利用植物废弃物生产无土草毯的研究

解张慧，向佐湘*，肖晗华

（1湖南农业大学农学院，长沙410128；2湖南农业大学园艺园林学院，长沙410128）



利用植物废弃物生产无土草毯的研究

解张慧1，向佐湘1*，肖晗华2

（1湖南农业大学农学院，长沙410128；2湖南农业大学园艺园林学院，长沙410128）

摘 要：利用植物废弃物茶叶渣、玉米须，农业生产废弃物蘑菇渣作为无土草毯主要基质材料，探讨不同配方基质对无土草毯的生长发育及质量的影响。结果表明：6个配方草毯基质的物理性质完全能满足无土草毯基质要求；化学性质中，除蘑菇渣为弱碱性（pH 7. 61）外，其余配方均能满足要求。从基质的理化性状、草毯的生物学习性与质量及生产成本综合考虑，茶叶渣为最优配方，无需添加辅料即可直接作为无土草毯生产基质。

关键词：植物废弃物；茶叶渣；玉米须；蘑菇渣；无土草毯

随着城市草坪面积的不断扩大，草皮的需求量在不断增加。传统草皮生产方式生产周期长，收获时将带走大量表土、起草皮耗工多、运输量大、铺植工作量大［1～3］。研究发现，利用基质栽培方式生产无土草毯不破坏耕地、生产周期短、运输方便、成活率高、无缓苗期、可持续生产，是一项具有广阔前景的技术含量较高的草皮生产技术［4］。国内很多学者以堆制树皮、锯木屑、稻壳、蘑菇渣、秸秆、煤渣、污泥、泡沫塑料、无纺布等有机或无机材料作为栽培基质进行草皮的无土栽培研究［5～8］。对茶叶渣、玉米须的相关研究主要集中在治理环境、资源化利用、食品药品等方面［9～12］，作为草皮栽培基质的研究则未见报道。

植物提取物作为目的有效物质在植物体内的含量一般都不高，为了得到一定数量的植物提取物，需要加工大量的植物原料，同时也产生了数量巨大的废弃物。植物提取生产中的废弃物属于工业“三废”中的废渣，如果处理不当会对生产企业造成严重的经济损失，同时也对生态环境和人类健康造成威胁。但另一方面，植物提取废弃物的主要成分为纤维素等有机质，质量轻、疏松多孔、吸水保肥、物理性能良好，含有草坪植物生长发育所需的营养元素，具备草毯基质的基本特征。因此，利用植物提取废弃物作为草毯基质，既解决了植物提取废弃物堆放的场所，变废为宝，又能有效降低无土草毯成本，产生较好的经济效益，达到双赢的目的［13］。本研究以植物提取废弃物茶叶渣、玉米须，农业生产废弃物蘑菇渣作为无土草毯主要基质材料，探讨不同配方基质对无土草毯的生长发育及草毯质量的影响，为利用植物提取废弃物生产无土草毯提供理论和实践依据。

1 材料与方法

1. 1 试验材料

试验在湖南省长沙市湖南农业大学草业科学专业教学科研基地进行。供试草种为海浪海滨雀稗（Paspalum vaginatum Sw.），取自湖南农业大学草业基地。阻隔材料为60 g/ m2园艺地布。试验基质为由康宝莱蕾硕（湖南）天然产物有限公司提供的茶叶渣、玉米须；湖南农业大学耘园基地蘑菇收获后废弃的下脚料；长沙市售泥炭土、珍珠岩。

1. 2 试验设计与方法

试验设置6个处理（表1），采用随机区组排列，3次重复，共18个试验小区。小区面积1 m2，各小区之间用红砖隔离，阻隔材料均为园艺地布。试验地安装了完善的草坪喷灌系统。

表1 试验处理Table 1 Treatments in this test

基质人工打散充分混合均匀后，均匀铺设在试验小区中，铺设厚度为2 cm。海滨雀稗采用草茎撒播，用量为1 kg/ m2。将草茎均匀撒播在试验小区内，覆盖薄薄一层基质，盖上无纺布，浇透水，按照无土草毯生产技术常规管理。试验开始时间为2014 年7月21日。

1. 3 测定内容与方法

基质理化性质测定：容重、毛孔孔隙度采用环刀法测定；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值采用电位法测定。

草坪坪用性状指标观测：采用刘建秀的草坪质量评价体系，从景观、性能、应用适合度三个方面评价草坪质量［14］。

1. 4 数据处理与分析

试验采用Excel2003、SPSS统计分析软件对所得数据进行处理与分析。

2 结果与分析

2. 1 基质物理性质分析

从外观看，茶叶在提取过程中经过切碎处理，产生的茶叶渣纤细均匀一致，基质摊铺厚薄均匀一致。玉米须在提取过程中未经切碎处理，纤维较长，容易结块，基质摊铺均匀性较差，铺设基质的人工成本也较高。由表2可知，茶叶渣容重最小，为0. 50 g/ cm2，蘑菇渣容重最大，为0. 77 g/ cm2。玉米须的通气孔隙度最大，为35. 62%，蘑菇渣的通气孔隙度最小，为12. 61%。6个处理的毛管孔隙度均高于一般的土壤毛管孔隙度，其中毛管孔隙度最大的是蘑菇渣，为59. 57%，毛管孔隙度最小的是玉米须，为44. 00%。6个处理的总孔隙度在72. 08%～81. 13%之间，其中茶叶渣的总孔隙度最大，为81. 13%，蘑菇渣的总孔隙度最小，为72. 08%。一般理想的草坪土壤孔隙度为50%，本试验所有处理的总孔隙度均达到了70%以上，显著高于草坪土壤孔隙度，说明6个处理的无土草毯基质通风透气，保水保肥能力良好，具有疏松多孔、质地轻、容重小的特点，符合无土草毯基质的基本要求。

表2 各处理基质物理性质Table 2 Physical properties of matrix in different treatments

2. 2 基质化学性质分析

2. 2. 1 pH值

草坪草生长适宜的pH值为5. 5～6. 5，在适宜的pH值范围内，草坪草对养分的吸收利用率高，生长良好。从表3可见，6个处理的pH值在5. 30～7. 61之间，其中A、B、E、D的pH值基本在适宜范围内；玉米须的pH值最小，为5. 30；蘑菇渣的pH值最大，为7. 61，属弱碱性，不利于大多数草坪草生长；处理F的pH值为6. 54，与适宜草坪草生长的pH值差异不大。由于本试验采用的草种为耐盐碱的海滨雀稗，基质pH值在8. 0时也能生长，甚至能用海水浇灌，因此本试验中处理C的草坪草并没有出现生长不良的现象。

2. 2. 2 有机质含量

有机质不仅能持久地供给草坪草养分还能增强草毯基质的保水保肥能力，因此有机质含量高是草毯基质的优良性状之一。从表3可以看出，6个处理的有机质含量在89. 3～116. 5 g/ kg之间，均高于一般草坪土壤有机质20～50 g/ kg的含量。其中茶叶渣的有机质含量最高，为116. 5 g/ kg；以其为主要成分的混合基质处理D和E的有机质含量也比较高，分别为112. 51、114. 45 g/ kg；蘑菇渣的有机质含量最低，为89. 26 g/ kg。由此可见6个处理的有机质含量高，均能满足草坪草生长发育的需要。

2. 2. 3 N、P、K养分含量

速效养分含量是评价基质供给作物养分能力的重要指标。6个配方处理中的N含量为1039. 92～1459. 93 mg/ kg，各处理相差不大；P含量为100. 09 ～325. 35 mg/ kg，其中蘑菇渣的有效磷含量最高，为325. 35 mg/ kg，玉米须的有效磷含量最低，为100. 09 mg/ kg，二者相差3. 25倍；K含量为511. 59～897. 43 mg/ kg，同样是蘑菇渣的有效钾含量最高，为897. 43 mg/ kg，处理F的有效钾含量最低，为511. 59 mg/ kg（表3）。2002年肖汉乾等曾对湖南省烟区土壤进行调查分析，发现植烟土壤速效氮、磷、钾含量很高，分别为185. 3±55、19. 7±10. 2、118. 1±45. 9 mg/ kg［15］。而本试验6个配方处理的N、K、P含量远高于湖南省烟区土壤，完全能用于草毯生产。

表3 各处理基质化学性质Table 3 Chemical properties of matrix in different treatments

2. 3 不同基质对海滨雀稗草毯生物学性状的影响

2. 3. 1 生物量

地上、地下生物量是草坪养护管理上的一个重要指标，地上、地下生物量大，则草毯密度大，草毯强度高；地上、地下生物量小，则生长势弱、易滋生杂草、草坪质量低、草毯起卷困难。由表4可知，各处理的地上生物量无显著差异，变化范围在5. 02～6. 99 g/ dm2之间。但地下生物量差异显著，变化范围在0. 95～3. 61 g/ dm2之间，其中处理B（玉米须）的地下生物量最高，为3. 61 g/ dm2，处理A（茶叶渣）的地下生物量最低，为0. 95 g/ dm2。

2. 3. 2 草毯重量

草毯重量决定了起草毯的难易程度、劳动成本以及草毯的运输成本，是提高经济效益的一个重要因素。由表4可见，各个处理草毯重量在105. 9～178. 25 g/ dm2之间，其中处理C（蘑菇渣）草毯重量最大，为178. 25 g/ dm2，处理A（茶叶渣）的草毯重量最小，为105. 9 g/ dm2。茶叶渣草毯重量小，有利于降低起草毯成本及运输成本。蘑菇渣草毯重量大，将会增加起草毯难度和成本。

2. 3. 3 成卷时间

生产者都希望草毯成卷时间短，以降低生产成本，增加单位时间内的生产次数。受阻隔材料园艺地布的影响，本试验部分草毯根系穿过阻隔材料扎入土壤，导致根系横向生长势弱，不能在短时间内集结成网，因此其成卷时间基本上为其成坪时间。从表4可知，6个处理的成卷时间在40～46 d之间，其中处理D的成卷时间最短，为40 d；处理B（玉米须）的成卷时间最长，为46 d，处理D比处理B缩短了成卷时间6 d。

表4 不同处理地上、地下生物量、草皮重量、成卷时间Table 4 Aboveground and underground biomass，turf weight and rolling time in different treatments

2. 4 不同基质对海滨雀稗草毯坪用性状的影响

草坪强度与草坪的地下生物量相关，草坪根系在土壤中形成网状密集分布、纵横交错，根系越多，地下生物量越大，则草坪强度越强。由表4地下生物量数据可知，各处理草坪强度从大到小依次为：B > F > D > E > C > A。

根据不同处理的成坪速度（表5）来看，最快的为处理F，40 d；最慢的为处理A（茶叶渣），45 d。

质地、色泽、绿色期是草坪坪用性状中最直观的指标，叶片纤细、光滑柔软、绿色期长是优质草毯的重要标志。由表5可知，6个处理的叶片宽度在2. 91～3. 22 mm之间，叶片宽度越小，草坪草质地越好，其排序依次为：A > D > C > F > E > B，但各处理差异不大，均属于中细叶范畴。6个处理色泽均为深绿，无差异。各处理的草毯绿色期在261～273 d之间，差异不大，其中绿色期最长的是处理F，273 d；最短的是处理A（茶叶渣），261 d，比处理F短12 d。

表5 不同处理的草毯成坪速度、叶片宽度、色泽、青绿期Table 5 Formation speed，leaf width and color，and greenperiod of grass blanket in different treatments

2. 5 不同处理的草毯质量评价

根据刘建秀提出的草坪坪用价值综合评价体系［14］确定草坪坪用性状指标，再根据草坪坪用性状评价标准［16］对不同基质栽培的草毯质量进行评价，评价结果见表6。从表中可以看出，不同基质配方的草毯各项评价指标的分数差异较小。

表6 各处理草坪坪用性状评价结果Table6 Evaluation results on the characteristics of turf in different treatments

将表6的坪用性状评价结果乘以不同类型草坪坪用性状的二级权重［16］后再相加，得出不同基质配方的草毯质量综合性状评价结果（表7）。处理F的综合评分最高，为85. 77分；其次为处理D，综合评分为85. 76分；处理E紧随其后，为85. 25分；综合评分最低的是处理B，为84. 07分。所有处理的综合评分均在80分以上，各处理的评分相差不大。比对草坪坪用性状评价标准［16］，得出草坪等级均为Ⅳ，草坪质量均为良好。

表7 不同处理草坪综合性状评价结果Table 7 Evaluation results on comprehensive traits of turf in different treatments

3 草毯生产成本和经济效益比较

各处理生产无土草毯成本估算如表10。处理A（茶叶渣）无土草毯生产成本最低，为9. 7元/ m2。处理A、B、C分别为茶叶渣、玉米须、蘑菇渣，全部属于工农业生产中的废弃物，价格低廉、来源广泛，仅需要一定的运输成本。但实际使用过程中发现，茶叶渣纤细均匀一致、物理性状良好、基质摊铺厚薄均匀一致、人工费用低；玉米须纤维很长容易结块，在使用前需要人工打散，增加了人工成本；蘑菇渣在3种供试基质中容重最大，为0. 77 g/ cm2，无形中增加了运输成本，且pH值过高，不利于草坪草生长，不宜作为草毯基质。3种基质生产出来的草毯重量分别为：茶叶渣105. 90 g/ dm2、玉米须138. 16 g/ dm2、蘑菇渣178. 25 g/ dm2（表5），以茶叶渣基质生产的草毯最轻巧，降低了起草毯的人工成本以及草毯的运输成本。处理D、E、F中添加了珍珠岩和泥炭土，生产成本有所提高。

表8 各处理无土草毯生产成本估算（元/ m2）Table 8 The production cost estimation of soilless grass blanket in different treatments

4 结论与讨论

从理化性质来看，除蘑菇渣pH值偏高，不适合作为草毯基质外，其余5个处理的无土草毯基质疏松多孔、质地轻、容重小、保水保肥能力良好、有机质含量高、养分完全能满足无土草毯基质要求。在草毯质量方面，所有处理差异不大，草坪质量综合评分均在80分以上，草坪质量为Ⅳ，均为良好。从综合因素考虑，茶叶渣基质纤细均匀一致、所产草毯重量轻、生产成本最低、无需添加辅料即可直接作为无土草毯基质，是最适合的草毯生产基质配方。植物提取废弃物可以作为无土栽培基质培育无土草毯，但在基质配方上的研究仍需要进一步深入。

参考文献：

［1］ 蒋志峰，任立涛，姚士宇，等.草坪高效生产模式的研究与应用［J］.江苏农业科学，2010（2）：203 -206.

［2］ 邵生余.收益丰厚却损害耕地影响生态，常熟反思“草皮经济”——“草皮之乡”压缩草皮增地皮［N］.新华日报，2007 -12 -10（A05）.

［3］ 崔建宇，慕康国，胡 林，等.北京地区草皮卷生产对土壤质量影响的研究［J］.草业科学，2003（6）：68 -72.

［4］ 朱士军.浅谈无土草毯的生产技术［J］.四川草原，2003（6）：89 -91.

［5］ Shbata M，Hayakawa I. Artificial soil and construction of bed soil for putting green using artificial soil［P］. US Patent：4812339.

［6］ 李艳霞，赵 莉，陈同斌.城市污泥堆肥用作草皮基质对草坪草生长的影响［J］.生态学报，2002，22（6）：797 -801.

［7］ 邓 蓉，向清华，张定红，等.海绵栽培草皮的初步研究［J］.贵州农业科学，2003，31（2）：49 -50.

［8］ 汤燕伟，周 蓉，于伟东.不同非织造基质草皮的生长性能表征［J］.西安工程科技学院学报，2006，20 （1）：11 -15.

［9］ 朱留刚，程晓夏，张文锦，等.茶废弃物资源化及其在环境治理中的应用研究进展［J］.福建农业学报，2013，28（12）：1310 -1315.

［10］郎显华.茶叶提取物应用于污水处理厂除臭问题的实验研究［D］.昆明：昆明理工大学硕士学位论文，2007.

［11］周鸿立，张 艳，张 扬，等.玉米须的开发利用前景［J］.江苏农业科学，2011，39（3）：508 -509.

［12］纪丽莲.玉米须的食疗价值与开发［J］.中国野生植物资源，1997，16（3）：24 -25.

［13］李谦盛，郭世荣，李式军.利用工农业有机废弃物生产优质无土栽培基质［J］.自然资源学报，2002，17 （4）：515 -519.

［14］刘建秀.草坪坪用价值综合评价体系探讨I.评价体系的建立［J］.中国草地，1998（1）：44 -47.

［15］肖汉乾，余崇祥，李明德，等.湖南省烟区土壤养分含量与分布［J］.农业现代化研究，2002，23（2）：148 -151.

［16］唐 欣.六种暖季型草坪草生物学特征及坪用性状研究［D］.长沙：湖南农业大学硕士学位论文，2010.

Study on the Production of Soilless Grass Blanket with Plant Waste

XIE Zhanghui1，XIANG Zuoxiang1*，XIAO Hanhua2
（1 College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 College of Horticulture & Landscape，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

Abstract：Plant waste，tea residue，corn silk and mushroom residue，were used as main matrix materials for soilless grass blanket，and the effects of matrix with different formula of materials on the growth and development and quality of soilless grass blanket were studied. The results showed that the physical properties of 6 formula of matrix could completely meet the requirements of matrix for grass blanket. In the chemical properties，except for mushroom residue showed weak alkaline （pH 7. 61），all of remained formula could meet the requirements. Comprehensively considered from the physical and chemical properties of matrix，the biological habits and quality，and production cost of the grass blanket，tea residue was the optimal formula，which could be used as matrix without other supplementary materials.

Keywords：plant waste；tea residue；corn silk；mushroom residue；soilless grass blanket

基金项目：2014年草学重点学科开放基金项目（14CXKF16）。

作者简介：解张慧（1985 -），女，硕士研究生，Email：649360041@ qq. com。*通信作者：向佐湘，教授，主要从事草地资源与生态工程研究，Email：233678536@ qq. com。

收稿日期：2015 10 03

文章编号：1001-5280（2016）01-0067-06

DOI：10. 16848/ j. cnki. issn. 1001-5280. 2016. 01. 018

中图分类号：S688. 4

文献标识码：A