园林废弃物堆肥对楸树苗木生长和养分状况的影响

余 韵, 刘 勇, 烟亚萍, 王长伟, 彭泰来

(北京林业大学林学院；省部共建森林培育与保护教育部重点实验室，北京 100083)

园林废弃物堆肥是指利用微生物活动，将园林废弃物中易腐有机质分解成易被植物吸收的腐殖质和氮、磷、钾等营养元素，是城市绿色废弃物资源化利用的有效途径之一[1-4].当前，我国一些发达城市如北京、深圳、上海等已开始重视园林有机废弃物的处理处置[5]，建立了园林有机废弃物处理场，对枯枝落叶进行收集处理，转化成易于植物吸收的有机肥和栽培基质.国内外学者先后用农业有机废弃物等材料进行堆肥，将堆肥产品全部或部分替代泥炭进行花卉栽培试验[6-7].近年来，园林废弃物堆肥处理与利用的研究主要集中于容器育苗基质以替代泥炭[8-10]，但将其作为裸根苗培育施用基肥的研究很少.有研究表明，在土壤中使用园林废弃物堆肥能明显改善土壤综合指标[11]，有机质、氮磷钾等含量都有明显提升[12-14].但在生产中，因施肥不当而导致的烧苗等现象也常有发生，且不同的植物类型对养分的需求是不同的，因此确定适宜的土壤中园林废弃物堆肥添加量在实际生产中是非常重要的.

楸树(Catalpabungei)是我国重要的乡土树种，也是暖温带和亚热带传统栽培的著名园林观赏树种.其在气候温和、水肥充沛的环境下表现速生，具有很大的丰产潜力.随着楸树需求量的增大，除原产地河北、甘肃、江苏、湖南等地外，在广西、贵州、云南等地也有栽培[15].目前，在楸树水肥利用、养分吸收及施肥技术方面已有一些初步研究[16-17]，但有关土壤中添加园林废弃物堆肥对其影响方面的研究还没有.本文通过在土壤中添加不同量园林废弃物堆肥，研究其对楸树苗木生长发育的影响，旨在探索适合大田栽植楸树苗木适宜的添加量，为科学利用园林废弃物资源提供指导.

1 材料与方法

1.1 研究地区概况

试验地位于北京市延庆区永宁镇苗圃(115°97′E，40°47′N)，属于大陆性季风气候，年平均温度10.0 ℃，年降水量797.3 mm.经测定土壤基本理化性质为：pH=7.6，全氮1.22 g·kg-1，全磷1.45 g·kg-1，全钾6.14 g·kg-1，碱解氮179.75 mg·kg-1，有效磷2.51 mg·kg-1，速效钾36.7 mg·kg-1.

1.2 研究材料

试验以楸树1年生嫁接苗为材料，砧木为梓树，平均地径20±1.33 mm，购于河北省正定市.选取长势相近的裸根苗，于2016年4月初统一截干至50 cm(位于嫁接点以上)，并移栽至永宁苗圃大田.肥料为园林废弃物堆肥(于香山植物园消纳站购买的已完全腐熟的园林废弃物堆肥)，其理化特性为：全氮16.5 g·kg-1，全磷3.10 g·kg-1，全钾5.98 g·kg-1，有机碳150 g·kg-1，有机质约为25.6%，电导率6.97 dS·m-1，C/N=9.09，pH=8.57.

1.3 试验设计

试验采用完全随机区组试验设计，进行园林废弃物对楸树苗木影响试验.试验共设置4个试验梯度(添加比例为0%、10%、20%、30%，分别以T1、T2、T3、T4代表)，每个处理设置3个重复，每个重复16株苗，共计192株.

2016年3月末进行整地，按照株行距1 m×1.5 m栽植，树穴60 cm×60 cm×60 cm，将肥料均匀掺入覆土中施入，移栽后统一进行浇水抹芽，苗期采用常规管理.

1.4 取样与测定指标

1.4.1 生长量及养分含量测定 在2016年11月生长季末，选取5株苗木，测定苗高增长量、地径，并取根茎烘干用干样粉碎机粉碎过0.08 mm筛，用四分法取0.2 g样品，采用H2SO4-H2O2消煮法进行消煮，测定氮磷钾质量分数，采用凯氏定氮法、钼蓝比色法、火焰光度计法分别测定植物样全氮、全磷、全钾质量分数，每个指标测定3次.根据公式:含量=生物量×质量分数，进而计算出N、P、K含量[18-19].

1.4.2 叶绿素含量的测定 于2016年10月2日选取5株苗木，取叶片测定.采用丙酮-乙醇提取法测定楸树叶片的叶绿素含量，取功能叶(自上往下第5层叶片)，每处理9片.测定时，避开叶脉取0.2 g于试管中，加入80%的丙酮-乙醇在保温箱中避光提取48 h，利用紫外分光光度计设定波长为646和663 nm进行吸光度测定，每个指标测定3次.计算公式如下：

Ca=12.21D663 nm-2.81D646 nm

Cb=20.13D646 nm-5.03D663 nm

C=Ca+Cb

光合色素含量/(mg·g-1)=(C×V×N)/W

C：色素浓度(mg·L-1),Ca：叶绿素a浓度(mg·L-1)，Cb：叶绿素b浓度(mg·L-1)，V：提取液体积，N：稀释倍数，W：样品质量(g).

1.5 数据处理与分析

用Excel 2016软件和SPSS 18.0软件对楸树苗高增长量、地径、高径比、生物量、养分质量分数、养分含量、叶绿素和类胡萝卜素含量进行数据统计与方差分析，若差异显著(P<0.05)，则用Duncan法进行多重比较.

2 结果与分析

2.1 园林废弃物堆肥对楸树苗木苗高、地径、生物量的影响

由表1可知，土壤中添加园林废弃物堆肥对楸树苗高增长量、地径、高径比、生物量有显著影响.当园林废弃物堆肥添加量为T2时，苗木的地径、茎生物量、根生物量、总生物量达到最大，且与其他处理比较差异显著，分别比T1显著提高了5%、14%、25%和19%.苗高增长量也在T2达到最大，比T1增大8%，与T3、T4处理差异显著.高径比在T3达到最大，与T1差异显著，比T1增加14%；在T2时比T1增加3%.

表1 园林废弃物堆肥对楸树苗木苗高、地径、高径比、根茎生物量和总生物量影响1)

1)表中数据为均值±标准误，同列小写字母相同表明同一指标不同处理间差异未达到显著水平，字母不同表示差异显著(P<0.05).

2.2 园林废弃物堆肥添加量对楸树苗木养分质量分数及含量的影响

土壤中园林废弃物堆肥不同添加量对楸树苗木养分质量分数的影响显著(图1).T2的茎氮质量分数、茎磷质量分数最大，且与其他处理差异性显著.T3的根氮质量分数、根磷质量分数、茎钾质量分数、根钾质量分数最大，除根氮质量分数外均与其他处理差异显著.根氮质量分数T3与T2差异不显著，与其余处理差异显著.

土壤中园林废弃物堆肥不同添加量对楸树苗木养分含量有显著影响(图2).T2的茎氮含量、根氮含量、茎磷含量最大，且在茎氮含量、茎磷含量时与其他处理差异显著；T2与T3处理的根氮含量差异不显著，但均显著大于其他处理.T3根磷含量、茎钾含量和根钾含量最大，与T2根磷含量差异不显著，但显著高于其余处理.

养分质量分数及含量在该试验中变化趋势一致，茎氮、茎磷在T2处理显著高于其他处理；茎钾、根钾在T3处理显著高于其他处理.根氮的质量分数及含量在T2和T3处理差异不显著，与其他处理差异显著.根磷质量分数及含量在T3时达到最大，但两者的差异性情况有所不同.

2.3 园林废弃物堆肥对楸树苗木叶绿素含量的影响

叶绿素含量高低是植物生长健康状况的指标.由图3可知，园林废弃物堆肥添加量对楸树苗木叶绿素含量影响差异显著. T2的叶绿素含量最大，与其他处理差异显著，T4最小.可以看出，在本试验中，T2处理对叶绿素含量的增加效果最好.

3 结论与讨论

3.1 园林废弃物堆肥对楸树苗木形态指标的作用

本研究发现，在土壤中添加园林废弃物堆肥对楸树苗木的形态指标有显著作用，土壤中施10%的园林废弃物堆肥能显著提高楸树苗木的苗高增长量、地径和生物量，与对照相比，苗高增长量、地径分别增加了8%、5%，茎生物量、根生物量和总生物量分别显著提高了14%、25%和19%.江定钦等[20]在研究园林垃圾肥化过程中理化性质的变化及堆肥对几种园林植物生长的影响中发现，园林垃圾堆肥作为栽培基质可明显促进树木的生长.赵凤莲等[21]研究表明，增量施用园林废弃物堆肥能显著提升大叶女贞的净生长量.与本研究的研究结果一致.

这说明在土壤中添加10%的园林废弃物堆肥对楸树苗木的生长具有很好的促进作用.郝瑞军等[22]在研究园林废弃物堆肥对黑麦草产量及养分吸收的影响中也发现园林废弃物添加量在20%～30%时能显著提高黑麦草产量、干物质的积累量、对氮的吸收量和叶绿素含量.张强等[23]研究园林废弃物堆肥用作花卉栽培基质的效果评价中指出，园林绿化废弃物堆肥的添加比例以30%～50%为宜.张骅等[24]在研究园林绿化废弃物花木基质对矮牵牛生长效果的影响中得出，在土壤中添加30%的园林废弃物时最好.但本研究发现，园林废弃物堆肥在土壤中的施加比例为30%时，苗木的地径、茎生物量和总生物量指标显著高于对照.可见，不同植物和不同地区在土壤中添加园林废弃物的比例对植物的影响有很大不同，这可能与不同植物本身的特性、试验地土壤条件和各种园林废弃物堆肥的性质有关.

有研究表明，在普遍使用的施肥条件下，每株添加12 g N肥+12 g P肥+12 g K肥能使楸树苗生物量增至对照组的3倍[25].本研究中添加10%园林废弃物堆肥能使楸树苗生物量增至对照组的1.19倍.生产效益方面与传统化肥相比稍有不足，推测其原因为化肥养分含量高、施用精准，而园林废弃物堆肥成分复杂，养分含量稍低，利用率不高.但是园林废弃物原为废弃物品，没有原料成本，使用园林废弃物堆肥能够促进废物循环利用.目前对园林废弃物堆肥的使用尚待进一步开发，从而为将园林废弃物堆肥用于苗木生产提供参考.

3.2 园林废弃物堆肥对楸树苗木养分状况的作用

研究显示，苗木体内氮质量分数的提高对苗木造林后的生长与抗性的促进作用是显著的.祝燕在对长白落叶松的秋季施肥研究中发现，根、茎氮质量分数的增加能有效提升造林后苗木的苗高和抗性[26].由此可以得出在土壤中添加一定量园林废弃物堆肥的苗木部分组织内高水平的N、P、K养分含量可能有利于造林.

本研究中园林废弃物堆肥添加量对楸树苗木的养分质量分数和含量也有显著影响.其中在养分质量分数方面，添加量为10%对提升茎氮质量分数、茎磷质量分数效果最好，可分别提升7%和30%；添加量为20%对提升根磷质量分数、茎钾质量分数、根钾质量分数效果最好，可分别提升13%、76%和71%；而根氮质量分数对两者反应无明显差异，但均与不添加处理有显著差异.在养分含量方面，添加量为10%对提升茎氮含量、茎磷含量效果最好，可分别提升25%和51%；添加量为20%对提升茎钾含量、根钾含量效果最好，可分别提升93%和96%；而根氮含量和根磷含量对两者反应无明显差异，但均显著高于不添加处理.因此在土壤中添加10%～20%的园林废弃物堆肥对楸树苗木的养分状况具有较强的提升作用.

3.3 园林废弃物堆肥对楸树苗木叶绿素含量的作用

叶绿素含量高低是反映叶片生理活性的指标.由于叶片个体发育经历不同，各种光合功能在先后达到最大值后，随着叶片生理年龄的增长而逐渐减退，叶绿素含量随之降解.叶绿素含量的增加也有利于叶片光合作用的进行，合成同化产物，促进植物生长.园林废弃物堆肥对花卉的叶绿素有显著影响[24]，本次研究发现园林废弃物施肥量为10%时可以显著提高楸树苗木叶片的叶绿素含量，使叶绿素a含量增加45%，叶绿素b含量增加31%，总叶绿素含量增加40%.但是，当园林废弃物施肥量增加到30%时，苗木叶片叶绿素a、叶绿素b和总叶绿素含量均显著低于对照，说明苗木生理在一定程度上受到了影响，因此，这一施肥量已对苗木产生了损害.

综上所述，在北京延庆永宁苗圃培育楸树苗木时土壤中添加10%～20%的园林废弃物堆肥有利于楸树苗木生物量和体内养分质量分数的提高.