施碳酸氢铵(0.25或0.5g·kg-1)与磷酸二氢钾(0.5g·kg-1),在生菜生长早期和中期土壤水分短时间饱和(含水率在40%)情况下各添加一次发酵液SOC(90-180mg·kg-1COD)。通过试验发现,发酵液能够促进低硝态氮土壤硝酸盐累积(20.12%-46.29%),土壤pH值有所增加,有利于缓解土壤酸化,并促进蔬菜增产(4.69%-27.41%),各处理中蔬菜的硝酸盐含量均有所降低(3.81%-28.63%)。在利用尾菜发酵液调控中硝态氮土壤(164.3mg·kg-1)硝氮累积及蔬菜生长的试验中,不施用化肥,在生菜生长早期和中期土壤水分短时间饱和(含水率在40%)情况下各添加一次发酵液SOC(360-720mg kg-1COD),试验结果表明,添加发酵液可显著削减中硝态氮土壤的硝态氮(14.68%-33.21%),土壤pH值有所增加,促进蔬菜增产(5.76%-14.07%),降低蔬菜中硝酸盐含量(19.30%-33.27%)。在模拟休闲期土壤还原处理的高硝态氮土壤(502mg·kg-1)试验中,比较研究尾菜发酵液和其它类型碳源(白糖、秸秆发酵液、反硝化污泥、秸秆)削减土壤硝氮累积的效果。研究发现,尾菜发酵液SOC促进硝氮转化能力强(41.65%),仅稍弱于白糖。尾菜发酵液可以作为复合碳源用于高硝态氮设施土壤还原处理,削减硝氮盈余,并平衡补充多种矿质养分。厌氧发酵处理尾菜控制要求低,却可高效资源化利用其有机质和矿质元素,所得发酵液不仅可以调控设施土壤硝氮积累,而且可以促进蔬菜生长,改善环境质量。
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