康凱麗，王 樸，梁玉婷，涂繼紅

(武漢市園林科學(xué)研究院，湖北武漢 430081)

基質(zhì)栽培是無土栽培的重要類型，我國是居世界第一位的設(shè)施園藝大國，但基質(zhì)栽培面積所占比例不足1%，隨著我國種植業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整和社會(huì)主義新農(nóng)村的建設(shè)，花卉、蔬菜產(chǎn)業(yè)正由傳統(tǒng)的個(gè)體形式向工廠化、規(guī)?；⑹袌龌姆绞睫D(zhuǎn)變，基質(zhì)栽培將會(huì)有很大的發(fā)展空間。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年產(chǎn)生畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等各類有機(jī)廢棄物約有60億t，且利用處置率較低。隨著人們環(huán)保意識的提高，填埋、丟棄、堆焚等有機(jī)廢棄物傳統(tǒng)處置方式正在改變，已逐漸形成肥料化、飼料化、能源化、基料化、材料化5種利用模式，將有機(jī)廢棄物作為原料進(jìn)行栽培基質(zhì)研發(fā)是當(dāng)前無土栽培技術(shù)的研究熱點(diǎn)。有機(jī)廢棄物如秸稈中有大量的有機(jī)質(zhì)、氮、磷、鉀、鈣、鎂、硅、硫和其他微量元素，是重要的有機(jī)肥源之一，如利用樹皮、鋸末、刨花、水苔、碎石、泥炭土、椰糠、菌渣、桑枝屑、核桃殼等作為栽培基質(zhì)能夠?yàn)橹仓晏峁└嗟臓I養(yǎng)成分，還可降低基質(zhì)制作成本，符合低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念。良好的栽培基質(zhì)需具有固定支持植株、提供植株所需營養(yǎng)、透氣、持水以及緩沖作用等基本功能。有機(jī)廢棄物來源廣泛，種類繁多，其理化性質(zhì)可直接或間接影響基質(zhì)的綜合性能，因此掌握有機(jī)廢棄物原料性質(zhì)是獲得良好栽培基質(zhì)的前提。該研究選取幾種有機(jī)廢棄物并對其特性進(jìn)行綜合分析，旨在為有機(jī)廢棄物的基質(zhì)化利用提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

有機(jī)廢棄物主要來自武漢及周邊市區(qū)、武漢市大型花卉市場。選擇的材料有木薯渣、蚯蚓土、園林廢棄物、松鱗、椰糠、泥炭。其中木薯渣為木薯生產(chǎn)乙醇后的殘?jiān)?，并?jīng)厭氧發(fā)酵；蚯蚓土為蚯蚓養(yǎng)殖后篩分物；蘆葦末為蘆葦稈粉碎后自然堆放90 d后物料;園林廢棄物為武漢市園林綠化修剪后收集植物殘?bào)w經(jīng)堆制發(fā)酵的產(chǎn)物；椰糠、泥炭購于花卉市場；椰糠為椰磚浸水后的松散顆粒。

容重、孔隙度測定。容重和孔隙度按照郭世榮的方法測定，取一定體積的塑料燒杯，稱重空燒杯質(zhì)量，加滿風(fēng)干待測物，待測物的緊實(shí)程度與種植時(shí)的緊實(shí)度相當(dāng)，稱裝滿待測物的燒杯質(zhì)量，加水至飽和狀態(tài)，飽和水狀態(tài)下稱重()，然后把塑料杯倒置，讓杯中的水分流出，至容器中沒有水分流出為止，稱重()。結(jié)果計(jì)算公式如下：

容重(g/cm)=(-)

(1)

總孔隙度=[(-)] ×100

(2)

通氣孔隙度=[(-)] ×100

(3)

持水孔隙度=[(-)] ×100

(4)

電導(dǎo)率、pH的測定。將風(fēng)干基質(zhì)與去離子水以1∶5比例混合，充分浸泡后用攪拌器攪拌5 min后取過濾液，靜止幾分鐘后，用DDS-12電導(dǎo)儀測電導(dǎo)率(EC)；用pH計(jì)測定pH。

有機(jī)質(zhì)、養(yǎng)分含量測定。有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、全鉀含量測定參考有機(jī)肥料NY 525—2012。有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法，全氮含量采用硫酸-過氧化氫消煮凱氏定氮儀測定，全磷含量采用硫酸-過氧化氫消煮釩鉬黃比色法測定，全鉀含量采用硫酸-過氧化氫消煮火焰光度法測定。

發(fā)芽指數(shù)測定。取20 g原料鮮樣，加入200 mL蒸餾水，振蕩30 min，收集浸提液，于培養(yǎng)皿內(nèi)鋪入相應(yīng)大小的濾紙一張，均勻放進(jìn)30粒顆粒飽滿大小接近的小白菜種子，用移液管取5.0 mL堆肥浸提液于培養(yǎng)皿，將培養(yǎng)皿放置在(25±1)℃、80%濕度培養(yǎng)箱中培養(yǎng)72 h，并以蒸餾水進(jìn)行對照試驗(yàn)。測定種子發(fā)芽率和根長，并計(jì)算發(fā)芽指數(shù)(GI)：

GI=(浸提液的種子發(fā)芽率×種子根長)/(蒸餾水的種子發(fā)芽率×種子根長)×100%

(5)

采用Excel整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用SPSS 20.0進(jìn)行單因素方差分析，采用鄧肯檢驗(yàn)法比較不同處理間數(shù)據(jù)差異性(<0.05)。運(yùn)用隸屬函數(shù)法對有機(jī)廢棄物綜合效果進(jìn)行評價(jià)。隸屬函數(shù)值公式如下：

()=(-)/(-)(=1，2，3，…，；=1，2，3，…，)

(6)

若某一個(gè)指標(biāo)與長勢為負(fù)相關(guān)，則用反隸屬函數(shù)計(jì)算，公式如下：

()=1-(-)/(-)(=1，2，3，…，；=1，2，3，…，)

(7)

計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)：

(8)

計(jì)算權(quán)重系數(shù):

(9)

計(jì)算綜合評價(jià)值：

(10)

式中，表示第個(gè)處理第個(gè)指標(biāo)值，表示第個(gè)指標(biāo)的最小值，表示第個(gè)指標(biāo)的最大值。值越大，表示生長越好。

2 結(jié)果與分析

從表1可以看出，不同種類的有機(jī)廢棄物容重不同，容重較大的為蚯蚓土、木薯渣，分別為0.67、0.47 g/cm，園林廢棄物與泥炭的容重接近，蘆葦末最低，僅為0.18 g/cm?？傮w來看有機(jī)廢棄物容重較低，體現(xiàn)質(zhì)地偏輕的特點(diǎn)。總孔隙度最高為椰糠，達(dá)86.43%，其次為蘆葦末，為82.35%，木薯渣與泥炭總孔隙度接近，分別為60.12%、61.96%。不同基質(zhì)原料孔隙比有所差異，最小為椰糠，孔隙比為1∶4.88，其次為泥炭，為1∶3.32，蘆葦末與蚯蚓土大小孔隙相當(dāng)，孔隙比接近1∶1，可知椰糠與泥炭通氣孔隙度偏低，持水孔隙度較多，基質(zhì)原料保水性較好，但透氣性較差。

表1 有機(jī)廢棄物的物理性質(zhì)

由表2可知，不同基質(zhì)原料的pH不同，其中蚯蚓土的pH最高，達(dá)8.38，呈堿性，園林廢棄物與蘆葦末pH在7左右，基本為中性，木薯渣、椰糠、泥炭pH小于7，為酸性，泥炭pH最低，為5.06。電導(dǎo)率從高到低依次為木薯渣>蘆葦末>蚯蚓土>園林廢棄物>椰糠>泥炭，可見與泥炭相比有機(jī)廢棄物的電導(dǎo)率普遍偏高，也是制約有機(jī)廢棄物直接作為栽培基質(zhì)的重要因素。有機(jī)質(zhì)含量最高為椰糠，達(dá)86.64%，木薯渣與園林廢棄物有機(jī)質(zhì)含量在45.00%左右，蘆葦末與泥炭有機(jī)質(zhì)含量在50.00%以上，蚯蚓土的有機(jī)質(zhì)含量偏低，僅為37.79%。對養(yǎng)分元素來說，椰糠全氮含量最高，為3.65%，蘆葦末、蚯蚓土、泥炭全氮含量在1.00%左右；不同有機(jī)物料全磷含量差異較大，最高為木薯渣，全磷含量為1.60%，蘆葦末與泥炭全磷含量較低，分別為0.23%、0.11%。全鉀含量最高的為椰糠，達(dá)8.82%，園林廢棄物與泥炭全鉀含量偏低，在0.50%以下?？傪B(yǎng)分含量由高到低依次為椰糠>木薯渣>蚯蚓土>園林廢棄物>蘆葦末>泥炭。

從表3可以看出，不同有機(jī)廢棄物的浸提液發(fā)芽指數(shù)不盡相同，最高為木薯渣，達(dá)77.88%，其次為泥炭、蚯蚓土，分別為66.29%、62.11%，蘆葦末最低，發(fā)芽指數(shù)僅為27.12%；除蘆葦末外，各原料的發(fā)芽指數(shù)均在50%以上。通常認(rèn)為，發(fā)芽指數(shù)在50%以上說明經(jīng)堆漚發(fā)酵的物料基本腐熟，對植物基本沒有毒性。

隸屬函數(shù)法是一種在多指標(biāo)測定基礎(chǔ)上對材料進(jìn)行綜合評價(jià)的方法，可考慮到對綜合評價(jià)有負(fù)影響的指標(biāo)，使結(jié)果更為客觀、合理。隸屬函數(shù)法得到的評價(jià)值越高，有機(jī)廢棄物作為基質(zhì)原料綜合表現(xiàn)越好。對不同有機(jī)廢棄物進(jìn)行綜合評價(jià)，結(jié)果見表4，評價(jià)值從高到低依次為椰糠>木薯渣>蚯蚓土>園林廢棄物>泥炭>蘆葦末，可知除蘆葦末外，其他物料綜合評價(jià)值均高于泥炭，均有代替泥炭作為栽培基質(zhì)原料的可能性。

表2 有機(jī)廢棄物的化學(xué)性質(zhì)及養(yǎng)分含量

表3 供試有機(jī)廢棄物浸提液發(fā)芽指數(shù)

3 討論與結(jié)論

通過對有機(jī)廢棄物的理化性質(zhì)分析，可知有機(jī)廢棄物原料普遍容重小，質(zhì)地偏輕，有較高的孔隙度，但孔隙比不盡相同，這與材料質(zhì)地、粒徑相關(guān)。pH和電導(dǎo)率是衡量基質(zhì)品質(zhì)的重要指標(biāo)，pH對植物生長和栽培基質(zhì)中營養(yǎng)元素的溶解釋放及微生物活性都有緊密聯(lián)系，基質(zhì)中自帶的可溶性鹽分直接影響植物根系營養(yǎng)液的平衡。所選有機(jī)廢棄物基本呈中性偏酸性，可滿足大部分植物對酸堿度的要求；電導(dǎo)率偏高，可為植物生長提供充足的礦質(zhì)養(yǎng)分?？紫抖仁呛饬炕|(zhì)性狀的另一重要指標(biāo)，良好的通氣和保水性能可為植物根系創(chuàng)造良好的生長環(huán)境。通常有機(jī)廢棄物含有較高的有機(jī)質(zhì)及營養(yǎng)成分，可為植物提供充足的養(yǎng)分。

表4 不同有機(jī)廢棄物的綜合評價(jià)

椰糠含有較多的木質(zhì)素和纖維素，可部分或完全代替泥炭作為栽培基質(zhì)，如將椰糠、枯枝落葉與泥炭混合可作為盆栽杜鵑的栽培基質(zhì)。椰糠可完全代替泥炭與蛭石、珍珠巖等按不同比例混合作為觀賞鳳梨和盆栽袋鼠花的栽培基質(zhì)，椰糠已成為代替泥炭的主要基質(zhì)之一。木薯渣是木薯生產(chǎn)加工淀粉或乙醇后的副產(chǎn)品，目前多作為畜牧飼料應(yīng)用。近年來將木薯渣作栽培基質(zhì)取得良好效果，將木薯渣代替一半泥炭作為栽培基質(zhì)可顯著提升番茄產(chǎn)量品質(zhì)和抗氧化能力，木薯渣也可作為園林花卉八仙花的栽培基質(zhì)。園林廢棄物通常指在城市園林綠化中植物新陳代謝自然產(chǎn)生的或是在綠化養(yǎng)護(hù)過程中產(chǎn)生的修剪物、廢棄草花及雜草等植物性材料，園林廢棄物經(jīng)堆肥化處理，形成的有機(jī)產(chǎn)品含大量營養(yǎng)元素和腐殖質(zhì)物質(zhì)，可作為多種花卉栽培基質(zhì)，添加園林廢棄物堆肥能明顯促進(jìn)非洲鳳仙、矮牽牛、金盞菊的生長。由于單一基質(zhì)理化性質(zhì)差別較大，存在不同程度的缺陷，很難滿足植物生長的各項(xiàng)需求，如該試驗(yàn)中蘆葦末綜合排名不及泥炭，但在生產(chǎn)中可選擇2～3種不同材料進(jìn)行復(fù)配使用，可彌補(bǔ)單一基質(zhì)的缺陷，在理化性質(zhì)方面更趨于合理，達(dá)到植物生長要求。

該試驗(yàn)以有機(jī)廢棄物的理化性質(zhì)為主要參考指標(biāo)，探討了椰糠等有機(jī)廢棄物作為栽培基質(zhì)的可行性，隸屬函數(shù)法綜合評價(jià)順序?yàn)橐?木薯渣>蚯蚓土>園林廢棄物>泥炭>蘆葦末，表明大部分農(nóng)林廢棄物均可通過基質(zhì)化開發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。我國農(nóng)林有機(jī)廢棄物資源化利用研究任重而道遠(yuǎn)，將廢棄物開發(fā)為植物栽培基質(zhì)是其中重要的途徑之一，對傳統(tǒng)發(fā)酵技術(shù)和配方技術(shù)的不斷改進(jìn)，進(jìn)一步提升基質(zhì)產(chǎn)品品質(zhì)，滿足多樣化需求，仍是今后研究的重點(diǎn)方向。