城市污泥與園林廢棄物堆肥混合應(yīng)用的效果評價

韋依伶，鞏 瀟，蘇光瑞，孟國欣

(北京圣海林生態(tài)環(huán)境科技股份有限公司，北京 100083)

1 引言

隨著“美麗中國”建設(shè)的推進，全國多數(shù)城市園林綠化投資力度不斷加大，產(chǎn)生大量園林有機廢棄物。園林有機廢棄物成為繼生活垃圾之后的第二大城市固體廢棄物[1]。傳統(tǒng)的(焚燒、填埋等)的處理方式已不能滿足可持續(xù)發(fā)展的要求[2]。將園林廢棄物堆肥化利用能夠有效提高土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)，涵養(yǎng)水分，促進植物生長[3，4]。

污泥是污水處理后的產(chǎn)物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體，它是介于液體和固體之間的濃稠物[5]。城市污泥的主要特性是有機物含量高，容易腐化發(fā)臭，并且顆粒較細，比重較小。城市污泥堆肥化利用有利于土壤改良，提高土地利用、降低污染和衛(wèi)生風險、殺死病原菌。

科學(xué)地調(diào)配污泥與園林廢棄物混合比例，研究其對植物和土壤的改良效益是非常重要的[6]。本研究選取百合為試驗對象，用污泥與園林廢棄物產(chǎn)品以不同比例混合作為盆栽百合生長基質(zhì)，探討兩者混合物對植物、土壤改良的效果，為北京城市污泥與園林廢棄物的資源化、可持續(xù)化利用提供基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。

2 材料與方法

2.1 實驗材料

污泥堆肥產(chǎn)品和園林廢棄物堆肥產(chǎn)品均來自北京圣海林生態(tài)環(huán)境科技股份有限公司，均以好氧發(fā)酵法處理得到產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量符合堆肥產(chǎn)品 NY 525-2012 國家標準要求，產(chǎn)品養(yǎng)分和pH值見表1。

2.2 盆栽實驗設(shè)計及相關(guān)指標測定

2017年5月22日至10月22日，在北京林業(yè)大學(xué)國家級園林實驗教學(xué)示范中心進行實驗。將 8種污泥堆肥處理按照質(zhì)量比1∶4施入土壤(八家苗圃壤土)，以苗圃的壤土進行對照，進行香水百合盆栽試驗，盆栽基質(zhì)配比見表2。試驗選用口徑 23.5 cm的塑料花盆栽植百合，每盆栽植3株，3株呈三角形分布。每種處理7個重復(fù)，共56 盆。

表1 堆肥產(chǎn)品養(yǎng)分和pH值

選擇清晨或傍晚澆水，澆水頻率為3～4 d/次，每次400 mL。百合生長和開花情況，未開花時1個月觀察1次，開花后每周觀察2～3次。

盆栽結(jié)束后，將所有苗木整株挖出，將地上部分與地下部分分開。地下部分用大量自來水沖洗去掉根部泥土，再用去離子水沖洗晾干。地上部分在 90 ℃下殺青 0.5 h后與地下部分一起在70 ℃下烘至恒量，稱重并粉碎，過100目篩后備用[7]。

采用水土比5∶1測定pH值，濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法測定有機質(zhì)，凱氏定氮儀測定 全氮、紫外分光光度計法測定速效磷、火焰光度計法速效鉀[8]。

表2 盆栽基質(zhì)配比

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016進行數(shù)據(jù)預(yù)處理，SPSS22.0的單因素方差分析( one-way ANOVA)進行Duncan(D) 多重比較(α=0.05)，用Sigmplot 12.5 作圖。

3 結(jié)果與討論

3.1 污泥與園林廢棄物混合施用對百合生長、開花的影響

3.1.1 株高

移栽不同處理百合，在7 d左右均已發(fā)芽。第0個月～第1個月，百合根系不斷吸收營養(yǎng)，適應(yīng)盆栽環(huán)境，發(fā)芽后株高表現(xiàn)為：處理7>處理6>處理8>處理5>處理4>處理3>處理2>處理1。處理7株高顯著大于除處理6和處理8之外的其他處理(P<0.05)，處理5、處理6和處理8差異不顯著(p>0.05)，處理4和處理5差異不顯著(p>0.05)，處理1、處理2、處理3和處理4差異不顯著(p>0.05)。

第1個月～第2個月，百合快速增長，株高表現(xiàn)為：處理7>處理6>處理8>處理5>處理4>處理3>處理2>處理1。處理6、處理7和處理8差異不顯著(p>0.05，但顯著大于其他處理(P<0.05)。處理3、處理4和處理5差異不顯著(p>0.05)，但顯著大于處理1和處理2(P<0.05)。處理1和處理2差異不顯著(p>0.05)。

第2個月～第3個月，百合增長比較緩慢，百合株高表現(xiàn)為：處理7>處理6>處理8>處理5>處理4>處理3>處理2>處理1。處理7顯著大于其他處理(P<0.05)，處理6和處理8、處理5和處理8、處理4和處理5、處理3和處理4、處理1和處理2差異不顯著(p>0.05)。

第3個月～盆栽結(jié)束，玫瑰幾乎停止增長，表現(xiàn)為：處理7>處理6>處理5>處理8>處理4>處理3>處理2>處理1。處理7顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4、處理5和處理8差異不顯著(p>0.05)，處理3和處理4、處理1和處理2差異不顯著(p>0.05)。

不同時期百合株高，處理1、處理2、處理3和處理4均表現(xiàn)為盆栽結(jié)束后顯著大于1個月后和2個月后的株高(P<0.05)，但與3個月的株高差異不顯著(p>0.05)。處理5、處理6和處理8表現(xiàn)為3個月和盆栽后百合株高差異不顯著(p>0.05)，但顯著大于1個月和2個月的株高(P<0.05)。處理7表現(xiàn)為各個時期百合高度均存在顯著差異(P<0.05)(圖1)。圖中不同小寫字母表示同一時期不同處理差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示同一處理不同時期差異顯著(P<0.05)。

3.1.2 開花數(shù)量

不同處理栽植玫瑰開花數(shù)量表現(xiàn)為：處理7(14朵)=處理6(14朵)>處理8(12朵)>處理5(11朵)>處理4(9朵)>處理3(8朵)>處理2(7朵)>處理1(4朵)。其中，處理6與處理7差異不顯著(P>0.05)，但顯著大于其他處理(P<0.05)。處理5與處理8、處理4與處理5、處理3與處理4、處理2與處理3差異不顯著(P>0.05)(圖2)。圖中不同小寫字母表示不同處理開花數(shù)量差異顯著(P<0.05)。

圖1 不同處理株高變化情況

圖2 不同處理百合開花數(shù)量

3.1.3 開花時長

2017年5月22日栽植百合 ，第2月至第3月百合增長較慢，并進入開花期。處理6(7月28日)最早開花，處理5(7月29日)和處理7(8月1日)較早，處理8(8月3日)、處理4(8月3日)和處理3(8月7日)較晚，處理2(8月11日)和處理1(8月14日)最晚。

不同處理百合開花時長表現(xiàn)為：處理7(18 d)>處理6(16 d)>處理8(15 d)=處理5(15 d)>處理4(14 d)>處理3(13 d)>處理2(12 d)>處理1(10 d)。處理7百合開花時長顯著大于其他處理(P<0.05)，處理5、處理6和處理8差異不顯著(P>0.05)，處理4、處理5和處理8差異不顯著(P>0.05)，處理3和處理4差異不顯著(P>0.05)(圖3)。圖中不同小寫字母表示不同處理開花時長差異顯著(P<0.05)。

圖3 不同處理百合平均開花時長

3.2 污泥與園林廢棄物混合施用對土壤pH值的影響

不同處理的基質(zhì)在試驗前后均呈弱堿性，除了處理3其他處理的pH值在試驗后均降低。盆栽前，處理2(添加20%園林廢棄物堆肥產(chǎn)品)的pH值最大，處理3(添加20%污泥堆肥產(chǎn)品)的pH值最小。處理4至處理8隨著添加的堆肥產(chǎn)品中園林廢棄物配比的增大，基質(zhì)pH值逐漸增大。盆栽后，各處理pH 整體降低，除處理2之外其余處理pH值均小于處理1，堆肥產(chǎn)品稀釋了本研究所用壤土的堿性，說明混和施肥有助于改善土壤pH值(圖4)。

圖4 不同處理百合開花數(shù)量

3.3 污泥與園林廢棄物混合施用對土壤養(yǎng)分的影響

盆栽試驗前后，不同處理土壤養(yǎng)分不同(表3)。試驗前，有機質(zhì)含量表現(xiàn)為：處理3>處理4>處理5>處理6>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4和處理5、處理5和處理6、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)；全氮含量表現(xiàn)為：處理3>處理4>處理6>處理5>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于除處理4之外的其他處理(P<0.05)，處理4、處理5和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理5、處理6和處理7差異不顯著(P>0.05)，處理7和處理8、處理2和處理8、處理1和處理2差異不顯著(P>0.05)；速效磷含量表現(xiàn)為：處理3>處理5>處理4>處理6>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4和處理5、處理4和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理6、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)；速效鉀表現(xiàn)為：處理3>處理4>處理6>處理5>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4、處理5和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理7和處理8、處理2和處理8差異不顯著(P>0.05)。

試驗后養(yǎng)分含量總體呈降低趨勢。有機質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀含量均表現(xiàn)為：處理3>處理4>處理5>處理6>處理7>處理8>處理2>處理1。有機質(zhì)處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理7和處理8、處理2和處理8差異不顯著(P>0.05)；全氮處理3和處理4顯著大于其他處理(P<0.05)，處理5和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理2、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)，處理1、處理2和處理8差異不顯著(P>0.05)；速效磷處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理2、處理6、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)；速效鉀除處理2和處理8差異不顯著外(P>0.05)，其余處理之間均存在顯著差異(P<0.05)。

試驗前后對比，不同處理有機質(zhì)含量下降幅度表現(xiàn)為：處理7(6.97 g/kg)>處理6(6.82 g/kg)>處理5(6.67 g/kg)>處理8(5.65 g/kg)>處理3(5.33 g/kg)>處理3(4.33 g/kg)>處理2(3.00 g/kg)>處理1(1.60 g/kg)；全氮表現(xiàn)為：處理7(0.022 g/kg)>處理6(0.019 g/kg)>處理8(0.016 g/kg)=處理5(0.016 g/kg)>處理3(0.015 g/kg)>處理4(0.011 g/kg)>處理2(0.009 g/kg)=處理1(0.009 g/kg)；速效磷表現(xiàn)為：處理6(8.00 mg/kg)>處理7(7.67 mg/kg)>處理5(7.33 mg/kg)>處理8(7.00 mg/kg)>處理4(6.33 mg/kg)>處理3(5.67 mg/kg)>處理2(4.33 mg/kg)>處理1(3.00 mg/kg)；速效鉀表現(xiàn)為：處理6(46.67 mg/kg)>處理7(43.33 mg/kg)>處理8(39.00 mg/kg)>處理5(37.33 mg/kg)>處理4(33.33 mg/kg)>處理3(26.67 mg/kg)>處理2(25.33 mg/kg)>處理1(15.82 mg/kg)。

堆肥前后對比，土壤養(yǎng)分下降幅度越大，說明越有利于植物吸收。添加20%的園林廢棄物可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)，但由于園林廢棄物養(yǎng)分含量較低，植物吸收較少，植物株高、開花數(shù)量和開花時長小于混合施用。

添加20%的污泥堆肥產(chǎn)品土壤養(yǎng)分含量最高，但由于污泥堆肥產(chǎn)品顆粒較細，比重較小，不利于植物吸收，所以導(dǎo)致植物株高、開花數(shù)量和開花時長小于混合施用(表3)。

4 結(jié)語

盆栽試驗后養(yǎng)分含量總體呈降低趨勢。處理3(100%污泥堆肥產(chǎn)品)基質(zhì)養(yǎng)分含量最高，但由于污泥堆肥產(chǎn)品顆粒較細，比重較小，堆肥后處理3土壤養(yǎng)分仍然最高，不利于植物吸收。處理2(100%園林廢棄物堆肥產(chǎn)品)可以有效改善土壤結(jié)構(gòu)，但由于園林廢棄物養(yǎng)分含量較低，植物吸收較少。混合施加后盆栽前后養(yǎng)分變化明顯。處理7(園林廢棄物∶污泥=4∶6)有機質(zhì)和全氮下降最快，處理6(園林廢棄物∶污泥=3∶7)

表3 污泥與園肥混合施用對土壤養(yǎng)分的影響

表中不同小寫字母表示不同處理養(yǎng)分含量差異顯著(P<0.05)

速效鉀和速效磷下降最快。所以，混合施加有利于香水百合吸收大量的養(yǎng)分，促進其生長和開花，也有助于改善土壤pH值，其中，處理6和處理7效果最好。