基于園林植物廢棄物的無土栽培基質研究及應用

馮曉燕，彭 琴，張 英，蒲霜蘭，殷金巖，汪田野，任 和，裴福云

(深圳市鐵漢生態環境股份有限公司，廣東 深圳 518040)

基于園林植物廢棄物的無土栽培基質研究及應用

馮曉燕，彭 琴，張 英，蒲霜蘭，殷金巖，汪田野，任 和，裴福云*

(深圳市鐵漢生態環境股份有限公司，廣東 深圳 518040)

以園林植物廢棄物堆肥產品(以下簡稱為樹枝肥)為主，以椰糠、泥炭、珍珠巖、蛭石為輔，配制成不同配方的基質，并以樹枝肥、營養土為對照，研究不同配方基質對盆栽金鉆生長的影響。試驗對樹枝肥做無土栽培基質進行可行性分析，并篩選了6種符合常規固體無土栽培基質理化性質指標的基質配方。利用一系列基質，開展金鉆盆栽試驗，測量不同處理金鉆株高、冠幅、生物量和葉綠素含量，并采用隸屬函數法對植株形態指標進行綜合評價。結果表明，T3基質綜合評價指數高達0.6，適宜金鉆栽培，即樹枝肥∶椰糠∶珍珠巖體積比為3∶1∶1。

樹枝肥； 基質； 理化性質； 金鉆； 綜合評價

隨著我國城市化進程的加快，城市綠化覆蓋率不斷上升，城市綠地面積不斷擴大，產生的園林植物廢棄物如枯枝落葉、樹枝修剪物、草坪修剪物、雜草等也與日俱增[1]。傳統的處理處置方式主要是焚燒和填埋，不僅浪費土地資源，投入大量成本，同時給大氣、土壤及地下水帶來長久污染危害，也帶來了資源的浪費。

目前，較好的利用園林植物廢棄物的處理處置方式主要是發酵制肥[2]，發酵獲得的樹枝肥松散、質輕、木質纖維含量高、腐解極慢、肥效低，通過添加復合肥、微生物菌等調理劑使其富含營養，從而達到改良土壤結構，促進植物營養生長等目的。目前，國內外已經有將椰糠、秸稈、木屑等農林廢棄有機物開發成栽培基質的相關研究[3-4]，可在降低栽培成本的同時又實現廢棄資源循環利用[5]，而園林廢棄物腐熟堆肥(以下稱樹枝肥)同屬有機固體廢棄物，研究將其作為一種栽培基質代替自然土壤，拓寬應用領域，真正實現廢物資源利用最大化。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

供試材料包括基質材料、植物材料和化學添加劑，其中基質主體材料為深圳市綠化管理樹枝粉碎廠的園林植物廢棄物堆肥產品(以下簡稱為樹枝肥)，基質添加物為椰糠、泥炭、珍珠巖和蛭石；植物材料為金鉆、鴨腳木幼苗，白三葉、奶油青菜和四季小白菜種子，由東莞橋頭苗圃提供；化學添加劑為濕潤劑-壬基酚聚氧乙烯醚(OP)。

1.2 方法

1.2.1 樹枝肥生物毒性試驗

用相當于待測樹枝肥干重的30、20和10倍的蒸餾水浸泡，振蕩2 h后紗布過濾，得到樹枝肥不同濃度的浸提液J1、J2、J3，以蒸餾水為對照組。提取液10 mL加到鋪有2層濾紙的9 cm培養皿中，在每個培養皿播種100粒，分別播種白三葉和奶油青菜種子，每個品種3組重復，以蒸餾水為空白對照。在室溫下進行發芽試驗，記錄種子發芽數，計算發芽率；并使用電子游標卡尺測定發芽種子的根的長度，根據公式計算發芽指數[6]。

1.2.2 樹枝肥添加濕潤劑試驗

植物廢棄物由于其表面存在蠟質等疏水基團，具有斥水性[7]，導致基質難潤濕，再濕性差，無法穩定的給植物供應水分，本試驗通過研究不同濃度濕潤劑處理的基質對種子發芽率的影響[8]，篩選合適的濕潤劑添加濃度。

濕潤劑OP設0、0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、3.0%五個體積比濃度水平，分別記為CK、OP1、OP2、OP3、OP4、OP5，每處理重復2次，每升基質中均勻噴施各處理濕潤劑100 mL[9]，空白以純凈水代替，混勻后風干基質待測。每盆基質用量均為3 L，撒播100粒白三葉種子，15 d后統計種子發芽率。

1.2.3 配方試驗及理化性質、重金屬含量測定

將基質材料樹枝肥、椰糠、泥炭、珍珠巖和蛭石按不同配比混配出不同的配方，粒徑過<10 mm孔徑的篩網，并測定不同配方基質的理化性質，篩選符合常規固體無土栽培基質理化性質指標[10]的基質配方，并測定重金屬含量。其中容重、孔隙度測定參照程斐的方法[11]，pH、電導率EC、鹽基交換量CEC等參考國家林業標準(LY/T系列)的相關規定[12]。重金屬含量測定參考國家標準，采用原子吸收分光光度法測定[13-14]。

1.2.4 觀葉植物盆栽試驗及指標測定

試驗設T1～T66個處理，以及CK1(樹枝肥)和CK2(營養土)2個對照。基質在使用前均勻噴灑適量濃度的濕潤劑并晾干，提前1～2 d進行消毒處理。盆栽試驗每盆基質用量均為3 L，栽培試驗每種植物定植3盆，每盆1株。所有處理于2016年4月26日完成，培養3個月，記錄金鉆的存活率及生長情況，包括株高、冠幅、葉綠素、生物量等指標。

1.2.5 數據的統計與分析

運用Excel 2013對試驗數據進行整理、統計和制表，SPSS 20.0對試驗數據進行方差分析，并采用隸屬函數法對植株形態指標進行綜合評價，植株形態綜合評價指數值越大，說明植株生長越好[15]。

2 結果與分析

2.1 樹枝肥毒性

基質中的植物毒性物質會對種子萌發和植物生長產生抑制作用。因此，可用基質浸提液中植物種子的發芽指數(GI)來直接、快速的衡量基質是否對植物有毒有害，或用來衡量農林生物質廢棄物是否腐熟完全。一般認為，當種子發芽指數達到50%時，表明堆肥已達腐熟，其植物毒性被認為已降至植物能夠忍耐的水平；當種子發芽指數達到80%時，其植物毒性基本消失[6]。

由表1可看出，不同濃度的樹枝肥浸提液的白三葉及奶油青菜的發芽率均大于80%(0.8)，發芽指數均大于1，說明樹枝肥已腐熟。不同濃度浸提液下白三葉及奶油青菜的發芽指數即均高于對照，且隨著浸提液濃度的增加，奶油青菜發芽指數也越高。其中10倍的蒸餾水浸泡樹枝肥浸提液(NJ3)的發芽指數最高，高達1.18；20倍的蒸餾水浸泡樹枝肥浸提液的白三葉(NJ3)發芽指數最高，高達1.18，可能是樹枝肥浸提液中含有營養物質，對白三葉及奶油青菜種子發芽及根系生長有一定促進作用。由此可見樹枝肥已腐熟，無毒性，可直接用于栽培基質的研究。

表1 樹枝肥生物毒性試驗結果

注：GI=(基質萃取液中種子發芽率×種子根長)/(對照種子發芽率×種子根長)。

2.2 濕潤劑處理的影響

濕潤劑處理對基質完全浸濕效果以及種子發芽率的影響見表2。T1、T2、T3分別表示初次、再次和三次濕潤時間。由表可看出，不同濃度的濕潤劑處理下，基質完全浸濕時間大大降低，顯著低于對照。初次濕潤時間隨著OP濃度的增加呈先降低后升高的趨勢，且再次濕潤時間和3次濕潤時間均低于初次濕潤時間。其中，OP1即0.5%的濕潤劑對白三葉種子發芽率無影響，與CK相同，均為72.5%，濕潤效果較好，大大縮短基質完全濕潤時間。因此篩選出合適的濕潤劑添加濃度為0.5%，此濃度濕潤劑可明顯改善基質潤濕能力，且不影響種子發芽率。

表2 濕潤劑處理對基質完全浸濕效果及種子發芽率的影響

2.3 不同基質配方及理化性質和重金屬含量分析

將基質主體材料樹枝肥，輔料椰糠、泥炭、珍珠巖和蛭石按不同體積配比混配出不同的配方，篩選出6種符合常規固體無土栽培基質理化性質指標基質配方，具體配方及其理化性質及重金屬含量見表3、4。由表可見，試驗篩選出T1～T6各配方基質的容重為0.19～0.26 g·cm-3，總孔隙度為77.21%～88.31%，通氣孔隙度16.06%～35.40%，持水孔隙度52.22%～62.94%，大小孔隙比1∶1.50～1∶3.92，pH值6.66～7.39，EC值0.48～0.75 mS·cm-1，CEC值740～1 240 μmol·g-1；Cu為31.6～80.3 mg·kg-1，Zn為68.6～123.2 mg·kg-1，Pb為6.0～9.3 mg·kg-1，未檢測出Cd含量。可見T1～T6理化性質及重金屬含量基本滿足土壤理化性質要求，可作為無土栽培基質研究應用，但最終配方是否為最佳栽培基質則需要通過植物栽培試驗驗證。

表3 育苗栽培基質產品體積比配方

表4 育苗栽培基質理化性質及重金屬含量

2.4 不同基質配方對盆栽植株形態影響

不同基質配方栽培的金鉆植株，生長勢最好的為CK2營養土，各指標值最佳；最差為CK1樹枝肥，其各指標值最差。可見樹枝肥可單獨作為基質，但效果不如混配基質。

由表5可見，不同栽培基質的金鉆形態指標值存在差異。其中，CK2、T2、T3、T4株高增量值均高于平均值2.6 cm，且CK2>T2>T4>T3；CK2、T1、T3、T4冠幅增值量值均高于平均值9.1 cm，且CK2>T3>T4>T1；CK2、T1、T3、T4、T5的SPAD值均高于平均值55.3，且CK2>T5>T3>T4>T1；CK2、T3、T4地上鮮重值均高于平均值14.2 g，且CK2>T3>T4；CK2、T3、T4地下鮮重值均高于平均值11.2 g，且CK2>T4>T3；CK2、T3、T4地上干重值均高于地上干重平均值1.9 g，且CK2>T3>T4；CK2、T3、T4地下干重值均高于地下干重平均值1.7 g，且CK2>T4>T3；根冠比的平均值為1.0 g，但在一定范圍內，根冠比越低，植物生長勢越好，CK2、T1、T3、T5均低于平均值，且CK2

表5 不同基質金鉆形態指標

注：同列數據后無相同小寫字母，表示組間差異顯著。

利用模糊數學中隸屬函數的方法，對不同基質條件下的金鉆植株生長情況，進行多指標綜合評價。不同基質金鉆生理指標隸屬函數值結果見表6。綜合評價指數均大于0.5，可入選為栽培理想基質。試驗結果表明，金鉆成活率均為100%，盆栽金鉆的T3、T4各項指標高于平均值，T3基質綜合評價指數高達0.6，由于基質配方中未添加營養成分，故栽培效果不如營養土，但該配方基質中金鉆植株生長狀況、觀賞品質較優，篩選出金鉆栽培的最優基質配方為T3，即樹枝肥∶椰糠∶珍珠巖體積比為3∶1∶1，可能原因是珍珠巖可以增加基質的透氣性。

表6 不同基質下植株生理指標隸屬函數值

3 小結與討論

通過樹枝肥的生物毒性試驗，表明其無毒性，且浸提液對種子發芽率有一定促進作用，可見樹枝肥可直接用于栽培基質的研究，并且可在樹枝肥中混配其他基質材料，以改善基質的通氣性、保水性。其中，添加0.5%體積濃度的濕潤劑，可明顯改善基質潤濕能力，且不影響植物生長。

每種植物的生物學性狀不一樣，其最適栽培基質也不盡相同，通過隸屬函數法對植株形態指標進行綜合評價，篩選出適宜金鉆栽培的代用基質為T3，即樹枝肥∶椰糠∶珍珠巖體積比為3∶1∶1。此外，混配基質時可考慮加入營養成分，以提高基質的養分供應能力，達到更優的栽培效果。充分利用園林植物廢棄物開發栽培基質，不僅保護環境，節約能源，還能降低成本，提高植物觀賞品質，最終實現資源的合理化、最大化利用。

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(責任編輯：張瑞麟)

2017-03-27

深圳市發展改革委員會項目(深發改【2016】1023號)

馮曉燕(1989—)，河南信陽人，碩士，從事植物廢棄物資源化利用研究工作，E-mail: fengxiaoyan@sztechand.com.cn。

裴福云，工程師，博士，從事納米材料在土壤修復、光催化領域方面的應用研究及新型基質材料研究工作，E-mail: peify@126.com。

10.16178/j.issn.0528-9017.20170855

X71

A

0528-9017(2017)08-1485-04

文獻著錄格式：馮曉燕，彭琴，張英，等. 基于園林植物廢棄物的無土栽培基質研究及應用[J].浙江農業科學，2017，58(8)：1485-1488.