牛糞和綠化廢棄物堆肥替代泥炭作為栽培基質(zhì)對刺槐生長的影響

曹 靜，朱傳軍，周 嵐，宋庭新

(1.湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068； 2.湖北加冠園林工程有限公司，湖北 宜昌 443000； 3.武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430050)

牛糞和綠化廢棄物堆肥替代泥炭作為栽培基質(zhì)對刺槐生長的影響

曹 靜1.2，朱傳軍1，周 嵐3，宋庭新1

(1.湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068； 2.湖北加冠園林工程有限公司，湖北 宜昌 443000； 3.武漢船舶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 武漢 430050)

為促進(jìn)牛糞和園林廢棄物資源化利用，減少泥炭的開采，以牛糞堆肥和綠化廢棄物堆肥為栽培基質(zhì)進(jìn)行刺槐育苗試驗，探討牛糞堆肥和園林廢棄物堆肥替代泥炭作為刺槐育苗基質(zhì)的可行性。試驗共設(shè)6個處理：T1(100%牛糞堆肥)、T2(75%牛糞堆肥+25%園林廢棄物堆肥)、T3(50%牛糞堆肥+50%園林廢棄物堆肥)、T4(25%牛糞堆肥+75%園林廢棄物堆肥)、T5(100%園林廢棄物)、對照(100%泥炭)。對不同處理刺槐幼苗株高、地徑、主根長、生物量、葉綠素含量、氮含量、磷含量和鉀含量7個指標(biāo)進(jìn)行測定，并采用隸屬函數(shù)法對指標(biāo)進(jìn)行綜合評價分析。結(jié)果表明：T4和T5處理pH值為8.57和8.31，EC值為0.87 dS/m和0.56 dS/m，低于T1—T3處理，在植物生長適宜范圍內(nèi)；T4和T5處理刺槐株高、地徑、主根長、生物量、葉綠素及主要營養(yǎng)元素含量較高，且接近或高于對照植株；T4和T5處理刺槐苗木綜合評價指數(shù)分別為0.706和0.832，高于對照的0.602。因此，T4和T5處理基質(zhì)可用作刺槐育苗代用基質(zhì)。

牛糞； 園林廢棄物； 栽培基質(zhì)； 刺槐

刺槐(Robiniapseudoacacia)由于具有適應(yīng)性強、生長速度快、材質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)點，已成為我國干旱、半干旱地區(qū)的主要造林樹種[1]。泥炭因具有通氣性良好、持水力強、保肥力高等優(yōu)點，是刺槐育苗栽培基質(zhì)的主要原料。然而，泥炭價格高昂，且是一種不可再生資源，并且泥炭開采會對濕地生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，目前，許多國家和地區(qū)已明令禁止對其進(jìn)行開采[2]。因此，尋求其他可替代泥炭的資源已成為刺槐培育發(fā)展的必然趨勢之一。

隨著我國畜牧業(yè)的發(fā)展，牛糞產(chǎn)生量不斷增長，大部分直接排放到環(huán)境中，給環(huán)境治理帶來了巨大壓力[3]。同時，隨著我國城市園林綠化的發(fā)展，園林綠化廢棄物的產(chǎn)生量也急劇增加[4]，傳統(tǒng)的填埋和焚燒，既污染環(huán)境，又造成資源浪費。好氧堆肥是目前有機廢棄物處理的最具前景的技術(shù)之一。研究表明，好氧堆肥處理后的牛糞和園林廢棄物養(yǎng)分豐富，富含益微生物，是一種良好的栽培基質(zhì)原料[5-6]。然而，將此原料用于刺槐栽培的研究，目前尚未見報道。鑒于此，以牛糞和園林綠化廢棄物好氧堆肥替代泥炭作為刺槐幼苗栽培基質(zhì)，通過基質(zhì)理化性質(zhì)和幼苗生長發(fā)育指標(biāo)分析，篩選出適合刺槐育苗的基質(zhì)類型與配比，為培育優(yōu)良的園林工程刺槐苗及園林廢棄物資源化利用探索新途徑。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

園林綠化廢棄物堆肥和牛糞堆肥的制備：綠化廢棄物(包括枯枝落葉、喬木修剪物和草坪修剪物等)收集于武漢街道綠化帶，將收集材料預(yù)先粉碎至粒徑小于2 cm，材料的含水量調(diào)節(jié)至65%左右，添加尿素將C/N調(diào)至25，之后堆置成長1.5 m、寬1.0 m、高0.5 m的梯形料堆，進(jìn)行堆肥處理。牛糞收集于武漢市真牛奶牛養(yǎng)殖場。以秸稈為調(diào)理劑，將秸稈與牛糞混合調(diào)整物料C/N為25，含水量調(diào)節(jié)至65%左右，之后堆置成長1.5 m、寬1.0 m、高0.5 m的梯形料堆，進(jìn)行堆肥處理。堆肥每10 d翻堆1次，整個堆肥周期內(nèi)保持物料含水量65%左右，堆肥90 d后，堆肥無異味、溫度達(dá)到環(huán)境溫度并維持穩(wěn)定，即為腐熟。

泥炭購于湖北加冠園林工程有限公司，為進(jìn)口品氏泥炭。供試刺槐(Robiniapseudoacacia)種子購于湖北加冠園林工程有限公司。

1.2 試驗方案

試驗于2015年5月13日至10月13日在湖北加冠園林工程有限公司溫室大棚進(jìn)行。共設(shè)6個基質(zhì)處理，以100%泥炭為對照(CK)，牛糞和園林廢棄物堆肥按體積配比組成另外5個處理：T1(100%牛糞堆肥)、T2(75%牛糞堆肥+25%園林綠化廢棄物堆肥)、T3(50%牛糞堆肥+50%園林綠化廢棄物堆肥)、T4(25%牛糞堆肥+75%園林綠化廢棄物堆肥)、T5(100%園林綠化廢棄物堆肥)。試驗采用完全隨機設(shè)計，每個處理重復(fù)10次。

將不同處理的基質(zhì)混合好后，分別裝入140 mm×100 mm的塑料花盆中。刺槐種子催芽2 d后，每個花盆取1顆種子播種于花盆中，育苗期間，每7 d澆水1次，整個過程無其他肥料加入，其他栽培管理措施與生產(chǎn)上保持一致。

1.3 測定項目及方法

基質(zhì)容重、總孔隙度、持水力、通氣孔隙度等的測定采用環(huán)刀法[7]。取風(fēng)干基質(zhì)加入200 mL環(huán)刀 (W0)中，記錄質(zhì)量W1，浸泡24 h后記錄質(zhì)量W2，自然瀝干4 h記錄質(zhì)量W3，最后在65 ℃下烘干至恒定質(zhì)量，記錄質(zhì)量W4。基質(zhì)容重(g/cm3)=(W4-W0)/200，總孔隙度=(W2-W4)/200×100%，通氣孔隙度=(W2-W3)×100%/200，持水孔隙度=總孔隙度-通氣孔隙度?；|(zhì)pH值、EC值、全氮、全磷、全鉀、速效磷、速效鉀含量等參照鮑士旦[8]的方法測定。

播種5個月后對苗木進(jìn)行破壞取樣，每個處理隨機選取5株苗，進(jìn)行植株形態(tài)指標(biāo)及營養(yǎng)成分含量分析，具體方法如下：將植株用清水洗凈后用蒸餾水潤洗。測量苗木株高、地徑、主根長等形態(tài)指標(biāo)；68 ℃條件下，烘干48 h后測定生物量；將烘干樣品粉碎、過篩后，參照鮑士旦[8]的方法對其進(jìn)行消煮，分別采用凱氏定氮法、鉬藍(lán)比色法、火焰光度計法測定植物樣品全氮、全磷、全鉀含量。

單一指標(biāo)比較并不能準(zhǔn)確地反映各處理苗木的綜合性狀差異，因此，采用模糊數(shù)學(xué)中隸屬函數(shù)的方法，求出7個主要指標(biāo)(株高、地徑、主根長、生物量、葉綠素含量、氮含量、磷含量和鉀含量)的隸屬函數(shù)值平均值，對各處理植株幼苗的生長發(fā)育狀況做出較為準(zhǔn)確的綜合評價，進(jìn)而評價各基質(zhì)的優(yōu)劣。植株綜合評價應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)值法[9]。采用以下公式求各個指標(biāo)的隸屬函數(shù)值：R(Xi)= (Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。式中，Xi為某一指標(biāo)測定值,Xmin、Xmax為該指標(biāo)的最小值和最大值，將植株不同指標(biāo)的隸屬函數(shù)值進(jìn)行累加后求其平均值，即為植株綜合評價指數(shù)，值越大，說明植株生長越好。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SAS和Excel 2003數(shù)據(jù)分析軟件，對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)

如表1所示，6個處理基質(zhì)的容重在0.089～0.573 g/cm3,其中CK基質(zhì)容重最小，T1處理基質(zhì)容重最大，不同處理之間的基質(zhì)容重差異顯著(P<0.05)?；|(zhì)總孔隙度在51.20%～89.42%，其中CK基質(zhì)處理總孔隙度最大，顯著高于牛糞和園林廢棄物配比基質(zhì)T1—T5處理(P<0.05)，T1處理基質(zhì)總孔隙度最小。6個處理基質(zhì)的通氣孔隙度在2.62%～29.66%，其中CK通氣孔隙度最大，顯著高于T1—T4處理，但與T5處理差異不顯著。李婧等[10]研究表明，理想基質(zhì)的容重應(yīng)在0.1～0.8 g/cm3，總孔隙度在60%～90%，通氣孔隙度在15%～30%。CK和T5處理基質(zhì)容重接近于理想基質(zhì)容重，T1—T4處理基質(zhì)容重均處于理想范圍內(nèi)；CK和T5處理基質(zhì)總孔隙度位于理想基質(zhì)總孔隙度范圍內(nèi)，T1—T4處理總孔隙度低于理想范圍；CK、T4和T5處理通氣孔隙度處于理想基質(zhì)范圍內(nèi)，T1—T3處理則低于這一范圍?；|(zhì)持水力在0.85～3.92 g/g，其中CK最高，顯著高于牛糞和園林廢棄物配比基質(zhì)處理(T1—T5) (P<0.05)，牛糞和園林廢棄物配比基質(zhì)中，持水力隨著園林廢棄物添加比例的提高而增大。

表1 不同基質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)

注：同列數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示處理間差異達(dá)5%顯著水平，下同。

6個處理基質(zhì)pH值在6.39～9.22，CK的pH值顯著低于T1—T5處理(P<0.05)，T1—T5處理之間差異顯著(P<0.05)，牛糞和園林廢棄物配比基質(zhì)pH值隨著牛糞添加比例升高而增大?；|(zhì)pH值小于3或大于9都會嚴(yán)重影響植物生長[11]。本試驗中牛糞比例較高的基質(zhì)T1和T2處理，pH值分別為9.22和9.09，超過植物生長適宜范圍，可能會在一定程度上影響刺槐生長。6個處理基質(zhì)的EC值為0.25～2.48 dS/m，各處理之間差異顯著。EC值是反映基質(zhì)水溶液中離子總濃度的指標(biāo)，EC值過低，植物礦質(zhì)營養(yǎng)不足，EC值過高則會造成鹽害和燒根，理想基質(zhì)的EC值應(yīng)小于2.5 dS/m[12]。本試驗中，6個處理基質(zhì)的EC值均在理想基質(zhì)范圍內(nèi)。

2.2 不同基質(zhì)的營養(yǎng)元素含量

如表2所示，基質(zhì)全氮含量在8.06～18.58 g/kg，全磷含量在0.46～13.38 g/kg，全鉀含量在1.56～14.89 g/kg， T1—T5處理的全氮、全磷和全鉀含量均顯著高于CK(P<0.05)。速效磷在65.26～660.28 mg/kg，速效鉀在140.48～556.57 mg/kg，T1—T5處理的速效磷、速效鉀含量均顯著高于CK(P<0.05)。牛糞和園林廢棄物配比基質(zhì)T1—T5中，基質(zhì)營養(yǎng)元素含量隨著牛糞添加比例升高而增大。

表2 不同基質(zhì)的營養(yǎng)元素含量

2.3 不同基質(zhì)對刺槐生長的影響

各處理基質(zhì)對刺槐株高影響如圖1A所示，T4處理植株株高最高，T1處理株高最低，T2—T5處理的株高與CK差異不顯著(P<0.05)，T1處理株高顯著低于CK(P<0.05)。各處理刺槐地徑生長如圖1B所示，T4處理植株地徑最大，T1處理地徑最小，T2—T5處理的地徑與CK差異不顯著(P<0.05)，T1處理地徑顯著低于CK(P<0.05)。刺槐主根根長在各處理基質(zhì)的表現(xiàn)如圖1C所示，T5處理的主根長最長，顯著高于其他處理(P<0.05)；T3、T4和CK主根長之間差異不顯著(P<0.05)，并且三者均顯著高于T1、T2處理(P<0.05)。各處理基質(zhì)對刺槐生物量的影響如圖1D所示，T5處理生物量最大，顯著高于其他處理(P<0.05)；CK和T4處理之間差異不顯著(P<0.05)，并且顯著高于T1—T3處理(P<0.05)；T2和T3處理之間差異不顯著(P<0.05)，并且顯著高于T1處理(P<0.05)。牛糞和園林廢棄物堆肥配比基質(zhì)處理刺槐生長指標(biāo)均表現(xiàn)為隨著園林廢棄物添加比例上升而增加?？赡苁且驗榛|(zhì)物理性質(zhì)隨著園林廢棄物堆肥添加比例增加而改善。同時，基質(zhì)在牛糞添加比例較高時，pH值也超過刺槐生長要求，不利于植株生長。

不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，下圖同圖1 不同基質(zhì)處理對刺槐生長的影響

從圖2A可以看出，T4和T5處理植株葉綠素含量顯著高于CK(P<0.05)，T3與CK差異不顯著(P<0.05)，T1和T2處理植株葉綠素含量顯著低于CK(P<0.05)。從圖2B可以看出，T5處理植株氮含量顯著高于CK(P<0.05)，T3和T4處理與CK差異不顯著(P<0.05)，T2和T1處理植株氮含量顯著低于CK(P<0.05)。從圖2C可以看出，T5處理植株磷含量顯著高于CK(P<0.05)，T4處理與CK差異不顯著(P<0.05)，T3、T2和T1處理植株氮含量顯著低于CK(P<0.05)。從圖2D可以看出，T5植株鉀含量顯著高于CK(P<0.05)，T4與CK之間差異不顯著(P<0.05)，T1、T2和T3處理植株鉀含量顯著低于CK(P<0.05)。

圖2 不同基質(zhì)處理對刺槐營養(yǎng)元素含量的影響

2.4 不同基質(zhì)對刺槐的生長發(fā)育綜合評價

由表3可以看出，T1、T2、T3、T4、T5和CK處理的刺槐綜合評價指數(shù)分別為0.109、0.361、0.506、0.706、0.832和0.602。T5和T4處理的綜合評價指數(shù)高于CK，說明刺槐在這2個基質(zhì)處理上的生長效果優(yōu)于泥炭處理。刺槐在T1—T3處理中綜合評價指數(shù)低于CK，說明刺槐在這3個基質(zhì)處理上的生長效果低于泥炭處理。

表3 不同基質(zhì)下刺槐生長發(fā)育綜合評價

3 結(jié)論與討論

本試驗綜合評價結(jié)果表明，T1—T3 3種基質(zhì)處理刺槐育苗效果低于泥炭。T1—T3處理刺槐生長低于CK的原因可能是，一方面，牛糞堆肥具有容重大，總孔隙度、通氣孔隙度和持水力小的特點，高比例添加不利于植株根系伸展及植株水分吸收。另一方面，牛糞堆肥的高pH值影響植株對營養(yǎng)元素的吸收，同時形成堿脅迫，對植株根系造成傷害[13]。添加50%～100%牛糞堆肥的基質(zhì)不利于刺槐生長，這一結(jié)果與胡雨彤等[14]研究牛糞代替泥炭用作栽培基質(zhì)對萬壽菊生長的影響結(jié)果相似。

T4和T5 2種處理基質(zhì)刺槐育苗效果優(yōu)于泥炭，可以替代泥炭用于刺槐育苗。主要原因是，一方面添加75%～100%園林廢棄物堆肥時，基質(zhì)物理性質(zhì)接近或位于理想基質(zhì)范圍內(nèi)，pH值和EC值同樣處于植株生長要求范圍內(nèi)，因此，2種基質(zhì)不會對植株生長造成危害。另一方面，相比于純泥炭基質(zhì)，堆肥基質(zhì)含有較高的營養(yǎng)成分，能為苗株生長后期提供充足的營養(yǎng)，因而促進(jìn)苗株生長和營養(yǎng)成分積累[15]。這一結(jié)果與徐玉坤等[16]的研究結(jié)果相似，園林綠化廢棄物堆肥基質(zhì)能夠促進(jìn)植株地上、地下部分生長以及養(yǎng)分積累。綜上可知，T4(25%牛糞堆肥+75%園林廢棄物堆肥)和T5(100%園林廢棄物)2個處理能夠替代泥炭進(jìn)行刺槐育苗，效果優(yōu)于泥炭及其他處理，建議在生產(chǎn)上應(yīng)用。

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Effects of Cow Dung and Green Waste Composts Used as Substitutes of Peat Matrix on Growth ofRobiniapseudoacaciaSeedlings

CAO Jing1.2,ZHU Chuanjun1,ZHOU Lan3,SONG Tingxin1

(1.Hubei University of Technology,Wuhan 430068,China; 2.Hubei Jiaguan Gardening Engineering Co.，Ltd.,Yichang 443000,China; 3.Wuhan Institute of Shipbuilding Technology,Wuhan 430050,China)

In order to better utilize cow dung and garden waste as resources,as well as reduce peat mining,the seedling test ofRobiniapseudoacaciausing cow dung and green waste compost as cultivation substrate was undertaken.There were six treatments in total: T1(100% cow dung compost),T2(75% cow dung compost and 25% of garden waste compost),T3(50% cow dung compost and 50% of garden waste compost),T4(25% cow dung compost and 75% of garden waste compost) and T5(100% of garden waste),CK(100% peat).Seven indexes including height,diameter,root length,biomass,chlorophyll content,and contents of nitrogen(N),phosphorus(P) and potassium(K)were measured,and the membership function method were employed to do the comprehensive evaluation and analysis.The results indicated that the pH values in T4 and T5 treatments were 8.57 and 8.31,and the EC values were 0.87,0.56 dS/m,which were lower than T1—T3 treatments and in the appropriate range of plant growth.The height,diameter,root length,biomass,contents of chlorophyll and main nutrients ofR.pseudoacaciain T4 and T5 treatments were higher,which were close to or higher than the plants in CK.The comprehensive evaluation indexes of plants in T4 and T5 treatments were 0.706 and 0.832,which were higher than 0.602 in CK.Therefore,the matrix in T4 and T5 treatments can be used as alternative substrates of locust breeding.

cow dung; green waste; cultivation substrate;Robiniapseudoacacia

2016-09-14

湖北省交通運輸廳科技項目(鄂交科教2014 721號)

曹 靜(1970-)，女，湖北枝江人，講師，碩士，主要從事固體廢棄物資源化研究。 E-mail:chaojinghbgydx@163.com

S685

A

1004-3268(2017)02-0100-05