SUPERVISOR
Farshid Noorbakhsh,Hossein Shariatmadari
فرشید نوربخش (استاد مشاور) حسین شریعتمداری (استاد راهنما)
STUDENT
Somayyeh Rahimi
سمیه رحیمی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392
TITLE
Composting of Pine, Mulberry and Elm Trees Residues in Controlled Conditions of A Laboratory Scale Reactor Against A Conventional Box Method
Composting is one of the oldest methods of recycling of plant residues and organic wastes.Compost is an environmentally safe and stable soil amendment produced from microbial decomposition of different degradable organic residues with a brown color and a soil odor. Compost is one of the most stable organic sources which is in long term increases the soil organic carbon. In addition to containing the essential nutrients for plant growth and developments, this organic amendment has a high water capacity that increases the available water for plants in soil. In this research the effects of particle size and types of plant residues on chemical and biological properties of compost in two production methods were studied. The experimental composts were produced using a conventional box method as well as a laboratory scale reactor. The conventional box method is an aerobic compost production method applying manual aeration, while reactor is a relatively new and more expensive tool that manages the compost temperature with self heating by the means of heat insulation, and also the compost aeration using an automatic electrical air compressor. In this work the effects of three types of plant residues as: pine, mulberry and elm with two particle sizes as: smaller than 1cm and 1-2cm, mixed with relatively fresh cow manure, on the produced compost quality were studied. The study was carried out in a Factorial completely randomized design with repeated observations over time with12treatments and threereplications. The treatments were threeplant residues aspine, mulberry and elm, two groups of particle size as: smaller than 1cm and 1-2cm and the compost production methods as: reactor and conventional box. The above mentioned treatments were prepared and incubated for 90 days for compost production. During the incubation period the reactors were automatically aerated for 15 minutes a day using an electrical air compressor. Also sampling, mixing and wetting of different treatments were carried out every 10 days, manually. The samples were then dried at 60-70ْC in an electrical oven, powdered and analyzed for some chemical and biological properties as: pH, EC, organic carbon, nitrogen, carbon to nitrogen ratio, phosphorus, potassium, iron, zinc and lignin contents. Seed germination test was also carried out in final composts of different treatments. Statistical analysis performed using SAS and Mstatcsoftwares and comparison of means using the least significant difference (LSD) at 5% probability. The results indicated that composts produced in reactor generally showed better chemical and biological properties than the conventional box composts. The pine residues showed a better decomposition than the other residues during the incubation period. All composts turned to a brownish color with a soil odor showing a relatively good maturity at the end of incubation period. The rate of seed germination was higher for composts produced in reactor as compared with the composts produced in the boxes. It was also higher in pine residues composts than the other two residues composts. The particle size did not induce any significant difference in composts chemical properties except for potassiumand phosphorus contents. The pH, EC, carbon, nitrogen, phosphorus and potassium contents and carbon to nitrogen ratio of the produced composts matched the related international and Iran standards, so the produced composts could be Keywords Composting methods, Seed germination test, Organic fertilizers, Soil organic amendment, Agricultural wastes
کمپوست کردن یکی از قدیمی ترین روش های بازیافت بقایای گیاهی و هم چنین زباله های آلی است. کمپوستکودآلی جامد پایدار و بهداشتی، حاصل از تجزیه بیولوژیکی موادآلی تحت تیمار انواع مختلف ریز جانداران می باشد که از فراوری مخلوطی از چند ماده آلی قابل تجزیه تشکیل شده باشد و دارای رنگ قهوه ای و بوی خاک می باشد. کمپوست از پایدارترین منابع آلی است که در تجمع مواد آلی خاک در دراز مدت موثر است. این کودآلی، علاوه بر داشتن مواد غذایی برای رشد و نمو گیاهان می تواند با جذب میزان قابل توجهی آب، در مواقع لزوم آب مورد نیاز گیاه را تأمین نماید. کمپوست می تواند علاوه براستفادهمستقیم، به صورتمادهپایه در تولید بسیاری از کودهای آلی گرانوله نیز مورد استفاده قرار گیرد. این پژوهش به منظور مقایسه دو روش تولید کمپوست و هم چنین تأثیر نوع بقایای گیاهی و اندازه ذرات بر خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی کمپوست تولید شده انجام گرفت. تولید کمپوست به روش سنتی جعبه و روش راکتور انجام شد. روش سنتی جعبه از جمله روش های قدیمی تولید هوازی کمپوست است که هوادهی به صورت دستی انجام می شود، روش راکتور روشی نوین و با هزینه بیشتر در تولید هوازی کمپوست به کار می رود که با استفاده از عایق های گرمایی و خودگرمایی توده، دمای توده کمپوست بالا می رود و هوادهی توده به روش مکانیکی با استفاده از کمپرسور هوا انجام می شود. هم چنین از سه نوع بقایای درختان کاج، توت و نارون در دو گروه اندازه ذرات کوچکتر از1 و 2-1 سانتی متر به صورت مخلوط با کود گاوی تازه استفاده شد. تحقیق در قالب طرح کاملاً تصادفی فاکتوریل با مشاهدات تکراری در طی زمان با 12 تیمار در سه تکرار انجام شد. تیمارها پس از آماده سازی به مدت 90 روز تحت فرآیند تولید کمپوست قرار گرفتند. در طی این مدت هوادهی راکتورها به وسیله کمپرسور به مدت 15 دقیقه به صورت روزانه انجام شد و هر 10 روز یکبار همزدن، رطوبت دهی و نمونه برداری از تیمارها به طور جداگانه انجام شد و پس از خشک نمودن در آون در دمای 70-60 درجه سلسیوس و آماده سازی، آنالیزهای شیمیایی و بیولوژیکی از جمله اندازگیری pH، EC، درصد کربن آلی، درصد نیتروژن کل، نسبت کربن به نیتروژن، درصد فسفر، درصد پتاسیم، غلظت آهن، غلظت روی و درصد لیگنین اندازگیری شد و آزمون جوانه زنی بذر تربچه در پایان فرآیند انجام شد. تجزیه آماری توسط نرم افزارهای SAS وMstatc و مقایسه میانگین ها با استفاده از کمترین اختلاف معنی دار (LSD) در سطح احتمال 5% انجام شد. نتایج نشان داد کمپوست تولید شده به روش راکتور به طور میانگین دارای خصوصیات شیمیایی و بیولوژیکی بهتری نسبت به روش سنتی جعبه بود. بقایای درخت کاج طی دوره 90 روزه دارای پوسیدگی بیشتری نسبت به دو نوع بقایای دیگر بودند. کمپوست های تولید شده دارای رنگ قهوه ای تیره متمایل به سیاه و بویی شبیه بوی خاک بودند که نشان دهنده رسیدگی کمپوست است. درصد جوانه زنی بذر تربچه در کمپوست های تولید شده به روش راکتور بالاتر از کمپوست های تولید شده به روش سنتی جعبه بود و هم چنین در بقایای درخت کاج درصد جوانه زنی بالاتری نسبت به دیگر بقایای گیاهی مشاهده شد و نیز در بقایای 2-1 سانتی متر درصد جوانه زنی بذر تربچه بیشتر از بقایای کوچکتر از یک سانتی متر بود. pH، EC، درصد کربن آلی، درصد نیتروژن کل، نسبت کربن به نیتروژن، درصد پتاسیم و درصد فسفر کل کمپوست تولید شده براساس استانداردهای ایران و جهان مناسب است که از نظر این پارامترها می تواند نشانه کیفیت مطلوب کمپوست تولید شده باشد ولی غلظت آهن و روی پایین تر از حد استانداردها بود که با غنی سازی می توان این کمبود را نیز برطرف نمود. همچنین از بررسی های انجام شده می توان نتیجه گرفت روش راکتور پس از اصلاحات لازم می تواند جایگزین مناسبی برای روش تولید سنتی باشد. کلمات کلیدی: روش های تولید کمپوست، تست رویش بذر، کود آلی، اصلاح کننده های خاک، پسماندهای کشاورزی