文摘

干旱和半干旱牧场适合有机固体应用程序负责。局部应用是至关重要的,以避免土壤和植被扰动。在这些生态系统表施有机固体残有着持久的影响。我们进行了10年研究项目调查的影响有机固体应用于利率从0到90毫克干哈⁻¹对土壤水渗透;径流和渗滤液水质;土壤侵蚀;饲料生产和质量;幼苗建立;植物的生理反应;氮动力学;有机固体分解;和放牧动物行为和管理。有机固体残馀增加土壤入渗和减少侵蚀。 Effects on soil water quality were observed only at the highest application rates. Biosolids increased soil nitrate-nitrogen. Biosolids increased forage production and improved forage quality. Biosolids increased leaf area of grasses; photosynthetic rates were not necessarily increased by biosolids. Biosolids effects on plant establishment are expected only under moderately favorable conditions. Over an 82-mo exposure period, total organic carbon, nitrogen, and total and available phosphorus decreased and inorganic matter increased. Grazing animals spent more time grazing, ruminating, and resting in biosolids-treated areas; positive effects on average daily gain were observed during periods of higher rainfall. Our results suggest that annual biosolids application rates of up to 18 Mg ha⁻¹适合沙漠牧场。

1。介绍

污水处理产生的液态流出物和污水污泥。当病原体控制污水污泥进一步处理(例如,厌氧消化和堆肥)产生的产品叫做“有机固体残。“脱水有机固体通常有60% -80%含水量和包含一个广泛的各种各样的微营养素;大约60%的有机固体有机物质(固体含量1]。

目前美国每年产生约710万吨的有机固体(2]。处理选项包括焚烧为能量回收和处理,垃圾处理,和土地的应用程序(2]。美国环保署监管,鼓励土地应用在农业方面的设置和牧场。事实上,大约50 - 60%的有机固体残年产量在土地使用应用程序(3,4]。牧场上土地应用程序,尤其是半干旱牧场,尤其有吸引力,因为这些生态系统通常允许的气候一年四季的应用程序;此外,距离城市地区,完全开放的空间,大面积土地私人持有这些地区特别适合土地应用程序(5]。为了避免不必要的干扰的土壤和植被,但是,局部应用程序而不是并入土壤干旱和半干旱牧场是首选。

我们进行了一次广泛的研究有机固体残影响奇瓦瓦沙漠牧场从1992年到2001年。我们的研究调查的影响有机饲料生产和饲料质量、草幼苗和早期出现增长,植物生理反应,地表径流和土壤水渗滤液质量,土壤水分渗透和侵蚀,有机固体分解,和放牧管理。我们的重点是总结我们的研究结果的发表和未发表的研究论文中,将有助于更好地理解在半干旱土地的应用有机牧场。

2。研究区域

我们的研究区域是位于奇瓦瓦沙漠牧场Hudspeth反式佩科斯资源地区的县,德州(美国)(平均海拔:1350米)。研究区位于Sierra Blanca牧场东南约140公里的埃尔帕索,德克萨斯州。气候是半干旱炎热干燥的夏季和温和的冬季。每年平均降水量约310毫米,其中67%发生在7月和10月之间6]。

我们的研究区域土壤调查没有发表。我们的土壤名称字段名,被认为是建立了土壤的taxadjuncts系列。研究区域的土壤主要由三大系列。恒星的恒星壤土(taxadjunct系列)(1 - 3%坡度,混合,superactive,热Ustic Calciargids)支持C₄草(例如,希拉里亚mutica,Sporobolus airoides,和Bouteloua股薄肌)和广泛分散的灌木(Prosopis glandulosa和Ziziphus obtusifolia)。Armesa良好的砂质壤土(taxadjunct Armesa系列)(fine-loamy、碳酸盐和热Ustic Haplocalcid)支持植被为主b . eriopoda,b股薄肌,和分散丝兰补给线。Chilicotal极细的砂质壤土(taxadjunct Chilicotal系列)(loamy-skeletal、混合、superactive和热Ustic Haplocalcids)是由两个灌木,Larrea tridentata和p . glandulosa只有稀疏的草本物种。

3所示。有机固体残对草本生物量和饲料质量的影响

商业应用的有机固体半干旱牧场通常全年发生,通常涉及年度应用连续数年。我们假设植物对有机固体残将取决于应用程序的季节以及连续应用程序的数量。因此,除了学习速率反应有机固体残,我们最初的实验包括应用程序的季节和连续数年的应用程序感兴趣的因素。

3.1。方法

在我们工作的时间,德州州监管的申请率干旱牧场是7毫克公顷⁻¹(以干重)。实验率0 7,18岁,34岁和90毫克公顷⁻¹。实验情节处理有机固体残在休眠季节(1月底)或生长季节开始之前(7月初,只是季节性降雨)。我们几个独立进行实验调查植物响应。在我们的实验植物响应时间最长(7),总共有960公尺²阴谋被选在1992年的研究中,其中的一半都集中在一个h . mutica工厂和一个一半美国airoides工厂。基线数据收集从每个情节:草本生物量收获后1992年的生长季节,干燥,称重最初现存量。1993年所有情节都是处理有机固体残;1994年、1995年和1996年,我们退720,分别为480年和240年的土地。因此,四分之一的土地获得有机固体残只一次(1993年),一个季度获得有机固体连续两年(1994年和1995年),一个季度获得有机固体连续三年(1993 - 1995),和一个季度获得有机固体连续四年(1993 - 1996)。一半的土地被应用提供补充灌溉在1993年1.7厘米的水两次,5次在1994年和1995年和1996年4次。我们的目的是引起事件的响应季节性干旱。植物长度测量两周一次的在1993年的生长季节,评估工厂反应的即时性。我们收获高峰期现存量10月初从1993年到1996年每年从所有情节。

其他植物研究不同在他们的目标和设计中,但一般来说,包括上面的应用程序和补充灌溉。一项研究调查的影响有机固体残每年两次申请一年只在饲料生产和饲料质量h . mutica(8]。有机固体残被应用在冬季和夏季或春季和夏季(1994)(0)7,18岁和34毫克公顷⁻¹;植物Kjehldahl总氮测定饲料收获了四年后有机的应用程序。另一项研究与商业相比,有机肥料应用于nutrient-equivalent率(9]。在这项研究中,我们应用尿素和磷酸二氢铵颗粒形成的利率计算提供相同数量的植物可用氮和/或磷有机固体应用于0、7,18岁和34毫克公顷⁻¹。的生产h . mutica和b股薄肌每年测量三年了。

3.2。结果

一年级反应有机固体应用恰逢高于正常降雨和有利的生长条件(7]。这两个h . mutica和美国airoides几乎立即回应了有机固体残用途:增加植物长度内发现了21 d后生长季节18毫克公顷的应用⁻¹。此外,年终植物长度要大于biosolids-treated情节比控制块。

率和季节的应用程序相互作用影响峰值现存量h . mutica和美国airoides(图1)。二次回归解释变异的94%和98%h . mutica反应速率在生长季节和休眠季节应用程序中,分别。应用程序34毫克公顷休眠的季节⁻¹增加了一倍多h . mutica现存量(图1(一))。生物量的美国airoides不影响生长季节的应用1993年有机固体残;但是,休眠季节应用程序(图生物量增加近100%1 (b))。

率的影响和连续数年的有机固体应用1996年现存量响应。这些因素与灌溉的影响h . mutica现存量(图2)。在不用灌溉土地,二次回归解释从70%到96%的变异率响应(图2(一个))。也不用灌溉土地处理两个,三个,或者连续四年现存量减少速度最高的应用程序相比,情节只治疗一次(1993年)——说明了一个强大的单一有机固体残延滞效应的应用。有机固体应用程序并不影响1996人h . mutica生产灌溉土地,1993年只处理一次;然而,当两个或两个以上的连续应用了多年的有机补充灌溉,强烈的二次反应速度(图所示2 (b))。我们还发现率和多年的应用程序之间的交互美国airoides现存量。1996年现存量增加线性有机固体应用时只有一次(1993年)。当有机固体应用连续两个或两个以上的年,然而,所有的有机固体残率增加林木相对于控制治疗,和描述的反应是一个二次回归。连续两年或三年的应用程序中,林木在90毫克公顷并未减少⁻¹率;然而,连续四年现存量减少速度这么高(7]。

在我们的饲料质量研究(8),我们发现,尽管h . mutica现存量影响利率的应用程序中,这种影响并不取决于抽样:线性回归解释93%的变异率响应。与生物反应的反应h . muticaTKN有机固体残评级的依赖抽样(图3)。一般来说,TKN每年有机固体抽样的增加而增加。这些结果表明强烈的有机固体残延滞效应应用于1994在饲料生产和饲料质量以下四个生长季节。

4所示。有机固体残对植物的影响

有机固体残提供覆盖土壤表面,这种材料可以减少土壤水分蒸发的物理存在土壤表面温度和适度的极端。两种效应可以将影响出苗率和幼苗早期生长,这些影响可能影响长期植物群落动态。我们进行了温室和田间试验调查这些影响b股薄肌和Leptochloa dubia,两个温暖季节草在我们的研究区域(10]。

4.1。方法

我们量化有机固体的影响出现和根系生长在温室条件下(10]。在这些实验中,温室盆被处理0或34毫克公顷⁻¹有机固体残;土壤风干在实验的开始。我们添加了连续七天13毫米的水和监控出苗率。

我们还研究了有机固体的影响出现和早期幼苗生长在野外条件下10]。五个实验,包括6月播种,7月和8月在两年的时间。治疗是由一个阶乘的组合两个有机固体残率(0和34毫克公顷⁻¹)和三个灌溉率(6.4 0,或19毫米的水)。情节是灌溉连续三天,然后每隔一天三个春小麦;在这一时期,情节只收到了自然降雨。

4.2。结果

在温室实验中,土壤水分在biosolids-treated锅5厘米深度较高的两个第一次四天,也后的10天中除了24毫米的水连续四天(10]。尽管总出现类似biosolids-treated和控制锅在年底结束试验,两种幼苗开始出现在biosolids-treated锅连续六天浇水一天13毫米⁻¹;相比之下,出现在控制锅推迟到灌溉增加10天的审判(图4)。有机固体残没有影响b股薄肌的植物总长度最大根、拍摄或2 -或四周老苗;此外,没有影响总根长和根长度分类由根直径。最大根长度、根总长度和总工厂四周岁的长度l . dubia幼苗在控制比biosolids-treated锅锅。

在田间试验中,我们发现,有机固体的影响出现取决于当时的环境条件,我们提出了一个概念模型(图5)来解释这些影响10]。在极其恶劣的环境条件下,有机固体可能对出苗率影响甚微。在适宜的条件下,出现没有有机的有益作用。当条件既不严厉也不有利;然而,局部应用有机固体残馀的存在和生成的减少土壤水分损失和适度的土壤表面温度可以提高出苗率。

Dominguez-Caraveo et al。19]研究了有机固体的影响b股薄肌出苗率、生长和生存在温室条件下,包括灌溉进度代表低于正常数量的水。有机固体残率从0到50毫克公顷不等⁻¹。

对比的结果Hahm和西风10),这些作者报道,植物出现与增加有机固体应用程序和幼苗存活率下降。虽然植物生长在30天内不受有机固体残,拍摄长度和地上部生物量增加有机固体残率从120天10到30毫克公顷⁻¹。他们得出的结论是,有机固体应用于10毫克公顷⁻¹可能受益的幸存的植物没有限制出苗率和生存。

5。有机固体残对植物生理反应的影响

我们研究了有机固体残对植物的生理反应的影响h . mutica和b股薄肌为了更好地理解这些草的植物生产和饲料质量反应有机固体(11]。我们还研究了有机固体残对植物水关系和气体交换的影响l . tridentata一个占主导地位的奇瓦瓦沙漠灌木12]。

5.1。方法

我们移植h . mutica和b股薄肌从野外植物温室盆和浇灌他们通过建立时期(11]。建立后,锅在处理有机固体残率为0,7日,18日,34岁或90毫克公顷⁻¹40%或80%田间持水量和举行。我们评估光合速率、气孔导度、叶面积生产,叶片氮浓度。

个人l . tridentata灌木服用0 7,18岁,34岁或90毫克公顷⁻¹1997年2月初,监控整个春天和夏天12]。我们评估土壤水分反应情节以及光合作用、气孔导度、黎明前的叶水势在灌木下有机固体残治疗。

5.2。结果

有机固体残影响植物的生理反应的草本植物和灌木。的叶面积b股薄肌和h . mutica增加有机固体残率增加的应用程序(11]。然而,这种增加并不总是与光合速率的增加(图相对应6)。两种植物接受灌溉率高(80%田间持水量)增加了光合速率作为有机固体应用程序从0增加到18毫克公顷⁻¹。然而,随着有机固体残率的增加超出18毫克公顷⁻¹,光合速率下降或者保持,但没有进一步增加在这两个物种。植物接受低灌溉率影响不同有机的应用程序比植物接受灌溉率高。有机固体残率的增加没有产生更高的光合速率在任何植物在低灌溉。此外,两个物种的光合速率接收没有在低灌溉高于有机固体残在高灌溉。光合速率是线性相关的气孔导度的物种,有清晰的趋势将植株含氮量来自有机固体应用程序在光合速率(观察到的反应11,20.]。

我们监测的生理反应l . tridentata有机固体应用在干旱期和降水事件发生后几天,在春季和夏季12]。我们的目标是确定应用程序和灌木的生理反应有机可用水资源的变化。光合速率增加l . tridentata三天后收到6月份的23.3毫米的降水事件。然而,这种反应是影响有机固体(图7)。工厂收到7毫克公顷⁻¹和18毫克哈⁻¹增加了边际在植物光合速率接收没有有机固体残。相比之下,植物收到34毫克公顷⁻¹和90毫克哈⁻¹有机固体残馀的光合速率低于植物收到7毫克公顷⁻¹和18毫克哈⁻¹。

6。有机固体残对氮动态的影响

在我们的有机固体的影响的研究h . mutica和美国airoides,我们发现应用程序的季节是一年级的反应的一个重要因素7]。高于正常降雨期间,植物开始生长季节高速度最高的应用在有机固体应用在前面的休眠季节和现存量响应应用程序时更强的有机固体残被应用在休眠季节。这些结果并不支持常见的推荐施肥牧场前或后不久,雨季的开始(例如,21- - - - - -23]),并指出需要进一步的研究来理解时间的养分释放和植物吸收。

6.1。方法

我们研究氮动力学和有机固体应用两种实验的方法。我们从应用量化氨挥发有机固体半开口,动态NH₃收藏家,放置在现场,以便昼夜周期的辐射,空气温度和相对湿度13]。我们评估有限公司₂进化环境温度的函数(24]。我们还测量了土壤硝态氮,不₃- n,在实地的治疗或营养惰性无机与有机覆盖物(14]。无机薄膜是由尼龙和聚酯纤维(3 m公司)密度为0.1094 g厘米⁻³。覆盖物的1.87厘米厚减少随机形状和应用于近似有机固体残提供的封面(覆盖27% 18毫克公顷⁻¹在34毫克ha和52%覆盖⁻¹)。覆盖物是类似于有机固体颜色和持水量。两个实验设计(14]。在我们的第一个实验中,我们应用有机固体残4月初或者7月初,通过1998年7月1997年,采样的土壤氮。在第二个实验中,我们应用有机固体或惰性覆盖物在休眠或1998年的生长季节和土壤₃在1998年8月,- n测定。

6.2。结果

我们发现,在更高的温度下挥发损失大于在冷却器温度(图8)。累积210 - h代表应用NH高达16.6%的损失₃7毫克ha - n⁻¹率和12.1% 18毫克公顷⁻¹率(13]。

C: N的比例大约12:1,有机固体残也可能刺激土壤微生物区系,从而增加土壤养分和这种效应可能是更强大的系统中的停留时间较长的。营养动力学的复杂性是由一个4路之间的交互说明应用程序,应用程序的季节、土壤深度和抽样日期对土壤硝态氮的影响在我们的第一个田间试验(14]。1997年6月,土壤表面- n显著增加18和34毫克公顷⁻¹利率在休眠季节比较适用于控制块;地下土壤- n是不受有机固体残不管应用程序的日期。在所有后续抽样日期(包括1998年6月),表层和次表层的- n显著增加在有机固体残率相比,参与情节在这两个季节的应用程序。土壤也有很大的影响- n在有机固体应用于休眠的季节比生长季节在利率的应用无论采样深度在大多数采样日期。

在第二个实验中,我们应用有机固体或惰性覆盖物在休眠或1998年的生长季节14]。4路之间的互动应用程序,应用程序的季节,灌溉和抽样日期影响土壤- n(图9)。1998年8月,在不用灌溉条件下,土壤- n之间没有明显不同的控制和18毫克公顷⁻¹利率有机固体应用于休眠的季节时,它显著增加34毫克公顷⁻¹率(图9(一个))。在灌溉条件下,有机土壤显著增加在这两个季节里- n的应用;然而,一个更大的效果观察与休眠与生长季节应用程序比34毫克公顷⁻¹率(图9 (b))。没有速度效应与惰性覆盖物在任何应用程序不管灌溉(数据的季节9 (c)和9 (d))。有机固体残馀增加土壤- n与惰性覆盖物在18 - 34毫克公顷⁻¹利率在每个应用程序的季节。

7所示。有机固体残对水质的影响,土壤水分入渗和土壤侵蚀

干旱的土壤表面的应用有机牧场可能水文的后果。例如,局部应用有机固体可能影响土壤水分入渗和土壤侵蚀。有可能也会对土壤水分的影响质量和地表径流水质。这些影响可能将受到有机固体的质量的影响,应用以及在土壤表面有机固体停留时间和环境条件在这停留时间。我们采用两种实验的方法来评估这些潜在影响。

7.1。方法

我们收集地表径流水从情节处理有机固体残率为0,7日,18日,34和90毫克公顷⁻¹和分析各种水质参数(15]。在这项研究中,使用单喷嘴移动降雨地表径流生成模拟器。我们研究不同biosolids-that的“年龄”的影响,地表径流收集从情节的处理有机固体残馀0.5、6、12、18个月之前的数据收集。水质的差异,因此,可以通过有机固体残率不仅影响应用程序也由最初的有机固体质量的差异以及环境条件的有机土壤表面由于时间的应用程序。

我们还量化质量的水,通过完整的土壤淋溶芯收集在浓度计16]。气缸(直径25.4厘米,长度1.5米)插入Armesa细壤土壤和恒星土壤,与土壤中提取完整的,搬到一个现场实验室。有机固体应用于浓度计的表面在0,7日,18日,34和90毫克公顷⁻¹利率。足够的水供应生产1升的渗滤液为广泛的成分进行了分析。

使用便携式,单喷嘴降雨模拟器,我们也学习表施有机固体残对地表水径流的影响,土壤水分入渗和土壤侵蚀17]。我们模拟降雨在裸露的土壤和植被土壤处理的0,7日,18日,34和90毫克公顷⁻¹。我们收集的数据2.5,5、7.5、10、15、20、25、30分钟后模拟降雨。

7.2。结果

在我们研究有机固体残对地表水径流的影响质量,我们发现,在一般情况下,铵浓度、硝酸氮、正磷酸盐、总溶解磷、铜和锰的径流水随时间增加应用程序的速度和减少因为应用程序(15]。最高的正磷酸盐,- p,浓度在径流应用于90毫克公顷⁻¹六个月前模拟降雨(图10)。虽然有机P的内容(如分析1996年7月)非常类似的研究在四个批次,铁含量的有机固体应用前12个月降雨模拟几乎是在其他批次高出1%,这可能固定化P正磷酸盐含量远高于背景水平在所有治疗plots-if径流达到流,富营养化是可能的。最大径流- n含量从所有治疗都远低于最大径流为牲畜饮用水(图推荐水平11)。氨氮、- N,在径流水中无机氮的主要形式。最大L - n含量的98毫克⁻¹测量在应用程序的90毫克哈⁻¹径流从恒星前土壤处理0.5个月径流收集(图12)。潜在的- n损失从biosolids-treated地区径流水可能会高,特别是降雨发生后不久有机的应用程序。尽管N在径流水中铵没有毒性本身,它可以影响的饮用水和能增加NH₃在碱性条件下可能会影响鱼。

在我们的实验浓度计(16),我们发现渗滤液浓度- n在土壤Armesa并不影响有机固体应用程序;然而,所有的治疗方法,包括控制,产生较高的渗滤液- n浓度比最大污染物水平(制程)由构成25饮用水)(10毫克L⁻¹)(图13)。应用90毫克公顷⁻¹的土壤产生较高的渗滤液(几乎达到最大污染物水平)- n浓度比应用利率较低。然而,应用程序34毫克公顷⁻¹没有增加- n控制权的水平。正磷酸盐浸出主要发生在恒星的土壤和增加了有机固体应用程序,但获得的水平在渗滤液并不代表威胁饮用水的特点。微量元素浓度的Cd,英航,Cr、和,由构成,低于饮用水的恢复期治疗或无论有机土壤类型(16]。

在我们的渗透和侵蚀研究[17),我们发现,有机固体应用程序增加土壤入渗,这效果是一般最明显在土壤渗透速率最初低(图14)。裸露的土壤容易影响雨滴是陈年的稳态渗透速率低于植被土壤不管有机的应用程序。应用程序34和90毫克公顷⁻¹有机固体残扩展pre-ponded的持续时间和瞬态渗透和稳态渗透速率升高。在裸露的土壤,90毫克公顷的应用⁻¹transient-infiltration时期增加了约12分钟的无法控制的(非治疗)的阴谋。累积渗透和90毫克公顷通常更大⁻¹比所有其他应用程序率;和累积渗透在情节处理更大的34毫克公顷⁻¹比在控制块。渗透在情节处理7毫克公顷⁻¹然而,类似于渗透控制块。有机固体残也减少了水土流失(图15),这种效果是最大的有机固体应用于土壤受侵蚀的恒星时。这种效应可能是相关的事实,有机固体残躺在土壤表面增加地面覆盖了吸收的能量下降的雨滴。

8。有机固体残Decomposition-Short-Term和长期的动力

因为有机固体停留在土壤表面多年后局部应用半干旱牧场,有短期和长期分解方面的考虑。我们评估短期碳动力学通过有限公司受温度影响₂进化(24]。相对于长期考虑,当有机纳入土壤在应用程序的直接分析有机分解不实用和postapplication分解必须改变有机推断从土壤成分的变化。相比之下,局部应用有机固体存在于土壤表面半干旱环境中多年后长期组成应用程序,可以直接分析动力学(26]。

8.1。方法

短期与土壤和有机碳动力学研究温控室。二氧化碳样本评估红外有限公司₂分析仪(24]在5室,23岁,38°C。我们还收集新鲜的有机和有机固体残,居住在土壤从2到7年(在单个应用程序)和分析一系列广泛的元素包括N, P, S,铜、铬、铅、汞、锌(18]和滑石、铁磷酸盐和其他矿物质(26]。

8.2。结果

我们发现总有机碳从340克公斤下降⁻¹在180克新鲜有机固体残公斤⁻¹在82个月后有机固体的接触;反过来,无机灰从339增加到600公斤⁻¹增加,相应损失的有机物质和无机物质(图16;(26])。总氮从50克公斤下降⁻¹在新鲜的有机固体残10 g公斤⁻¹82年——月大有机固体残。总有机碳的减少与年龄超过减少总多糖(图17);因此,多糖相对含量的有机质随着年龄的增加,说明老有机固体样品的纤维外观。道达尔和无机磷含量从0.9下降到0.2 g公斤⁻¹随着年龄的增长。连续水提取产生解决方案与磷酸氢钙磷一致的新鲜有机固体和磷酸三钙为有机固体残59-month-old以上样品。

有机物质在土壤表面分解有机固体残随着时间的推移,在氮和硫,相应损失;损失的有机物也集中在残留无机材料(26]。可用的磷和水溶性磷下降与接触age-rainfall从有机固体残磷进入土壤或地表水径流。即使82个月的接触,然而,仍可用磷有机植物生长所需水平的20倍。元素比率表明,Pb的形式,铬、汞在有机固体不溶性和固定,这些金属没有迁移;相比之下,锌和铜是淋溶进入土壤或地表水径流。

我们也评价滑石的来源,铁磷酸盐和其他矿物质在有机固体应用于我们的学习网站26]。滑石,这可能是来自化妆品,是更大的比1997 - 1999 1992 - 1994有机有机固体残。这可能减少数量反映出其使用的减少由于健康问题。差的水晶铁磷酸盐形成在有机固体残馀的厌氧消化。玻璃碎片、纺织纤维、和锆石颗粒有机固体残砂级组件。

在我们的短期温度室的研究中,我们发现碳损失(量化的有限公司₂)显著增加随着温度的增加从4 h后应用程序到第二天;第二天后,碳损失对温度没有明显相关(24]。因此,我们得出这样的结论:没有温度限制有机的应用程序。

9。有机固体残影响性能和放牧牲畜的行为

有机固体残对植被的影响可能对食草动物翘尾因素的性能。我们调查这个油田规模放牧实验使用杂交牛×Bos indicus墨西哥引导(27]。

9.1。方法

放牧试验是在现场进行的商业处理18毫克公顷的地块⁻¹有机固体残;控制块没有处理有机固体残。我们对动物的影响研究有机性能以及放牧行为。在我们的放牧行为实验、治疗和控制块相邻但不分离与击剑,这样动物们自由选择访问自助餐厅风格处理和参与牧场(27]。

9.2。结果

我们放牧实验期间两年(2000、2001)的降雨量低于平均水平的27]。有机固体残并不影响干物质在一年的学习。然而,在biosolids-treated牧场饲料质量改善;这对粗蛋白效果尤其强劲,这是在治疗领域增加了1%到2%。在体外有机物质消化率不受2000年有机固体残,但在2001年被改进。尽管平均每日获得普遍相似的治疗和控制区域之间,有机固体残馀时期积极的影响平均每日获得更高的降雨。食草动物biosolids-treated地区花费更多的时间比在控制区域放牧,反思,休息,和空转活动。肝脏、肌肉、肾脏和心脏组织并不影响放牧动物的分析表明,有机固体浓度的铝、铜、镁、Cd,锰、铅、锌。

10。讨论和结论

局部应用有机固体残有对沙漠草地和灌木地普遍而持久的影响。我们发现,有机固体残馀减少土壤侵蚀和土壤水分流失和增加土壤水渗透。最低的申请率(7毫克公顷⁻¹)相比,减少了约40%的恒星的侵蚀土壤裸露区域不处理有机固体残。增加土壤入渗,减少流失。这些影响可能解释为两个factors-increased土壤表面覆盖也减少了雨滴的影响和增加土壤有机碳在土壤表面(特别是)抑制地壳的形成。这些影响被认为在地面和平方米水平很可能他们也操作在景观层面。

水质量问题与有机固体应用程序是很重要的。一般来说,我们发现,当有机固体质量的影响是通过土壤淋滤水处理表施有机固体残,这些影响被观察到应用程序率最高(90毫克公顷⁻¹)。我们的测量表明,在应用程序率高达34毫克公顷⁻¹在构成、渗滤液质量很好饮用水标准。我们还发现,地表径流水质通常不是由表施有机固体残不利影响。

监管机构基础有机固体应用指南”植物氮”相对于所提供的有机氮植物的需求。因此,重要的是要理解有机固体残如何影响氮的动态变化。我们发现,累计210小时的氨挥发损失占16%应用氨7毫克公顷⁻¹和12%的应用氨18毫克公顷⁻¹。在更高的温度下挥发损失也更大。

有机固体残对土壤硝态氮的影响是复杂的应用程序,应用程序的季节,土壤深度和采样深度。一般来说,我们发现,土壤硝态氮与有机固体应用增加,这种效应是有机固体应用于休眠季节时比在生长季节。同时,土壤硝态氮从表面(0 - 5厘米)搬到地下(5 - 15厘米)的水平。我们比较和惰性的影响有机覆盖物对土壤硝态氮负责建议有机氮的增加。

有机固体饲料生产性能和饲料质量的影响。草对有机固体残馀的21天内应用程序。季末饲料生产也增加了有机固体残,这反应是与休眠季节程序大于生长季节应用多年的高于正常降雨。饲料质量(反映在TKN)也增强了有机固体残。这些影响是明显的,四年后的应用程序。

在我们生理的研究我们发现,在沙漠草积极回应有机固体残叶面积生产应用程序符合饲料生产增加在我们的领域的研究。然而,光合率不一定增加了有机固体残馀的应用程序。在灌溉和高有机固体残率,植物可以生长更大的树冠,但进一步增加需要较高的气孔导度和光合作用的利率,因此,高水的损失。我们建议更高的光合速率是由气孔调节和调整的需要,防止过度失水。同时,光合速率不仅可用敏感水还提供的氮有机固体残。这就解释了为什么和接收高灌溉植物处理没有有机增长更大,但有一个低浓度的叶面氮肥导致光合速率较低。相比之下,类似的植物没有有机固体残但接收低灌溉没有增长但保持相对较高水平的叶氮和更高的光合速率。有机固体的影响在沙漠草是无法轻易地反映在更高的光合速率。但很明显,有机固体残馀的营养供给,结合可用的水,可能是负责积极的有机固体残对植物生长的影响。

对有机固体残在灌木的影响,有机固体应用程序以中等速度产生适度增加光合率的控制,但有机固体应用高34毫克公顷⁻¹或更多的光合速率下降。我们建议有机固体残率过高可能拦截降水的负面影响,防止植物获取水分。

有机固体残会影响长期通过影响植物群落动态工厂招聘。我们主持显示表施有机土壤表面温度,减少土壤水分蒸发。即使这些改善的效果,然而,可能不足以提高幼苗建立在严酷的年。,这些影响可能是不必要的多年来提高出苗率和有利的生长条件。然而,当环境条件是介于这两个极端之间,有机固体残可以提高早期幼苗生长和建立。

有机固体残对植被的影响会导致对食草动物的影响。我们进行了两年的降雨量低于平均水平的放牧试验。尽管有机固体残并不影响饲料生产、饲料质量改善与控制领域。平均而言,有机固体残并不影响动物gain-however季节性降雨时接近平均水平,动物们在biosolids-treated领域改进的性能。此外,放牧动物花费了更多的时间,反思,惰化biosolids-treated地区比在控制领域。我们发现饲料质量普遍提高控制相比,biosolids-treated牧场的牧场放牧试验中使用。这是由于提供的氮有机固体(如发现还在我们的温室和小区实地研究)。

基于我们的研究中,有机固体残年度应用利率18毫克公顷⁻¹在沙漠牧场似乎是适当的。90毫克公顷有机的应用⁻¹代表一个重要的风险负反应植物生长和环境安全。

有机固体残被生产在不断提高在美国和世界。这些材料通常被认为是作为废物生产站点,但他们的高有机质和营养内容让他们宝贵的资源在一个负责任的回收计划。基于我们的广泛调查有机固体的影响在奇瓦瓦沙漠牧场十年为一个周期,我们得出这样的结论:“有益的使用应用程序,监管环境保护署,也可能是准确的生态意义上”(5]。

资金

Merco,合资,德州行项目。这是手稿。t - 9 - 1209年农业科学和自然资源学院、德州理工大学卢博克市,美国TX。