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几种农林生物质废弃物再利用生产无土栽培基质技术及应用

作　者: 索琳娜
导　师: 孙向阳
学　校: 北京林业大学
专　业: 土壤学
关键词: 红掌 泥炭 栽培基质 高温惰化 农林生物质废弃物
分类号: S317
类　型: 博士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


现代观赏植物无土栽培生产主要依赖于泥炭作为栽培基质,然而品质优良的泥炭基质既价格高昂,又不可再生。另一方面,大量有机质含量丰富的农林生物质资源被随意填埋、焚烧,不仅造成资源浪费,而且严重污染环境。因此,基于经济、环保和资源循环利用等多方面的原因,本文研究探讨了利用农林生物质废弃物生产无土栽培基质,进而在花卉生产中部分或全部替代泥炭基质的可行性。以期开发出一类价格便宜、来源充足、栽培效果好,具有广阔的应用前景的环保型基质产品。通过大量预实验,最终选取玉米芯和园林绿化废弃物(枯枝、落叶)为试验原料,通过发酵腐熟、高温惰化两种方法对原料进行稳定化处理,以对照用泥炭基质理化性状为依据,将腐熟玉米芯(C)、高温惰化玉米芯(PC)、高温惰化园林绿化废弃物(PG)及丹麦“品氏”泥炭(P),以不同比例进行混配,产生9个替代基质处理(％V／V): PC (100％)；C(100％)；PG(100％)；C (70％)+PG(30％)；PC (70％) +PG (30％)；C (35％)+PG (15％)+P (50％):PC (50％)+P (50％)；PC (70％)+PG (30％)+P (50％)；C(50％)+P (50％):对照为P(100％).通过“红粉佳人”红掌(Anthurium andraeanum‘Pink Lady’)在上述10种基质中的栽培试验研究,结果表明50%替代泥炭的处理,在红掌形态指标建成,红掌生物量积累和分配,红掌抗移栽适应性等方面的影响与泥炭基质差异不显著或优于泥炭基质。同时,本文还对各处理基质试验前后,理化性质的变化及稳定性进行了分析,结果表明50%替代泥炭的处理,理化性状稳定性较好。利用模糊数学隶属函数方法,将红掌生理指标与基质成本柑结合,对10种处理基质进行综合评价。结果表明,两种处理基质(35%腐熟玉米芯+15%高温惰化园林绿化废弃物+50%泥炭；50%高温惰化玉米芯＋50%泥炭)综合评价指数,显著优于泥炭基质,可以在保证红掌品质的前提下,达到替代泥炭基质同时降低基质成本的目的(平均降低34.7%)。本研究中，在农林生物质废弃物稳定化处理过程中引入了高温惰化处理技术,与发酵腐熟技术相结合,为实现不同种类农林生物质废弃物高效、稳定、低成本的基质化再利用提供了新的途径。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-5
目录  5-10
1 引言  10-48
  1.1 无土栽培学研究进展  11-12
  1.2 无土栽培基质的研究与应用  12-16
    1.2.1 无机基质和化学合成基质  13-15
      1.2.1.1 沙  13
      1.2.1.2 蛭石  13-14
      1.2.1.3 珍珠岩  14
      1.2.1.4 岩棉  14-15
      1.2.1.5 膨胀陶粒  15
    1.2.2 有机基质  15-16
      1.2.2.1 泥炭  15-16
      1.2.2.2 水苔  16
      1.2.2.3 农林生物质废弃物  16
  1.3 农林生物质废弃物再利用研究进展  16-22
    1.3.1 常见农林生物质废弃物及特点  17-19
      1.3.1.1 园林绿化废弃物(树枝、树叶、草屑)  17
      1.3.1.2 玉米  17
      1.3.1.3 椰皮纤维、椰糠  17-18
      1.3.1.4 废弃食用菌培养基  18
      1.3.1.5 木材加工废弃物(锯木屑、树皮)  18
      1.3.1.6 麦糠  18
      1.3.1.7 蔗渣  18-19
      1.3.1.8 稻壳  19
    1.3.2 国外农林生物质废弃物再利用研究进展  19-21
      1.3.2.1 国外农林生物质废弃物处理政策及现状  19-20
      1.3.2.2 国外农林生物质废弃物再利用研究进展  20-21
    1.3.3 国内农林生物质废弃物再利用研究进展  21-22
      1.3.3.1 国内农林生物质废弃物处理政策及现状  21
      1.3.3.2 国内农林生物质废弃物再利用研究进展  21-22
  1.4 农林生物质废弃物丛质化研究的目的、意义及技术路线  22-25
    1.4.1 农林生物质废弃物丛质化研究的目的和意义  22-23
    1.4.2 农林生物质废弃物基质化处理技术路线  23-25
  1.5 基质材料筛选及预处理  25-27
    1.5.1 基质材料选用原则  25-26
      1.5.1.1 植物的适应性  25
      1.5.1.2 基质的实用性及经济性  25-26
      1.5.1.3 优良基质材料的标准  26
    1.5.2 基质材料预处理  26-27
  1.6 基质主要理化性质指标及分析方法  27-31
    1.6.1 物理指标  27-28
      1.6.1.1 容重、比重  27
      1.6.1.2 总孔隙度、孔隙组成  27-28
      1.6.1.3 粒径  28
      1.6.1.4 含水率、饱和含水量  28
    1.6.2 化学指标  28-30
      1.6.2.1 化学组成  28-29
      1.6.2.2 酸碱度(pH值)  29
      1.6.2.3 可溶性盐含量(EC值)  29
      1.6.2.4 阳离了交换量(CEC值)  29-30
      1.6.2.5 腐殖酸  30
    1.6.3 生物指标  30-31
      1.6.3.1 微生物好氧速率  30
      1.6.3.2 发芽指数(GI)  30-31
  1.7 基质材料稳定化处理  31-48
    1.7.1 堆腐发酵处理技术  31-37
      1.7.1.1 堆腐发酵原理  31-33
      1.7.1.2 影响农林生物质废弃物降解的主要因素  33-35
      1.7.1.3 农林植物废弃物堆腐发酵腐熟度评价体系  35-37
    1.7.2 高温惰化处理技术  37-48
      1.7.2.1 高温惰化处理原理及研究背景  38-39
      1.7.2.2 国内外研究进展  39-40
      1.7.2.3 高温惰化工艺流程及主要反应阶段  40
      1.7.2.4 主要设备  40-42
      1.7.2.5 高温惰化处理产物性状及影响因素  42
      1.7.2.6 不同农林生物质废弃物高温惰化处理特点  42-44
      1.7.2.7 不同处理温度对高温惰化产物微观形态的影响  44-48
2 材料与方法  48-54
  2.1 基质材料预处理  48
    2.1.1 发酵腐熟处理方法  48
    2.1.2 高温惰化处得方法  48
  2.2 基质材料理化性状分析方法  48-49
  2.3 基质混配及理化性质分析  49-50
    2.3.1 处理基质配方  49-50
    2.3.2 处理基质理化性状分析  50
  2.4 红掌在处理基质中的栽培试验研究  50-52
    2.4.1 试验设施与环境  50
    2.4.2 试验材料  50-51
    2.4.3 试验设计  51
    2.4.4 红掌生长适应性研究  51
    2.4.5 各生理指标测定方法  51
    2.4.6 植株生理指标及处理基质综合评价  51-52
  2.5 基质成本核算  52-53
    2.5.1 基质成本核算中需要计算的费用  52
    2.5.2 处理基质成本核算方法  52-53
  2.6 数据分析  53-54
3 结果与分析  54-84
  3.1 不同稳定化处理后的基质材料理化性状分析  54-55
  3.2 处理基质理化性状分析  55-57
    3.2.1 物理性状  55-56
    3.2.2 化学性状  56-57
  3.3 红掌栽培试验研究  57-79
    3.3.1 红掌形态指标分析  57-62
      3.3.1.1 不同处理基质对红掌生长指标的影响  57-58
      3.3.1.2 不同处理基质对红掌植株不同部分生物量的影响  58-59
      3.3.1.3 不同处理基质对红掌叶片生长的影响  59-60
      3.3.1.4 不同处理基质对红掌佛炎苞生长的影响  60-61
      3.3.1.5 不同处理丛质中红掌植株根冠比分析  61-62
    3.3.2 不同处理基质对红掌生长指标影响的相关分析  62-64
      3.3.2.1 不同处理中红掌生理指标的交义分析  62-63
      3.3.2.2 不同处理基质理化性质指标对红掌生理指标影响的偏相关分析  63-64
    3.3.3 不同处理基质中红掌植株营养元素分析  64-78
      3.3.3.1 氮、磷、钾  64-66
      3.3.3.2 钙、镁、钠  66-68
      3.3.3.3 微量元素  68-69
      3.3.3.4 不同处理基质中红掌叶片叶绿素含量分析  69-78
    3.3.4 处理基质对红掌生长指标影响的综合评价  78-79
  3.4 处理基质稳定性研究  79-81
    3.4.1 处理基质pH值和EC值的变化  79-80
    3.4.2 处理基质孔隙结构的变化  80-81
  3.5 处理基质成本核算  81-84
    3.5.1 不同稳定化处理后基质材料的价格核算  81
    3.5.2 处理基质价格核算及综合评价  81-84
      3.5.2.1 筛选的红掌理想栽培基质配方成本  81-83
      3.5.2.2 生产上融合成本因素的基质综合指标评价  83-84
4 讨论  84-92
  4.1 基质材料筛选原则  84-85
  4.2 关于基质材料稳定化处理方法  85-88
    4.2.1 发酵腐熟处理  85-86
      4.2.1.1 物理性质的变化  85
      4.2.1.2 pH值的变化  85
      4.2.1.3 CEC值的变化  85-86
      4.2.1.4 堆腐发酵处理的主要技术参数  86
      4.2.1.5 堆腐发酵处理的特点  86
    4.2.2 高温惰化处理  86-88
  4.3 关于基质材料物理性状  88
  4.4 关于基质材料的化学性状  88-89
  4.5 关于红掌在处理基质中的栽培试验  89-92
5 结论  92-94
附录1：不同测定方法的EC值与作物生长的关系  94-95
附录2：荷兰anthura公司红掌盆花营养液配方(Anon,2002)  95-96
附录3：农林生物质废弃物高温惰化处理设备  96-97
参考文献  97-107
个人简介  107-108
导师简介  108-109
个人成果清单  109-110
致谢  110

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中图分类: > 农业科学 > 农学（农艺学） > 作物生物学原理、栽培技术与方法 > 无土栽培
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