农村生活垃圾堆肥施加对植物及土壤环境影响研究

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农村生活垃圾(Rural Domestic Waste,RDW)的随意堆放侵占土地资源,危害人体健康,是制约新农村建设的重要因素。堆肥工艺逐渐成为RDW处置的主要手段,但堆肥产物的利用成了亟待解决的问题。将农村生活垃圾堆肥(RuralDomestic Waste Compost,RDWC)作为有机肥运用于园林绿化能有效避开食物链,是一种良好的资源化利用方式。本研究将RDWC施用于土壤,并采用室内盆栽与室外淋溶相结合的方式,分析不同堆肥施加比例对花卉和草坪草生长的影响,并利用模糊数学的隶属函数法进行综合评价;同步探讨土壤环境中的土壤和淋溶液变化,依据相关标准和前人研究进行土壤质量综合评价。主要研究成果如下:1.探究RDWC施加对不同植物生长的影响,确定最佳施肥比例。①以新成土作为供试土壤,按5%~20%的比例施加RDWC,并以凤仙花的形态与元素(总氮、总磷)作为考核指标,探讨不同施加比例对凤仙花生长的影响。结合凤仙花的生长指标与综合评价,结果显示:RDWC施加比例与凤仙花的生长状况存在剂量-效应关系,一定比例的RDWC施加可显著促进花卉的生长。当RDWC施加比例为5%,凤仙花综合生长状况最优,生物量达到峰值3.97 g,远超对照组239%。当施肥比例超过5%后,凤仙花促进效应开始减弱,但生长状况仍高于对照组。比例升至20%时,植物的生长已受到严重抑制,该比例下,凤仙花株高为24.69 cm,叶面积为17.28cm,生物量为0.7 g,明显弱于对照组。因此,可认为5%(即14t/hm~2)为花卉的最佳施加比例。②以新成土作为供试土壤,按3%~15%的比例施加RDWC,并以草坪草(高羊茅、狗牙根)的形态与元素(总氮、总磷)作为考核指标,探讨不同施加比例对草坪草生长的影响。结合生长指标与综合得分数据,结果表明:施加一定比例的RDWC可显著促进草坪草的生长,不同种类草坪草的最佳施肥比例不同。促进高羊茅生长的最佳施肥比例为15%,在该比例下,茎长为41.33 cm,是对照组的2.19倍;而狗牙根的最佳施肥比例为10%,茎长达37.2 cm,是对照组的2.06倍。两种草坪草在10%~15%的比例下,生物量、茎长、体内总氮总磷含量均表现出相应优势。因此,可认为10%~15%(即28-42t/hm~2)为草坪草生长的最佳比例。2.探讨RDWC施加对土壤环境的影响,为其实际运用提供依据。①以高羊茅-土壤系统作为研究对象,结合土壤物理指标、营养指标、安全指标变化,探讨施加3%~15%比例的RDWC对土壤性质的影响。结果表明,RDWC的施加能改良土壤性状。从理化指标来看,土壤容重和pH降低而总孔隙率增加;从营养指标来看:与不施肥相比,施肥增加了土壤0.7~3.3倍的有机质、4-20倍的总氮、0.2~1.2倍的总磷等养分;从安全指标来看:盐度(EC、Cl-含量)和重金属(Cu、Zn、Pb、Cr)虽有所增加,但仍符合土壤质量一级标准;从土壤质量综合评价来看,土壤综合指数随着堆肥施加比例的增加而增大,15%组的统合指数最高,得分为83.74,比对照组高出38.91%。②土壤淋溶实验结果表明,10%的RDWC施加会改变土壤淋溶液的性质。与对照组相比,施肥组淋溶液盐度和重金属含量(Cu、Zn、Pb、Cr)均增加,但幅度较小。而淋溶液中养分含量变化明显,TN浓度最高可达32.22 mg/L;TP达到0.85 mg/L。在今后RDWC的使用中应引起重视,避免在雨水充沛时施加堆肥。
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