園林廢棄物堆肥用作草花種植基質的研究進展

王 瑋

（廣州市名卉景觀科技發展有限公司，廣州 510080）

隨著國民經濟的發展和文化水平的提高，人們對居住環境和綠色生活的追求也越來越熱切。對人口集中的大城市來說，城市環境綠化顯得尤為重要。草花通常指開花的草本植物，多為一年生或二年生植物。相較其他種類花卉來說，草花具有品種繁多、花色多樣、株型低矮、對土壤和生長環境的要求不高、生育周期短等特性，近年來在城市園林和道路綠化中的應用越來越廣泛［1］。隨著草花產業的蓬勃發展，栽培基質的用量也隨之迅速增長，其中，泥炭基質以質地均勻、不易分解、營養豐富、透氣持水性能良好、無蟲卵病菌等優勢，已成為草花乃至整個花卉栽培產業廣泛使用的栽培基質［2，3］。但是，泥炭作為一種珍貴的礦產資源，具有稀缺性和不可再生性，大規模的利用將造成泥炭資源的枯竭和當地生態系統的破壞［4］。因此，如何找尋一種便于管理、性質穩定、原材料來源廣泛，可大規模生產又對環境無污染破壞的新型環?；|，已成為當前草花種植產業發展面臨的主要問題。

園林廢棄物是指園林綠色植物自然凋落或人工修剪時所產生的植物殘體，包括枯枝落葉、灌木修剪物、喬木修剪物、草坪修剪物、廢棄草花等，以及由于災害性天氣掉落的枝條和倒伏的樹木［5］。傳統的園林廢棄物處理方式是簡單的填埋或焚燒，但隨著近年來循環經濟、綠色發展等理念的發展，北京、上海、廣州等城市已先后開展了園林廢棄物資源化利用等相關研究［6，7］。當前，園林廢棄物主要的處理及產品利用方式包括地表覆蓋物、生物質能源、食用菌培育、木塑產品、堆肥化處理等［8］。其中，園林廢棄物堆漚腐熟的產物具有理化性質穩定、有機質豐富、無重金屬污染、無蟲卵和病菌等優勢，可作為有機肥料、土壤改良劑、種植基質等產品的原材料。因此，將園林廢棄物堆肥產物作為替代泥炭的新型生態基質，已成為眾多國內外研究人員的關注熱點。

本研究主要總結了園林廢棄物堆肥處理過程、堆肥化產物的理化性質、園林廢棄物栽培基質對草花生長的影響，對園林廢棄物基質化利用存在的問題及今后的發展方向等內容進行了綜述和探討，旨在為進一步明確未來的研究方向提供借鑒。

1 園林廢棄物堆肥化處理過程

1.1 園林廢棄物的特點

園林廢棄物成分復雜多樣，其原料來源因修剪季節、修剪樹種、修剪部位等不同而性質各異。目前，中國對園林廢棄物基本理化性質的系統研究較少，梅娟［9］根據前人的研究報道總結了常見園林廢棄物的理化性質，如表1所示。由表1可知，不同來源的園林廢棄物在水分、有機質、碳氮比等指標上差異巨大，這就要求在后續的園林廢棄物堆肥處理中采取不同的工藝措施，這也為園林廢棄物標準化利用帶來了困難。但是，從資源利用的角度，園林廢棄物仍然比城市污泥、生活垃圾等固體廢棄物更具有作為草花栽培基質的潛力。城市污泥和生活垃圾雖然也含有較高的有機質，但是污泥中的Pb、Cd、Hg重金屬含量容易超標，且城市污泥或生活垃圾經發酵處理后EC值較高，不利于草花幼苗的生長［10］。

表1 園林廢棄物典型理化性質

1.2 園林廢棄物的堆肥化處理過程

堆肥化處理過程是園林廢棄物資源化利用的主要方式，也是當前最經濟環保和安全的園林廢棄物減量化資源化處理技術［11］。美國在1994年就由環境保護署發布了EPA530-R-94-003法則，對廢棄物的收集以及堆肥處理的各環節給出了指導［12］。通常來說，園林廢棄物的堆肥過程就是有機質的高溫好氧降解過程，可以分為預處理、堆肥發酵和后期加工3個階段。

預處理是指對收集來的園林廢棄物進行前期調整的環節，包括原材料分類、破碎、pH調節、水分調節、碳氮比調節等，使之達到適宜好氧發酵的條件。一般來說，園林廢棄物經預處理后，粒徑在0.5～5.0 cm、含水量在50%～60%、碳氮比在25∶1～35∶1時，即達到最適宜的高溫好氧發酵條件［9］。

堆肥發酵階段是指微生物將園林廢棄物中的有機質逐步降解為可被植物吸收利用的形態的過程，整個堆肥過程又可大致分為快速分解期、腐熟期和堆肥結束期3個階段。發酵初期，堆體溫度在24～72 h內迅速上升至45～65℃，并可連續持續幾天或幾周，這一階段就是快速分解階段，此時是微生物繁殖代謝的高峰期，物料降解速度最快，要多次翻堆來保證堆體的氧氣供應。腐熟期是快速分解期之后溫度下降至38℃以下的階段，這一時期中溫真菌開始增殖，纖維素、半纖維素得到降解，堆體中的有機物料開始逐漸轉化為成熟的堆肥產物［8］。當堆體溫度降至與環境溫度一致時，即為堆肥結束期，此時堆體物料變為棕褐色至黑色類泥土樣的質地，形成了大量的腐殖質，碳氮比降低，pH趨于中性。

后期加工主要是對堆肥產物進行基本性質檢測，然后根據不同的用途需要與其他原材料混配，調至適宜的理化性質，最終形成符合使用的標準化成品。由于單一的園林廢棄物堆肥產物不適宜直接用作栽培基質，所以通常需要與其他原材料混配。在基質的混配上，通常從通氣性、持水性、EC等方面考慮，常與園林廢棄物混配的原材料包括椰糠、蛭石、珍珠巖、黃泥、泥炭等［13，14］。

2 園林廢棄物堆肥產物的理化性質

由于園林廢棄物原料來源各異，不同研究者在堆肥時采取的堆肥時間和堆肥方式也不盡相同，因此，園林廢棄物堆肥產物的基礎理化性質也差異較大。為方便研究，筆者選取了前人研究中5種較為典型的堆肥產物的理化性質進行了比較（表2）。

由表2可知，不同原料來源的園林廢棄物堆肥產物的pH差異較小，基本呈中性或弱堿性。但EC、容重和總孔隙度差異較大，除原材料性質有差異外，還可能與發酵環節中不同的粉碎粒徑和翻堆次數有關?？导t梅等［3］研究指出，一般情況下作物栽培基質的最適容重范圍為0.1～0.8 g/cm3，孔隙度最適范圍為54%～96%，EC以0.37～1.30 mS/cm為宜。2017年國家林業局提出了國家標準《綠化用有機基質》，提出盆花用有機基質的技術指標要求為pH 4.5～7.8、EC 0.30～1.50 mS/cm、容重0.1～1.0 g/cm3、通氣孔隙度≥20%［20］。

由表2可知，單一的園林廢棄物堆肥產物作為草花種植基質，存在pH、EC過高，通氣孔隙與持水孔隙比例不合理等問題。但當前尚缺乏系統總結不同原材料的園林廢棄物堆肥產物的理化性質差異的研究，實際生產中往往通過將園林廢棄物與泥炭、椰糠、珍珠巖、畜禽糞便、種植土等原料混合的方式來獲得更優的栽培基質。

表2 園林廢棄物堆肥產物的基礎理化性質

3 園林廢棄物堆肥基質對草花生長的影響

3.1 草花的生長特點

草花的生命周期較短，常見品種如雞冠花、百日草、孔雀草、波斯菊、牽牛花、金盞菊、鳳仙花等，屬一年生花卉，栽培期通常只有2～6個月；另外如長春花、天堂鳥、美女櫻、三色堇、紫羅蘭、一串紅、金蓮花、藿香薊等品種雖然屬多年生草花，但其地上部依然會隨季節變化經歷開花、結實、枯萎等過程，僅地下部保持活性［21］。經過現代育種技術培育的新型草花，具有花色艷麗、開花一致、花期長的特點，便于商業化生產和應用［22］。因此，現代栽培基質不僅要滿足草花生長發育對肥水的需求，而且最好富含微量元素，可以延長草花的花期，提升其觀賞性。

3.2 園林廢棄物堆肥基質對草花幼苗生長的影響

殷小冬等［23］通過角堇和西洋濱菊的花卉育苗試驗表明，園林廢棄物和底泥的堆肥產物可以提高花卉種植的萌發率，卻不利于植株幼苗的生長。究其原因，可能是該試驗中堆肥產物的pH較高，均在8.0以上，而一般幼苗栽培基質的pH在6.0～7.5［24］。加之園林廢棄物堆肥產物存在毛管孔隙不足的問題，表層結構持水性差，因此通常和吸水性好的材料如泥炭等組成混配基質進行育苗。王曄青等［25］將80%的園林廢棄物與20%東北草炭進行混合，發現該處理的百日草幼苗的莖粗、冠幅、地上部重量均達到最佳，育苗效果可替代進口泥炭。除與泥炭混合外，胡亞利等［26］還采用木酢液和麥飯石來改良園林廢棄物堆肥產物，二者均起到了降低基質的pH和EC的效果，經改良的堆肥產物培育的白菜發芽率、幼苗根長、幼苗鮮重均優于純園林廢棄物基質。Zhang等［27］則采用在園林廢棄物發酵初期添加海草和膨潤土的方法，結果表明，不僅園林廢棄物的腐熟時間得以縮短，堆肥產物的持水性、毛管孔隙度和腐殖質含量均得到了提升。以上研究說明，單一的園林廢棄物堆肥產物不一定適合常見草花幼苗的生長，需要和其他基質的混配或經過發酵改良劑和混配以使基質得到最佳的理化配比。

3.3 園林廢棄物堆肥基質對草花生長和花卉品質的影響

園林廢棄物堆肥基質對草花生理指標影響與其對草花幼苗的作用類似，一般混配基質的試驗效果優于單一的園林廢棄物堆肥基質。鄒雨竹等［28］分析了一串紅和矮牽牛生長60 d后的生理指標與花卉品質指標，結果表明，園林廢棄物與泥炭、珍珠巖、蛭石混配種植基質，園林廢棄物占種植基質的20%時可促進一串紅的長勢，占基質的40%時矮牽牛的長勢與花朵數達到最優；但當園林廢棄物占比超50%時，對2種草花反而出現抑制作用。索琳娜［29］通過配比試驗得出，園林廢棄物、腐熟玉米芯配比為3∶7時，紅掌的冠幅、地上部生物量等指標與進口泥炭處理無明顯差異。張強等［17］研究了園林廢棄物與素土混合基質對大花馬齒莧、矮牽牛、彩葉草3種草花生長發育的影響，結果表明，園林廢棄物添加比例以30%～50%為宜，大于70%時對草花的生長和品質指標影響出現抑制趨勢。田云麗等［30］對園林廢棄物與普通田園土混合后種植蝴蝶花的試驗研究表明，隨著堆肥基質混合比例的增加，對蝴蝶花生長的促進效果越好，園林廢棄物達到100%時，蝴蝶花的植株鮮重反而達到最高值。

諸多研究中，也有園林廢棄物不適宜作為草花基質的報道。魏樂等［31］研究了園林廢棄物堆肥與泥炭不同混合比例對天竺葵和金盞菊生長的影響，其結果表明，即使最低25%的園林廢棄物混合比例也對天竺葵幼苗的生長產生了抑制作用。原因可能是園林廢棄物導致基質中電導率和pH的升高，天竺葵幼苗對pH和EC敏感，植株前期長勢不佳。因此，實際生產中在選用園林廢棄物作為新品種草花的種植基質時，一定要先做小規模的預試驗，避免盲目大規模應用造成不必要的損失。

4 問題與展望

4.1 草花種類繁多，基質混配方式多樣，評價標準不一

首先，由于草花品種眾多，不同品種對基質的pH、電導率、持水性、孔隙度等理化指標的需求并不一致，因此，實際研究或生產實踐中一般采用多種原材料組成混配基質的做法。除園林廢棄物外，常用作混配基質的原材料有泥炭、椰糠、珍珠巖、蛭石、污泥、田園土等。原材料種類眾多，混配方式也各種各樣，不同原料的混合比例基本是憑經驗而得，缺乏科學系統的比較。導致不同研究報道的結果之間無法進行直接的參考和比較，這對后續草花種植基質理化性質的提升尤為不利。

其次，當前基質對草花生長發育與花卉品質的影響的評價缺乏統一的標準。研究中一般選取根長、根鮮重、地上部鮮重、株高、葉綠素含量、干物質積累量、花朵數、冠幅、花期等基礎指標來進行比較，缺乏酶活性等深層次指標的挖掘。

最后，生產實踐中不同指標對不同基質處理的反應不一，僅通過單一指標的方差分析與多重比較并不能直觀地揭示各配比基質的優劣。因此，亟需確認一種公認的多元統計分析方法，計算出不同指標的權重評價值，進而得出不同基質對草花生長發育及花卉品質影響的兼具綜合性和定量性的評價標準。

4.2 國內相關標準體系尚未建立，缺乏統一的生產指導與市場監管

園林廢棄物的資源化利用是最近十幾年在各大城市興起的研究與應用熱點。2015年上海市林業局主導出臺了《綠化植物廢棄物處置和應用技術規程》［32］，對綠化植物廢棄物的收集、堆肥處理、產品質量及技術要求各方面均作出了規定，給城市園林廢棄物的資源化利用提供了參考。但是目前國內尚缺乏針對草花種植基質的標準，現有國家標準《綠化用有機基質》和廣州市地方標準《廣州市園林種植土》中對pH、EC、容重、孔隙度等指標的限定范圍過于寬泛［20，33］，導致很多達到標準的混合基質并不適合某個特定草花品種的生長。鑒于當前科研報道的多是不同材料混合的基質，未來有必要出臺專門針對不同草花品種混合基質的理化性質的技術標準，以供相關基質廠家和草花種植者選取基質時進行參考。

4.3 相關研究缺乏經濟成本核算，科研成果難以市場推廣

當前相關的園林廢棄物堆肥產物替代進口泥炭混配基質的科學試驗中，大多數研究報道僅從基質的理化性質考慮，所用原材料除園林廢棄物外，多是珍珠巖、椰糠、木酢液等市場價格較為昂貴的原料，試驗得出的最優基質配比相對于純泥炭來說，并沒有價格優勢，因此導致相關科學研究在成果轉化和市場推廣環節受阻。很多混配基質雖然做到了理化性質優良，但并不為基質生產廠家和草花種植者所采納。所以后續的相關研究中除應考慮基質的理化性質及對草花的生長發育影響外，建議加入不同基質配比方案間生產成本的比較，爭取早日研制出質優價廉、性質穩定、綠色環保的園林廢棄物混配基質。