沼渣基質(zhì)厚度對高羊茅草皮成坪及移栽效果的影響

中圖分類號：S688.4 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0435（2025）05-1686-08

Abstract： Biogas residue，a solid byproducts generated after anaerobic fermentation in biogas engineering，is commonly utilized through matrification.In this study，the biogas residue derived from corn straw anaerobic fer mentation，was used as substrate for the cultivation of tall fescue sod.Under thickness conditions of 1.5cm ，3.0 cm， 4.5cm ， 6.0cm ，and 7.5cm ， the plant growth performance，turf use characteristics，curling difficulty，root system parameters and diferent antioxidant enzyme activities of transplanted plants of tallfescue were measured. Theresults showed thatthethickness ofthe substrate had significant effects on the growth and development，and formation of tallfescue sod. Specifically，the growth rate and regeneration rate of tallfescue at thicknesses of 3.0 cm and 4.5cm were significantly higher than those of other treatments （ ?Plt;0.05） .The texture，density，cover age，and other lawn characteristics with these two substrate thicknesses were significantly beter than those of other treatments，and facliatated easier sod roling up. Notably，the highest transplant survival rate of 77.5% was reached with a substrate thickness of 3.0cm . Scanning results from Win Rhizo root system showed that the root length， root surface area，and root volume of grass transplanted with 3.0cm and 4.5cm thickness were supe rior to other treatments within the diameter range of 0-5.0mm . A higher total length of root system under two different thicknesses Was beneficial for grass planting.Based on comprehensive analysis，the 3.O-4.5 cm thickness of biogas residue substrate was suitable for tallfescue sod cultivation and transplantion.

Key words：Biogas residue;Substrate thickness ;Tall fescue; Turfgrass;Lawn formation; Transplanting

草坪在城市環(huán)境綠化中占據(jù)著重要地位，使得草皮市場空間巨大。傳統(tǒng)草皮生產(chǎn)是以土壤為基礎坪床，每次起卷移栽均會帶走 3～5cm 的耕作層土壤，不僅土壤結(jié)構(gòu)受到破壞，而且草皮因受氣溫、水分、養(yǎng)分等因素的影響，其質(zhì)量很難達到預期效果[1-2]。無土草皮在替代土壤的同時，能夠縮短草皮生長周期，且草皮卷質(zhì)地輕、綠化效果好，商品性明顯提高，有利于大面積擴繁和推廣[3-5]，所以無土草皮的開發(fā)及應用已成為保障草坪產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向。

無土草皮基質(zhì)絕大部分是通過有機物料和無機物料的組配獲得，有機物料如污泥、稻殼、棉籽殼、中藥渣、蘑菇渣等，在草皮栽培方面均能獲得較好的效果[6-9]。沼渣作為有機廢棄物厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣后的殘余物，其含有 30%～50% 的有機質(zhì)、 10%～ 20% 腐殖酸、 2.2%～4.9% 的N，P，K以及一些生物活性物質(zhì)[10]。周靜等[11]對比了不同有機物料的理化性狀、植物毒性與市售草炭育苗基質(zhì)的差別，結(jié)果得出牛糞來源沼渣可部分替代草炭用作栽培基質(zhì)。另外，關于沼渣用作基質(zhì)進行園藝作物育苗和栽培的報道已有不少[12-13]，這些均為我們進行沼渣建植草坪奠定了基礎。

何雨昭14研究表明，厚度 7cm 或 9cm 的沙和草炭混合栽培多年生黑麥草，其坪觀質(zhì)量最好， 5cm 和7cm 基質(zhì)厚度的草皮卷生產(chǎn)質(zhì)量最好，草皮強度最高，成坪天數(shù)最快，起卷最簡單且破損程度最低，可見基質(zhì)厚度對草皮質(zhì)量影響較大。沼渣的基質(zhì)化利用多是與草炭等物料進行復配[15]，沼渣作為單一基質(zhì)的研究較少，且沼渣基質(zhì)厚度對草皮生產(chǎn)的影響也尚未見報道，因此，本研究在秸稈基沼渣可作為基質(zhì)原料的前提下，通過研究對比不同厚度沼渣栽培的草皮坪觀指標和草皮卷的移栽效果，以期為構(gòu)建秸稈基沼渣基質(zhì)化建植草坪提供理論依據(jù)與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試沼渣來源于山西省原平市神沐生物質(zhì)能公司，厭氧發(fā)酵主原料為玉米秸稈。固液分離后的沼渣基本理化性質(zhì)：容重 0.25g?cm^-3 ，總孔隙度81. 49% 通氣孔隙度 18.21% ，持水孔隙度 63.28% ，氣水比0.29，pH值7.86，電導率（Electricalconductivity，EC）2.37mS?cm^-1 ，發(fā)芽指數(shù) 82.78% ，有機質(zhì) 62.82% 。供試草種為高羊茅品種‘美洲虎3號’，購于山西省太原市高新農(nóng)業(yè)技術市場，發(fā)芽率 92.50% 。

1. 2 試驗設計

試驗于2021年6—8月在山西農(nóng)業(yè)大學東陽試驗示范基地日光溫室內(nèi)進行。試驗采用單因素完全隨機設計，以沼渣基質(zhì)厚度為因素，分別設 T₁ （1.5cm） ）， T₂（3.0cm） ， T₃（4.5cm） ， T₄（6.0cm） 和T₅（7.5cm 共5個處理，每個處理播種8盤。

1.3草皮基質(zhì)栽培及管理

栽培容器為 540mm×270mm×60mm 的塑料托盤，盤底有網(wǎng)狀透氣孔，先將含水率為 30% 左右的沼渣基質(zhì)按照不同處理厚度鋪設于托盤內(nèi)，再將催芽到露白的高羊茅種子人工均勻撒播于基質(zhì)表面，播量為每盤 3.78g ，折合 30g?m^-2 ，撒播后再用沼渣將種子完全覆蓋，用噴霧器噴水至基質(zhì)含水量達到飽和為止。播種后保持苗床濕潤直到出苗，出苗后分別于上午8：00和下午6：00用小型噴霧器每盤澆水 300mL 。草坪長至 15cm 高時，進行修剪，修剪按照1/3原則進行，留茬高度 4.0～6.0cm^[16] 第一次修剪后，每天每盤噴施 200mL 5%0 的尿素。草皮成坪起卷后移栽至土壤后，用水漫灌，緩苗兩周后每周澆水一次，不施肥。

1. 4 測定項目及方法

1.4.1草皮成坪指標測定對各處理的生長情況及成坪后的株高、葉寬、密度、葉色、質(zhì)地、蓋度進行測定，部分指標采用國際通用的九分制打分方法進行評分[17]。從草坪出苗露尖后第15d開始，每盤標記10株，每間隔5d用直尺測量株高，共測5次，最后計算草坪生長速度；第1次草坪修剪后，每間隔5d測定標記植株的高度，共測5次，最后計算草坪再生速度。出苗后60d，分別測定以下指標：隨機在不同處理托盤內(nèi)選取3處統(tǒng)計 1dm×1dm 面積內(nèi)的枝條數(shù)，平均密度用枝·dm^-2 表示；采用手持便攜式葉綠素儀（SPAD502plus）測定葉綠素相對含量（Soilandplantanalyzerdevelopment，SPAD）;質(zhì)地以草坪草葉片的寬窄程度來表示，選取葉片最寬處進行測量，每個處理選20片葉；蓋度采用目視估測法，即多人對不同處理植被覆蓋度進行估計取平均值的方法；成坪天數(shù)為草坪草從播種至蓋度達到85% 以上的時間；根據(jù)草皮卷完整性、裂縫的數(shù)量對起卷的難易程度進行打分[14.18]

1.4.2草皮移栽成活率、生物量及根系指標測定草皮移栽 50d后，分別對以下指標進行測定[9.18-19]。移栽成活率用移栽后草坪草的成活面積來表示；地上部為從草基部修剪的鮮草樣，地下部為將根連帶基質(zhì)和土壤一起挖回沖洗干凈后吸干水分的根系，地上部地下部生物量均采用鮮重法和烘干法測定；每個處理隨機量取 5.0cm×5.0cm 的樣方，在每個樣方中隨機取3株，用水沖洗后，置于EpsonTwainPro掃描儀中在 400dpi 下進行灰度掃描獲取根系形態(tài)圖像，應用WinRhizoPro.2O09C系統(tǒng)測定植株的根系長度、根表面積和根體積。

1.4.3相關生理指標測定草皮移栽50d后取地上部鮮樣，參照邱永福等[20]的方法，游離脯氨酸（Freeproline，Pro）含量采用芘三酮比色法、丙二醛含量（Malondialdehyde，MDA）采用硫代巴比妥酸法、過氧化物酶活性（Peroxidase，POD）和過氧化氫酶活性（Catalaseactivity，CAT）均采用愈創(chuàng)木酚法進行。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2019和WPS對原始數(shù)據(jù)處理和作圖，采用IBMSPSSStatistic23對數(shù)據(jù)進行方差分

析和LSD多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1基質(zhì)厚度對高羊茅生長速度和再生速度的影響

基質(zhì)厚度對高羊茅草皮的生長具有一定影響，不同處理高羊茅的生長速度和再生速度表現(xiàn)不同。由圖1可以看出， T₂ 和 T₃ 處理高羊茅的生長速度較快，分別為 0.46cm?d^-1 和 0.42cm?d^-1 ，二者均顯著高于其他處理 （Plt;0.05） 。不同處理高羊茅的再生速度存在差異， T₂ 和 T₃ 處理高羊茅的再生速度最快，分別為 0.25cm?d^-1 和 0.23cm?d^-1 ，二者顯著高于 ；與 ΔT₄ 和 T₅ 處理差異不顯著。從圖2也可觀察到 T₂，T₃ 和 T₅ 基質(zhì)出苗后生長60d的高羊茅長勢明顯優(yōu)于其他處理。

2.2基質(zhì)厚度對高羊茅出苗和成坪時間的影響

在播種時間一致的情況下，不同厚度基質(zhì)處理對高羊茅的出苗時間影響不顯著（表1），5個處理中，除 T₁ 處理出苗為3d外，其余各處理出苗均為4d。不同處理下，高羊茅的成坪天數(shù)以 T₄ 和 T₅ 較長，分別為33d和34d成坪，不同處理成坪時間相差3～4d，其中 T₂ 和 T₃ 均為 31d 。

2.3基質(zhì)厚度對高羊茅坪用性狀及生物量的影響

由表2可知，基質(zhì)厚度影響高羊茅的坪用性狀和生物量。 T₂ ， T₃ T₄ 和 T₅ 處理葉片寬度和草坪密度均顯著高于 T₁ 處理（ ，4種處理的草坪密度均達到100枝·dm^-2 以上；隨著基質(zhì)厚度的增加蓋度增加，但增加到一定程度后，增幅變小， T₃，T₄ 和 T₅ 的蓋度顯著高于 T₁ 和 。基質(zhì)厚度對高羊茅的SPAD的影響表現(xiàn)為 T₃ 最高，較 ΔT₄ 的

SPAD高3.94，但兩者差異不顯著，均顯著高于其他3個處理（ ?Plt;0.05） ，生物量也隨著基質(zhì)厚度的增加而增加，除 T₁ 外，其他4個處理之間的地上部鮮重和地下部鮮重無顯著差異。

2.4基質(zhì)厚度對草皮起卷難度以及破損度的影響

各基質(zhì)厚度起卷難易程度不同，形成的草皮卷的韌性也有差異。由表3和圖3可知， T₁ 處理起卷時草皮卷完整性較差，難以成卷，搬運途中撕裂現(xiàn)象嚴重。 T₂ 和 T₃ 處理起卷后草皮卷完整性良好，搬運過程整塊草皮均無裂縫； T₄ 處理在搬運的過程中有1～2條裂縫，但程度較輕。 T₅ 處理草皮卷完整性較差，在搬運的過程中撕裂象嚴重。

2.5基質(zhì)厚度對高羊茅成皮移栽效果的影響

不同基質(zhì)厚度的高羊茅草皮卷移栽效果存在差異。由圖4a可知， T₂，T₃ 和 ΔT₄ 處理的移栽成活率無顯著差異，但均顯著高于 T₁ 處理 （Plt;0.05） ， T₂ 草皮移栽成活率最高，達到 77.5% 。5個處理的草皮卷移栽后的質(zhì)地、密度和地上、地下部生物量均隨基質(zhì)厚度的增加而增加（圖4b-4d）。說明將草皮卷成皮移栽到王壤中，基質(zhì)越厚，越有利于高羊茅草坪草的生長。

2.6基質(zhì)厚度對高羊茅草成皮移栽后各級根參數(shù)的影響

移栽后的根系根據(jù)根的直徑大小分為5個徑級（D，mm），如表4所示。 T₂ 和 T₃ 處理的根長在各根系徑級中均高于其他處理，兩者的總根長明顯高于其余3個處理，兩者的根表面積和根體積在 0～5.0mm 的徑級范圍內(nèi)均高于其他處理，在D?5.0mm 時，則低于其他處理。在各徑級范圍，T₂ 和 T₃ 的總根表面積和總根體積均分別低于 T₁ ΔT₄ 和 ΔT₅ 。

2.7不同厚度高羊茅草成皮移栽后的生理響應

草皮移栽后 50d，T₁ 處理的Pro含量最高，隨著基質(zhì)厚度的增加，各處理的Pro呈下降趨勢（圖5a）。T₂ 和 T₃ 處理MDA含量均低于其他處理，以 ΔT₁ 處理MDA含量最高， T₅ 次之（圖5b）。各個處理之間

POD酶活性差異呈顯著水平 （Plt;0.05） ，隨著基質(zhì)厚度的增加，POD活性降低，其中 ΔT₁ 的POD酶活最高（圖5c）。 T₂ 和 T₃ 處理CAT活性高于其他處理，T₅ 處理CAT活性最低，但處理之間均差異不顯著（Plt;0.05） （圖5d）。

3討論

基質(zhì)是草坪生長的載體，它的厚度即用量會影響到草坪草的生長及草皮的坪用指標[21]。范希峰等[22]研究表明，草炭土的適宜基質(zhì)厚度為 3cm 時坪用性狀表現(xiàn)較好，可以生產(chǎn)青綠苔草無土草皮。蒙宇[23]認為，原料的成分和處理方式是影響草皮成坪天數(shù)的主要原因，其次是基質(zhì)厚度，將豬糞便、尿素和秸稈腐熟劑分別用不同方式處理配伍后，得出基質(zhì)厚度 20mm 時，成坪時間28.45d，坪用價值權(quán)重值102.61，草坪強度權(quán)重值45.6，成本為1.8元 ?m^-2 。基質(zhì)原料不同，栽培草坪草的適宜厚度存在差異，本研究以基質(zhì)厚度分別為 3.0cm 和 4.5cm 時高羊茅草的生長速度和再生速度最快， 3.0cm 厚度草皮表現(xiàn)出較高的移栽成活率。 1.5cm 處理由于基質(zhì)太薄，移栽時草根周圍的部分基質(zhì)已松散掉落，無法成卷，導致成活率較低。基質(zhì)量越大越有利于高羊茅草皮的生長發(fā)育，當厚度達到 6.5cm，7.0cm 時，由于草皮韌性變差，起卷難度加大，易撕裂，難以運輸。

在植物生長發(fā)育過程中，根系是植株獲得養(yǎng)分和水分的重要器官，隨著根系吸收和同化能力的增強，其向地上部分輸送營養(yǎng)物質(zhì)的速度就會加快，從而促進了地上部的生長[24]。根系的總長度，既能反映根系的穿插和纏繞能力，也能表征某一土壤層的根系伸展量[25-26]，本研究中基質(zhì)厚度 3.0cm 和4.5cm 的高羊茅草皮的總根長明顯高于其他處理，說明兩種處理的基質(zhì)厚度有利于根系往縱向和橫向伸長，根系不僅在基質(zhì)中穿插纏繞，而且根系下扎較深。試驗過程中發(fā)現(xiàn)， ΔT₁ 由于成坪效果差，移栽后成活率較低，根系發(fā)育較弱， 1.5cm 基質(zhì)厚度草坪根系未下扎，而 6.5cm，7.0cm 處理由于移栽帶來的基質(zhì)較厚，基質(zhì)營養(yǎng)供應較多，根系大部分均集中于表土層。

植株體內(nèi)的滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)和抗氧物酶活可以間接反映出其對新的栽植環(huán)境的適應力。游離脯氨酸（Pro）作為表征植物健康水平的生理指標，正常情況下含量很低，在逆境條件下，游離脯氨酸含量會大量積累。王平等[29]研究表明，高羊茅對高溫脅迫環(huán)境的適應性越強，其體內(nèi)游離脯氨酸含量的累積能力就越強。本研究中，隨著基質(zhì)厚度的增加，Pro含量降低，說明高羊茅草坪對移栽環(huán)境的適應因基質(zhì)厚度增加而減弱。MDA含量的高低反映了植物細胞膜過氧化程度的大小，即植物遭受逆境傷害的程度[27-28]。抗氧化酶POD和CAT在清除植物中過量的ROS中起著重要作用。 3.0cm 和4.5cm厚度處理的草坪MDA含量均低于其他處理，且POD和CAT酶活的表達水平適中，說明兩種厚度條件下移栽后高羊茅的生長發(fā)育較好，受栽培環(huán)境的脅迫較小，同時說明基質(zhì)太薄或太厚均不利于草皮的移栽定植。

4結(jié)論

沼渣基質(zhì)厚度對高羊茅生長發(fā)育、成坪效果有一定影響。 3.0cm 和 4.5cm 厚度的高羊茅的生長速度、再生速度以及草皮質(zhì)地、密度、蓋度等坪用性狀均明顯優(yōu)于其他處理，且易成坪起卷。草皮移栽后 50d，3.0cm 基質(zhì)的草皮移栽成活率可達77.5% ，在 0～5.0mm 徑級范圍內(nèi)，以 3.0cm 和4.5cm 基質(zhì)移栽后的草皮根系參數(shù)均優(yōu)于其他處理，有較高的根系總長度，有利于草皮定植。結(jié)果得出，高羊茅成坪及移栽的適宜沼渣基質(zhì)厚度為3.0～4.5cm 。

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（責任編輯劉婷婷）