不同废弃物基质对狗牙根无土草皮生产的影响

朱淑霞，尹少华，张俊卫，王洪顺，王志勇，刘福全

(华中农业大学园艺林学学院，湖北 武汉 430070)

不同废弃物基质对狗牙根无土草皮生产的影响

朱淑霞，尹少华，张俊卫，王洪顺，王志勇，刘福全

(华中农业大学园艺林学学院，湖北 武汉 430070)

以狗牙根(Cynodondactylon)天堂草328为植物材料，比较了煤渣、锯木屑、污泥、垃圾土和蘑菇土这5种废弃物基质分别对无土草皮质量性状、生产成本和环境效益3个方面的影响。结果表明,狗牙根可以显著降低废弃物中的铜、锌含量(P<0.05)；污泥处理的颜色、盖度和地上生物量显著高于其他处理(P<0.05)，污泥、煤渣处理的总生物量和根系生物量显著高于其他处理(P<0.05)，各处理之间新鲜度差异不显著(P>0.05)，综合各项坪用性状指标分析，这5种基质的优劣顺序为污泥(δ污泥=0.885)>蘑菇土(δ蘑菇土=0.674)>锯木屑(δ锯木屑=0.598) >垃圾土(δ垃圾土=0.550) >煤渣(δ煤渣=0.543)。上述结果说明污泥最适合作为狗牙根无土草皮的生产基质。

废弃物；狗牙根；无土草皮；比较

传统草皮卷的生产是在优良的土壤上进行的，这对土壤容重、密度、孔隙度等物理性质影响较大，最终导致土壤肥力下降；另外，草皮收获时要带走1.5～2.5 cm的肥土，造成国土资源的浪费。无土草皮可以缩短草皮的生产周期，传统生产的高羊茅(Festucaarundinacea)草坪需2年，在塑料地膜上生产只需7～10周[1-3]。国外草皮无土栽培基质的研究开始得较早，也较多，主要研究方向是利用工农业废弃物来生产无土草皮，如泥炭、椰子纤维、树皮、秸秆、蘑菇渣、腐殖质等[4]。国内在草皮无土栽培基质方面的研究起步相对较晚，研究较少。针对草皮生产中出现的问题，国内一些学者利用珍珠岩、锯末、煤渣[5]、无纺织物[6]、生活垃圾[3]等材料为基质进行研究，探讨混合基质的组成及其对草皮性状的影响，主要涉及混合基质的组成。至于单一基质是否能够快速成坪，以及何种单一基质较适合作为草皮的坪床等方面的研究相对较少。本试验以煤渣、蘑菇土、污泥、垃圾土、锯木屑等废弃物作为狗牙根(Cynodondactylon)无土草皮的基质，比较各基质对草皮成坪性能、生产成本和环境的影响，旨在找到一种适合狗牙根无土草皮生产的基质，并且为不同地区草皮生产者按照生产目的和原料来源利用废弃物生产无土草皮在基质选配上提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验地位于武汉市洪山区华中农业大学花卉基地试验地。地理位置113°41′～115°05′ E，29°58′～31°22′ N，属亚热带湿润季风气候，雨量充沛、日照充足，四季分明。总体气候环境良好，年均降水量1 269 mm，且多集中在6-8月。年均气温15.8～17.5 ℃，年无霜期一般为211～272 d，年日照总时数1 810～2 100 h。

1.2试验材料

1.2.1供试草种 狗牙根品种为天堂草328，由武汉九峰山草坪生产基地提供。

1.2.2供试基质 很多研究表明无土草皮相对于传统草皮来说具有明显的优势[1-3]，因此本试验只做了5种废弃物基质之间的对比，不设土壤对照。

煤渣为华中农业大学南湖火车站提供的经过沙筛网筛选出较小且较均匀的颗粒； 污泥由南湖龙王嘴污水处理厂提供，动态发酵30 d后粉碎风干； 蘑菇土为蘑菇生产大棚废弃的蘑菇，粉碎太阳暴晒30 d； 锯木屑和垃圾土由白沙洲垃圾处理厂提供。

1.3试验设计和方法 试验采用单因素随机区组设计，共5个处理，4次重复。每个小区面积是1.5 m×1.2 m，基质铺设厚度是1.2 cm。试验于2009年4月1日在华中农业大学花卉基地试验田中进行，5月22日取样，在每个小区对角线上等距离取3个10 cm×10 cm的样本。

1.4观测项目与方法

1.4.1基质的性质以及成分 有机质采用K2Cr2O7-外热源法；碱解氮采用NaOH-扩散法；有效磷采用Olsen法；速效钾采用NH4Ac-提取法；pH值采用电位法[7]；重金属采用HNO3-HF-HClO4联合消煮法[8]。

1.4.2草皮坪用性状指标 颜色采用目测法，即在九分制中，9分表示墨绿，1分表示枯黄；盖度采用针刺法，即用1 m×1 m的正方形样方，将样方分为100个格，然后用针刺每一格，统计针触草坪植物的次数，以百分数表示盖度，一般重复5～10次；草皮质量(基质和植物的质量之和)采用直接称鲜质量法，测前24 h充分灌水一次；生物量采用直接称干质量法[9]，用剪刀将草皮的地上部分和地下部分剪开，洗净后于80 ℃条件下烘24 h后分别测地上和根系干质量；草皮新鲜度采用测定植株含水量的方法[10]；综合评分采用灰色关联系数法[11-13]。

灰色关联系数法步骤：

1)数据的无量纲化：选择颜色、盖度、草皮质量、生物量和新鲜度为综合评判草皮坪用性状的指标。因草皮质量的数值越小越好，所以选用第2种转换关系。

2)参比数列的确定：r0=(1，1，1，1，1)

3)处理差序列：Δi=|r-ri|

4)关联系数与关联度：

式中,εi为关联系数；ρ为分辨系数，一般取0.5;δ为关联度,δ越大，说明综合性状越好。

1.5数据处理与分析方法 用Excel 2003和Spss 13.0统计软件进行数据分析与处理。

2 结果与分析

2.1基质的性质及其成分分析

2.1.1营养成分分析 5种基质中蘑菇土的有机质含量最高(452.80 mg/kg)，锯木屑的含量最低(178.25 mg/kg)，垃圾土中有机质的含量仅次于蘑菇土(389.28 mg/kg)，污泥和煤渣有机质的含量相当，约246.00 mg/kg；碱解氮含量最高的是污泥(1 967.07 mg/kg)，最低的是蘑菇土和锯木屑，约38.80 mg/kg，煤渣和垃圾土的碱解氮含量相当，约405.00 mg/kg；基质中速效磷含量最高的是污泥(601.81 mg/kg)，远远高于其他4种基质中的速效磷；基质中的速效钾含量最高的是蘑菇土即5 589.26 mg/kg，污泥和垃圾土的速效钾含量也比较高，约2 100 mg/kg，煤渣中的速效磷的含量最少，仅226.88 mg/kg(表1)。

2.1.2重金属元素含量分析 由表1可以看出，各基质镉含量的范围是0.64～2.56 mg/kg，垃圾土中镉的含量最高，蘑菇土最低；铅含量的范围是8.57～36.90 mg/kg，垃圾土中含量最高，煤渣最低；镍含量的范围是55.90～123.09 mg/kg，煤渣的含量最高，蘑菇土的最低；铜含量的范围是16.83～278.24 mg/kg，污泥的含量最高，蘑菇土的含量最低；锌含量的范围是35.50～227.82 mg/kg，污泥的含量最高，煤渣的含量最低。参照2009年国家标准的城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质的评价标准[16]，所有基质的各重金属元素均达到了标准，而且除煤渣外，均达到了A级标准[14]。但是参照2006年国家标准的食用农产品产地环境质量评价标准[17]，结果表明各个基质的镉和镍含量均超标，

表1 5种基质的成分分析结果

注：pH值无单位，其他项目指标的单位均是mg/kg；☆表示重金属含量超过2009年国家标准的A级污泥的评价标准[14]；*表示重金属含量超过2006年国家标准的食用农产品产地环境质量评价标准[15]。

除此之外，污泥的铜、锌含量也超标；污泥和垃圾土中的重金属元素较多。即所有基质均可以直接用于园林绿化，但是不适合作为食用农产品的生产基质。因此把废弃物应用于园林绿化种植草皮比直接还田种植食用农作物更有意义。

另外，污泥和蘑菇土的pH值呈中性，适合狗牙根草皮的生长；而煤渣、锯木屑和垃圾土的pH值呈碱性，对草皮的生长有负面影响。

2.2不同基质处理对草皮坪用性状的影响

2.2.1不同基质处理对草皮颜色的影响 颜色分值最高的是污泥处理，即4.5，分值最低的是煤渣处理，即2.4。污泥处理和其他所有处理均存在显著差异(P<0.05)；蘑菇土处理和煤渣处理、垃圾土处理差异显著(P<0.05)；煤渣、垃圾土和锯木屑3个处理之间差异互不显著(P>0.05)(表2)。因此以污泥为狗牙根的坪床底土，草皮卷的颜色最好。

2.2.2不同基质处理对草皮盖度的影响 盖度最大的是污泥处理即88.5%，盖度最小的是锯木屑处理即27.8%。污泥处理与其他所有处理差异显著(P<0.05)；煤渣处理与锯木屑、蘑菇土和垃圾土处理显著(P<0.05)；蘑菇土处理与垃圾土、锯木屑处理不显著(P>0.05)；垃圾土和锯木屑处理不显著(P>0.05)(表2)。即以污泥作为狗牙根草皮基质最利于促进草皮成坪，煤渣次之，蘑菇土、垃圾土和锯木屑较差。

由于煤渣孔隙度大、渗透速度快，以及污泥养分含量高且均衡，有利于狗牙根的生长。

2.2.3不同基质处理对草皮质量的影响 污泥处理的草皮质量最大，约123.08 g/dm2，质量最小的是蘑菇土处理约60.67 g/dm2。污泥处理与垃圾土、锯木屑和蘑菇土处理显著(P<0.05)，与煤渣处理不显著(P>0.05)；煤渣处理与锯木屑、蘑菇土处理显著(P<0.05)，与垃圾土处理不显著(P>0.05)；垃圾土处理与锯木屑、蘑菇土处理差异不显著(P>0.05)；锯木屑和蘑菇土处理差异不显著(P>0.05)(表2)。即污泥和煤渣处理的草皮质量最大，垃圾土处理的草皮质量适中，蘑菇土和锯木屑处理的草皮质量最小。

2.2.4不同基质处理对草皮生物量的影响 污泥处理的地上生物量最大，为1.52 g/dm2，最小的是锯木屑处理即0.13 g/dm2。污泥和其他所有处理差异显著(P<0.05)，而其他处理之间差异互不显著(P>0.05)(表2)。即污泥最能促进狗牙根草皮地上生物量的积累，煤渣、锯木屑、蘑菇土和垃圾土促进作用较差且效应相当。

污泥处理的根系生物量最大，为0.60 g/dm2，最小的是蘑菇土处理即0.20 g/dm2。污泥和垃圾土、锯木屑和蘑菇土处理差异显著(P<0.05)，与煤渣处理差异不显著(P>0.05)；煤渣、垃圾土、锯木屑和蘑菇土处理之间互不显著(P>0.05)(表2)。即污泥最能促进狗牙根草皮根系生物量的积累，煤渣、锯木屑、蘑菇土和垃圾土促进作用较弱，磷肥可促进草坪草根系的生长[17]。

污泥处理的总生物量最大，为2.12 g/dm2，蘑菇土处理的最小即0.34 g/dm2。污泥处理除了与煤渣处理差异不显著(P>0.05)外，与其他处理差异均显著(P<0.05)(表2)。优劣顺序为污泥>煤渣>垃圾土>锯木屑>蘑菇土。因此，污泥最能促进狗牙根草皮的总生物量，而锯木屑、蘑菇土不能代替土壤为草皮提供营养成分和水分，不能满足草皮的生长需要，不适合做草皮无土栽培的基质。

2.2.5不同基质处理对草皮新鲜度的影响 所有处理的新鲜度均>70%，依据中华人民共和国农业部2003年发布的草坪品质分级[10]，新鲜度均达到国家一级标准；各处理间新鲜度差异不显著(P>0.05),其中蘑菇土处理的新鲜度最大，即84.44%，煤渣处理的最小，为81.28%(表2)。各处理含水量的顺序为蘑菇土>锯木屑>污泥>垃圾土>煤渣。

注：表中数据为平均值±标准误，同列不同字母表示数据间存在显著差异(P<0.05)；总生物量=地上生物量+根系生物量。

锯木屑和蘑菇土相对于其他基质来说较容易提高草皮植株的含水量。土壤中栽培草皮，如果多日无降水，土壤也能通过毛细管向上输送水分给草坪草，而无土栽培则是将基质置于塑料薄膜上，草坪草生长所需水分完全由基质供给，所以基质的保水性能在无土栽培中是关键的。因锯木屑、蘑菇土的保水蓄水能力强，使植株不断有水分供应，新鲜度增加，草皮的抗性增强。

2.2.6综合品质评价 由表3可见，δ污泥>δ蘑菇土>δ锯木屑>δ垃圾土>δ煤渣。关联度最大的是污泥处理，即0.885，其次是蘑菇土处理，即0.674，再者是锯木屑处理，即0.598，最后是垃圾土处理和煤渣处理，关联度分别为0.550和0.543，二者差异很小，垃圾土处理稍好于煤渣处理，煤渣处理最差。因此污泥处理的关联度明显优于其他处理，说明污泥对狗牙根草皮的坪用价值最好，煤渣最差。

表3 各指标的关联系数和关联度

2.3成本分析 草皮生产中需同时考虑基质的价格、来源以及草皮的运输费用等。污泥来源于附近的污水处理厂，只有运输成本60元/m3；煤渣来源于化肥厂，成本83元/m3，稍微比污泥高，并且煤渣处理草皮较重，相应增加运输成本；蘑菇土来自附近农户的蘑菇生产基地，价格70元/m3，成本比污泥高；锯木屑和垃圾土的成本都比较高，价格分别为85和100元/m3。当前市场上，污泥的材料供应比较充足，所以污泥是最好的基质选择。

2.4环境效应分析 收获草皮后基质的重金属均达到了国家规定农用泥质的A级标准[14]和食用农产品产地环境质量评价标准[15]。煤渣处理中镉、铅、镍、铜、锌的含量分别降低了91.46%、45.16%、69.23%、32.07%和31.86%；污泥处理中各重金属的含量分别降低了72.22%、14.91%、52.53%、12.73%和11.68%；蘑菇土处理中各重金属的含量分别降低了35.94%、5.99%、67.07%、3.62%和56.98%；锯木屑处理中各重金属的含量分别降低了72.00%、30.01%、58.98%、28.07%和6.37%；垃圾土处理中各重金属的含量分别降低了85.55%、75.28%、84.44%、23.02%和70.94%(表4)。因此总体上来说，镉的含量降低的最多，镍次之，再者是铅，铜较少，锌降低的最少。

另外，煤渣和污泥处理的草样中铜含量较高，分别为12.14和31.83 mg/kg，镉的含量较低，分别为0.38和0.45 mg/kg；蘑菇土、锯木屑和垃圾土处理的草样中锌的含量较高，分别为48.39、13.74和21.99 mg/kg，镉的含量较低，分别为0.22、0.51和0.27 mg/kg(表4)。因此，草样中铜、锌的含量较高，铅次之，镉、镍的含量较少。说明狗牙根对铜、锌的富集作用比较强烈，对镉、镍的富集作用较弱，对铅的富集作用适中。

虽然播的草茎中含有一定的重金属，但是伴随着生物量的不断积累，相比而言，播的草茎中的重金属元素可以忽略。同时，草皮收获前后基质中重金属元素的减少量与草样中重金属元素的增加量不成正比，这是因为减少的那部分重金属可能被雨水淋洗。因此，收获草皮后土壤和草样中重金属含量的变化只能提供定性分析，起到一定的参考价值，并不能反映问题的全部。总之，狗牙根能够明显富集废弃物基质中的铜、锌含量。

另外，除了煤渣的碱解氮、有效磷和污泥的碱解氮含量没有增加外，其他基质的碱解氮和有效磷的含量均增加。这是因为有效态肥料的转化率与不同基质中的微生物的种类、数目和活性有关。蘑菇土碱解氮含量增加幅度最大，即比原蘑菇土增加了大约20.26倍，垃圾土碱解氮含量增加幅度最小，即比原垃圾土增加了仅仅0.74倍；有效磷的增加幅度均较小，相对来说，垃圾土的较大，为1.70倍，锯木屑最小，为0.039倍。因此，在以后的狗牙根无土草皮生产过程中，污泥坪床应补充适量氮肥，煤渣坪床应该追施一定量的氮肥和磷肥，以提高狗牙根的抗性和适应性。

表4 收获草皮后的基质和草样成分分析结果

注：氮、磷、钾的单位均是%，即草样中对应元素的质量分数，其他项目指标的单位均是mg/kg。

因此，利用废弃物生产无土草皮既可以降低废弃物的重金属元素，又能使草皮获得较高的营养成分。不过，这一方面还有待于进一步研究。

3 讨论

废弃物堆肥对草坪品质影响方面的研究文献报道比较多[3，5-6，18]，不同的废弃物因其营养成分和重金属含量的不同，对草坪的影响也不同。范海荣等[19]认为，垃圾堆肥必须添加适当比例的无机肥料才能达到更好的培肥效果。氮肥含量的多少是决定色泽深浅的主要因素[7，11，20]，所以污泥处理的草皮色泽较好。邹娟等[21]认为施磷肥能使高羊茅叶绿素含量保持在较高水平，与其结果一致，本试验中污泥中磷肥的含量也最高。锯木屑和蘑菇土的保水性能优于煤渣，因此草皮的新鲜度较好[22]。煤渣孔隙度大、渗透速度快，污泥养分含量高且均衡，有利于狗牙根生长，这一结果与李艳霞等[23]于2002年对黑麦草(Loliumperenne)研究的结论一致。张守润等[24]研究了不同氮肥水平对苦豆子(Sophoraalopecuraides)生物量积累动态的影响，结果表明，氮肥促进细胞的形成和物质的合成，促进了生物量的增加，与本研究的结果一致。植物对重金属污染极强的耐受能力是植物修复技术的首要条件[25]。目前对草皮重金属方面的研究报道并不多[26]，研究大多集中在比较不同的草种以及同一草种的不同部位富集重金属的含量大小。本研究中各基质镉和镍的含量降低的较多，锌和铜降低的较少，这一结论与与周立祥等[27]的结论略有不同，原因可能是不同品种的草对重金属的吸收能力不同，也有可能是雨水的淋溶导致不同的重金属流失量不同。这方面研究尚未成熟，仍需进一步探讨机理。

盖度是与密度相关的指标，可以表示植物所占有的空间范围，在同一时期内草坪的盖度越大，说明生长速度越快，越容易成坪。污泥处理的草皮已成坪，即盖度达到87.11%，大于85%，能够快速的生长和成卷。其他处理的盖度为30%～50%，远小于污泥处理的盖度，在较长时间内不能成坪。草坪地下与地上生长的密切关系证明了在草坪养护中注重根系培育的重要性，并且根系越发达，活力越大，就越容易成卷[28]。草皮质量的大小直接影响了运输费用的高低，轻型草皮可以有效降低成本[9]。草皮的质量包括基质和植物的质量，因此相对来说草皮的质量差异主要来源于基质的质量。煤渣处理的盖度和总生物量优于蘑菇土处理，但是煤渣的容重为0.98 g/cm3，蘑菇土的的容重为0.19 g/cm3[22]，因此，煤渣处理的草皮质量远远大于蘑菇土处理，运输成本相应提高，优劣相抵，综合分析比较，蘑菇土较优。同时，草皮生产者还可以在草皮出圃之前提前浇水，以进一步地减轻草皮质量。

4 结论

污泥的营养成分(碱解氮、速效磷和速效钾)较高，能够满足草皮的生长，且污泥来源较广泛，成本最低，综合品质评价最好，适合作为草皮生产的基质。

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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

国家质检公益项目(200810494-2)

朱淑霞(1984-)，女，山东济宁人，在读硕士生，研究方向为草坪管理。

尹少华 Email:yinshaohua@mail.hzau.edu.cn