污泥添加对盐碱土性质及冷季型草坪草生长的影响_赵嘉林.pdf

北方园艺 （）：园林花卉第一作者简介：赵嘉林（），女，硕士研究生，研究方向为风景园林与人居环境。：责任作者：王雷（），男，博士，副教授，现主要从事草坪生态学与园林植物等研究工作。：基金项目：国家重点研发计划资助项目（）；内蒙古自治区科技计划资助项目（）；内蒙古农业大学高层次人才引进资助项目（）。收稿日期：污泥添加对盐碱土性质及冷季型草坪草生长的影响赵 嘉 林，王雷（内蒙古农业大学 林学院，内蒙古 呼和浩特 ）摘要：以北方地区常用的草地匍匐剪股颖（）、草地早熟禾（）、高羊茅（）为试材，以盐碱土为空白对照（），营养土为参照（），污泥堆肥比例为、做试验处理，正常养护管理 后，测定草坪草苗高根长、鲜质量干质量、相对电导率、叶绿素、可溶性糖、游离脯氨酸、丙二醛（）含量各项指标变化，研究了堆肥污泥对盐碱土壤理化性质的影响和作用于种冷季型草坪草生长发育的影响，以期降低盐碱地区草坪草生产成本，提高绿化率。结果表明：）随着污泥施加量增加，土壤理化性质得到显著改善，容重降低 、总孔隙度和毛管孔隙度分别升高 和 ，土壤、含盐量分别下降 、。）随着污泥施加量比例增加，改良后的盐碱土作为基质对种草坪草生长促进作用趋势为先升后降。匍匐剪股颖、草地早熟禾、高羊茅分别在污泥堆肥添加量为、时表现最佳。综上可知，施加定量污泥堆肥可以有效改良盐碱土性质，提高草坪草生长质量。关键词：堆肥污泥；土壤理化性质；植物生理生化指标；冷季型草坪草中图分类号：文献标识码：文章编号：（）污泥是污水净化处理过程中产生的不包括栅渣、浮渣和沉砂池沙砾含水率不同的废弃物。近年来，随着中国城镇化发展以及污水处理技术提高，污水厂年产量已达到 ，污泥中含有丰富的营养物质，如有机质、氮磷、矿物质等，同时也包含微生物菌体、胶体、重金属、可溶性盐等。污泥经过好氧堆肥后，不仅轻质、无害，而且可以促进植物生长，将其应用于绿化建设方面，避开食物链，进而实现资源化利用，是一种潜在的优良基质。有研究表明污泥可以有助于土壤团聚体的形成，有效改变土壤物理结构，降低土壤容重，提高土壤保水储水能力、有机质含量，同时还具有缓释肥的功效且作为有机肥的改土能力远高于化肥。徐瑾等研究发现污泥添加土壤有机质含量、最大持水量与当地农田草地土壤相近。上 海外滩 试 验 也 得出 污泥可以改良土壤的结论。对于污泥利用方面，除着眼于其所含有的营养物质外，已有学者发现污泥在提高植物抗性方面也有影响。张宁等发现，干旱胁迫下，污泥可以显著提高植物叶片中吲哚乙酸和色氨酸含量。闫逊等研究发现寒冷干旱条件下，污泥可以促进紫花苜蓿的生长。改良前人方法，发现污泥可以改变 和色氨酸的含量，提高高羊茅抗性。当土壤含盐量为 ，或土壤 为 ，钠碱化度（）为时，就属于盐碱土的范围，会抑制大多数植物生长。我国西北地区盐碱土占全国 左右，极大地影响绿化建设。而在盐碱环境下污泥施用对于植物的影响研究重点在农作物表现方面，但是新颁布的 农用污泥污染物控制标准 对污泥应用于农业进行了进一步的限制。目前大量对于污泥应用于草坪草的研究也集中在提高其抗旱性方面。高羊茅、草地早熟禾、匍匐剪股颖为北方常见的草坪草，大量应用于园林绿化中。该研究拟探究城市污泥不同比例对种冷季型草坪草生长以及土壤理化性质的影响，使污泥得到资源化的利用，找出西北盐碱地区降低草坪生产成本的新途径，旨在为草坪草栽培基质研究和城市污泥用于园林绿化的可行性提供参考依据。材料与方法 试验材料供试材料为内蒙古鄂尔多斯尔旗泰禹污水处理有限责任公司的经过好氧堆肥处理的城市污泥，堆肥方式为添加 秸秆的静态垛堆肥。堆肥 后，污泥呈黑褐色，无明显异味，结构疏松，含水量 ，符合园林绿化标准。盐碱土壤选用内蒙古包头市盐碱土，土壤黄色偏白；营养土选用盈山红 装通用型营养土，呈黑棕色。由表可知，种土壤各项指标达到 城镇污水处理厂污泥处置园林绿化用泥质 使用标准。表土壤和污泥堆肥性质 指标 全盐量 有机质 全氮 （）速效磷 （）速效钾 （）重金属 （）镍铜镉铅锌 注：代表营养土，代表盐碱土，代表污泥堆肥，下同。：，供试草种为 北方 地区 常 见的匍 匐 剪 股颖（）、草 地 早 熟 禾（）、高羊茅（）个北方常见冷季型草坪草，品种依次选择 普 特（）、新 歌 来 德（）、爱瑞（）。供试基质制备：将污泥与盐碱土风干碾碎，过 筛，按不同比例混合后搅拌均匀，加入适量水继续搅拌成糊状，风干，过 筛，加入蛭石。试验方法采用 上 口 ，下 口 ，盆高 树脂盆于内蒙古农业大学智能温室进行盆栽试验，时间为 年 月。设定个处理，污泥堆肥施用量分别为：空白对照（）、（）、（）、（）、（）和（），以质量比计，以及营养土（）；整个生长过程中不施肥、不进行病虫害防治处理，按照正常养护管理，定期测定指标，第 天后收割，每个处理次重复。项目测定用环刀法测定土壤容重、总孔隙度、毛管孔隙度，计测定，全盐量。苗高、根长：在植物生长及采样后用钢尺、根系扫描仪进行测量；鲜质量、干质量：在试验盆栽内随机取样，清洗后擦去水分测量鲜质量，烘干箱 杀青，烘干至恒质量；相对电导率（，）采用电导仪法 测定；叶绿素含量用遮光暗处理法 测定；可溶性糖含量用蒽酮比色法 测定；游离脯氨酸含量用茚三酮法 测定；丙二醛（，）含量用硫代巴比妥酸显色法 测定。第第期期 北方园艺 数据分析采用 、软件进行数据的统计、分析以及图表绘制。结果与分析 基质理化性质分析随着污泥施加量的增加容重降低 ，总 孔 隙 度 和 毛 管 孔 隙 度 分 别 升 高 和 ，均在 处理之后变化开始显著。处理总孔隙度和管孔隙度、处理土壤容重接近处理且差异不显著。、含 盐 量 显 著 降 低 、，在 处理达到最低值，仍显著高于处理（图）。由表可知，污泥中有机质、全氮、速效磷、速效钾含量均高于盐碱土，故随着污泥添加量的增加，试验基质中营养物质含量也会随之增加，各处理土壤理化性质得到不同程度的改善。注：不同小写字母表示差异显著（）。下同。：（）图污泥堆肥对基质物理性质的影响 污泥堆肥对草坪草苗高、根长的影响随着污泥施加量的增加，种草坪草苗高、根长变化均呈现先升高后降低的趋势（图），但较对照增幅各不相同，分别为匍匐剪股颖 图污泥堆肥对基质化学性质的影响 注：左侧刻度为匍匐翦股颖、草地早熟禾的指标，右侧刻度为高羊茅的指标。下同。：，图污泥堆肥对种草坪草苗高、根长的影响 、；草 地 早 熟 禾 、；高羊茅 、。仅在匍匐剪股颖 处理出现抑制，说明施加污泥在一定比例范围内对植物长势有显著提升，施用污泥对种草坪草根长的促进作用显著大于苗高。其中匍匐剪股颖、草地早熟禾、高羊茅苗高分别在、处理达到最大值，且高羊茅与处理北方园艺月月（上上）无显著差异；根长在、处理达到最大值，草地早熟禾与处理无显著差异，最大值均不出现在同一处理内，这说明基质对于地上部分和地下部分的影响不同。污泥堆肥对草坪草地上部分鲜质量、干质量的影响与苗高根长一致，在不同配比基质处理中，随着污泥添加量的增加，种草坪草鲜质量、干质量均呈现先升后降趋势（图）。匍匐剪股颖鲜质量、干质量较 增长量为 、，均 处理达到最大值，较处理高 、，无显著差异；草地早熟禾 鲜、干 质 量 增 长 量 为 、，在 处理到达最大值，但鲜质量仍显著低于处理，在、处理出现抑制。高羊茅鲜质量、干质量增长量为 、，同样在 处理达到最大值较处理高 、，无显著差异，在、处理出现抑制。种草坪草中，匍匐剪股颖仅表现促进作用，而草地早熟禾、高羊茅出现了抑制现象，抑制程度高羊茅大于早熟禾。除匍匐剪股颖外，草地早熟禾、高羊茅干质量变幅均小于鲜质量变幅，这说明基质的改变，不仅增加了草坪草营养物质含量，同时更有利于草坪草对于水分的吸收和储存。图污泥堆肥对种草坪草鲜质量、干质量的影响 污泥堆肥对草坪草叶绿素含量的影响叶绿素含量随着污泥施用量的增加也出现先升后降的趋势（图）。匍匐剪股颖叶绿素、增长量为 、，草地 早 熟 禾 增 长 量 为 、，种草坪草均在 处理出现最大值显著高于对照、低于处理，在 处理降低至试验处理 最 低 值；高 羊 茅 叶 绿 素、增 长 量 为 、，分别在、处理达到最大值，同样最小值出现在 处理。种草坪草处理除匍匐剪股颖叶绿素外，均显著高于对照，但显著低于处理，说明污泥的施用虽未使叶绿素和营养土基质环境下含量相同，但也使其显著增加，同时对于叶绿素的促进作用明显高于叶绿素。注：、分别为匍匐翦股颖、草地早熟禾、高羊茅。：、，图污泥堆肥对种草坪草叶绿素的影响 污泥堆肥对草坪草相对电导率的影响种草坪草相对电导率整体出现降低后升高的趋势（图）。种草坪草从 处理开始显著下降，处理出现最低值，匍匐剪股颖与 相较，降低 ，高于处理 ，高羊茅与 相较，降低 ，高于处理 。草地早熟 禾 相 较 降 低 ，高 于 处 理 。种草坪草电导率下降程度为匍匐剪股颖高羊茅草地早熟禾。第第期期 北方园艺图污泥堆肥对种草坪草相对电导率的影响 污泥堆肥对草坪草可溶性糖含量的影响随着污泥添加量的增加，可溶性糖含量整体变化趋势为先降低后升高（图），变化幅度分别为：匍匐剪股颖 、草地早熟禾 、高 羊 茅 。种草坪草在 处理变化均不显著。匍匐剪股颖、高羊茅试验处理可溶性糖含量均显著高于处理，且在 处理降低至最小值后回升至高于对照。草地早熟禾在 处理显著降低至低于对照、处理，处理为试验处理最大值，其它处理无显著性差异。说明添加堆肥污泥对于草地早熟禾可溶性糖含量影响较大，匍匐剪股颖、高羊茅较小。图污泥堆肥对种草坪草可溶性糖含量的影响 污泥堆肥对草坪草游离脯氨酸含量的影响随着污泥施加量增加，游离脯氨酸含量同样是先降低后上升的趋势，且所有试验处理均显著高于 处 理。变 化 范 围 分 别 为：、。匍匐剪股颖在 处显著下降至最低值后，在 、处理回升至与对照同一水平。草地早熟禾试验处理含量均低于对照，在 处理达到最小值后回升。高羊茅 依次下降，在 处理到达最低值后回升。种草坪草处理脯氨酸含量均显著高于 处理，其中剪股颖 处理相差最小。上述情况说明，不同比例污泥添加对于降低种草坪草脯氨酸含量有显著影响，但是远未达到营养土条件下的情况。试验处理内降低程度由大到小的依次是高羊茅、匍匐剪股颖、草地早熟禾。图污泥堆肥对种草坪草游离脯氨酸含量的影响 污泥堆肥对草坪草丙二醛含量的影响污泥施用量的增加对于种草坪草丙二醛含量的影响一致，变化趋势为先降低后上升。匍匐剪股颖、草地早熟禾、高羊茅分别降低 、，均在 处理开始显著降低至试验处理最小值后，、处理缓慢上升，且除剪股颖 处理、高羊茅 处理外均显著低于对照。其中匍匐剪股颖、草地早熟禾最小值与处理无显著差异，高羊茅最小值略高于 处理。分别降低 、。污泥的添加可以大幅度降低草坪草丙二醛含量。对匍匐剪股颖、草地早熟禾影响较大，高羊茅相对稳定。北方园艺月月（上上）图污泥堆肥对种草坪草丙二醛含量的影响 灰色关联度分析采用灰色关联度分析评价模型，将不同污泥比例作为基质下的草坪草品质看作一个灰色系统，每个形态和生理生化指标看作影响灰色系统的一个因素，对数据进行无量纲化处理后，以处理作为母序列进行分辨系数为 的灰色关联度分析。按照关联公式可知，关联系数越大，关联性越强，越接近营养土试验处理。由表可知，草坪草各项指标关联顺序如下，匍匐剪股颖：叶绿素干质量鲜质量相对电导率可溶性糖丙二醛根长苗高游离脯氨酸；草地早熟禾：干质量叶绿素相对电导率鲜质量可溶性糖丙二醛根长苗高游离脯氨酸；高羊茅：叶绿素干质量相对电导率可溶性糖丙二醛鲜质量苗高根长游离脯氨酸。综上，种草坪草中叶绿素、干质量、相对电导率对其品质影响最大。表种草坪草处理与处理的关联度 指标 匍匐剪股颖 草地早熟禾 高羊茅 苗高 根长 鲜质量 干质量 相对电导率 叶绿素 可溶性糖 游离脯氨酸 丙二醛 由表可知，不同比例污泥堆肥作为基质的草坪草 品 质 优 秀 度 排 序 为 如 下，匍 匐 剪 股 颖：；草地早熟禾：；高羊茅：。匍匐剪股颖在污泥添加量、草地早熟禾在污泥添加量、高羊茅在 的个试验处理表现最接近营养土基质。与 土壤处理的灰色综合评判数值最大为匍匐剪股颖 ，之后为草地早熟禾 、高羊茅