牛粪和绿化废弃物堆肥替代泥炭作为栽培基质对刺槐生长的影响

曹 静，朱传军，周 岚，宋庭新

(1.湖北工业大学，湖北 武汉 430068； 2.湖北加冠园林工程有限公司，湖北 宜昌 443000； 3.武汉船舶职业技术学院，湖北 武汉 430050)

牛粪和绿化废弃物堆肥替代泥炭作为栽培基质对刺槐生长的影响

曹 静1.2，朱传军1，周 岚3，宋庭新1

(1.湖北工业大学，湖北 武汉 430068； 2.湖北加冠园林工程有限公司，湖北 宜昌 443000； 3.武汉船舶职业技术学院，湖北 武汉 430050)

为促进牛粪和园林废弃物资源化利用，减少泥炭的开采，以牛粪堆肥和绿化废弃物堆肥为栽培基质进行刺槐育苗试验，探讨牛粪堆肥和园林废弃物堆肥替代泥炭作为刺槐育苗基质的可行性。试验共设6个处理：T1(100%牛粪堆肥)、T2(75%牛粪堆肥+25%园林废弃物堆肥)、T3(50%牛粪堆肥+50%园林废弃物堆肥)、T4(25%牛粪堆肥+75%园林废弃物堆肥)、T5(100%园林废弃物)、对照(100%泥炭)。对不同处理刺槐幼苗株高、地径、主根长、生物量、叶绿素含量、氮含量、磷含量和钾含量7个指标进行测定，并采用隶属函数法对指标进行综合评价分析。结果表明：T4和T5处理pH值为8.57和8.31，EC值为0.87 dS/m和0.56 dS/m，低于T1—T3处理，在植物生长适宜范围内；T4和T5处理刺槐株高、地径、主根长、生物量、叶绿素及主要营养元素含量较高，且接近或高于对照植株；T4和T5处理刺槐苗木综合评价指数分别为0.706和0.832，高于对照的0.602。因此，T4和T5处理基质可用作刺槐育苗代用基质。

牛粪； 园林废弃物； 栽培基质； 刺槐

刺槐(Robiniapseudoacacia)由于具有适应性强、生长速度快、材质优良等优点，已成为我国干旱、半干旱地区的主要造林树种[1]。泥炭因具有通气性良好、持水力强、保肥力高等优点，是刺槐育苗栽培基质的主要原料。然而，泥炭价格高昂，且是一种不可再生资源，并且泥炭开采会对湿地生态环境造成严重破坏，目前，许多国家和地区已明令禁止对其进行开采[2]。因此，寻求其他可替代泥炭的资源已成为刺槐培育发展的必然趋势之一。

随着我国畜牧业的发展，牛粪产生量不断增长，大部分直接排放到环境中，给环境治理带来了巨大压力[3]。同时，随着我国城市园林绿化的发展，园林绿化废弃物的产生量也急剧增加[4]，传统的填埋和焚烧，既污染环境，又造成资源浪费。好氧堆肥是目前有机废弃物处理的最具前景的技术之一。研究表明，好氧堆肥处理后的牛粪和园林废弃物养分丰富，富含益微生物，是一种良好的栽培基质原料[5-6]。然而，将此原料用于刺槐栽培的研究，目前尚未见报道。鉴于此，以牛粪和园林绿化废弃物好氧堆肥替代泥炭作为刺槐幼苗栽培基质，通过基质理化性质和幼苗生长发育指标分析，筛选出适合刺槐育苗的基质类型与配比，为培育优良的园林工程刺槐苗及园林废弃物资源化利用探索新途径。

1 材料和方法

1.1 试验材料

园林绿化废弃物堆肥和牛粪堆肥的制备：绿化废弃物(包括枯枝落叶、乔木修剪物和草坪修剪物等)收集于武汉街道绿化带，将收集材料预先粉碎至粒径小于2 cm，材料的含水量调节至65%左右，添加尿素将C/N调至25，之后堆置成长1.5 m、宽1.0 m、高0.5 m的梯形料堆，进行堆肥处理。牛粪收集于武汉市真牛奶牛养殖场。以秸秆为调理剂，将秸秆与牛粪混合调整物料C/N为25，含水量调节至65%左右，之后堆置成长1.5 m、宽1.0 m、高0.5 m的梯形料堆，进行堆肥处理。堆肥每10 d翻堆1次，整个堆肥周期内保持物料含水量65%左右，堆肥90 d后，堆肥无异味、温度达到环境温度并维持稳定，即为腐熟。

泥炭购于湖北加冠园林工程有限公司，为进口品氏泥炭。供试刺槐(Robiniapseudoacacia)种子购于湖北加冠园林工程有限公司。

1.2 试验方案

试验于2015年5月13日至10月13日在湖北加冠园林工程有限公司温室大棚进行。共设6个基质处理，以100%泥炭为对照(CK)，牛粪和园林废弃物堆肥按体积配比组成另外5个处理：T1(100%牛粪堆肥)、T2(75%牛粪堆肥+25%园林绿化废弃物堆肥)、T3(50%牛粪堆肥+50%园林绿化废弃物堆肥)、T4(25%牛粪堆肥+75%园林绿化废弃物堆肥)、T5(100%园林绿化废弃物堆肥)。试验采用完全随机设计，每个处理重复10次。

将不同处理的基质混合好后，分别装入140 mm×100 mm的塑料花盆中。刺槐种子催芽2 d后，每个花盆取1颗种子播种于花盆中，育苗期间，每7 d浇水1次，整个过程无其他肥料加入，其他栽培管理措施与生产上保持一致。

1.3 测定项目及方法

基质容重、总孔隙度、持水力、通气孔隙度等的测定采用环刀法[7]。取风干基质加入200 mL环刀 (W0)中，记录质量W1，浸泡24 h后记录质量W2，自然沥干4 h记录质量W3，最后在65 ℃下烘干至恒定质量，记录质量W4。基质容重(g/cm3)=(W4-W0)/200，总孔隙度=(W2-W4)/200×100%，通气孔隙度=(W2-W3)×100%/200，持水孔隙度=总孔隙度-通气孔隙度。基质pH值、EC值、全氮、全磷、全钾、速效磷、速效钾含量等参照鲍士旦[8]的方法测定。

播种5个月后对苗木进行破坏取样，每个处理随机选取5株苗，进行植株形态指标及营养成分含量分析，具体方法如下：将植株用清水洗净后用蒸馏水润洗。测量苗木株高、地径、主根长等形态指标；68 ℃条件下，烘干48 h后测定生物量；将烘干样品粉碎、过筛后，参照鲍士旦[8]的方法对其进行消煮，分别采用凯氏定氮法、钼蓝比色法、火焰光度计法测定植物样品全氮、全磷、全钾含量。

单一指标比较并不能准确地反映各处理苗木的综合性状差异，因此，采用模糊数学中隶属函数的方法，求出7个主要指标(株高、地径、主根长、生物量、叶绿素含量、氮含量、磷含量和钾含量)的隶属函数值平均值，对各处理植株幼苗的生长发育状况做出较为准确的综合评价，进而评价各基质的优劣。植株综合评价应用模糊数学中的隶属函数值法[9]。采用以下公式求各个指标的隶属函数值：R(Xi)= (Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)。式中，Xi为某一指标测定值,Xmin、Xmax为该指标的最小值和最大值，将植株不同指标的隶属函数值进行累加后求其平均值，即为植株综合评价指数，值越大，说明植株生长越好。

1.4 数据处理

采用SAS和Excel 2003数据分析软件，对数据进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同基质的物理化学性质

如表1所示，6个处理基质的容重在0.089～0.573 g/cm3,其中CK基质容重最小，T1处理基质容重最大，不同处理之间的基质容重差异显著(P<0.05)。基质总孔隙度在51.20%～89.42%，其中CK基质处理总孔隙度最大，显著高于牛粪和园林废弃物配比基质T1—T5处理(P<0.05)，T1处理基质总孔隙度最小。6个处理基质的通气孔隙度在2.62%～29.66%，其中CK通气孔隙度最大，显著高于T1—T4处理，但与T5处理差异不显著。李婧等[10]研究表明，理想基质的容重应在0.1～0.8 g/cm3，总孔隙度在60%～90%，通气孔隙度在15%～30%。CK和T5处理基质容重接近于理想基质容重，T1—T4处理基质容重均处于理想范围内；CK和T5处理基质总孔隙度位于理想基质总孔隙度范围内，T1—T4处理总孔隙度低于理想范围；CK、T4和T5处理通气孔隙度处于理想基质范围内，T1—T3处理则低于这一范围。基质持水力在0.85～3.92 g/g，其中CK最高，显著高于牛粪和园林废弃物配比基质处理(T1—T5) (P<0.05)，牛粪和园林废弃物配比基质中，持水力随着园林废弃物添加比例的提高而增大。

表1 不同基质的物理化学性质

注：同列数据后不同小写字母表示处理间差异达5%显著水平，下同。

6个处理基质pH值在6.39～9.22，CK的pH值显著低于T1—T5处理(P<0.05)，T1—T5处理之间差异显著(P<0.05)，牛粪和园林废弃物配比基质pH值随着牛粪添加比例升高而增大。基质pH值小于3或大于9都会严重影响植物生长[11]。本试验中牛粪比例较高的基质T1和T2处理，pH值分别为9.22和9.09，超过植物生长适宜范围，可能会在一定程度上影响刺槐生长。6个处理基质的EC值为0.25～2.48 dS/m，各处理之间差异显著。EC值是反映基质水溶液中离子总浓度的指标，EC值过低，植物矿质营养不足，EC值过高则会造成盐害和烧根，理想基质的EC值应小于2.5 dS/m[12]。本试验中，6个处理基质的EC值均在理想基质范围内。

2.2 不同基质的营养元素含量

如表2所示，基质全氮含量在8.06～18.58 g/kg，全磷含量在0.46～13.38 g/kg，全钾含量在1.56～14.89 g/kg， T1—T5处理的全氮、全磷和全钾含量均显著高于CK(P<0.05)。速效磷在65.26～660.28 mg/kg，速效钾在140.48～556.57 mg/kg，T1—T5处理的速效磷、速效钾含量均显著高于CK(P<0.05)。牛粪和园林废弃物配比基质T1—T5中，基质营养元素含量随着牛粪添加比例升高而增大。

表2 不同基质的营养元素含量

2.3 不同基质对刺槐生长的影响

各处理基质对刺槐株高影响如图1A所示，T4处理植株株高最高，T1处理株高最低，T2—T5处理的株高与CK差异不显著(P<0.05)，T1处理株高显著低于CK(P<0.05)。各处理刺槐地径生长如图1B所示，T4处理植株地径最大，T1处理地径最小，T2—T5处理的地径与CK差异不显著(P<0.05)，T1处理地径显著低于CK(P<0.05)。刺槐主根根长在各处理基质的表现如图1C所示，T5处理的主根长最长，显著高于其他处理(P<0.05)；T3、T4和CK主根长之间差异不显著(P<0.05)，并且三者均显著高于T1、T2处理(P<0.05)。各处理基质对刺槐生物量的影响如图1D所示，T5处理生物量最大，显著高于其他处理(P<0.05)；CK和T4处理之间差异不显著(P<0.05)，并且显著高于T1—T3处理(P<0.05)；T2和T3处理之间差异不显著(P<0.05)，并且显著高于T1处理(P<0.05)。牛粪和园林废弃物堆肥配比基质处理刺槐生长指标均表现为随着园林废弃物添加比例上升而增加。可能是因为基质物理性质随着园林废弃物堆肥添加比例增加而改善。同时，基质在牛粪添加比例较高时，pH值也超过刺槐生长要求，不利于植株生长。

不同小写字母表示差异显著(P<0.05)，下图同图1 不同基质处理对刺槐生长的影响

从图2A可以看出，T4和T5处理植株叶绿素含量显著高于CK(P<0.05)，T3与CK差异不显著(P<0.05)，T1和T2处理植株叶绿素含量显著低于CK(P<0.05)。从图2B可以看出，T5处理植株氮含量显著高于CK(P<0.05)，T3和T4处理与CK差异不显著(P<0.05)，T2和T1处理植株氮含量显著低于CK(P<0.05)。从图2C可以看出，T5处理植株磷含量显著高于CK(P<0.05)，T4处理与CK差异不显著(P<0.05)，T3、T2和T1处理植株氮含量显著低于CK(P<0.05)。从图2D可以看出，T5植株钾含量显著高于CK(P<0.05)，T4与CK之间差异不显著(P<0.05)，T1、T2和T3处理植株钾含量显著低于CK(P<0.05)。

图2 不同基质处理对刺槐营养元素含量的影响

2.4 不同基质对刺槐的生长发育综合评价

由表3可以看出，T1、T2、T3、T4、T5和CK处理的刺槐综合评价指数分别为0.109、0.361、0.506、0.706、0.832和0.602。T5和T4处理的综合评价指数高于CK，说明刺槐在这2个基质处理上的生长效果优于泥炭处理。刺槐在T1—T3处理中综合评价指数低于CK，说明刺槐在这3个基质处理上的生长效果低于泥炭处理。

表3 不同基质下刺槐生长发育综合评价

3 结论与讨论

本试验综合评价结果表明，T1—T3 3种基质处理刺槐育苗效果低于泥炭。T1—T3处理刺槐生长低于CK的原因可能是，一方面，牛粪堆肥具有容重大，总孔隙度、通气孔隙度和持水力小的特点，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，牛粪堆肥的高pH值影响植株对营养元素的吸收，同时形成碱胁迫，对植株根系造成伤害[13]。添加50%～100%牛粪堆肥的基质不利于刺槐生长，这一结果与胡雨彤等[14]研究牛粪代替泥炭用作栽培基质对万寿菊生长的影响结果相似。

T4和T5 2种处理基质刺槐育苗效果优于泥炭，可以替代泥炭用于刺槐育苗。主要原因是，一方面添加75%～100%园林废弃物堆肥时，基质物理性质接近或位于理想基质范围内，pH值和EC值同样处于植株生长要求范围内，因此，2种基质不会对植株生长造成危害。另一方面，相比于纯泥炭基质，堆肥基质含有较高的营养成分，能为苗株生长后期提供充足的营养，因而促进苗株生长和营养成分积累[15]。这一结果与徐玉坤等[16]的研究结果相似，园林绿化废弃物堆肥基质能够促进植株地上、地下部分生长以及养分积累。综上可知，T4(25%牛粪堆肥+75%园林废弃物堆肥)和T5(100%园林废弃物)2个处理能够替代泥炭进行刺槐育苗，效果优于泥炭及其他处理，建议在生产上应用。

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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

湖北省交通运输厅科技项目(鄂交科教2014 721号)

曹 静(1970-)，女，湖北枝江人，讲师，硕士，主要从事固体废弃物资源化研究。 E-mail:chaojinghbgydx@163.com

S685

A

1004-3268(2017)02-0100-05