养殖场沼液高效及安全利用技术的研究

论文摘要

沼液（biogas slurry）是沼气发酵后残余的液体,不仅富含大量水溶性的氮、磷、钾速效营养成分,而且还含有氨基酸、多种微量元素、维生素和其他营养物质。沼液在农业生产上的应用越来越广,将其应用于生产对提高土壤肥力、调节作物生长和改善农产物品质等方面起到积极的作用。随着人们对农产品质量的日益关注以及对生态环境污染的高度重视,沼液中的重金属特别是毒性重金属的含量将成为评价其质量安全的重要指标,同时,厌氧发酵后产生的恶臭刺激性气味也限制了沼液作为叶面肥等用途的推广利用。因此,随着我国农村沼气工程规模的不断发展,沼液的资源化安全处理与利用备受关注。本论文旨在研究养殖场沼液中投加废糖蜜和不同微生物菌剂对去除沼液恶臭刺激性气味和改善土壤速效养分的作用,投加灰色链霉菌废菌丝体对沼液中重金属镉Cd的吸附作用。研究混合菌沼液肥对棉花、白菜、大豆、豆角和马铃薯5种作物产量的影响,为其在农业生产上的应用提供理论依据。主要研究结果如下：1、原沼液中有机质、全氮、全磷、全钾的含量分别为1270mg/L、971.1 mg/L、69.3mg/L、293.2mg/L,说明供试沼液中养分含量偏低。原沼液中铜、铅、镉的含量分别为0.324 mg/L、0.304 mg/L、0.108 mg/L,综合污染内梅罗指数0.287<1,说明供试沼液未受到污染。单因子重金属污染物分析,表明除铜外其余两种重金属含量均超出农田灌溉水质标准。2、废菌丝体对供试沼液重金属镉Cd的最适吸附条件：2.5g吸附质的量/100mL沼液；pH值5；吸附时间24h；吸附温度28℃。3、沼液中投加枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌和短小芽孢杆菌3株菌株中的任何一株都能减弱其刺激性臭味；而联合投加质量体积比1%-10%废糖蜜和芽孢杆菌可有效去除沼液刺激性臭味。4、微生物沼液肥对土壤速效养分的影响研究表明：施用微生物沼液肥和空白沼液对提高土壤速效养分（氮、磷）的效果明显优于施用菌液,施用微生物沼液肥对改善土壤速效养分（氮、磷、钾）的效果好于空白沼液。其中土壤中速效养分含量随时间的推移呈递增趋势。施用微生物沼液肥和空白沼液对提高土壤各速效养分的程度为：碱解氮>速效钾>速效磷,20倍稀释浓度>50倍稀释浓度。5种不同微生物沼液肥的作用效果为：光合细菌沼液肥>地衣芽孢杆菌沼液肥>短小芽孢杆菌沼液肥>枯草芽孢杆菌沼液肥>乳酸菌沼液肥>空白沼液。最优施用情况为：供试沼液经光合细菌发酵,20倍稀释后施用于肥土,第四周（28d）碱解氮、速效磷和速效钾的增加比例分别为38.89%、32.4%和18.3%。5.施用含光合细菌和地衣芽孢杆菌的混合菌沼液肥能增加棉花、豆角、马铃薯、小白菜、大豆5种作物的产量,不同倍数稀释液均能增加作物产量5%以上,且40倍稀释液增产效果最佳,其中马铃薯、小白菜、大豆的产量增加达28.21%、20.61%、22.81%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 沼液应用与发展概况
• 1.2.1 沼液施肥应用研究
• 1.2.2 沼液浸种的应用研究
• 1.2.3 沼液防治病虫害的应用研究
• 1.2.4 沼液在养殖业的应用研究
• 1.3 养殖场沼液重金属污染概况
• 1.4 生物吸附技术发展概况
• 1.4.1 生物吸附材料
• 1.4.2 生物吸附机制
• 1.4.3 生物吸附机理
• 1.4.4 生物吸附影响因素
• 1.5 研究目的与意义
• 1.6 研究内容
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 试验材料
• 2.1.2 田间试验地点及作物
• 2.1.3 试验菌种
• 2.1.4 试剂及缓冲液
• 2.1.5 主要仪器及设备
• 2.2 指标检测方法
• 2.2.1 总氮测定方法
• 2.2.2 总磷测定方法
• 2.2.3 全钾测定方法
• 2.2.4 化学需氧量测定方法
• 2.2.5 重金属指标测定方法
• 2.2.6 土壤碱解氮的测定方法
• 2.2.7 土壤速效磷的测定方法
• 2.2.8 土壤速效钾的测定方法
• 2.3 原沼液的特性检测与评价
• 2.3.1 原沼液的采集
• 2.3.2 原沼液的指标检测
• 2.3.3 沼液营养指标评价体系构建
• 2.3.4 沼液安全指标评价体系构建
• 2.4 灰色链霉菌菌丝体对沼液重金属镉Cd吸附情况的研究
• 2.4.1 化学试剂预处理
• 2.4.2 吸附质的量对吸附的影响
• 2.4.3 pH值对吸附的影响
• 2.4.4 吸附时间对吸附的影响
• 2.4.5 反应温度对吸附的影响
• 2.5 微生物发酵法去除沼液恶臭气味的研究
• 2.5.1 菌种种子液制备
• 2.5.2 单菌发酵
• 2.5.3 废糖蜜添加试验
• 2.6 微生物沼液肥提高土壤速效养分的研究
• 2.6.1 试验设计
• 2.6.2 土样采集及分装
• 2.6.3 微生物沼液肥配制
• 2.6.4 微生物菌剂的稀释及施用
• 2.6.5 微生物沼液肥的稀释及施用
• 2.6.6 土壤培养与取样
• 2.6.7 土壤样本制备
• 2.6.8 土壤pH及速效养分的测定
• 2.6.9 试验数据分析方法
• 2.7 田间试验
• 2.7.1 混合菌沼液肥配制
• 2.7.2 试验设计
• 2.7.3 试验种植
• 2.7.4 数据采集
• 3 结果与分析
• 3.1 原沼液的特性分析与评价
• 3.1.1 沼液指标检测结果
• 3.1.2 沼液营养指标评价
• 3.1.3 沼液安全指标评价
• 3.2 吸附效果的影响因素
• 3.2.1 吸附质的量对吸附的影响
• 3.2.2 pH对吸附的影响
• 3.2.3 反应时间对吸附的影响
• 3.2.4 反应温度对吸附的影响
• 3.3 微生物发酵法去除沼液恶臭气味的研究
• 3.3.1 单菌发酵结果
• 3.3.2 废糖蜜添加试验结果
• 3.4 微生物发酵沼液对土壤速效养分的影响
• 3.4.1 微生物沼液肥对土壤pH的影响
• 3.4.2 土样速效养分测定结果分析
• 3.4.2.1 施用菌液试验结果
• 3.4.2.2 施用菌液试验SAS分析
• 3.4.2.3 微生物沼液肥试验结果
• 3.4.2.4 微生物沼液肥试验SAS分析
• 3.5 田间试验结果分析
• 3.5.1 喷施混合菌沼液肥对棉花生长发育及产量的影响
• 3.5.2 喷施混合菌沼液肥对豆角产量的影响
• 3.5.3 喷施混合菌沼液肥对马铃薯产量的影响
• 3.5.4 喷施混合菌沼液肥对小白菜产量的影响
• 3.5.5 喷施混合菌沼液肥对大豆产量的影响
• 4 讨论
• 4.1 沼液原样特性分析
• 4.2 灰色链霉菌废菌丝体吸附沼液重金属镉Cd
• 4.3 微生物发酵法去除沼液恶臭气味研究
• 4.4 微生物沼液肥对土壤速效养分的影响
• 4.4.1 单加菌液试验
• 4.4.2 微生物沼液肥试验
• 4.5 田间试验
• 5 小结与展望
• 5.1 小结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢