利用植物廢棄物生產(chǎn)無土草毯的研究

解張慧，向佐湘*，肖晗華

（1湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙410128；2湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，長沙410128）

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利用植物廢棄物生產(chǎn)無土草毯的研究

解張慧1，向佐湘1*，肖晗華2

（1湖南農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，長沙410128；2湖南農(nóng)業(yè)大學園藝園林學院，長沙410128）

摘 要：利用植物廢棄物茶葉渣、玉米須，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物蘑菇渣作為無土草毯主要基質(zhì)材料，探討不同配方基質(zhì)對無土草毯的生長發(fā)育及質(zhì)量的影響。結(jié)果表明：6個配方草毯基質(zhì)的物理性質(zhì)完全能滿足無土草毯基質(zhì)要求；化學性質(zhì)中，除蘑菇渣為弱堿性（pH 7. 61）外，其余配方均能滿足要求。從基質(zhì)的理化性狀、草毯的生物學習性與質(zhì)量及生產(chǎn)成本綜合考慮，茶葉渣為最優(yōu)配方，無需添加輔料即可直接作為無土草毯生產(chǎn)基質(zhì)。

關鍵詞：植物廢棄物；茶葉渣；玉米須；蘑菇渣；無土草毯

隨著城市草坪面積的不斷擴大，草皮的需求量在不斷增加。傳統(tǒng)草皮生產(chǎn)方式生產(chǎn)周期長，收獲時將帶走大量表土、起草皮耗工多、運輸量大、鋪植工作量大［1～3］。研究發(fā)現(xiàn)，利用基質(zhì)栽培方式生產(chǎn)無土草毯不破壞耕地、生產(chǎn)周期短、運輸方便、成活率高、無緩苗期、可持續(xù)生產(chǎn)，是一項具有廣闊前景的技術含量較高的草皮生產(chǎn)技術［4］。國內(nèi)很多學者以堆制樹皮、鋸木屑、稻殼、蘑菇渣、秸稈、煤渣、污泥、泡沫塑料、無紡布等有機或無機材料作為栽培基質(zhì)進行草皮的無土栽培研究［5～8］。對茶葉渣、玉米須的相關研究主要集中在治理環(huán)境、資源化利用、食品藥品等方面［9～12］，作為草皮栽培基質(zhì)的研究則未見報道。

植物提取物作為目的有效物質(zhì)在植物體內(nèi)的含量一般都不高，為了得到一定數(shù)量的植物提取物，需要加工大量的植物原料，同時也產(chǎn)生了數(shù)量巨大的廢棄物。植物提取生產(chǎn)中的廢棄物屬于工業(yè)“三廢”中的廢渣，如果處理不當會對生產(chǎn)企業(yè)造成嚴重的經(jīng)濟損失，同時也對生態(tài)環(huán)境和人類健康造成威脅。但另一方面，植物提取廢棄物的主要成分為纖維素等有機質(zhì)，質(zhì)量輕、疏松多孔、吸水保肥、物理性能良好，含有草坪植物生長發(fā)育所需的營養(yǎng)元素，具備草毯基質(zhì)的基本特征。因此，利用植物提取廢棄物作為草毯基質(zhì)，既解決了植物提取廢棄物堆放的場所，變廢為寶，又能有效降低無土草毯成本，產(chǎn)生較好的經(jīng)濟效益，達到雙贏的目的［13］。本研究以植物提取廢棄物茶葉渣、玉米須，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)廢棄物蘑菇渣作為無土草毯主要基質(zhì)材料，探討不同配方基質(zhì)對無土草毯的生長發(fā)育及草毯質(zhì)量的影響，為利用植物提取廢棄物生產(chǎn)無土草毯提供理論和實踐依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

試驗在湖南省長沙市湖南農(nóng)業(yè)大學草業(yè)科學專業(yè)教學科研基地進行。供試草種為海浪海濱雀稗（Paspalum vaginatum Sw.），取自湖南農(nóng)業(yè)大學草業(yè)基地。阻隔材料為60 g/ m2園藝地布。試驗基質(zhì)為由康寶萊蕾碩（湖南）天然產(chǎn)物有限公司提供的茶葉渣、玉米須；湖南農(nóng)業(yè)大學耘園基地蘑菇收獲后廢棄的下腳料；長沙市售泥炭土、珍珠巖。

1. 2 試驗設計與方法

試驗設置6個處理（表1），采用隨機區(qū)組排列，3次重復，共18個試驗小區(qū)。小區(qū)面積1 m2，各小區(qū)之間用紅磚隔離，阻隔材料均為園藝地布。試驗地安裝了完善的草坪噴灌系統(tǒng)。

表1 試驗處理Table 1 Treatments in this test

基質(zhì)人工打散充分混合均勻后，均勻鋪設在試驗小區(qū)中，鋪設厚度為2 cm。海濱雀稗采用草莖撒播，用量為1 kg/ m2。將草莖均勻撒播在試驗小區(qū)內(nèi)，覆蓋薄薄一層基質(zhì)，蓋上無紡布，澆透水，按照無土草毯生產(chǎn)技術常規(guī)管理。試驗開始時間為2014 年7月21日。

1. 3 測定內(nèi)容與方法

基質(zhì)理化性質(zhì)測定：容重、毛孔孔隙度采用環(huán)刀法測定；有機質(zhì)采用K2Cr2O7-外熱源法；堿解氮采用NaOH -擴散法；有效磷采用Olsen法；速效鉀采用NH4Ac -提取法；pH值采用電位法測定。

草坪坪用性狀指標觀測：采用劉建秀的草坪質(zhì)量評價體系，從景觀、性能、應用適合度三個方面評價草坪質(zhì)量［14］。

1. 4 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗采用Excel2003、SPSS統(tǒng)計分析軟件對所得數(shù)據(jù)進行處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 基質(zhì)物理性質(zhì)分析

從外觀看，茶葉在提取過程中經(jīng)過切碎處理，產(chǎn)生的茶葉渣纖細均勻一致，基質(zhì)攤鋪厚薄均勻一致。玉米須在提取過程中未經(jīng)切碎處理，纖維較長，容易結(jié)塊，基質(zhì)攤鋪均勻性較差，鋪設基質(zhì)的人工成本也較高。由表2可知，茶葉渣容重最小，為0. 50 g/ cm2，蘑菇渣容重最大，為0. 77 g/ cm2。玉米須的通氣孔隙度最大，為35. 62%，蘑菇渣的通氣孔隙度最小，為12. 61%。6個處理的毛管孔隙度均高于一般的土壤毛管孔隙度，其中毛管孔隙度最大的是蘑菇渣，為59. 57%，毛管孔隙度最小的是玉米須，為44. 00%。6個處理的總孔隙度在72. 08%～81. 13%之間，其中茶葉渣的總孔隙度最大，為81. 13%，蘑菇渣的總孔隙度最小，為72. 08%。一般理想的草坪土壤孔隙度為50%，本試驗所有處理的總孔隙度均達到了70%以上，顯著高于草坪土壤孔隙度，說明6個處理的無土草毯基質(zhì)通風透氣，保水保肥能力良好，具有疏松多孔、質(zhì)地輕、容重小的特點，符合無土草毯基質(zhì)的基本要求。

表2 各處理基質(zhì)物理性質(zhì)Table 2 Physical properties of matrix in different treatments

2. 2 基質(zhì)化學性質(zhì)分析

2. 2. 1 pH值

草坪草生長適宜的pH值為5. 5～6. 5，在適宜的pH值范圍內(nèi)，草坪草對養(yǎng)分的吸收利用率高，生長良好。從表3可見，6個處理的pH值在5. 30～7. 61之間，其中A、B、E、D的pH值基本在適宜范圍內(nèi)；玉米須的pH值最小，為5. 30；蘑菇渣的pH值最大，為7. 61，屬弱堿性，不利于大多數(shù)草坪草生長；處理F的pH值為6. 54，與適宜草坪草生長的pH值差異不大。由于本試驗采用的草種為耐鹽堿的海濱雀稗，基質(zhì)pH值在8. 0時也能生長，甚至能用海水澆灌，因此本試驗中處理C的草坪草并沒有出現(xiàn)生長不良的現(xiàn)象。

2. 2. 2 有機質(zhì)含量

有機質(zhì)不僅能持久地供給草坪草養(yǎng)分還能增強草毯基質(zhì)的保水保肥能力，因此有機質(zhì)含量高是草毯基質(zhì)的優(yōu)良性狀之一。從表3可以看出，6個處理的有機質(zhì)含量在89. 3～116. 5 g/ kg之間，均高于一般草坪土壤有機質(zhì)20～50 g/ kg的含量。其中茶葉渣的有機質(zhì)含量最高，為116. 5 g/ kg；以其為主要成分的混合基質(zhì)處理D和E的有機質(zhì)含量也比較高，分別為112. 51、114. 45 g/ kg；蘑菇渣的有機質(zhì)含量最低，為89. 26 g/ kg。由此可見6個處理的有機質(zhì)含量高，均能滿足草坪草生長發(fā)育的需要。

2. 2. 3 N、P、K養(yǎng)分含量

速效養(yǎng)分含量是評價基質(zhì)供給作物養(yǎng)分能力的重要指標。6個配方處理中的N含量為1039. 92～1459. 93 mg/ kg，各處理相差不大；P含量為100. 09 ～325. 35 mg/ kg，其中蘑菇渣的有效磷含量最高，為325. 35 mg/ kg，玉米須的有效磷含量最低，為100. 09 mg/ kg，二者相差3. 25倍；K含量為511. 59～897. 43 mg/ kg，同樣是蘑菇渣的有效鉀含量最高，為897. 43 mg/ kg，處理F的有效鉀含量最低，為511. 59 mg/ kg（表3）。2002年肖漢乾等曾對湖南省煙區(qū)土壤進行調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)植煙土壤速效氮、磷、鉀含量很高，分別為185. 3±55、19. 7±10. 2、118. 1±45. 9 mg/ kg［15］。而本試驗6個配方處理的N、K、P含量遠高于湖南省煙區(qū)土壤，完全能用于草毯生產(chǎn)。

表3 各處理基質(zhì)化學性質(zhì)Table 3 Chemical properties of matrix in different treatments

2. 3 不同基質(zhì)對海濱雀稗草毯生物學性狀的影響

2. 3. 1 生物量

地上、地下生物量是草坪養(yǎng)護管理上的一個重要指標，地上、地下生物量大，則草毯密度大，草毯強度高；地上、地下生物量小，則生長勢弱、易滋生雜草、草坪質(zhì)量低、草毯起卷困難。由表4可知，各處理的地上生物量無顯著差異，變化范圍在5. 02～6. 99 g/ dm2之間。但地下生物量差異顯著，變化范圍在0. 95～3. 61 g/ dm2之間，其中處理B（玉米須）的地下生物量最高，為3. 61 g/ dm2，處理A（茶葉渣）的地下生物量最低，為0. 95 g/ dm2。

2. 3. 2 草毯重量

草毯重量決定了起草毯的難易程度、勞動成本以及草毯的運輸成本，是提高經(jīng)濟效益的一個重要因素。由表4可見，各個處理草毯重量在105. 9～178. 25 g/ dm2之間，其中處理C（蘑菇渣）草毯重量最大，為178. 25 g/ dm2，處理A（茶葉渣）的草毯重量最小，為105. 9 g/ dm2。茶葉渣草毯重量小，有利于降低起草毯成本及運輸成本。蘑菇渣草毯重量大，將會增加起草毯難度和成本。

2. 3. 3 成卷時間

生產(chǎn)者都希望草毯成卷時間短，以降低生產(chǎn)成本，增加單位時間內(nèi)的生產(chǎn)次數(shù)。受阻隔材料園藝地布的影響，本試驗部分草毯根系穿過阻隔材料扎入土壤，導致根系橫向生長勢弱，不能在短時間內(nèi)集結(jié)成網(wǎng)，因此其成卷時間基本上為其成坪時間。從表4可知，6個處理的成卷時間在40～46 d之間，其中處理D的成卷時間最短，為40 d；處理B（玉米須）的成卷時間最長，為46 d，處理D比處理B縮短了成卷時間6 d。

表4 不同處理地上、地下生物量、草皮重量、成卷時間Table 4 Aboveground and underground biomass，turf weight and rolling time in different treatments

2. 4 不同基質(zhì)對海濱雀稗草毯坪用性狀的影響

草坪強度與草坪的地下生物量相關，草坪根系在土壤中形成網(wǎng)狀密集分布、縱橫交錯，根系越多，地下生物量越大，則草坪強度越強。由表4地下生物量數(shù)據(jù)可知，各處理草坪強度從大到小依次為：B > F > D > E > C > A。

根據(jù)不同處理的成坪速度（表5）來看，最快的為處理F，40 d；最慢的為處理A（茶葉渣），45 d。

質(zhì)地、色澤、綠色期是草坪坪用性狀中最直觀的指標，葉片纖細、光滑柔軟、綠色期長是優(yōu)質(zhì)草毯的重要標志。由表5可知，6個處理的葉片寬度在2. 91～3. 22 mm之間，葉片寬度越小，草坪草質(zhì)地越好，其排序依次為：A > D > C > F > E > B，但各處理差異不大，均屬于中細葉范疇。6個處理色澤均為深綠，無差異。各處理的草毯綠色期在261～273 d之間，差異不大，其中綠色期最長的是處理F，273 d；最短的是處理A（茶葉渣），261 d，比處理F短12 d。

表5 不同處理的草毯成坪速度、葉片寬度、色澤、青綠期Table 5 Formation speed，leaf width and color，and greenperiod of grass blanket in different treatments

2. 5 不同處理的草毯質(zhì)量評價

根據(jù)劉建秀提出的草坪坪用價值綜合評價體系［14］確定草坪坪用性狀指標，再根據(jù)草坪坪用性狀評價標準［16］對不同基質(zhì)栽培的草毯質(zhì)量進行評價，評價結(jié)果見表6。從表中可以看出，不同基質(zhì)配方的草毯各項評價指標的分數(shù)差異較小。

表6 各處理草坪坪用性狀評價結(jié)果Table6 Evaluation results on the characteristics of turf in different treatments

將表6的坪用性狀評價結(jié)果乘以不同類型草坪坪用性狀的二級權重［16］后再相加，得出不同基質(zhì)配方的草毯質(zhì)量綜合性狀評價結(jié)果（表7）。處理F的綜合評分最高，為85. 77分；其次為處理D，綜合評分為85. 76分；處理E緊隨其后，為85. 25分；綜合評分最低的是處理B，為84. 07分。所有處理的綜合評分均在80分以上，各處理的評分相差不大。比對草坪坪用性狀評價標準［16］，得出草坪等級均為Ⅳ，草坪質(zhì)量均為良好。

表7 不同處理草坪綜合性狀評價結(jié)果Table 7 Evaluation results on comprehensive traits of turf in different treatments

3 草毯生產(chǎn)成本和經(jīng)濟效益比較

各處理生產(chǎn)無土草毯成本估算如表10。處理A（茶葉渣）無土草毯生產(chǎn)成本最低，為9. 7元/ m2。處理A、B、C分別為茶葉渣、玉米須、蘑菇渣，全部屬于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廢棄物，價格低廉、來源廣泛，僅需要一定的運輸成本。但實際使用過程中發(fā)現(xiàn)，茶葉渣纖細均勻一致、物理性狀良好、基質(zhì)攤鋪厚薄均勻一致、人工費用低；玉米須纖維很長容易結(jié)塊，在使用前需要人工打散，增加了人工成本；蘑菇渣在3種供試基質(zhì)中容重最大，為0. 77 g/ cm2，無形中增加了運輸成本，且pH值過高，不利于草坪草生長，不宜作為草毯基質(zhì)。3種基質(zhì)生產(chǎn)出來的草毯重量分別為：茶葉渣105. 90 g/ dm2、玉米須138. 16 g/ dm2、蘑菇渣178. 25 g/ dm2（表5），以茶葉渣基質(zhì)生產(chǎn)的草毯最輕巧，降低了起草毯的人工成本以及草毯的運輸成本。處理D、E、F中添加了珍珠巖和泥炭土，生產(chǎn)成本有所提高。

表8 各處理無土草毯生產(chǎn)成本估算（元/ m2）Table 8 The production cost estimation of soilless grass blanket in different treatments

4 結(jié)論與討論

從理化性質(zhì)來看，除蘑菇渣pH值偏高，不適合作為草毯基質(zhì)外，其余5個處理的無土草毯基質(zhì)疏松多孔、質(zhì)地輕、容重小、保水保肥能力良好、有機質(zhì)含量高、養(yǎng)分完全能滿足無土草毯基質(zhì)要求。在草毯質(zhì)量方面，所有處理差異不大，草坪質(zhì)量綜合評分均在80分以上，草坪質(zhì)量為Ⅳ，均為良好。從綜合因素考慮，茶葉渣基質(zhì)纖細均勻一致、所產(chǎn)草毯重量輕、生產(chǎn)成本最低、無需添加輔料即可直接作為無土草毯基質(zhì)，是最適合的草毯生產(chǎn)基質(zhì)配方。植物提取廢棄物可以作為無土栽培基質(zhì)培育無土草毯，但在基質(zhì)配方上的研究仍需要進一步深入。

參考文獻：

［1］ 蔣志峰，任立濤，姚士宇，等.草坪高效生產(chǎn)模式的研究與應用［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2010（2）：203 -206.

［2］ 邵生余.收益豐厚卻損害耕地影響生態(tài)，常熟反思“草皮經(jīng)濟”——“草皮之鄉(xiāng)”壓縮草皮增地皮［N］.新華日報，2007 -12 -10（A05）.

［3］ 崔建宇，慕康國，胡 林，等.北京地區(qū)草皮卷生產(chǎn)對土壤質(zhì)量影響的研究［J］.草業(yè)科學，2003（6）：68 -72.

［4］ 朱士軍.淺談無土草毯的生產(chǎn)技術［J］.四川草原，2003（6）：89 -91.

［5］ Shbata M，Hayakawa I. Artificial soil and construction of bed soil for putting green using artificial soil［P］. US Patent：4812339.

［6］ 李艷霞，趙 莉，陳同斌.城市污泥堆肥用作草皮基質(zhì)對草坪草生長的影響［J］.生態(tài)學報，2002，22（6）：797 -801.

［7］ 鄧 蓉，向清華，張定紅，等.海綿栽培草皮的初步研究［J］.貴州農(nóng)業(yè)科學，2003，31（2）：49 -50.

［8］ 湯燕偉，周 蓉，于偉東.不同非織造基質(zhì)草皮的生長性能表征［J］.西安工程科技學院學報，2006，20 （1）：11 -15.

［9］ 朱留剛，程曉夏，張文錦，等.茶廢棄物資源化及其在環(huán)境治理中的應用研究進展［J］.福建農(nóng)業(yè)學報，2013，28（12）：1310 -1315.

［10］郎顯華.茶葉提取物應用于污水處理廠除臭問題的實驗研究［D］.昆明：昆明理工大學碩士學位論文，2007.

［11］周鴻立，張 艷，張 揚，等.玉米須的開發(fā)利用前景［J］.江蘇農(nóng)業(yè)科學，2011，39（3）：508 -509.

［12］紀麗蓮.玉米須的食療價值與開發(fā)［J］.中國野生植物資源，1997，16（3）：24 -25.

［13］李謙盛，郭世榮，李式軍.利用工農(nóng)業(yè)有機廢棄物生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)無土栽培基質(zhì)［J］.自然資源學報，2002，17 （4）：515 -519.

［14］劉建秀.草坪坪用價值綜合評價體系探討I.評價體系的建立［J］.中國草地，1998（1）：44 -47.

［15］肖漢乾，余崇祥，李明德，等.湖南省煙區(qū)土壤養(yǎng)分含量與分布［J］.農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化研究，2002，23（2）：148 -151.

［16］唐 欣.六種暖季型草坪草生物學特征及坪用性狀研究［D］.長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學碩士學位論文，2010.

Study on the Production of Soilless Grass Blanket with Plant Waste

XIE Zhanghui1，XIANG Zuoxiang1*，XIAO Hanhua2
（1 College of Agronomy，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China；2 College of Horticulture & Landscape，Hunan Agricultural University，Changsha，Hunan 410128，China）

Abstract：Plant waste，tea residue，corn silk and mushroom residue，were used as main matrix materials for soilless grass blanket，and the effects of matrix with different formula of materials on the growth and development and quality of soilless grass blanket were studied. The results showed that the physical properties of 6 formula of matrix could completely meet the requirements of matrix for grass blanket. In the chemical properties，except for mushroom residue showed weak alkaline （pH 7. 61），all of remained formula could meet the requirements. Comprehensively considered from the physical and chemical properties of matrix，the biological habits and quality，and production cost of the grass blanket，tea residue was the optimal formula，which could be used as matrix without other supplementary materials.

Keywords：plant waste；tea residue；corn silk；mushroom residue；soilless grass blanket

基金項目：2014年草學重點學科開放基金項目（14CXKF16）。

作者簡介：解張慧（1985 -），女，碩士研究生，Email：649360041@ qq. com。*通信作者：向佐湘，教授，主要從事草地資源與生態(tài)工程研究，Email：233678536@ qq. com。

收稿日期：2015 10 03

文章編號：1001-5280（2016）01-0067-06

DOI：10. 16848/ j. cnki. issn. 1001-5280. 2016. 01. 018

中圖分類號：S688. 4

文獻標識碼：A