園林綠化廢棄物堆肥替代泥炭用于波斯菊的栽培

殷澤欣，張 璐，白一帆

（北京林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，北京 100083）

隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，花卉的需求量逐年增加，進而對作為花卉栽培基質(zhì)的泥炭需求也日益迫切[1-2]。泥炭為不可再生資源，具有涵養(yǎng)水源、調(diào)蓄洪峰、調(diào)節(jié)氣候、減少污染等生態(tài)功能，過度開采勢必會造成濕地生態(tài)系統(tǒng)的破壞，加劇地球溫室效應(yīng)[3]。因此，尋找和發(fā)掘一種性能穩(wěn)定、價格低廉的泥炭代替基質(zhì)尤為重要[4]。已有研究表明：園林綠化廢棄物堆肥質(zhì)地疏松、養(yǎng)分全面，具有較強的保水保肥能力，可以替代泥炭用作栽培基質(zhì)[5]。郝丹等[6]采用10%蛭石、10%珍珠巖和80%(體積比)園林綠化廢棄物堆肥混合物作為金盞菊Calendula officinalis栽培基質(zhì)，可有效提高金盞菊品質(zhì)；倪肖衛(wèi)等[7]將園林綠化廢棄物堆肥作為基質(zhì)進行佛甲草Sedum lineare栽培，其中園林綠化廢棄物堆肥、蛭石和砂土體積比為6∶4∶1時，混合基質(zhì)對佛甲草生長促進作用最顯著。李燕等[8]研究發(fā)現(xiàn)：在泥炭中添加60%～80%的園林綠化廢棄物堆肥，可以顯著提高紅掌Anthurium andraeanum和鳥巢蕨Asplenium nidus的生物量，表明園林綠化廢棄物堆肥可以部分替代泥炭作為紅掌和鳥巢蕨栽培基質(zhì)。

波斯菊Cosmos bipinnata為菊科Compositae植物，因其色彩鮮艷，常被用于園林綠化[9]。目前將園林綠化廢棄物堆肥用于波斯菊栽培的研究還未有報道。本研究將園林綠化廢棄物堆肥替代或部分替代泥炭用作波斯菊栽培基質(zhì)，并測定與分析栽培基質(zhì)的理化性質(zhì)和波斯菊生長狀況，探究園林綠化廢棄物堆肥用作波斯菊栽培基質(zhì)的可行性，以期篩選出栽培基質(zhì)的最佳配比，使園林綠化廢棄物得到科學(xué)、經(jīng)濟、有效的利用。

1 材料與方法

1.1 材料

波斯菊種子與供試泥炭(丹麥品氏泥炭)購于北京林大林業(yè)科技股份有限公司。供試園林綠化廢棄物堆肥材料來源于北京市植物園堆肥廠。制作過程：堆肥前，將園林綠化廢棄物、青儲飼料和脫硫石膏按照體積比為40∶18∶1進行混合，添加尿素，調(diào)節(jié)堆肥混合物碳氮比(C/N)至25～30，澆水并維持含水量為60%～70%，再添加5 mL·kg-1微生物菌劑(康氏木霉Trichoderma koningii和黃孢原毛平革菌Phanerochaete chrysosporium混合物)，最后將堆肥混合物堆成底面積1 m2、高1 m的堆體。在堆肥全過程中，隔3 d翻堆并補充水分。堆肥至28 d時測定相關(guān)指標表明，堆體已完全腐熟。

1.2 方法

1.2.1 試驗設(shè)計 本研究于2021年6—10月在北京林大林業(yè)科技股份有限公司溫室苗圃進行。共設(shè)置5個處理，每個處理設(shè)置5次重復(fù)。試驗方案見表1。

1.2.2 栽培基質(zhì)的制備 5個處理的混合栽培基質(zhì)分別加入質(zhì)量分數(shù)為0.1%的多菌靈殺菌消毒，混合均勻后將其分別裝入180 mm×160 mm 的塑料花盆中，用于波斯菊栽培，同時采集栽培基質(zhì)樣品。

1.2.3 栽培管理 選取顆粒飽滿的波斯菊種子用裝滿泥炭的育苗盤統(tǒng)一育苗，每穴1粒種子。育苗20 d后，在育苗盤中選取長勢一致的波斯菊幼苗分別移栽到裝有5種不同栽培基質(zhì)的塑料花盆中，每盆1株。栽培期間1周澆水1次，以保證植物生長所需水分，其他管理措施保持一致[6]。栽培100 d后，測定每株波斯菊的花朵數(shù)和株高。測定后，將波斯菊整株挖出并用清水清洗干凈，測定其鮮質(zhì)量和根長。

1.2.4 栽培基質(zhì)理化指標測定 栽培基質(zhì)的容重、最大含水量、總孔隙度和通氣孔隙等4個物理性質(zhì)指標參考殷澤欣等[10]的方法測定。栽培基質(zhì)的pH、電導(dǎo)率(EC)、全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀等7個化學(xué)性質(zhì)指標參考鮑士旦[11]的方法測定。其中，稱取一定量的風(fēng)干樣品并加入無水二氧化碳，風(fēng)干樣品與水的體積比為1∶10，在劇烈震蕩10 min并過濾后，測定濾液pH和EC；樣品在加入濃硫酸和過氧化氫消煮后分別測定全氮、全磷和全鉀，其中采用凱氏定氮法測定全氮，采用752紫外光柵分光光度計測定全磷，采用FP640火焰光度計測定全鉀；有效磷通過碳酸氫鈉提取，鉬銻抗比色法測定；速效鉀經(jīng)乙酸銨提取，火焰光度計測定。

1.2.5 波斯菊生長指標測定 分別用精度為0.01 g的電子秤稱量洗凈和烘干后的波斯菊地上部分質(zhì)量和地下部分質(zhì)量。用0～100 cm軟尺測量花盆內(nèi)基質(zhì)表面至波斯菊成株最高點的距離作為株高；測定波斯菊根部最長根的長度作為根長；記錄每株波斯菊花朵數(shù)[6]。

1.2.6 數(shù)據(jù)處理 采用Office 2016軟件進行數(shù)據(jù)處理，采用SPSS 6.1統(tǒng)計分析軟件進行單因素方差分析(one-way ANOVA)和多重比較(P＜0.05)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培基質(zhì)物理性質(zhì)

2.1.1 容重 由表2可知：隨著園林綠化廢棄物堆肥所占添加比例增加，不同栽培基質(zhì)容重逐漸升高。其中，T100處理容重最大，與其他處理差異顯著(P＜0.05)；T0處理容重最小，與其他處理差異顯著(P＜0.05)。ABAD等[12]指出：栽培基質(zhì)的理想容重為＜0.40 g·cm-3，且接近0.40 g·cm-3時更優(yōu)。因此，除T100處理外，其他處理的栽培基質(zhì)容重均處于理想范圍內(nèi)。其中，T75處理容重更接近理想值。

表 2 不同栽培基質(zhì)物理性質(zhì)Table 2 Physical properties of different cultivation substrates

2.1.2 最大含水量 由表2可知：隨著園林綠化廢棄物堆肥所占比例增加，不同栽培基質(zhì)最大含水量逐漸降低。其中，T0處理最大含水量最高，與T100處理差異顯著(P＜0.05)；T100處理最大含水量最低，與T50、T25和T0處理差異顯著(P＜0.05)。除T0處理外，其他處理的最大含水量均處于理想基質(zhì)范圍內(nèi)[13]，能夠調(diào)節(jié)基質(zhì)通氣透水性，為根系生長提供適宜的水氣環(huán)境。

2.1.3 總孔隙度 由表2可知：隨著園林綠化廢棄物堆肥所占比例增加，不同栽培基質(zhì)總孔隙度逐漸降低。其中，T0處理總孔隙度最大，與T100、T75和T50處理差異顯著(P＜0.05)；T100處理總孔隙最小，與T50、T25和T0處理差異顯著(P＜0.05)，所有處理均符合理想基質(zhì)的總孔隙度要求[14]。而隨著園林綠化廢棄物堆肥所占比例增加，不同栽培基質(zhì)的通氣孔隙逐漸升高。其中，T100處理總孔隙最大，與其他處理差異顯著(P＜0.05)；T0處理的通氣孔隙最小，與其他處理差異顯著(P＜0.05)，所有處理均達到基質(zhì)通氣孔隙的理想范圍[14]。

2.2 不同栽培基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)

2.2.1 pH 由表3可知：隨著園林綠化廢棄物堆肥所占比例增加，不同栽培基質(zhì)pH逐漸升高。其中，T100處理的pH最大，與其他處理差異顯著(P＜0.05)；T0處理的pH最小，與其他處理差異顯著(P＜0.05)。因此，T100和T75處理超出理想范圍[15]，其他處理的pH更符合植物對酸堿度的要求。

表 3 不同栽培基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)Table 3 Chemical properties of different cultivated substrates

2.2.2 EC 由表3可知：隨著園林綠化廢棄物堆肥所占比例增加，不同栽培基質(zhì)EC逐漸升高。其中，T100處理的EC最大，與其他處理差異顯著(P＜0.05)；T0的EC最小，與其他處理差異顯著(P＜0.05)。因此，除T100和T0處理外，其他基質(zhì)的EC均處于理想范圍內(nèi)[16]。

2.2.3 養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù) 由表3可知：隨著園林綠化廢棄物堆肥所占比例增加，不同栽培基質(zhì)全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀質(zhì)量分數(shù)逐漸升高。其中，T100處理養(yǎng)分(全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀)質(zhì)量分數(shù)最高，與其他處理差異顯著(P＜0.05)；T0處理養(yǎng)分(全氮、全磷、全鉀、速效磷和速效鉀)質(zhì)量分數(shù)最低，與其他處理差異顯著(P＜0.05)。

2.3 不同栽培基質(zhì)對波斯菊生物量的影響

由表4可知：與T0處理相比，T100、T75、T50和T25處理波斯菊地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量均顯著增加(P＜0.05)。其中，T50處理波斯菊地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量最高，T0處理最低，說明T50處理對波斯菊生物量積累效果最優(yōu)。與T0處理相比，T50處理地上部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量及地下部鮮質(zhì)量、干質(zhì)量分別提高了390.4%、322.2%、145.6%和93.1%。

表 4 不同栽培基質(zhì)對波斯菊生物量的影響Table 4 Effects of different cultivation substrates on the biomass of C. bipinnata

2.4 不同栽培基質(zhì)對波斯菊生長指標的影響

由表5可知：與T0處理相比，T100、T75、T50和T25處理波斯菊株高、花朵數(shù)和根長均顯著增加(P＜0.05)。其中，T50處理波斯菊株高、花朵數(shù)和根長最優(yōu)，T0處理最差，說明T50處理能夠顯著促進波斯菊生長和根系發(fā)育，提高波斯菊觀賞價值。與T0處理相比，T50處理株高、花朵數(shù)和根長分別提高了137.43%、108.99%和95.69%。

表 5 不同栽培基質(zhì)對波斯菊生長指標的影響Table 5 Effects of different cultivation substrates on growth Indexes of C. bipinnata

3 討論

3.1 園林綠化廢棄物堆肥對栽培基質(zhì)物理性質(zhì)的影響

園林綠化廢棄物堆肥結(jié)構(gòu)疏松，具有豐富的大小孔隙，可以提高基質(zhì)的通氣孔隙，降低基質(zhì)的最大含水量，從而更好地協(xié)調(diào)基質(zhì)間空氣的流通和水分的運移，提高植物根部呼吸，有利于根系微生物活動[17]。同時，與泥炭相比，園林綠化廢棄物堆肥較為緊實，因此，園林綠化廢棄物堆肥的添加有利于適當提高基質(zhì)的容重，增強基質(zhì)對植物的支撐作用[18]。但是，當園林綠化廢棄物堆肥添加比例為100%，栽培基質(zhì)的容重較大，導(dǎo)致基質(zhì)的疏松度降低，從而限制了基質(zhì)與外界的空氣交換，不利于植物根系生長[19]。綜合可知：園林綠化廢棄物堆肥添加體積比以25%～75%為宜，此時栽培基質(zhì)的容重、最大含水量、總孔隙度和通氣孔隙均在理想范圍內(nèi)，可以為植物生長提供適宜的物理環(huán)境。

3.2 園林綠化廢棄物堆肥對栽培基質(zhì)化學(xué)性質(zhì)的影響

栽培基質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)反映了基質(zhì)的酸堿環(huán)境和提供養(yǎng)分的能力[16]。園林綠化廢棄物堆肥中含有大量的鈣、鎂、鉀等堿性元素和硝酸鹽、磷酸鹽等可溶性鹽，導(dǎo)致園林綠化廢棄物堆肥的pH和EC均高于泥炭[20]。因此，隨著園林綠化廢棄堆肥體積比的提高，基質(zhì)的pH和EC也逐漸升高。當園林綠化廢棄物堆肥與泥炭的體積比≥75%時，基質(zhì)的pH超出理想范圍，不利于植物生長和發(fā)育。究其主要原因是由于過高的pH會降低磷、鐵、鎂等養(yǎng)分的有效性，從而降低基質(zhì)中有效養(yǎng)分含量。當園林綠化廢棄物堆肥添加比例為100%時，還會導(dǎo)致基質(zhì)EC過高，對植物生長產(chǎn)生抑制作用。這是因為過高的EC會導(dǎo)致基質(zhì)中的滲透勢高于植物根系細胞滲透勢，從而造成植物吸收水分和營養(yǎng)物質(zhì)困難[21]。同時，園林綠化廢棄物堆肥中含有大量營養(yǎng)物質(zhì)，可以為植物的生長提供全面且長效的養(yǎng)分來源[22]，但是，養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)越高并不代表栽培基質(zhì)越好，只有結(jié)合波斯菊生長情況，才能確定園林綠化廢棄物堆肥替代泥炭的最佳比例。

3.3 園林綠化廢棄物堆肥對波斯菊生長的影響

綜合分析可知：園林綠化廢棄物堆肥的添加能夠顯著促進波斯菊生物量積累和根系生長，增加單株花朵數(shù)，從而提高波斯菊觀賞價值。

T75、T50和T25處理栽培基質(zhì)疏松多孔，保水保肥性強，養(yǎng)分豐富，能夠為波斯菊生長提供適宜的物理環(huán)境和充足的養(yǎng)分。但是，T75處理栽培基質(zhì)pH高于理想范圍，會抑制波斯菊根系對養(yǎng)分的吸收，不利于波斯菊地上部分和地下部分的構(gòu)建[23]。因此，T75處理波斯菊株高、花朵數(shù)、根長和生物量低于T50和T25處理。同時，栽培基質(zhì)中的養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)隨著園林綠化廢棄物堆肥添加比例的增加而升高，因此，與T25處理相比，T50處理栽培基質(zhì)養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)較高，更能滿足波斯菊生長需求，有利于波斯菊地上部和地下部生物量積累，從而獲得較高觀賞價值的波斯菊植株。

T100栽培基質(zhì)含有豐富的營養(yǎng)元素，但存在pH和EC較高及容重較大的問題。過高的pH不僅會抑制植物根部對氯離子(Cl-)、鉀離子(K+)和硝酸根離子(NO3-)等無機離子的吸收，還會引起植物生理干旱，破壞植物組織，影響植物體內(nèi)新陳代謝[23-24]。過高的EC會降低植物的吸水能力從而引起滲透脅迫，導(dǎo)致植物發(fā)生鹽害[25]。較大的容重會降低栽培基質(zhì)通氣透水性，不利于植物根部呼吸。因此，T100處理波斯菊株高、花朵數(shù)、根長和生物量均顯著低于T75、T50和T25處理。

T0栽培基質(zhì)具有適宜的總孔隙和通氣孔隙，能夠為波斯菊根系生長提供良好的通氣性，但存在容重較小和EC較低的問題。較小的容重會導(dǎo)致基質(zhì)緊實度降低，不利于基質(zhì)對植物根系的固定[12]。較低的EC會導(dǎo)致基質(zhì)中有效養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)下降，不利于波斯菊生物量的積累和花朵數(shù)的增加，降低波斯菊觀賞價值[24]。此外，T0處理栽培基質(zhì)養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)顯著低于其他處理，不利于波斯菊地上部分和地下部分生物量積累和生長[23]。因此，T0處理下波斯菊株高、花朵數(shù)、根長和生物量最低，均顯著低于T100、T75、T50和T25處理。

4 結(jié)論

在泥炭中添加適量園林綠化廢棄物堆肥制成栽培基質(zhì)，可以增加基質(zhì)養(yǎng)分質(zhì)量分數(shù)，提高基質(zhì)容重、通氣孔隙、pH和EC。但園林綠化廢棄物堆肥與泥炭的體積比＞75%會導(dǎo)致栽培基質(zhì)容重、pH和EC超出最優(yōu)基質(zhì)范圍，不利于波斯菊生長。園林綠化廢棄物堆肥部分替代泥炭可以顯著提高波斯菊株高、花朵數(shù)、根長和地上部分及地下部分生物量，其中，以園林綠化廢棄物堆肥∶泥炭為50∶50 (體積比)組成的栽培基質(zhì)理化性質(zhì)最為適宜，且波斯菊生長最佳。