污泥蚯蚓堆肥中水溶性有機物的變化及其對土壤N轉(zhuǎn)化的影響研究.pdf

1、城市生活污泥含有豐富的營養(yǎng)物質(zhì)，經(jīng)蚯蚓處理后可以作為農(nóng)用有機肥。蚯蚓堆肥過程中會產(chǎn)生大量的水溶性有機物(DOM)，隨污泥施用于土壤中會對氮素循環(huán)系統(tǒng)造成影響。因此對污泥蚓糞中DOM施入土壤后氮素轉(zhuǎn)化的研究是至關(guān)重要的。
　　本文用蚯蚓堆肥法處理城市生活污泥，對堆肥前后污泥中水溶性有機物的分子量分布、極性組分和光譜學(xué)的變化進行了研究。并選取污泥蚓糞DOM中的代表性單糖和氨基酸施于土壤中，探討了培養(yǎng)過程中土壤理化性質(zhì)、氮素指標以及土壤

2、潛在硝化速率(PNR)的變化，并利用實時熒光定量PCR方法分析了外源有機物對土壤氨氧化菌氨單加氧酶基因（amoA）豐度的影響，進一步探討了外源有機物對氮素轉(zhuǎn)化的作用機制，為污泥的資源化再利用提供理論基礎(chǔ)。主要結(jié)論如下:
　　(1)極性分析、分子量分級結(jié)果表明，蚯蚓處理后污泥DOM中小于300Da的組分含量高出對照組污泥6.5％，大于8000Da的組分則少了56.3％;疏水性組分比例高出對照組50.8％。光譜分析表明，試驗組中均存在

3、羧酸、芳香族物質(zhì)等，且經(jīng)蚯蚓處理后污泥的DOM中蛋白質(zhì)含量及分子量降低，多糖和芳香族物質(zhì)含量增加。熒光光譜顯示原始污泥中含有大量蛋白質(zhì)和腐殖質(zhì)，經(jīng)過120天降解生成色氨酸、酪氨酸、葡萄糖等物質(zhì)，且處理組腐殖化程度高于對照組。污泥中DOM經(jīng)蚯蚓處理后濃度更小，污泥降解速度更快。通過上述分析，選取處理污泥（蚓糞）DOM中典型物質(zhì)酪氨酸、葡萄糖作為后續(xù)土壤氮素轉(zhuǎn)化試驗的外源添加物。
　　(2)外源有機物添加至土壤結(jié)果表明，與無蚓糞的土壤

4、(BK)相比，施加蚓糞能有效提升土壤肥力，降低土壤pH值，顯著提高土壤電導(dǎo)率。酪氨酸的施加對土壤中有機氮的礦化作用產(chǎn)生了抑制，礦化量與酪氨酸添加量成反比;而添加葡萄糖則有促進作用，且礦化量隨葡萄糖劑量的增加而增大。添加酪氨酸和葡萄糖均對土壤硝化率產(chǎn)生抑制，且同劑量添加的葡萄糖的抑制作用高于酪氨酸62.2％。研究表明蚓糞中DOM成分和含量對土壤礦化量和硝化率的影響均有顯著性差異(P＜0.05)，體系中有機物的添加可以減少硝酸鹽淋洗損失，促

5、進土壤對氮素的保肥作用。
　　(3)添加外源水溶性有機物后對土壤的PNR和微生物群落中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細菌(AOB)的amoA基因拷貝數(shù)的分析結(jié)果顯示，外源DOM可以顯著抑制土壤PNR;土壤PNR與土壤礦化量有顯著的正相關(guān)(P＜0.05)，但與硝化率無顯著性關(guān)系。土壤中AOA和AOB amoA基因豐度遠高于對照組(CK)，說明外源DOM可以顯著促進土壤中AOA和AOB氨氧化過程的轉(zhuǎn)錄水平。添加葡萄糖的土壤AOA與AOB