2種植物提取廢棄物基質(zhì)草毯特性研究

謝奇霖， 楊知建， 向佐湘

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長沙 410128)

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2種植物提取廢棄物基質(zhì)草毯特性研究

謝奇霖， 楊知建*， 向佐湘

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南長沙 410128)

[目的]探索植物提取廢棄物的綜合利用及降低無土草毯生產(chǎn)成本的方法。[方法]采用茶葉提取廢棄物和玉米須渣廢棄物為基質(zhì)，以泥炭土基質(zhì)為對(duì)照，研究不同基質(zhì)草毯的基質(zhì)理化性狀、生物學(xué)特性及坪用性狀。[結(jié)果]茶葉提取廢棄物和玉米須渣提取廢棄物與草毯常用的泥炭土物理性狀相似，疏松多孔，質(zhì)地較輕，吸水保肥能力強(qiáng)，具備草毯基質(zhì)的基本特征；無土草毯坪用性狀得分在3.25～3.75，草坪質(zhì)量中等，1年可多次生產(chǎn)。[結(jié)論]茶葉提取廢棄物和玉米須渣提取廢棄物為優(yōu)質(zhì)草毯基質(zhì)，其中茶葉渣基質(zhì)草毯重量更輕，結(jié)構(gòu)均勻，運(yùn)輸方便表現(xiàn)更好。

植物提取廢棄物；無土草毯；生產(chǎn)成本；物理性狀；坪用性狀

近年來，隨著植物化學(xué)分離技術(shù)和分析技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國植物提取物開發(fā)利用的研究與產(chǎn)業(yè)開發(fā)取得迅速發(fā)展，利用天然植物提取物的化學(xué)特性和生物活性開發(fā)的各種精細(xì)化學(xué)品、天然保健品和藥品、營養(yǎng)品、化妝品、食品添加劑、生物農(nóng)藥等層出不窮，產(chǎn)生了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益[1]。無土草毯是采用基質(zhì)代替天然土壤進(jìn)行草皮生產(chǎn)的一種方法[2]。無土草毯無需大量優(yōu)質(zhì)耕地，生產(chǎn)周期短、運(yùn)輸方便、價(jià)值高，具有優(yōu)質(zhì)、清潔、節(jié)水、保土、可持續(xù)生產(chǎn)、實(shí)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是一項(xiàng)具有廣闊前景的技術(shù)含量較高的草皮生產(chǎn)技術(shù)[3]。美國、加拿大和澳大利亞等國家在園林植物廢棄物收集利用方面已有一定積累。美國利用城鄉(xiāng)廢棄物如枯枝落葉、工廠下腳料、生活垃圾等生產(chǎn)再生土、堆肥來替代自然土壤，用于城市綠化用土和土壤改良。我國對(duì)此也進(jìn)行了大量研究。張桂馥[4]在江蘇太湖地區(qū)進(jìn)行了脲醛泡沫塑料廢棄物生產(chǎn)地毯式無土草皮,該技術(shù)易掌握、操作簡便、投資少、成本低。丁朝華等[5]利用無紡織物做基質(zhì)，培育地毯式草皮,結(jié)果表明，該無土草皮各方面性能均優(yōu)于土培草皮。針對(duì)草皮卷生產(chǎn)的弊端,近年來國內(nèi)學(xué)者以鋸末[6]、煤渣[6]、非織造布[7]、生活垃圾[8]等為基質(zhì)對(duì)無土草皮卷做了大量研究。劉建秀等[9]研究了利用生活垃圾肥生產(chǎn)無土草毯,結(jié)果表明，不同基質(zhì)上建植的草坪草,生長速度存在極顯著差異,草坪草品種與基質(zhì)間亦存在顯著的互作效應(yīng)。因此，利用植物提取廢棄物生產(chǎn)無土草毯具有廣闊的應(yīng)用前景。筆者分別利用玉米須渣和茶葉的提取廢棄物作為基質(zhì)，生產(chǎn)無土草毯，探索植物提取廢棄物的綜合利用效果，以期為廢棄物的綜合利用及降低無土草毯生產(chǎn)成本提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料 采用康寶萊蕾碩(湖南)天然產(chǎn)物有限公司的植物提取物廢棄物為無土草毯基質(zhì)，廢棄物主要有兩大類型，一類是切碎的茶葉提取廢棄物，另一類是未經(jīng)切碎的玉米須渣提取廢棄物。切碎的植物提取廢棄物，纖維長短一致，結(jié)構(gòu)勻稱，物理狀態(tài)較好；未經(jīng)切碎的植物提取廢棄物，纖維長短不一，稍顯凌亂，物理狀態(tài)較差。選用適宜草毯生長的泥炭土作為對(duì)照，供試草種選擇海浪海濱雀稗(Seashorepaspalum)。

1.2 坪床準(zhǔn)備 試驗(yàn)在湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)第二運(yùn)動(dòng)場西邊沙質(zhì)坪床中進(jìn)行，試驗(yàn)地有完善的噴灌系統(tǒng)，清除場地雜草雜物，進(jìn)行平整，場地鋪設(shè)園藝地布作為阻隔材料，用紅磚分隔成1 m×1 m的試驗(yàn)小區(qū)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 設(shè)3個(gè)處理。處理①：茶葉提取廢棄物；處理②：玉米須渣提取廢棄物；處理③:泥炭土(CK)。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3次重復(fù)，小區(qū)面積為1 m2，基質(zhì)厚度為2.5 cm。海浪海濱雀稗采用草莖播種，于7月上旬播種，播種量為1 kg/m2,播種后覆蓋無紡布，澆透水，草莖成活后除去無紡布，按草毯要求常規(guī)管理。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目與方法 測(cè)定地上生物量、地下生物量、成坪天數(shù)及草毯鮮重、密度、蓋度、色澤、均一性、質(zhì)地、草坪強(qiáng)度、總孔隙度、pH、基質(zhì)質(zhì)量含水量及容重等。其中，pH采用pHB-4便攜式pH計(jì)測(cè)定，含水量用烘干法測(cè)定，容重用環(huán)刀法測(cè)定。坪用性狀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)見表1。

1.5 數(shù)據(jù)分析 利用Excel、DPS等軟件整理數(shù)據(jù)并作圖分析。

表1 坪用性狀評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)

2 結(jié)果與分析

2.1 基質(zhì)理化性狀 由圖1可知，處理①的質(zhì)量含水量為418%，顯著高于處理②(101%)和CK(138%)。說明茶葉提取廢棄物的吸水性和保水能力最強(qiáng)，其次為泥炭土，玉米須渣提取廢棄物的吸水性和保水能力相對(duì)較弱。從圖2可見，處理①的容重為0.01 g/cm3,顯著低于處理②(0.21 g/cm3)和處理③(0.23 g/cm3)。說明茶葉提取廢棄物疏松多孔，結(jié)構(gòu)良好；玉米須渣提取廢棄物的容重和泥炭土的容重差異不顯著，結(jié)構(gòu)層次不如茶葉提取廢棄物，但符合草毯基質(zhì)要求。

基質(zhì)的酸堿度對(duì)草坪草的生長尤為重要，草坪草適宜的pH為5.5～6.5。從圖3可見，處理①的pH為4.25，顯著低于處理②(5.26),也低于CK，但二者差異不顯著。這說明茶葉提取廢棄物和玉米須渣提取廢棄物與草毯常用的泥炭土物理性狀相似，疏松多孔，質(zhì)地較輕，吸水保肥能力強(qiáng)，具備草毯基質(zhì)的基本特征，其中茶葉提取廢棄物，經(jīng)過剪碎，結(jié)構(gòu)均勻，吸水性超強(qiáng)，是良好的草毯基質(zhì)。

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。 Note: Different lowercases stand for significant difference(P<0.05). 圖 1 不同處理草毯基質(zhì)質(zhì)量含水量Fig.1 Water content of different grass carpet substrates

注：不同小寫字母表示處理間差異顯著(P<0.05)。 Note:Different lowercases stand for significant difference(P<0.05).圖2 不同處理草毯基質(zhì)容重Fig.2 Bulk density of different grass carpet matrix

圖3 不同處理草毯基質(zhì)pHFig.3 The pH value of different grass carpet substrate

2.2 生物學(xué)特性 由表2可知，各處理的草毯鮮重從大到小依次為CK、處理②、處理①，處理①的草毯鮮重是處理②的37.17%，是CK的33.03%。可見，茶葉提取廢棄物草毯重量輕，運(yùn)輸方便，鋪地容易，可大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)約運(yùn)費(fèi)和節(jié)省鋪植時(shí)間，表現(xiàn)良好；而玉米須渣提取廢棄物和泥炭土的草毯較重，運(yùn)輸較困難，加大了勞動(dòng)強(qiáng)度。各處理的地上生物量從大到小依次為CK、處理①、處理②，地上生物量的大小與草坪的密度和抗雜草能力呈正相關(guān)，泥炭土和茶葉提取廢棄物的地上生物量較大，則草坪致密，雜草種子不易接觸基質(zhì)，發(fā)芽困難，雜草植株生長受限，草坪抗雜草能力強(qiáng)；玉米須渣提取廢棄物基質(zhì)的地上生物量相對(duì)較小，草坪抗雜草能力相對(duì)較弱。各處理的地下生物量從大到小依次為CK、處理①、處理②，地下生物量大，表明草坪地下根系發(fā)達(dá)，貯藏的營養(yǎng)物質(zhì)多，草坪的耐踐踏能力、耐修剪能力、抗擊打能力、抗旱能力和越冬能力強(qiáng)。茶葉提取廢棄物的地下生物量較玉米須渣提取廢棄物大，說明其草坪耐踐踏能力、耐修剪能力、抗擊打能力、抗旱能力和越冬能力相對(duì)較強(qiáng)，鋪有泥炭土的草坪地下生物量最大，說明抗性最好。

2.3 坪用性狀依據(jù)表3的測(cè)定結(jié)果和表2的各指標(biāo)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)3個(gè)處理的坪用性狀進(jìn)行打分，結(jié)果見表4。由表4可知，3個(gè)處理的草坪坪用性狀得分在3.25～3.75，草坪質(zhì)量中等。處理①的總分為27，平均分為3.34；處理②的總為26，平均分為3.25；處理③的總分為30，平均分為3.75。草坪色澤評(píng)分均為4分，3個(gè)處理的草坪均為深綠色，表現(xiàn)優(yōu)秀；3個(gè)處理的草坪密度和草坪強(qiáng)度打分均偏低；蓋度由于測(cè)得相對(duì)較晚，所以打分均偏高；草坪均一性CK為5分，非常均一，處理①為4分，均一，處理②為3分，較均一；3個(gè)處理的草坪綠色期均為4分，為較長，超過250 d；就成坪速度來說，3個(gè)處理的草毯成坪速度都非常快，在42～50 d，打分均為4分。

表2 不同處理生物學(xué)特性

表3 不同處理坪用性狀

表4 不同處理坪用性狀評(píng)分結(jié)果

3 結(jié)論與討論

(1)該研究表明，茶葉提取廢棄物和玉米須渣提取廢棄物與草毯常用的泥炭土物理性狀相似，疏松多孔，質(zhì)地較輕，吸水保肥能力強(qiáng)，具備草毯基質(zhì)的基本特征，其中茶葉提取廢棄物處理經(jīng)過切碎，結(jié)構(gòu)均勻，吸水性超強(qiáng)，是良好的草毯基質(zhì)。以茶葉提取廢棄物為基質(zhì)的無土草毯重量輕，重量只有玉米須渣的37.17%，泥炭土的33.03%，運(yùn)輸方便，鋪植容易，可大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省運(yùn)費(fèi)和鋪植時(shí)間，表現(xiàn)良好。3個(gè)處理草坪坪用性狀得分在3.25～3.75，草坪質(zhì)量中等；在適宜季節(jié)成坪速度42～50 d，成坪速度快 ，1年可生產(chǎn)4～6次，而有土草皮在湖南1年最多生產(chǎn)2次。

(2)利用植物提取廢棄物生產(chǎn)無土草毯解決了廢棄物堆積污染環(huán)境的問題，植物提取廢棄物可以循環(huán)利用，提高了自然資源的綜合利用水平。植物提取廢棄物生產(chǎn)無土草毯以其低成本、生產(chǎn)周期短、運(yùn)輸方便、草坪質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)必將擁有更為廣闊的市場前景。通過該試驗(yàn)可知，同一草種在不同無土草毯基質(zhì)上生長表現(xiàn)不同；在生長過程中要及時(shí)清除草毯雜草，避免雜草生長過多對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成影響。筆者選取了色澤、密度、質(zhì)地、均一性、蓋度、綠色期、草坪強(qiáng)度、成坪速度8個(gè)指標(biāo)，通過質(zhì)量評(píng)定方法評(píng)價(jià)無土基質(zhì)草坪草，而該草坪質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)體系不夠完善，并在權(quán)重分配上還存在些主觀性。因此，今后應(yīng)不斷完善，以制訂出客觀、公證、公平的適合湖北地區(qū)氣候特點(diǎn)的草坪評(píng)價(jià)體系。

[1] 楊磊，夏祿華，張衷華,等.植物提取生產(chǎn)中固形廢棄物生態(tài)化利用的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J].現(xiàn)代化工，2008，28(4):14-17,19.

[2] 張黎，張銀霞．無土草坪建植試驗(yàn)初報(bào)[J].草業(yè)科學(xué)，2004，21(9)：71-73．

[3] 劉自學(xué).走近草坪:草皮生產(chǎn)技術(shù)[M].北京：中國林業(yè)出版社，1999.

[4] 張桂馥.脲醛泡沫塑料生產(chǎn)地毯式草皮的初步研究[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),1989(3):31-32

[5] 丁朝華,康寧,武顯維,等.無土地毯式草皮的研究[J].武漢植物學(xué)研究,1994,12(3): 263-269.

[6] 鄧蓉,向清華,張定紅.無土栽培中不同基質(zhì)對(duì)草坪草生長的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué),2000,28(1):12-14.

[7] 李建強(qiáng),葉汶祥,康翠珍,等.丙綸非織造布基質(zhì)人工草坪的開發(fā)研究[J].武漢科技學(xué)院學(xué)報(bào),2002,15(3):19-22.

[8] 多立安,趙樹蘭.生活垃圾生產(chǎn)地毯式草皮環(huán)境生態(tài)工程基質(zhì)選配研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2000,11(5):767-772.

[9] 劉建秀,郭愛桂,郭海林,等.利用生活垃圾肥生產(chǎn)無土草毯的研究[J].污染防治技術(shù),2004,17(1):26-29.

Study on Production of Soilless Grass Carpet by Using Wastes Extracted from Two Kinds of Plant

XIE Qi-lin, YANG Zhi-jian*, XIANG Zuo-xiang

(College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128)

[Objective] To explore the comprehensive utilization of waste extraction from plants and reduce production cost of soilless grass carpet. [Method] Using waste of tea leaves and corn silk as substrate, with peat as control to study physical and chemical properties, biological characteristics and turf traits of grass carpet. [Result] The physical properties of grass carpet with waste of tea leaves and corn silk as substrate were similar to that of peat, performed as loose porous, light texture, strong ability to absorb water and fertilizer, with basic characteristics of grass carpet matrix; turf traits of soilless grass carpet were 3.25-3.75, turf quality was medium, which can be produced for several times within a year. [Conclusion]The waste of tea leaves and corn silk are high-quality grass carpet matrix, wherein the waste of tea leaves grass carpet matrix is lighter, uniform and easy to transport

Waste extraction from plants; Soilless grass carpet; Production cost; Physical properties; Turf traits

謝奇霖(1991- )，男，湖南永州人，碩士研究生，研究方向：飼用牧草。*通訊作者，教授，博士，博士生導(dǎo)師，從事飼用牧草的研究。

2016-10-28

S 688.4

A

0517-6611(2016)36-0107-03