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研究生:劉毓娉
研究生(外文):Yu-Ping Liu
論文名稱:連續施用不同廚餘堆肥對葉菜生育及土壤性質的影響
論文名稱(外文):Effect of successive application of different food waste composts on vegetable production and soil quality
指導教授:王鐘和
指導教授(外文):Chong-Ho Wang
學位類別:碩士
校院名稱:國立屏東科技大學
系所名稱:熱帶農業暨國際合作系所
學門:農業科學學門
學類:一般農業學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2007
畢業學年度:96
語文別:中文
論文頁數:98
中文關鍵詞:廚餘堆肥堆肥化去水處理好氧發酵
外文關鍵詞:food wastecompostingde-liquid treatmentaerobic fermentation
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台灣地區廚餘約佔一般垃圾的 30 %左右,因其鈉及油脂含量較高,具臭味,對環境品質衝擊甚大。因此,如能善加利用將此等有機廢棄物,以堆肥化處理製成有機質肥料,不但可以解決環境污染的問題,亦可改善土壤性質,增加作物產量及品質。本研究乃在廚餘收集後進行去水或厭氧發酵與否之處理,再行堆肥化,並評估所產製之各類廚餘堆肥連續施用對於葉菜生育及土壤性質之影響。試驗時間為 2006 年 3 月至 2007 年 2 月,於國立屏東科技大學校區內溫室連續栽種短期葉菜八作(葉用萵苣、三鳳白菜、蕹菜及白莧等四種葉菜各輪作二次),除應用試驗產製之五種廚餘堆肥外,另以全施化學肥料處理為對照一及不施肥處理為對照二,共七處理、六重複,採逢機完全區集排列。作物於具商品價值時採收,經 70 ℃ 烘乾後磨粉進行植體之元素分析,項目包含全氮、磷、鉀、鈣、鎂及鈉濃度等。另外,分別於各作收穫期採集土壤(0-15cm),並分析土壤之性質,項目包含pH值、EC值、有機質含量、全氮、Bray No. 1磷、交換性鉀、鈣、鎂及鈉含量等。
試驗結果顯示,產製之五種廚餘堆肥,包括厭氧-好氧發酵及去水處理(an-aerobic fermentation and de-liquid treatment, AnAeDL)、厭氧-好氧發酵及不去水處理(an-aerobic fermentation and with liquid treatment, AnAeWL)、好氧發酵及去水處理(aerobic fermentation and de-liquid treatment, AeDL)、好氧發酵及不去水處理(aerobic fermentation and with liquid treatment, AeWL)、好氧發酵及不去水處理且添加市售有機質肥料(an-aerobic fermentation and with liquid and add commercial compost treatment, AeWLAC),五種堆肥之pH值均達 7 以上呈鹼性,且C/N比值為 11.5 至 20.1 之間。AnAeDL與AnAeWL之有機質含量較高,而其他養分含量如氮、磷、鉀、鈣、鎂及鈉濃度,則以AnAeDL與AeDL較低。去水處理會顯著降低 22.8 %(AnAeDL)與 19.1 %(AeDL)之全鈉含量及 20.7 %(AnAeDL)與 50.8 %(AeDL)之油脂含量。
盆栽試驗結果顯示,經八作連續施用廚餘堆肥後,可顯著提升土壤pH值、有機質、有效磷及交換性鈣含量。化學肥料雖具速效能力,但長期施用容易造成土壤pH值顯著下降。各期作葉菜生長受到土壤pH及EC值的影響,且其氮、磷、鉀、鈣、鎂及鈉之吸收量均與產量呈顯著正相關。不論厭氧-好氧或好氧發酵下,去水處理之廚餘堆肥其產量均比不去水處理高,唯白莧例外。五種廚餘堆肥以AeDL處理可得最大產量。
八作葉菜相比,連續施用廚餘堆肥可增加葉用萵苣、三鳳白菜和蕹菜之氮生產效率;長期施用化學肥料則會降低葉用萵苣、三鳳白菜、蕹菜和白莧之氮吸收效率。又蕹菜及白莧具耐酸性,故未受到土壤pH值下降而減產。
The food wastes account for about 30 % of the total garbage in Taiwan which have various characteristics such as high sodium content, oil content and foul flavor. The items of mention make a great impact on environmental quality. Therefore, to solve those problems, composting has been recommended. Food waste composts applied to soil not only solve environmental pollution but also improve crop production and soil quality. The objective of this study was to investigate different methods for composting food wastes and evaluate the effect of successively applying these compost on crop production and soil quality. Four vegetables were grown in succession by two turns in greenhouse (leafy lettuces, Sangfong Chinese cabbage, Juyeh water spinach and white-leaf amaranth) from March 2006 to February 2007. The shoots of vegetables were dried in an 70 ℃ air circulation oven, and the concentrations of total nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sodium of the dried shoots were analyzed. After vegetables of eight crops were harvested, the pH and EC values, and the contents of organic matter, total nitrogen, Bray No. 1 P, exchangeable potassium, calcium, magnesium and sodium of soil were analyzed. There were seven treatments in the experiment those were five kinds of composts made from food waste treated with different methods and fermented with four months applied to pot soil, chemical and without fertilizers applied to pot soil were two kinds of control treatments. Each treatment had six replicates. Seven treatments were arranged in randomized complete block design.
The results showed that, the pH value of five different food waste composts including an-aerobic fermentation and de-liquid treatment (AnAeDL), an-aerobic fermentation and with liquid treatment (AnAeWL), aerobic fermentation and de-liquid treatment (AeDL), aerobic fermentation and with liquid (AeWL) and an-aerobic fermentation and with liquid and add commercial compost treatment (AeWLAC) those were higher than 7 and C/N ratios of ones were low between 11.5 and 20.1. The food waste composts of AnAeDL and AnAeWL treatments had higher organic matter contents. The contents of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sodium of AnAeDL and AeDL treatments were lower than with liquid treatment, and which significantly decreased 22.8 % (AnAeDL) and 19.1 % (AeDL) contents of total sodium, and decreased 20.7 % (AnAeDL) and 50.8 % (AeDL) contents of cheek oil.
In the pot experiment, successively applied food waste composts to soil which significantly increased pH value and the contents of organic matter, Bray No. 1 P and exchangeable calcium of soil after eight crops were harvested. Although chemical fertilizer had rapidly efficiency but its successively applied to pot soil which had the lowest pH value of soil. The pH and EC values of soil significantly affected the growth of crops, and yields had significantly positive correlated with the absorptions of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium and sodium of crops. The yields of food waste composts with de-liquid treatments were higher than those of with-liquid treatments, except amaranth crop. AeDL treatment had the highest yields.
Compared vegetables of eight crops, successively applied of food waste composts significantly increased the absorbed-N to produce yield (nitrogen efficiency, kg yield/ kg absorbed-N) for leafy lettuces, Sangfong Chinese cabbage, Juyeh water spinach, but chemical fertilizer decreased the efficiency of fertilizer-N absorption (F-N abs., kg absorbed-N/ kg N applied) for leafy lettuces, Sangfong Chinese cabbage, Juyeh water spinach and white-leaf amaranth. Two vegetables (Juyeh water spinach and white-leaf amaranth) had the strong acid resistance, which did not reduce yields under the soil with lower pH value condition.
目錄
中文摘要………………………………………………I
Abstract……………………………………………III
謝誌……………………………………………………VI
目錄……………………………………………………VII
圖目錄…………………………………………………XI
表目錄…………………………………………..…XIII
壹、 前言…………………………………………………………………1
貳、 文獻回顧……………………………………………………………2
一、 廚餘之特性……………………………………………………2
二、 廚餘資源回收處理現況………………………………………2
(一) 國內……………………………………………….………..2
1. 廚餘養豬………………………………………….………..3
2. 廚餘堆肥化…………………………………….…………..3
(二) 國外…………………………………………….…………..4
1. 美國…………………………………………….…………..4
2. 歐盟…………………………………………….…………..4
3. 韓國………………………………………….……………..5
三、 施用廚餘堆肥之效益………………………………………5
四、 施用廚餘堆肥之疑慮…………………………………………6
參、 材料與方法……………………………………………………8
一、 供試廚餘堆肥之製作…………………………………..……8
(一) 廚餘堆肥材料來源…………………………………..…….8
1. 廚餘………………………………………………..………..8
2. 調整材…………………………………………..…………..8
3. 粉狀微生物菌劑…………………………………..………..8
4. 有機質肥料…………………………………………..……..8
(二) 廚餘堆肥設備與製造方法……...……………………..….8
1. 堆肥設備………………………...…………………..……..8
2. 廚餘堆肥化製造過程…………...………………………...10
(三) 廚餘堆肥腐熟評估…………………...…………………..12
1. 氣味及顏色觀察…………………………...……………...12
2. 種子發芽率之測定…………………………...…………...13
(四) 廚餘堆肥之基本性質分析……………………...………..14
1. pH值和EC值………………………...………….………..14
2. 水分含量…………………………..…………….………...14
3. 有機質含量……………………..……………….………...14
4. 全氮含量………………………...………………………...14
5. 全碳含量…………………………………………...……...15
6. C/N比值…………………………………………………..16
7. 全磷、鉀、鈣、鎂、鈉含量…………………………………16
8. 交換性磷、鉀、鈣、鎂及鈉含量…………………………..17
9. 水溶性磷、鉀、鈣、鎂及鈉含量…………………………..17
10. 粗脂肪……………………………………………………..17
二、 供試土壤………………………………………………………17
(一) 來源……………………………………...………………...17
(二) 基本性質分析……………………………………………..18
1. pH值和EC值……………………………………………..18
2. 土壤質地………………………………………………......18
3. 有機質含量………………………………….…………….19
4. 全氮含量…………………………………….…………….20
5. Bray No.1磷含量…………………………….…………...20
6. 交換性鉀、鈣、鎂及鈉含量………………………………21
三、 盆栽試驗………………………………………………………21
(一) 試驗地點及氣候條件………………………………...…..21
(二) 供試肥料及施用量……………………………………….22
1. 化學肥料…………………………………...……………...22
2. 廚餘堆肥…………………………………………………..22
(三) 供試作物…………………………………………………25
(四) 試驗設計………………………………………………….25
(五) 栽培方法與時期………………………………………….25
(六) 樣本採樣及分析項目…………………………………….25
1. 植體……………………………………………..…………25
2. 土體…………………………………………….…………25
四、 統計分析………………………………………………………26
五、 計算……………………………………………………………26
肆、 結果與討論……………………………………………………27
一、 各供試材料基本性質分析……………………………………27
(一) 調整材…………………………………………………….27
(二) 廚餘堆肥………………………………………………….27
(三) 土壤……………………………………………………….33
二、 連續施用廚餘堆肥對土壤性質的影響………………………35
(一) pH值……………………………………………………...35
(二) EC值……………………………………………………..35
(三) 有機質含量……………………………………………….37
(四) 全氮含量………………………………………………….39
(五) Bray No.1磷含量……………………………………….41
(六) 交換性鉀、鈣及鎂含量………………………………….42
(七) 交換性鈉含量…………………………………………….46
三、 連續施用廚餘堆肥對產量及養分吸收的影響…………48
(一) 產量……………………………………………………….48
(二) 全氮含量………………………………………………….52
(三) 全磷含量………………………………………………….53
(四) 全鉀含量………………………………………………….54
(五) 全鈣、鎂及鈉含量………………………………...……..55
四、 不同葉菜生長與營養吸收之比較……………………………59
(一) 葉用萵苣(第一作與第八作)…………………………….59
(二) 三鳳白菜(第二作與第七作)…………………………….66
(三) 蕹菜(第三作與第五作)………………………………….73
(四) 白莧(第四作與第六作)………………………..……….79
伍、 結論……………………………………………….……………85
陸、 參考文獻…………………………………………………….…86
附錄………………………………………………………………….…...97
作者簡介…………………………………………………………….....98
參考文獻
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