添加废弃物补充基质对草皮生产土壤的容重及孔隙度的影响

白冬梅+多立安+刘特+于光

摘 要：将锯末、草絮、当年玉米秸秆、腐熟玉米秸秆和污泥营养土分别按10 kg·m-2的量均匀掺拌入草皮种植土0～15 cm的耕层中，研究添加废弃物基质对草皮种植土壤的土壤容重、孔隙度等的影响。结果表明：草皮基质中分别添加上述5种基质后，孔隙度呈增加趋势，容重呈降低趋势，其中在0～5 cm土层内孔隙度增加最多的是腐熟玉米秸秆，增加了14.5%，容重降低最多是污泥营养土，降低了13.9%；在5～10 cm、10～15 cm两个土层内孔隙度增加最显著的均是锯末，分别增加20.3%、15%， 容重降低最多的均是锯末，分别降低15.6%、10%。

关键词：草皮生产；废弃物基质；土壤容重；土壤孔隙度

中图分类号：S152.5 文献标识码：A DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.08.023

Abstract： The effect of 5 kinds of agriculture waste resources on bulk density and porosity of the turf planting soil was studied. These waste included sawdust， turfgrass clippings ， corn straw ， decomposed corn straw and sewage sludge. They were mixed by 10 kg·m-2 into 0 ～ 15 cm of topsoil of turf planting soil respectively. The results showd that the porosity increases， the bulk density decreased， the porosity of soil in 0 ～ 5 cm level increased most by 14.5%with decomposed corn straw， the bulk density of soil in 0 ～ 5 cm level decreased most by 13.9% with sewage sludge. In 5 ～ 10 cm， 10 ～ 15 cm depth of soil， the porosity of soil increased most significantly by applying sawdust， increased by 20.3% and 15% respectively， while the bulk density of soil decreased most by applying sawdust by 15.6% and 10% respectively.

Key words： sod production； waste substrate； soil bulk density； soil porosity

近年來，在我国草皮产业迅速发展过程中暴露出了一些问题。首先，草皮生产企业多，准入门槛低，市场竞争激烈，生产的相关法律法规及标准不健全，对草皮生产企业缺乏有效的引导与约束。目前，我国草皮生产多数为大田生产，占用大量耕地，对土地资源过度利用的现象严重，生产商为了提高生产率，大量使用化肥农药等造成土壤结构恶化，养分不均衡。其次，草皮生产每收获一次耕地表层沃土便随草皮被带走（1～2 cm厚）一次，以每年收获一次计，5～10年土壤耕层将流失10～15 cm的优质土，长期进行草皮生产的耕地不仅会对土地资源造成极大的消耗，还会使种植土壤的物理性状改变。

1 材料和方法

1.1 试验地点及基本情况

试验地位于天津宁河潘庄农场天津红港绿茵花草有限公司草坪基地，地处东经117.83°，北纬39.33°。试验地块为草皮生产基地大田A区第八号地块南端，面积1 500 m2，南北长24 m，东西宽63 m。该地块前茬种植高羊茅草皮，在清除地表杂物后将试验地深翻30 cm，晾晒1个月后用圆盘耙反复进行土块破碎，直至土块直径小于等于3 cm，更换坪土耙进行土地粗平整。将平整后的土地按照试验设计进行区划分割，然后将准备好的不同补充基质依照设计用量均匀铺洒在相应区划内，再用浅耕设备耕翻至0～15 cm土层内，目的是将补充基质与土壤充分、均匀混合，基质与土壤掺拌均匀后再进行细坪，达到待播种状态。

1.2 供试材料

供试草种为高羊茅（Festuca arundinace）的凌志Ⅱ（Barlexas-Ⅱ），草种纯净度98%，草种发芽率85%。供试补充基质材料包括：污泥营养土即腐熟污泥，是经条垛式翻堆好氧发酵处理的污泥产品，由天津市裕川微生物制品有限公司提供，其含水率为35%；草絮为红港公司草皮生产养护过程中刈割的高羊茅草絮，草絮长度为4～6 cm，经过堆垛自然通风好氧环境下存放6～8个月的风干草絮，其含水率15%；锯末为来自于天津武清区下朱庄镇一个木材加工厂的松木锯末，其含水率为13%，使用前进行过筛处理，去除石块、铁钉等杂物；玉米秸秆+玉米穗轴，两者的混合体积比1∶1，其中腐熟玉米秸秆+玉米穗轴（下面简称腐熟玉米秸秆），是先将天津宁河潘庄镇农户2013年秋收时经脱粒机脱粒后的玉米穗轴、玉米秸秆分别粉碎至3～5 cm粒径，按照体积比1∶1混合后再堆放在潮湿低洼窖池中苫盖塑料膜，自然腐熟16个月后风干使用，含水量16%；未腐熟玉米秸秆+玉米穗轴（下面简称当年玉米秸秆），是先将天津宁河潘庄镇农户2014年秋收时经脱粒机脱粒后的玉米穗轴、玉米秸秆分别粉碎至3～5 cm粒径，按照体积比1∶1混合后再直接使用，含水量14%。

1.3 试验设计

试验设6个处理，其中1个处理土壤不掺任何基质作为对照（CK），其他5个处理在种植土壤中掺拌5种不同的废弃物补充基质。这5个基质分别为淤泥营养土、腐熟玉米秸秆+玉米穗轴、未腐熟的玉米秸秆+玉米穗轴、草絮、锯末，每个处理分别按10 kg·m-2的用量添加基质（对照除外），每个处理设3次重复。共计18个小区，每个小区（除对照外）的面积均为（宽）12 m×（长）5 m=60 m2，对照的3个小区面积均为（宽）21 m×（长）9 m

=189 m2。

对已经添加了补充基质并处于待播状态的试验区，用专用拖拉机拖带轻型水轴压实后播种高羊茅凌志Ⅱ，播种日期2015年4月23日，播种量35 g·m-2，播后立即镇压、浇水。浇水采用自走式平移喷灌设备，灌溉水量通过调节自走速度进行调节，保证灌溉均匀。连续浇灌直至各处理均出苗，出苗后正常养护管理。草坪成坪前根据天气情况平均每5～7 d浇一次水，草坪成坪后进行干旱胁迫，延长浇水间隔，判断是否浇水以干旱不致死为标准。整个生长过程中不施肥、不进行病虫害防治处理，修剪养护按照正常养护管理进行。

1.4 试验内容及方法

土壤容重测定采用环刀法。采样前准备足够数量的密封袋和铝盒，将铝盒编号并称重（精确到0.001 g），将所称重量记为G0。采样时间为2016年5月26日，采用对角线型取样法[8]，在每个试验小区随机选取3个取样点，用环刀分别采集0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm的土壤样品，共计54个土壤样品。采样时，先将采样点的草坪草的地上部分剪掉，在环刀内壁上涂一层薄的凡士林，将环刀的刀刃置于样点，然后用橡皮锤将环刀垂直契入土层，当环刀筒内充满土样后，用铁锹从环刀四周挖开土壤，取出环刀，并用刀削平环刀两端多余的土，将所取的环刀内样品及时装入做好标记的密封袋中封严。带回实验室后，将土样迅速装入标记好的铝盒并放入105 ℃烘干箱烘干至恒质量后取出，然后放入干燥器中冷却后称质量（称质量均采用精度为千分之一的电子天平进行），记为G1。计算单位容积的烘干土質量，计算公式为：

Pb=（G1-G0）/V环刀

式中，V环刀=πr2h， h指环刀高度，r指环刀有刃口一端的内半径。

本试验中所测的是土壤总孔隙度Pt，通过测定土壤的体积质量（PS）和密度（Pb），然后依据公式：土壤总孔隙度（Pt）=（1-Pb/Ps）×100，计算求得土壤总孔隙度。

用比重瓶法进行土壤体积质量（PS）测定。将已称质量的土壤样品放入比重瓶中，待空气排净，测得放入的土壤样品所代换出的液体的体积。同时将该土壤样品滤出再烘干（烘干的具体操作同上），再用该土样的烘干质量（105 ℃）除以土样的体积，所得比值即为土壤体积质量。具体操作步骤如下。（1）称取土样。用千分之一电子天平称取过筛（筛孔径1 mm）的风干土壤样品10 g，记作G0，再用同法称取 5 g土样，用于测定其吸湿水的含量W%。（2）加蒸馏水。将冷却的沸水沿着瓶壁注满比重瓶，称出比重瓶和水的总质量，将其记作G1。（3）往比重瓶中加入土样并与水混合均匀。（4）将比重瓶加热，待煮沸后计时1 h，边煮边不时晃动比重瓶，尽可能排除水土混合液中的空气。（5）待加热好的比重瓶冷却后，向瓶中加入预先煮沸过的蒸馏水，加至距瓶颈1 cm处即可，边加水边用手指轻敲瓶壁以排出空气，然后静置冷却，待澄清后用温度计测出瓶内水温，并将其记作T1，℃。（6）定容。再向比重瓶内加蒸馏水至瓶颈口，盖好瓶塞，将溢出的水用滤纸擦掉。（7）用千分之一天平称出比重瓶、水、土的总重量，将其记作G2。最后依据公式Ps=G0/（G0+G1-G2）×PbT，计算出Ps的值。其中：PbT表示T时蒸馏水的比重（g·cm-3）； G0表示烘干土壤样品的质量（g）；G1表示T时比重瓶和水的总质量（g）；G2代表T时比重瓶、土、水三者的总质量（g）；Ps表示土壤体积质量（g·cm-3）。

2 结果与分析

2.1 添加不同基质对土壤容重的影响

加入不同基质的各处理对容重的影响如表1所示。在0～5 cm土壤层内，与对照组相比，加入草絮、当年玉米秸秆锯末和腐熟玉米秸秆后，土壤容重均有降低的趋势，分别降低了9.0%、8.3%、4.9%和4.1%，但是差异并不显著（P>0.05）；加入污泥营养土后土壤容重降低的较多，降低了13.9%，并且差异显著（P<0.05）。

在5～10 cm土壤层内，与对照组相比，加入腐熟玉米秸秆后，土壤容重升高了3.1%，但是差异并不显著（P>0.05）；加入污泥营养土和当年玉米秸秆后，土壤容重降低，分别降低了1.3%和0.6%，但是差异并不显著（P>0.05）；加入锯末和草絮后，土壤容重降低显著，分别降低了15.6%和13.8%（P<0.05）。

在10～15 cm土壤层内，与对照组相比，加入污泥营养土和草絮后，土壤容重有小幅度降低，分别降低了4.0%和2.7%，但是差异并不显著（P>0.05）；加入锯末、腐熟玉米秸秆和当年玉米秸秆后，土壤容重降低幅度较大，分别降低了10.0%，10.0%和8.0%，并且差异显著（P<0.05）。

2.2 添加不同基质对土壤孔隙度的影响

不同基质对孔隙度的影响如表2所示。在0～5 cm土壤层内，与对照组相比，加入当年玉米秸秆后，土壤孔隙度有增加的趋势，增加了9.9%，但是差异并不显著（P>0.05）；加入腐熟玉米秸秆、污泥营养土、草絮或锯末后，土壤孔隙度均有显著性的增加，分别增加了14.5%，13.8%，13.0%和12.5%（P<0.05）。

在5～10 cm土壤层内，与对照组相比，加入腐熟玉米秸秆后，土壤孔隙度略微降低，降低了1.7%，但是差异不显著（P>0.05）；与对照组相比，加入当年玉米秸秆和污泥营养土后，土壤孔隙度均有升高的趋势，分别升高了5.3%和1.8%，但是差异并不显著（P>0.05）；加入锯末和草絮后，土壤孔隙度均有大幅度升高，分别升高了20.3%和17.8%，因此差异显著（P<0.05）。

在10～15 cm土壤层内，与对照组相比，加入腐熟玉米秸秆、草絮或污泥营养土后，土壤孔隙度升高，分别升高了10.8%、6.7%和4.0%，但是差异并不显著（P>0.05）；加入锯末和当年玉米秸秆后，土壤孔隙度升高，分别升高了14.9%和12.5%，并且差异显著（P<0.05）。

3 结论与讨论

在草皮生产土壤中添加锯末、草絮、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆和污泥营养土等废弃物基质后，土壤容重呈降低趋势，孔隙度增加。孔隙度增加幅度较大的是腐熟玉米秸秆和锯末，添加腐熟玉米秸秆使0～5 cm土層内孔隙度比对照增加了14.5%，添加锯末使5～10 cm、10～15 cm土层内孔隙度分别增加20.3%和15%。在0～5 cm土层内容重降低最多的是添加了污泥营养土的，降低了13.9%，在5～10 cm、10～15 cm两个土层内，容重降低最多的均是锯末，分别比对照降低15.6%，10%；容重的降低可以使土壤更加疏松，提高透气性，孔隙度的增加有利于氧气进入土壤中。由此看来，在草皮生产土壤中添加锯末、草絮、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆和污泥营养土等废弃物基质后，均能不同程度地影响土壤的容重和孔隙度。容重的降低和孔隙度的增加有利于改善草皮生产土壤的保水与渗透效果，有利于疏松土壤促进草坪植物的生长发育。

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