朱淑霞，尹少華，張俊衛(wèi)，王洪順，王志勇，劉福全

(華中農業(yè)大學園藝林學學院，湖北 武漢 430070)

不同廢棄物基質對狗牙根無土草皮生產的影響

朱淑霞，尹少華，張俊衛(wèi)，王洪順，王志勇，劉福全

(華中農業(yè)大學園藝林學學院，湖北 武漢 430070)

以狗牙根(Cynodondactylon)天堂草328為植物材料，比較了煤渣、鋸木屑、污泥、垃圾土和蘑菇土這5種廢棄物基質分別對無土草皮質量性狀、生產成本和環(huán)境效益3個方面的影響。結果表明,狗牙根可以顯著降低廢棄物中的銅、鋅含量(P<0.05)；污泥處理的顏色、蓋度和地上生物量顯著高于其他處理(P<0.05)，污泥、煤渣處理的總生物量和根系生物量顯著高于其他處理(P<0.05)，各處理之間新鮮度差異不顯著(P>0.05)，綜合各項坪用性狀指標分析，這5種基質的優(yōu)劣順序為污泥(δ污泥=0.885)>蘑菇土(δ蘑菇土=0.674)>鋸木屑(δ鋸木屑=0.598) >垃圾土(δ垃圾土=0.550) >煤渣(δ煤渣=0.543)。上述結果說明污泥最適合作為狗牙根無土草皮的生產基質。

廢棄物；狗牙根；無土草皮；比較

傳統(tǒng)草皮卷的生產是在優(yōu)良的土壤上進行的，這對土壤容重、密度、孔隙度等物理性質影響較大，最終導致土壤肥力下降；另外，草皮收獲時要帶走1.5～2.5 cm的肥土，造成國土資源的浪費。無土草皮可以縮短草皮的生產周期，傳統(tǒng)生產的高羊茅(Festucaarundinacea)草坪需2年，在塑料地膜上生產只需7～10周[1-3]。國外草皮無土栽培基質的研究開始得較早，也較多，主要研究方向是利用工農業(yè)廢棄物來生產無土草皮，如泥炭、椰子纖維、樹皮、秸稈、蘑菇渣、腐殖質等[4]。國內在草皮無土栽培基質方面的研究起步相對較晚，研究較少。針對草皮生產中出現(xiàn)的問題，國內一些學者利用珍珠巖、鋸末、煤渣[5]、無紡織物[6]、生活垃圾[3]等材料為基質進行研究，探討混合基質的組成及其對草皮性狀的影響，主要涉及混合基質的組成。至于單一基質是否能夠快速成坪，以及何種單一基質較適合作為草皮的坪床等方面的研究相對較少。本試驗以煤渣、蘑菇土、污泥、垃圾土、鋸木屑等廢棄物作為狗牙根(Cynodondactylon)無土草皮的基質，比較各基質對草皮成坪性能、生產成本和環(huán)境的影響，旨在找到一種適合狗牙根無土草皮生產的基質，并且為不同地區(qū)草皮生產者按照生產目的和原料來源利用廢棄物生產無土草皮在基質選配上提供科學依據。

1 材料與方法

1.1試驗地概況 試驗地位于武漢市洪山區(qū)華中農業(yè)大學花卉基地試驗地。地理位置113°41′～115°05′ E，29°58′～31°22′ N，屬亞熱帶濕潤季風氣候，雨量充沛、日照充足，四季分明?？傮w氣候環(huán)境良好，年均降水量1 269 mm，且多集中在6-8月。年均氣溫15.8～17.5 ℃，年無霜期一般為211～272 d，年日照總時數1 810～2 100 h。

1.2試驗材料

1.2.1供試草種 狗牙根品種為天堂草328，由武漢九峰山草坪生產基地提供。

1.2.2供試基質 很多研究表明無土草皮相對于傳統(tǒng)草皮來說具有明顯的優(yōu)勢[1-3]，因此本試驗只做了5種廢棄物基質之間的對比，不設土壤對照。

煤渣為華中農業(yè)大學南湖火車站提供的經過沙篩網篩選出較小且較均勻的顆粒； 污泥由南湖龍王嘴污水處理廠提供，動態(tài)發(fā)酵30 d后粉碎風干； 蘑菇土為蘑菇生產大棚廢棄的蘑菇，粉碎太陽暴曬30 d； 鋸木屑和垃圾土由白沙洲垃圾處理廠提供。

1.3試驗設計和方法 試驗采用單因素隨機區(qū)組設計，共5個處理，4次重復。每個小區(qū)面積是1.5 m×1.2 m，基質鋪設厚度是1.2 cm。試驗于2009年4月1日在華中農業(yè)大學花卉基地試驗田中進行，5月22日取樣，在每個小區(qū)對角線上等距離取3個10 cm×10 cm的樣本。

1.4觀測項目與方法

1.4.1基質的性質以及成分 有機質采用K2Cr2O7-外熱源法；堿解氮采用NaOH-擴散法；有效磷采用Olsen法；速效鉀采用NH4Ac-提取法；pH值采用電位法[7]；重金屬采用HNO3-HF-HClO4聯(lián)合消煮法[8]。

1.4.2草皮坪用性狀指標 顏色采用目測法，即在九分制中，9分表示墨綠，1分表示枯黃；蓋度采用針刺法，即用1 m×1 m的正方形樣方，將樣方分為100個格，然后用針刺每一格，統(tǒng)計針觸草坪植物的次數，以百分數表示蓋度，一般重復5～10次；草皮質量(基質和植物的質量之和)采用直接稱鮮質量法，測前24 h充分灌水一次；生物量采用直接稱干質量法[9]，用剪刀將草皮的地上部分和地下部分剪開，洗凈后于80 ℃條件下烘24 h后分別測地上和根系干質量；草皮新鮮度采用測定植株含水量的方法[10]；綜合評分采用灰色關聯(lián)系數法[11-13]。

灰色關聯(lián)系數法步驟：

1)數據的無量綱化：選擇顏色、蓋度、草皮質量、生物量和新鮮度為綜合評判草皮坪用性狀的指標。因草皮質量的數值越小越好，所以選用第2種轉換關系。

2)參比數列的確定：r0=(1，1，1，1，1)

3)處理差序列：Δi=|r-ri|

4)關聯(lián)系數與關聯(lián)度：

式中,εi為關聯(lián)系數；ρ為分辨系數，一般取0.5;δ為關聯(lián)度,δ越大，說明綜合性狀越好。

1.5數據處理與分析方法 用Excel 2003和Spss 13.0統(tǒng)計軟件進行數據分析與處理。

2 結果與分析

2.1基質的性質及其成分分析

2.1.1營養(yǎng)成分分析 5種基質中蘑菇土的有機質含量最高(452.80 mg/kg)，鋸木屑的含量最低(178.25 mg/kg)，垃圾土中有機質的含量僅次于蘑菇土(389.28 mg/kg)，污泥和煤渣有機質的含量相當，約246.00 mg/kg；堿解氮含量最高的是污泥(1 967.07 mg/kg)，最低的是蘑菇土和鋸木屑，約38.80 mg/kg，煤渣和垃圾土的堿解氮含量相當，約405.00 mg/kg；基質中速效磷含量最高的是污泥(601.81 mg/kg)，遠遠高于其他4種基質中的速效磷；基質中的速效鉀含量最高的是蘑菇土即5 589.26 mg/kg，污泥和垃圾土的速效鉀含量也比較高，約2 100 mg/kg，煤渣中的速效磷的含量最少，僅226.88 mg/kg(表1)。

2.1.2重金屬元素含量分析 由表1可以看出，各基質鎘含量的范圍是0.64～2.56 mg/kg，垃圾土中鎘的含量最高，蘑菇土最低；鉛含量的范圍是8.57～36.90 mg/kg，垃圾土中含量最高，煤渣最低；鎳含量的范圍是55.90～123.09 mg/kg，煤渣的含量最高，蘑菇土的最低；銅含量的范圍是16.83～278.24 mg/kg，污泥的含量最高，蘑菇土的含量最低；鋅含量的范圍是35.50～227.82 mg/kg，污泥的含量最高，煤渣的含量最低。參照2009年國家標準的城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質的評價標準[16]，所有基質的各重金屬元素均達到了標準，而且除煤渣外，均達到了A級標準[14]。但是參照2006年國家標準的食用農產品產地環(huán)境質量評價標準[17]，結果表明各個基質的鎘和鎳含量均超標，

表1 5種基質的成分分析結果

注：pH值無單位，其他項目指標的單位均是mg/kg；☆表示重金屬含量超過2009年國家標準的A級污泥的評價標準[14]；*表示重金屬含量超過2006年國家標準的食用農產品產地環(huán)境質量評價標準[15]。

除此之外，污泥的銅、鋅含量也超標；污泥和垃圾土中的重金屬元素較多。即所有基質均可以直接用于園林綠化，但是不適合作為食用農產品的生產基質。因此把廢棄物應用于園林綠化種植草皮比直接還田種植食用農作物更有意義。

另外，污泥和蘑菇土的pH值呈中性，適合狗牙根草皮的生長；而煤渣、鋸木屑和垃圾土的pH值呈堿性，對草皮的生長有負面影響。

2.2不同基質處理對草皮坪用性狀的影響

2.2.1不同基質處理對草皮顏色的影響 顏色分值最高的是污泥處理，即4.5，分值最低的是煤渣處理，即2.4。污泥處理和其他所有處理均存在顯著差異(P<0.05)；蘑菇土處理和煤渣處理、垃圾土處理差異顯著(P<0.05)；煤渣、垃圾土和鋸木屑3個處理之間差異互不顯著(P>0.05)(表2)。因此以污泥為狗牙根的坪床底土，草皮卷的顏色最好。

2.2.2不同基質處理對草皮蓋度的影響 蓋度最大的是污泥處理即88.5%，蓋度最小的是鋸木屑處理即27.8%。污泥處理與其他所有處理差異顯著(P<0.05)；煤渣處理與鋸木屑、蘑菇土和垃圾土處理顯著(P<0.05)；蘑菇土處理與垃圾土、鋸木屑處理不顯著(P>0.05)；垃圾土和鋸木屑處理不顯著(P>0.05)(表2)。即以污泥作為狗牙根草皮基質最利于促進草皮成坪，煤渣次之，蘑菇土、垃圾土和鋸木屑較差。

由于煤渣孔隙度大、滲透速度快，以及污泥養(yǎng)分含量高且均衡，有利于狗牙根的生長。

2.2.3不同基質處理對草皮質量的影響 污泥處理的草皮質量最大，約123.08 g/dm2，質量最小的是蘑菇土處理約60.67 g/dm2。污泥處理與垃圾土、鋸木屑和蘑菇土處理顯著(P<0.05)，與煤渣處理不顯著(P>0.05)；煤渣處理與鋸木屑、蘑菇土處理顯著(P<0.05)，與垃圾土處理不顯著(P>0.05)；垃圾土處理與鋸木屑、蘑菇土處理差異不顯著(P>0.05)；鋸木屑和蘑菇土處理差異不顯著(P>0.05)(表2)。即污泥和煤渣處理的草皮質量最大，垃圾土處理的草皮質量適中，蘑菇土和鋸木屑處理的草皮質量最小。

2.2.4不同基質處理對草皮生物量的影響 污泥處理的地上生物量最大，為1.52 g/dm2，最小的是鋸木屑處理即0.13 g/dm2。污泥和其他所有處理差異顯著(P<0.05)，而其他處理之間差異互不顯著(P>0.05)(表2)。即污泥最能促進狗牙根草皮地上生物量的積累，煤渣、鋸木屑、蘑菇土和垃圾土促進作用較差且效應相當。

污泥處理的根系生物量最大，為0.60 g/dm2，最小的是蘑菇土處理即0.20 g/dm2。污泥和垃圾土、鋸木屑和蘑菇土處理差異顯著(P<0.05)，與煤渣處理差異不顯著(P>0.05)；煤渣、垃圾土、鋸木屑和蘑菇土處理之間互不顯著(P>0.05)(表2)。即污泥最能促進狗牙根草皮根系生物量的積累，煤渣、鋸木屑、蘑菇土和垃圾土促進作用較弱，磷肥可促進草坪草根系的生長[17]。

污泥處理的總生物量最大，為2.12 g/dm2，蘑菇土處理的最小即0.34 g/dm2。污泥處理除了與煤渣處理差異不顯著(P>0.05)外，與其他處理差異均顯著(P<0.05)(表2)。優(yōu)劣順序為污泥>煤渣>垃圾土>鋸木屑>蘑菇土。因此，污泥最能促進狗牙根草皮的總生物量，而鋸木屑、蘑菇土不能代替土壤為草皮提供營養(yǎng)成分和水分，不能滿足草皮的生長需要，不適合做草皮無土栽培的基質。

2.2.5不同基質處理對草皮新鮮度的影響 所有處理的新鮮度均>70%，依據中華人民共和國農業(yè)部2003年發(fā)布的草坪品質分級[10]，新鮮度均達到國家一級標準；各處理間新鮮度差異不顯著(P>0.05),其中蘑菇土處理的新鮮度最大，即84.44%，煤渣處理的最小，為81.28%(表2)。各處理含水量的順序為蘑菇土>鋸木屑>污泥>垃圾土>煤渣。

注：表中數據為平均值±標準誤，同列不同字母表示數據間存在顯著差異(P<0.05)；總生物量=地上生物量+根系生物量。

鋸木屑和蘑菇土相對于其他基質來說較容易提高草皮植株的含水量。土壤中栽培草皮，如果多日無降水，土壤也能通過毛細管向上輸送水分給草坪草，而無土栽培則是將基質置于塑料薄膜上，草坪草生長所需水分完全由基質供給，所以基質的保水性能在無土栽培中是關鍵的。因鋸木屑、蘑菇土的保水蓄水能力強，使植株不斷有水分供應，新鮮度增加，草皮的抗性增強。

2.2.6綜合品質評價 由表3可見，δ污泥>δ蘑菇土>δ鋸木屑>δ垃圾土>δ煤渣。關聯(lián)度最大的是污泥處理，即0.885，其次是蘑菇土處理，即0.674，再者是鋸木屑處理，即0.598，最后是垃圾土處理和煤渣處理，關聯(lián)度分別為0.550和0.543，二者差異很小，垃圾土處理稍好于煤渣處理，煤渣處理最差。因此污泥處理的關聯(lián)度明顯優(yōu)于其他處理，說明污泥對狗牙根草皮的坪用價值最好，煤渣最差。

表3 各指標的關聯(lián)系數和關聯(lián)度

2.3成本分析 草皮生產中需同時考慮基質的價格、來源以及草皮的運輸費用等。污泥來源于附近的污水處理廠，只有運輸成本60元/m3；煤渣來源于化肥廠，成本83元/m3，稍微比污泥高，并且煤渣處理草皮較重，相應增加運輸成本；蘑菇土來自附近農戶的蘑菇生產基地，價格70元/m3，成本比污泥高；鋸木屑和垃圾土的成本都比較高，價格分別為85和100元/m3。當前市場上，污泥的材料供應比較充足，所以污泥是最好的基質選擇。

2.4環(huán)境效應分析 收獲草皮后基質的重金屬均達到了國家規(guī)定農用泥質的A級標準[14]和食用農產品產地環(huán)境質量評價標準[15]。煤渣處理中鎘、鉛、鎳、銅、鋅的含量分別降低了91.46%、45.16%、69.23%、32.07%和31.86%；污泥處理中各重金屬的含量分別降低了72.22%、14.91%、52.53%、12.73%和11.68%；蘑菇土處理中各重金屬的含量分別降低了35.94%、5.99%、67.07%、3.62%和56.98%；鋸木屑處理中各重金屬的含量分別降低了72.00%、30.01%、58.98%、28.07%和6.37%；垃圾土處理中各重金屬的含量分別降低了85.55%、75.28%、84.44%、23.02%和70.94%(表4)。因此總體上來說，鎘的含量降低的最多，鎳次之，再者是鉛，銅較少，鋅降低的最少。

另外，煤渣和污泥處理的草樣中銅含量較高，分別為12.14和31.83 mg/kg，鎘的含量較低，分別為0.38和0.45 mg/kg；蘑菇土、鋸木屑和垃圾土處理的草樣中鋅的含量較高，分別為48.39、13.74和21.99 mg/kg，鎘的含量較低，分別為0.22、0.51和0.27 mg/kg(表4)。因此，草樣中銅、鋅的含量較高，鉛次之，鎘、鎳的含量較少。說明狗牙根對銅、鋅的富集作用比較強烈，對鎘、鎳的富集作用較弱，對鉛的富集作用適中。

雖然播的草莖中含有一定的重金屬，但是伴隨著生物量的不斷積累，相比而言，播的草莖中的重金屬元素可以忽略。同時，草皮收獲前后基質中重金屬元素的減少量與草樣中重金屬元素的增加量不成正比，這是因為減少的那部分重金屬可能被雨水淋洗。因此，收獲草皮后土壤和草樣中重金屬含量的變化只能提供定性分析，起到一定的參考價值，并不能反映問題的全部。總之，狗牙根能夠明顯富集廢棄物基質中的銅、鋅含量。

另外，除了煤渣的堿解氮、有效磷和污泥的堿解氮含量沒有增加外，其他基質的堿解氮和有效磷的含量均增加。這是因為有效態(tài)肥料的轉化率與不同基質中的微生物的種類、數目和活性有關。蘑菇土堿解氮含量增加幅度最大，即比原蘑菇土增加了大約20.26倍，垃圾土堿解氮含量增加幅度最小，即比原垃圾土增加了僅僅0.74倍；有效磷的增加幅度均較小，相對來說，垃圾土的較大，為1.70倍，鋸木屑最小，為0.039倍。因此，在以后的狗牙根無土草皮生產過程中，污泥坪床應補充適量氮肥，煤渣坪床應該追施一定量的氮肥和磷肥，以提高狗牙根的抗性和適應性。

表4 收獲草皮后的基質和草樣成分分析結果

注：氮、磷、鉀的單位均是%，即草樣中對應元素的質量分數，其他項目指標的單位均是mg/kg。

因此，利用廢棄物生產無土草皮既可以降低廢棄物的重金屬元素，又能使草皮獲得較高的營養(yǎng)成分。不過，這一方面還有待于進一步研究。

3 討論

廢棄物堆肥對草坪品質影響方面的研究文獻報道比較多[3，5-6，18]，不同的廢棄物因其營養(yǎng)成分和重金屬含量的不同，對草坪的影響也不同。范海榮等[19]認為，垃圾堆肥必須添加適當比例的無機肥料才能達到更好的培肥效果。氮肥含量的多少是決定色澤深淺的主要因素[7，11，20]，所以污泥處理的草皮色澤較好。鄒娟等[21]認為施磷肥能使高羊茅葉綠素含量保持在較高水平，與其結果一致，本試驗中污泥中磷肥的含量也最高。鋸木屑和蘑菇土的保水性能優(yōu)于煤渣，因此草皮的新鮮度較好[22]。煤渣孔隙度大、滲透速度快，污泥養(yǎng)分含量高且均衡，有利于狗牙根生長，這一結果與李艷霞等[23]于2002年對黑麥草(Loliumperenne)研究的結論一致。張守潤等[24]研究了不同氮肥水平對苦豆子(Sophoraalopecuraides)生物量積累動態(tài)的影響，結果表明，氮肥促進細胞的形成和物質的合成，促進了生物量的增加，與本研究的結果一致。植物對重金屬污染極強的耐受能力是植物修復技術的首要條件[25]。目前對草皮重金屬方面的研究報道并不多[26]，研究大多集中在比較不同的草種以及同一草種的不同部位富集重金屬的含量大小。本研究中各基質鎘和鎳的含量降低的較多，鋅和銅降低的較少，這一結論與與周立祥等[27]的結論略有不同，原因可能是不同品種的草對重金屬的吸收能力不同，也有可能是雨水的淋溶導致不同的重金屬流失量不同。這方面研究尚未成熟，仍需進一步探討機理。

蓋度是與密度相關的指標，可以表示植物所占有的空間范圍，在同一時期內草坪的蓋度越大，說明生長速度越快，越容易成坪。污泥處理的草皮已成坪，即蓋度達到87.11%，大于85%，能夠快速的生長和成卷。其他處理的蓋度為30%～50%，遠小于污泥處理的蓋度，在較長時間內不能成坪。草坪地下與地上生長的密切關系證明了在草坪養(yǎng)護中注重根系培育的重要性，并且根系越發(fā)達，活力越大，就越容易成卷[28]。草皮質量的大小直接影響了運輸費用的高低，輕型草皮可以有效降低成本[9]。草皮的質量包括基質和植物的質量，因此相對來說草皮的質量差異主要來源于基質的質量。煤渣處理的蓋度和總生物量優(yōu)于蘑菇土處理，但是煤渣的容重為0.98 g/cm3，蘑菇土的的容重為0.19 g/cm3[22]，因此，煤渣處理的草皮質量遠遠大于蘑菇土處理，運輸成本相應提高，優(yōu)劣相抵，綜合分析比較，蘑菇土較優(yōu)。同時，草皮生產者還可以在草皮出圃之前提前澆水，以進一步地減輕草皮質量。

4 結論

污泥的營養(yǎng)成分(堿解氮、速效磷和速效鉀)較高，能夠滿足草皮的生長，且污泥來源較廣泛，成本最低，綜合品質評價最好，適合作為草皮生產的基質。

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EffectsofdifferentwastesoillessmediumonBermudagrass(Cynodondactylon)sodproduction

ZHU Shu-xia，YIN Shao-hua，ZHANG Jun-wei，WANG Hong-shun，WANG Zhi-yong，LIU Fu-quan

(College of Horticulture and Forestry Sciences，Huazhong Agricultural University，Hubei Wuhan 430070，China)

An experiment was carried out determine the effect of coal cinder, sawdust, municipal sludge, waste compost and mushroom soil on the sod quality character, operating costs and environment benefit of sowing Bermudagrass (Cynodondactylon) named Tiantang 328. The results of this study indicated that Bermudagrass obviously reduced the Cu and Zn content, and the sod color, cover and above-ground biomass in municipal sludge treatments was better or significantly higher than that in other four treatments (P< 0.05).The total biomass and root biomass in the municipal sludge and coal cinder were significantly lower or higher than that in other treatments (P<0.05). The sod freshness was not significant among five treatments (P>0.05). The comprehensive estimation showed that five waster soilless medium in the order: municipal sludge(δmunicipal sludge=0.885)>mushroom(δmushroom=0.674)>sawdust (δsawdus=0.598)>waste compost(δwaste compost=0.550)>coal cinder(δcoal cinder=0.543), suggesting that the municipal sludge was the best soilless medium of the bermudagrass sod.

waste; bermudagrass; soilless sod; comparison

S543+.906

A

1001-0629(2011)01-0068-06

2010-04-12 接受日期：2010-06-08

國家質檢公益項目(200810494-2)

朱淑霞(1984-)，女，山東濟寧人，在讀碩士生，研究方向為草坪管理。

尹少華 Email:yinshaohua@mail.hzau.edu.cn