添加廢棄物補(bǔ)充基質(zhì)對(duì)草皮生產(chǎn)土壤的容重及孔隙度的影響

白冬梅+多立安+劉特+于光

摘 要：將鋸末、草絮、當(dāng)年玉米秸稈、腐熟玉米秸稈和污泥營(yíng)養(yǎng)土分別按10 kg·m-2的量均勻摻拌入草皮種植土0～15 cm的耕層中，研究添加廢棄物基質(zhì)對(duì)草皮種植土壤的土壤容重、孔隙度等的影響。結(jié)果表明：草皮基質(zhì)中分別添加上述5種基質(zhì)后，孔隙度呈增加趨勢(shì)，容重呈降低趨勢(shì)，其中在0～5 cm土層內(nèi)孔隙度增加最多的是腐熟玉米秸稈，增加了14.5%，容重降低最多是污泥營(yíng)養(yǎng)土，降低了13.9%；在5～10 cm、10～15 cm兩個(gè)土層內(nèi)孔隙度增加最顯著的均是鋸末，分別增加20.3%、15%， 容重降低最多的均是鋸末，分別降低15.6%、10%。

關(guān)鍵詞：草皮生產(chǎn)；廢棄物基質(zhì)；土壤容重；土壤孔隙度

中圖分類號(hào)：S152.5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.08.023

Abstract： The effect of 5 kinds of agriculture waste resources on bulk density and porosity of the turf planting soil was studied. These waste included sawdust， turfgrass clippings ， corn straw ， decomposed corn straw and sewage sludge. They were mixed by 10 kg·m-2 into 0 ～ 15 cm of topsoil of turf planting soil respectively. The results showd that the porosity increases， the bulk density decreased， the porosity of soil in 0 ～ 5 cm level increased most by 14.5%with decomposed corn straw， the bulk density of soil in 0 ～ 5 cm level decreased most by 13.9% with sewage sludge. In 5 ～ 10 cm， 10 ～ 15 cm depth of soil， the porosity of soil increased most significantly by applying sawdust， increased by 20.3% and 15% respectively， while the bulk density of soil decreased most by applying sawdust by 15.6% and 10% respectively.

Key words： sod production； waste substrate； soil bulk density； soil porosity

近年來(lái)，在我國(guó)草皮產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展過(guò)程中暴露出了一些問(wèn)題。首先，草皮生產(chǎn)企業(yè)多，準(zhǔn)入門(mén)檻低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈，生產(chǎn)的相關(guān)法律法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)不健全，對(duì)草皮生產(chǎn)企業(yè)缺乏有效的引導(dǎo)與約束。目前，我國(guó)草皮生產(chǎn)多數(shù)為大田生產(chǎn)，占用大量耕地，對(duì)土地資源過(guò)度利用的現(xiàn)象嚴(yán)重，生產(chǎn)商為了提高生產(chǎn)率，大量使用化肥農(nóng)藥等造成土壤結(jié)構(gòu)惡化，養(yǎng)分不均衡。其次，草皮生產(chǎn)每收獲一次耕地表層沃土便隨草皮被帶走（1～2 cm厚）一次，以每年收獲一次計(jì)，5～10年土壤耕層將流失10～15 cm的優(yōu)質(zhì)土，長(zhǎng)期進(jìn)行草皮生產(chǎn)的耕地不僅會(huì)對(duì)土地資源造成極大的消耗，還會(huì)使種植土壤的物理性狀改變。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及基本情況

試驗(yàn)地位于天津?qū)幒优饲f農(nóng)場(chǎng)天津紅港綠茵花草有限公司草坪基地，地處東經(jīng)117.83°，北緯39.33°。試驗(yàn)地塊為草皮生產(chǎn)基地大田A區(qū)第八號(hào)地塊南端，面積1 500 m2，南北長(zhǎng)24 m，東西寬63 m。該地塊前茬種植高羊茅草皮，在清除地表雜物后將試驗(yàn)地深翻30 cm，晾曬1個(gè)月后用圓盤(pán)耙反復(fù)進(jìn)行土塊破碎，直至土塊直徑小于等于3 cm，更換坪土耙進(jìn)行土地粗平整。將平整后的土地按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行區(qū)劃分割，然后將準(zhǔn)備好的不同補(bǔ)充基質(zhì)依照設(shè)計(jì)用量均勻鋪灑在相應(yīng)區(qū)劃內(nèi)，再用淺耕設(shè)備耕翻至0～15 cm土層內(nèi)，目的是將補(bǔ)充基質(zhì)與土壤充分、均勻混合，基質(zhì)與土壤摻拌均勻后再進(jìn)行細(xì)坪，達(dá)到待播種狀態(tài)。

1.2 供試材料

供試草種為高羊茅（Festuca arundinace）的凌志Ⅱ（Barlexas-Ⅱ），草種純凈度98%，草種發(fā)芽率85%。供試補(bǔ)充基質(zhì)材料包括：污泥營(yíng)養(yǎng)土即腐熟污泥，是經(jīng)條垛式翻堆好氧發(fā)酵處理的污泥產(chǎn)品，由天津市裕川微生物制品有限公司提供，其含水率為35%；草絮為紅港公司草皮生產(chǎn)養(yǎng)護(hù)過(guò)程中刈割的高羊茅草絮，草絮長(zhǎng)度為4～6 cm，經(jīng)過(guò)堆垛自然通風(fēng)好氧環(huán)境下存放6～8個(gè)月的風(fēng)干草絮，其含水率15%；鋸末為來(lái)自于天津武清區(qū)下朱莊鎮(zhèn)一個(gè)木材加工廠的松木鋸末，其含水率為13%，使用前進(jìn)行過(guò)篩處理，去除石塊、鐵釘?shù)入s物；玉米秸稈+玉米穗軸，兩者的混合體積比1∶1，其中腐熟玉米秸稈+玉米穗軸（下面簡(jiǎn)稱腐熟玉米秸稈），是先將天津?qū)幒优饲f鎮(zhèn)農(nóng)戶2013年秋收時(shí)經(jīng)脫粒機(jī)脫粒后的玉米穗軸、玉米秸稈分別粉碎至3～5 cm粒徑，按照體積比1∶1混合后再堆放在潮濕低洼窖池中苫蓋塑料膜，自然腐熟16個(gè)月后風(fēng)干使用，含水量16%；未腐熟玉米秸稈+玉米穗軸（下面簡(jiǎn)稱當(dāng)年玉米秸稈），是先將天津?qū)幒优饲f鎮(zhèn)農(nóng)戶2014年秋收時(shí)經(jīng)脫粒機(jī)脫粒后的玉米穗軸、玉米秸稈分別粉碎至3～5 cm粒徑，按照體積比1∶1混合后再直接使用，含水量14%。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)6個(gè)處理，其中1個(gè)處理土壤不摻任何基質(zhì)作為對(duì)照（CK），其他5個(gè)處理在種植土壤中摻拌5種不同的廢棄物補(bǔ)充基質(zhì)。這5個(gè)基質(zhì)分別為淤泥營(yíng)養(yǎng)土、腐熟玉米秸稈+玉米穗軸、未腐熟的玉米秸稈+玉米穗軸、草絮、鋸末，每個(gè)處理分別按10 kg·m-2的用量添加基質(zhì)（對(duì)照除外），每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。共計(jì)18個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)（除對(duì)照外）的面積均為（寬）12 m×（長(zhǎng)）5 m=60 m2，對(duì)照的3個(gè)小區(qū)面積均為（寬）21 m×（長(zhǎng)）9 m

=189 m2。

對(duì)已經(jīng)添加了補(bǔ)充基質(zhì)并處于待播狀態(tài)的試驗(yàn)區(qū)，用專用拖拉機(jī)拖帶輕型水軸壓實(shí)后播種高羊茅凌志Ⅱ，播種日期2015年4月23日，播種量35 g·m-2，播后立即鎮(zhèn)壓、澆水。澆水采用自走式平移噴灌設(shè)備，灌溉水量通過(guò)調(diào)節(jié)自走速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證灌溉均勻。連續(xù)澆灌直至各處理均出苗，出苗后正常養(yǎng)護(hù)管理。草坪成坪前根據(jù)天氣情況平均每5～7 d澆一次水，草坪成坪后進(jìn)行干旱脅迫，延長(zhǎng)澆水間隔，判斷是否澆水以干旱不致死為標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中不施肥、不進(jìn)行病蟲(chóng)害防治處理，修剪養(yǎng)護(hù)按照正常養(yǎng)護(hù)管理進(jìn)行。

1.4 試驗(yàn)內(nèi)容及方法

土壤容重測(cè)定采用環(huán)刀法。采樣前準(zhǔn)備足夠數(shù)量的密封袋和鋁盒，將鋁盒編號(hào)并稱重（精確到0.001 g），將所稱重量記為G0。采樣時(shí)間為2016年5月26日，采用對(duì)角線型取樣法[8]，在每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)取樣點(diǎn)，用環(huán)刀分別采集0～5 cm、5～10 cm、10～15 cm的土壤樣品，共計(jì)54個(gè)土壤樣品。采樣時(shí)，先將采樣點(diǎn)的草坪草的地上部分剪掉，在環(huán)刀內(nèi)壁上涂一層薄的凡士林，將環(huán)刀的刀刃置于樣點(diǎn)，然后用橡皮錘將環(huán)刀垂直契入土層，當(dāng)環(huán)刀筒內(nèi)充滿土樣后，用鐵鍬從環(huán)刀四周挖開(kāi)土壤，取出環(huán)刀，并用刀削平環(huán)刀兩端多余的土，將所取的環(huán)刀內(nèi)樣品及時(shí)裝入做好標(biāo)記的密封袋中封嚴(yán)。帶回實(shí)驗(yàn)室后，將土樣迅速裝入標(biāo)記好的鋁盒并放入105 ℃烘干箱烘干至恒質(zhì)量后取出，然后放入干燥器中冷卻后稱質(zhì)量（稱質(zhì)量均采用精度為千分之一的電子天平進(jìn)行），記為G1。計(jì)算單位容積的烘干土質(zhì)量，計(jì)算公式為：

Pb=（G1-G0）/V環(huán)刀

式中，V環(huán)刀=πr2h， h指環(huán)刀高度，r指環(huán)刀有刃口一端的內(nèi)半徑。

本試驗(yàn)中所測(cè)的是土壤總孔隙度Pt，通過(guò)測(cè)定土壤的體積質(zhì)量（PS）和密度（Pb），然后依據(jù)公式：土壤總孔隙度（Pt）=（1-Pb/Ps）×100，計(jì)算求得土壤總孔隙度。

用比重瓶法進(jìn)行土壤體積質(zhì)量（PS）測(cè)定。將已稱質(zhì)量的土壤樣品放入比重瓶中，待空氣排凈，測(cè)得放入的土壤樣品所代換出的液體的體積。同時(shí)將該土壤樣品濾出再烘干（烘干的具體操作同上），再用該土樣的烘干質(zhì)量（105 ℃）除以土樣的體積，所得比值即為土壤體積質(zhì)量。具體操作步驟如下。（1）稱取土樣。用千分之一電子天平稱取過(guò)篩（篩孔徑1 mm）的風(fēng)干土壤樣品10 g，記作G0，再用同法稱取 5 g土樣，用于測(cè)定其吸濕水的含量W%。（2）加蒸餾水。將冷卻的沸水沿著瓶壁注滿比重瓶，稱出比重瓶和水的總質(zhì)量，將其記作G1。（3）往比重瓶中加入土樣并與水混合均勻。（4）將比重瓶加熱，待煮沸后計(jì)時(shí)1 h，邊煮邊不時(shí)晃動(dòng)比重瓶，盡可能排除水土混合液中的空氣。（5）待加熱好的比重瓶冷卻后，向瓶中加入預(yù)先煮沸過(guò)的蒸餾水，加至距瓶頸1 cm處即可，邊加水邊用手指輕敲瓶壁以排出空氣，然后靜置冷卻，待澄清后用溫度計(jì)測(cè)出瓶?jī)?nèi)水溫，并將其記作T1，℃。（6）定容。再向比重瓶?jī)?nèi)加蒸餾水至瓶頸口，蓋好瓶塞，將溢出的水用濾紙擦掉。（7）用千分之一天平稱出比重瓶、水、土的總重量，將其記作G2。最后依據(jù)公式Ps=G0/（G0+G1-G2）×PbT，計(jì)算出Ps的值。其中：PbT表示T時(shí)蒸餾水的比重（g·cm-3）； G0表示烘干土壤樣品的質(zhì)量（g）；G1表示T時(shí)比重瓶和水的總質(zhì)量（g）；G2代表T時(shí)比重瓶、土、水三者的總質(zhì)量（g）；Ps表示土壤體積質(zhì)量（g·cm-3）。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同基質(zhì)對(duì)土壤容重的影響

加入不同基質(zhì)的各處理對(duì)容重的影響如表1所示。在0～5 cm土壤層內(nèi)，與對(duì)照組相比，加入草絮、當(dāng)年玉米秸稈鋸末和腐熟玉米秸稈后，土壤容重均有降低的趨勢(shì)，分別降低了9.0%、8.3%、4.9%和4.1%，但是差異并不顯著（P>0.05）；加入污泥營(yíng)養(yǎng)土后土壤容重降低的較多，降低了13.9%，并且差異顯著（P<0.05）。

在5～10 cm土壤層內(nèi)，與對(duì)照組相比，加入腐熟玉米秸稈后，土壤容重升高了3.1%，但是差異并不顯著（P>0.05）；加入污泥營(yíng)養(yǎng)土和當(dāng)年玉米秸稈后，土壤容重降低，分別降低了1.3%和0.6%，但是差異并不顯著（P>0.05）；加入鋸末和草絮后，土壤容重降低顯著，分別降低了15.6%和13.8%（P<0.05）。

在10～15 cm土壤層內(nèi)，與對(duì)照組相比，加入污泥營(yíng)養(yǎng)土和草絮后，土壤容重有小幅度降低，分別降低了4.0%和2.7%，但是差異并不顯著（P>0.05）；加入鋸末、腐熟玉米秸稈和當(dāng)年玉米秸稈后，土壤容重降低幅度較大，分別降低了10.0%，10.0%和8.0%，并且差異顯著（P<0.05）。

2.2 添加不同基質(zhì)對(duì)土壤孔隙度的影響

不同基質(zhì)對(duì)孔隙度的影響如表2所示。在0～5 cm土壤層內(nèi)，與對(duì)照組相比，加入當(dāng)年玉米秸稈后，土壤孔隙度有增加的趨勢(shì)，增加了9.9%，但是差異并不顯著（P>0.05）；加入腐熟玉米秸稈、污泥營(yíng)養(yǎng)土、草絮或鋸末后，土壤孔隙度均有顯著性的增加，分別增加了14.5%，13.8%，13.0%和12.5%（P<0.05）。

在5～10 cm土壤層內(nèi)，與對(duì)照組相比，加入腐熟玉米秸稈后，土壤孔隙度略微降低，降低了1.7%，但是差異不顯著（P>0.05）；與對(duì)照組相比，加入當(dāng)年玉米秸稈和污泥營(yíng)養(yǎng)土后，土壤孔隙度均有升高的趨勢(shì)，分別升高了5.3%和1.8%，但是差異并不顯著（P>0.05）；加入鋸末和草絮后，土壤孔隙度均有大幅度升高，分別升高了20.3%和17.8%，因此差異顯著（P<0.05）。

在10～15 cm土壤層內(nèi)，與對(duì)照組相比，加入腐熟玉米秸稈、草絮或污泥營(yíng)養(yǎng)土后，土壤孔隙度升高，分別升高了10.8%、6.7%和4.0%，但是差異并不顯著（P>0.05）；加入鋸末和當(dāng)年玉米秸稈后，土壤孔隙度升高，分別升高了14.9%和12.5%，并且差異顯著（P<0.05）。

3 結(jié)論與討論

在草皮生產(chǎn)土壤中添加鋸末、草絮、腐熟玉米秸稈、當(dāng)年玉米秸稈和污泥營(yíng)養(yǎng)土等廢棄物基質(zhì)后，土壤容重呈降低趨勢(shì)，孔隙度增加。孔隙度增加幅度較大的是腐熟玉米秸稈和鋸末，添加腐熟玉米秸稈使0～5 cm土層內(nèi)孔隙度比對(duì)照增加了14.5%，添加鋸末使5～10 cm、10～15 cm土層內(nèi)孔隙度分別增加20.3%和15%。在0～5 cm土層內(nèi)容重降低最多的是添加了污泥營(yíng)養(yǎng)土的，降低了13.9%，在5～10 cm、10～15 cm兩個(gè)土層內(nèi)，容重降低最多的均是鋸末，分別比對(duì)照降低15.6%，10%；容重的降低可以使土壤更加疏松，提高透氣性，孔隙度的增加有利于氧氣進(jìn)入土壤中。由此看來(lái)，在草皮生產(chǎn)土壤中添加鋸末、草絮、腐熟玉米秸稈、當(dāng)年玉米秸稈和污泥營(yíng)養(yǎng)土等廢棄物基質(zhì)后，均能不同程度地影響土壤的容重和孔隙度。容重的降低和孔隙度的增加有利于改善草皮生產(chǎn)土壤的保水與滲透效果，有利于疏松土壤促進(jìn)草坪植物的生長(zhǎng)發(fā)育。

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