園林綠化廢棄物生物炭覆蓋土壤對花木生長影響的研究*

錢新鋒

常熟市住房和城鄉建設局、常熟市綠委辦　江蘇常熟　215500

摘要：生物炭作為新型土壤改良劑正引起國內外的廣泛關注，利用園林綠化廢棄物制作生物炭在國內尚屬起步階段。采用小區試驗方法，以紫嬌花(Tulbaghia　violacea)和北美海棠(North　American　Begonia)為供試花卉和樹木，研究生物炭土壤覆蓋后對花木生長的影響。結果表明，生物炭覆蓋土壤對紫嬌花和北美海棠生長具有顯著的促進作用，并能緩解其不良生長。與對照相比，生物炭覆蓋使紫嬌花的黃葉、枯葉和不良長勢分別下降47.8%、20%和100%，北美海棠的不良長勢和枯枝率和根基萌芽分別下降80%、62.5%和50%。

關鍵詞：生物炭覆蓋，紫嬌花，北美海棠，生長影響

園林綠化廢棄物生物炭覆蓋土壤對花木生長影響的研究*

錢新鋒

常熟市住房和城鄉建設局、常熟市綠委辦江蘇常熟215500

摘要：生物炭作為新型土壤改良劑正引起國內外的廣泛關注，利用園林綠化廢棄物制作生物炭在國內尚屬起步階段。采用小區試驗方法，以紫嬌花(Tulbaghiaviolacea)和北美海棠(NorthAmericanBegonia)為供試花卉和樹木，研究生物炭土壤覆蓋后對花木生長的影響。結果表明，生物炭覆蓋土壤對紫嬌花和北美海棠生長具有顯著的促進作用，并能緩解其不良生長。與對照相比，生物炭覆蓋使紫嬌花的黃葉、枯葉和不良長勢分別下降47.8%、20%和100%，北美海棠的不良長勢和枯枝率和根基萌芽分別下降80%、62.5%和50%。

關鍵詞：生物炭覆蓋，紫嬌花，北美海棠，生長影響

收稿日期：*基金項目：公益性行業(社會發展)科研專項基金(CS201214)

作者簡介：錢新鋒，碩士，教授級高級工程師，從事風景園林、城市綠化、生態恢復、湖泊修復工作，E-mail：qxf6666@126.com

Abstract:Biocharhasarousedwideconcernsasanewsoilamendmentaroundtheworld,whilemakingbiocharbyusinggardeningwasteisstillatitsinitialstageinChina.Theeffectofsoilcoveredwithbiocharonplantgrowthwasstudiedusingplot-basedexperimentonTulbaghiaviolaceaandNorthAmericanBegonia.Theresultshowedthatthesoilcoveredbiocharcouldpromotetangiblythegrowthoftheabovetwoflowers,andcontainitsadversegrowth.Comparedwiththecontrolgroup,biocharcoveringreducedtheratesofyellowleaves,deadleavesandadversegrowthofT.violaceabyby47.8%,20%,and100%,whiletheratesofadversegrowth,deadwoodandgerminationofNorthAmericanBegoniadeclinedby80%，62.5%and50%.

EffectofGardeningWasteBiocharonPlantGrowth

QianXinfeng

(ChangshuHousingandUrban-RuralConstructionBureau,ChangshuOfficeofGreeningCommittee,

Changshu215500,Jiangsu,China)

Keywords:biocharcovering,Tulbaghiaviolacea,NorthAmericanBegonia,effectongrowth

生物炭是生物質在無氧或微氧條件下低溫熱轉化后形成一種有機碳含量高、吸附能力強、多孔性和多用途的功能化環保材料[1]。已有的研究表明，生物炭具有多孔性和巨大的表面積，能夠改善土壤的結構，增加土壤的持水量，減少營養元素流失；此外，生物炭本身含有豐富的營養元素并能夠緩慢釋放以供植物吸收。因此，生物炭能改善土壤肥力并促進植物生長[2]。Ogawa報道，將樹皮生物炭施于黑松(Pinusthunbergii)幼林3個月后，新根從生物炭中長出；通過配施少量磷肥，9個月以后大量蘑菇長出；1年以后，松樹根以及生物炭中的紅菌根真菌(Rhizopogonrubescens)數量顯著增加，發芽數量和針葉顏色得到顯著改善。國外對利用生物炭進行名勝古跡、公園等地古樹名木復壯已有報道[3]。目前，國內有關生物炭的土壤改良作用研究大多集中于農作物，有關生物炭對園林植物生長的影響研究較少。以園林綠化廢棄物為原料，可將其粉碎后采用限氧熱解制備生物炭[4]。本文將分析生物炭覆蓋對草本花卉紫嬌花和木本花卉北美海棠生長的影響，以期為園林綠化廢棄物炭化處置與資源化利用提供科學依據。

1材料與方法

1.1　試驗區概況

試驗地點位于江蘇省常熟市園林植物苗圃，地理位置為E120°43′，N31°35′。該地海拔4.0m，屬亞熱帶季風氣候。年平均氣溫15.4℃；年均降水量1054mm，年均總日照數2130.2h。試驗地主要土壤理化指標為，全氮1.91g/kg，全鉀18.25g/kg，全磷0.75g/kg，有機質32.62g/kg，CEC17.30cmol/kg，pH值6.27。

1.2　生物炭的制備

試驗所用的生物炭由一個高3.5m、直徑50cm的二重圓筒三段式無動力炭化爐制備。炭化爐內部采用耐高溫不銹鋼材料制作，外部用不銹鋼材料，中間隔層用耐高溫珍珠砂隔熱。爐體分為上中下3段組成一個圓柱體，上段部分為進料倉，中段為進氧點火燃燒倉，下段為炭化后熄滅冷卻倉。底層為出料口。料斗下方有一個活動閘板，控制下料和密封爐口。在爐體中段有8個點火口、一個加熱圈，有4個進氧口、3個溫度檢測口，用進氧量和吸風量大小控制爐內炭化時間、溫度、產量和質量。在爐體上端有一個排出管道，通過風機的吸力使煙、塵、氣、焦油經過管道傳輸到水冷卻箱內，以降低煙氣焦油溫度，并將煙塵與焦油以及木醋液經過分解后排放在水密封桶內。風機排出的煙與氣體進入一個過濾裝置，進行過濾處理，然后向外排放。在炭化爐內裝有一個可拆卸的活動方興筒，安裝斜板落料裝置。原料由上而下產生曲線狀，不容易堵塞原料。在斜板下部產生一個35°角空間，有利于儲氧增壓，只要產品下料一松動，上段原料就會下滑。炭化時，將收集到的園林綠化廢棄物經風干、粉碎后通過一個進料斗均勻送入炭化爐內，在相對缺氧的狀態下進行自燃式暗火悶燒，在控制燃燒時間和溫度的情況下，使生物質原料逐漸炭化，形成一種炭化產品。經初步檢測，利用園林綠化廢棄物制作的生物炭含氮37.8g/kg,含磷2.5g/kg,含鉀14.1g/kg。

圖1　生物炭生產裝置1)風機；2)冷卻器出水管；3)冷卻器主體；4)冷卻器進水管；5)除塵器；6)廢液槽；7)進料口；8)炭化爐主體；9)保溫夾層；10)點火口；11)中間氧氣含量調節口；12)出水管；13)生物質炭冷卻罐；14)進水管；15)生物質炭出料口

1.3　試驗方法

試驗于2012年3月至11月在江蘇省常熟市園林植物苗圃進行。試驗小區面積為2200m2。供試植物品種草本花卉為紫嬌花，考察因子為分枝數、蓬徑和高度；木本花卉為北美海棠，考察因子為地徑、蓬徑和高度。試驗按生物炭每平方米15kg的用量設生物炭土壤覆蓋、拌入土壤和空白對照3個處理方法，每個處理重復3次，每7天記錄一次，包括落葉開始、落葉結束、芽萌動、第一張葉片抽生、開花開始、開花結束以及每一次芽的萌發。

2結果與分析

2.1　生物炭對紫嬌花生長的影響

從7月25日開始至11月18日試驗觀察結果表明，生物炭覆蓋土壤可以顯著促進生長后期紫嬌花的分枝數，生物炭覆蓋土壤中紫嬌花的分枝數分別比對照和拌土增加49.1%和42.7%，覆蓋和拌土對紫嬌花蓬徑和高度的影響與對照無顯著差異。生物炭對紫嬌花生長勢影響結果表明，生物炭覆蓋可以顯著緩解紫嬌花的不良生長，與對照相比生物炭覆蓋中紫嬌花的黃葉、枯葉和不良長勢分別下降47.8%、20%和100%。相反，生物炭覆蓋土壤中紫嬌花新葉、萌芽分別比對照增加74.1%和73.7%。生物炭覆蓋和拌土對紫嬌花開花無顯著差異。可見，生物炭覆蓋對紫嬌花不良生長具有顯著緩解和促進生長作用，這一結果與Ogawa(2010)生物炭對即將枯死松樹具有康復作用的報道一致。

圖2　生物炭對紫嬌花生長發育的影響

2.2　生物炭對北美海棠生長的影響

3月15日完成土壤覆蓋，從7月25日開始觀察至11月18日。生物炭對北美海棠生長發育影響的試驗結果表明，與對照相比生物炭覆蓋對北美海棠地徑、蓬徑和高度的影響無顯著差異；而拌土除對高度具有一定抑制作用外，對地徑和蓬徑也無顯著影響。對北美海棠生長勢研究表明，與對照相比，覆蓋土壤中北美海棠的不良長勢和枯枝率和根基萌芽分別下降80%、62.5%和50%。生物炭拌土土壤中北美海棠的枯枝數降低了60%，根基萌芽和不良長勢分別提高了50%和20%。總體上，生物炭覆蓋對北美海棠的不良生長具有顯著的緩解作用。

圖3　生物炭對北美海棠生長發育的影響

3討論

本文研究表明，生物炭覆蓋土壤比拌入土壤具有更多的優勢，可以顯著促進草本花卉紫嬌花生長后期的分枝數，并對紫嬌花和木本花卉北美海棠不良生長具有顯著緩解和促進生長作用，打破了人們習慣性認為拌土比覆蓋好的傳統思維。土壤覆蓋不僅可以起到美觀、減少土壤水分蒸發、為土壤提供有機質、緩沖土壤溫度變化、抑制雜草等作用，而且還可以阻止水和風對土壤的侵蝕，改善土壤結構，增加土壤中有益微生物的數量，提高土壤酶的活性等，從而促進園林植物生長。有機材料覆蓋保水性強，溫度變化小，軟體動物數量多，還可為植物提供養分和有機質，但分解較快，需定期補充或更換[5]。生物炭具有高度羧酸酯化和芳香化結構，擁有較大的孔隙度和比表面積[6]。這些基本性質使其具備了吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力強的特性，保水能力強，持續時間長，是低碳園林城市建設中一種不可多得的環保生態有機覆蓋物。

參考文獻

[1]LehmannJ,JosephS.Biocharforenvironmentalmanagement:scienceandtecnology[M].London,UK:EarthscanPublicationsLtd,2009.

[2]楊放，李心清，王兵，等.生物炭在農業增產和污染治理中的應用[J].地球與環境，2012，40(1)：100-107.

[3]OgawaM,OkimoriY.Pioneeringworksinbiocharresearch,Japan[J].SoilResearch,2010,48(7):489-500.

[4]錢新鋒，賞國鋒，沈國清.園林綠化廢棄物生物質炭化與應用技術研究進展[J].中國園林,2012，28(11):101-104.

[5]時連輝，韓國華，張志國，等.秸稈腐解物覆蓋對園林土壤理化性質的影響[J].農業工程學報，2010，26(1):113-117.

[6]McElligottKM.Biocharamendmentstoforestsoils:effectsonsoilpropertiesandtreegrowth[D].Moscow,Idaho,USA:UniversityofIdaho，2011.