污泥堆肥對(duì)早熟禾生長(zhǎng)及光合特征的影響

李亞玲

(山西省潞安集團(tuán)聚創(chuàng)分公司環(huán)衛(wèi)綠化工區(qū)，山西 長(zhǎng)治 046200)

國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)污水處理做了大量研究，污水處理效率也日益提高，但其副產(chǎn)物——污泥的產(chǎn)量也與日俱增，對(duì)環(huán)境同樣產(chǎn)生一定的危害[1]。將污泥做堆肥處理是實(shí)現(xiàn)污泥減量化、穩(wěn)定化及無(wú)害化的一種重要手段，既能產(chǎn)生可以利用生物質(zhì)能源，又能節(jié)省投資和運(yùn)行成本。且污泥經(jīng)過(guò)堆肥處理后，不僅可以殺滅其中的有害生物，還能將復(fù)雜的有機(jī)物降解為穩(wěn)定的腐殖質(zhì)，使堆肥后的污泥可作為肥料或土壤改良材料用于農(nóng)田、園林綠化、草坪等方向。因此，污泥堆肥是一種良好的、可持續(xù)的污泥處理方式，近年來(lái)引起了廣泛關(guān)注[2,3]。

早熟禾(Poapratensis)是1年生草本植物，是一種冷季型草坪草[4]。早熟禾具有生長(zhǎng)速度快、競(jìng)爭(zhēng)力及再生力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，且早熟禾草姿優(yōu)美、具有良好的均勻性、密度和平滑度，是一種良好的草坪草種，適用建造各類草坪。此外，早熟禾成坪之后，除了具有抗修剪、耐踐踏等優(yōu)勢(shì)，別的雜草很難侵入，草勢(shì)均勻美觀。

污泥堆肥用于草坪或園林綠化已有研究，但多集中于對(duì)草坪草的生長(zhǎng)促進(jìn)方面[5]，關(guān)于不同污泥堆肥施用量對(duì)早熟禾生長(zhǎng)中生物量及根冠比調(diào)節(jié)、對(duì)早熟禾光合特征的影響方面的研究尚未見報(bào)道。本研究通過(guò)設(shè)置不同污泥堆肥施用量，研究污泥堆肥對(duì)早熟禾株高、葉面積、根冠比等生長(zhǎng)指標(biāo)及光合速率、蒸騰速率及葉綠素含量的影響，以期為早熟禾草坪的建植及土壤改良方面提供一定的參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試污泥采自太原污水處理廠的新鮮脫水污泥(含水率83.7%)，堆肥填充料為粉碎至1～3 cm的玉米芯，搜集自附近的玉米種植地，脫水污泥與玉米芯的體積比為4∶1，在堆腐前對(duì)混合基質(zhì)的含水量進(jìn)行調(diào)節(jié)，噴灑自來(lái)水至含水率為55%左右。采用通氣靜態(tài)垛式堆肥系統(tǒng)，每5 d翻堆一次，堆腐30 d至污泥腐熟，此時(shí)污泥表現(xiàn)為結(jié)構(gòu)疏松、呈黑褐色，最后將堆肥風(fēng)干過(guò)篩備用。供試土壤采自附近草坪退化土壤，無(wú)人工施肥，肥力較低。堆腐好的污泥和土壤測(cè)定其相關(guān)生化指標(biāo)[6]，其基本性質(zhì)見表1。試驗(yàn)所用花盆為塑料盆，盆口直徑15 cm，盆底直徑10 cm，盆高13 cm，和早熟禾草種一并購(gòu)買于附近花卉市場(chǎng)。

表1 退化土壤和污泥堆肥的基本理化性質(zhì)

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置一個(gè)對(duì)照和5個(gè)污泥混合處理，分別為：CK，污泥0 g+土壤1 000 g；T1，污泥20 g+土壤980 g；T2，污泥40 g+土壤960 g；T3，污泥60 g+土壤940 g；T4，污泥80 g+土壤920 g；T5，污泥100 g+土壤900 g，污泥各處理含量分別為2%、4%、6%、8%和10%。每個(gè)處理均設(shè)4次重復(fù)，人工均勻混勻，裝入花盆中，將花盆中的土壤平整后澆水備用。挑選飽滿健壯的早熟禾種子于25 ℃培養(yǎng)箱中浸泡催芽48 h，每盆挑選50粒長(zhǎng)勢(shì)一致的發(fā)芽種子至花盆中，薄土覆蓋，每天噴灑去離子水使土壤保持濕潤(rùn)，生長(zhǎng)60 d后統(tǒng)一采樣測(cè)定相關(guān)生長(zhǎng)指標(biāo)。

1.3 指標(biāo)測(cè)定

每個(gè)處理分別取5株早熟禾，用直尺測(cè)量其地上部分高度；用YMJ-B葉面積測(cè)量?jī)x(山東恒美電子科技)測(cè)定其葉面積；采用烘干法測(cè)定早熟禾地上部分及地下部分干質(zhì)量，計(jì)算其根冠比，其中根冠比=地上部分干質(zhì)量/地下部分干質(zhì)量；采用Li-6400便攜式光合作用測(cè)定儀測(cè)定凈光合速率(Pn)和蒸騰速率(Tr)，每個(gè)處理選3株，每株測(cè)量10次，盡量選取中上部葉片，其中，水分利用效率(WUE)=Pn/Tr；采用乙醇浸提比色法[7]測(cè)量早熟禾葉片中的葉綠素含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel2016對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及圖表制作，采用SPSS20對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，不同污泥含量下對(duì)早熟禾生長(zhǎng)及光合作用的影響采用單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同污泥堆肥施用量對(duì)早熟禾生長(zhǎng)的影響

不同污泥堆肥施用量對(duì)早熟禾的株高、葉面積、地上及地下的生物量積累均有影響(見表2)。早熟禾的平均株高以污泥堆肥含量為8%的T4處理組最高，達(dá)19.89 cm，比CK的株高提高了171.72%，但早熟禾株高不會(huì)隨著污泥堆肥使用的增加而一直增高，當(dāng)污泥堆肥含量達(dá)到10%時(shí)，早熟禾的株高為18.21 cm，較T4處理的株高低了8.45%，但所有添加污泥堆肥的處理，株高均顯著高于不添加的對(duì)照組，各處理的株高依次是T4>T5>T3>T2>T1>CK；單株葉面積同樣以T4處理最大，為2.97 cm2，是CK組的近7倍，但T3、T4、T5處理之間的差異并不顯著，即使僅施用2%的污泥堆肥，也可以達(dá)到顯著增加單株葉面積的效果，較CK提高了2倍，單株葉面積大小排序依次是T4>T5>T3>T2>T1>CK；平均單株生物量為T4>T5>T3>T2>T1>CK，其中不施用污泥堆肥的對(duì)照組平均單株生物量?jī)H為5.34 mg，單株生物量最高的T4處理為46.79 mg，約為對(duì)照組的8.8倍，T5單株生物量為45.89 mg，其中T4和T5之間差異不顯著；根冠比呈現(xiàn)出隨著污泥堆肥施用量的增加而降低的趨勢(shì)，從T1到T5，根冠比降幅在30.1%～54.37%，但T3、T4、T5之間差異不顯著，T3、T2、T1之間差異不顯著，只有對(duì)照組的根冠比顯著高于其他處理。可見，污泥堆肥的施用量對(duì)早熟禾生長(zhǎng)的影響有一個(gè)最佳值，偏離這一最佳值，對(duì)早熟禾的生長(zhǎng)影響逐漸減小。

表2 污泥堆肥對(duì)早熟禾生長(zhǎng)的影響

2.2不同污泥堆肥施用量對(duì)早熟禾葉綠素含量的影響

由圖1可知，不同污泥堆肥施用量下，早熟禾葉片的葉綠素含量以T4處理最高，為1.52 mgg-1Fm，較CK組提高了42.06%，其次為T3，較CK組提高了37.38%，T1處理的葉綠素含量也較對(duì)照組提高了13.08%。隨著污泥堆肥施用量的提高，早熟禾的葉綠色含量變化為先升高，后降低，與對(duì)早熟禾生長(zhǎng)的促進(jìn)規(guī)律相似，均是達(dá)到一個(gè)峰值后，便不再繼續(xù)提高。

圖1 不同污泥堆肥施用量下早熟禾葉片葉綠素含量的變化

2.3不同污泥堆肥施用量對(duì)光合作用指標(biāo)的影響

不同污泥堆肥施用量下，對(duì)早熟禾的光合作用效果均有影響(圖2)。其中凈光合作用速率以T4處理組最高，為4.59 μmolm-2g-1，是CK組的近3倍，不同處理下早熟禾的凈光合作用速率依次為T4>T5>T3>T2>T1>CK；蒸騰速率以T3最高，為1.65 mmolm-2g-1，較CK組提高了46.02%，其次為T2和T4，三者之間差異不顯著，不同處理下早熟禾的蒸騰速率依次為T3>T4>T2>T5>T1>CK；不同處理下早熟禾的水分利用效率以T5和T4最高，二者之間差異不顯著， T1組雖略高于CK組，但二者之間的差異不顯著，水分利用效率大小依次為T5>T4>T3>T2>T1>CK。

圖2不同污泥堆肥施用量下早熟禾凈光合作用速率、蒸騰速率及水分利用效率的變化

3 結(jié)論與討論

污泥經(jīng)過(guò)堆肥后，其物理化學(xué)性質(zhì)均有所改變，且這些改變可以促進(jìn)植物的生長(zhǎng)[8]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，施用污泥堆肥時(shí)，可明顯促進(jìn)盆栽中早熟禾的株高、葉面積、生物量以及葉片中的葉綠素含量的提高，即對(duì)早熟禾生長(zhǎng)的基本指標(biāo)均有促進(jìn)作用，且以污泥堆肥的含量為8%時(shí)，效果最好，但這種促進(jìn)并不是隨著污泥堆肥的施用量的增加而無(wú)限增長(zhǎng)的，這可能是因?yàn)?，?dāng)污泥堆肥的施用量超過(guò)一定閾值后，植物根系對(duì)養(yǎng)分的利用效率降低，且有可能造成一些對(duì)植物根系有害物質(zhì)的過(guò)量積累而危害其根系。

不同污泥堆肥施用量對(duì)光合作用指標(biāo)的影響與生長(zhǎng)指標(biāo)不盡相同，其中凈光合作用速率的影響是以施肥量8%時(shí)效果最好，但蒸騰速率以6%施肥量時(shí)最高，但T3、T4、T5之間的差異并不顯著，說(shuō)明施肥量過(guò)大時(shí)，污泥堆肥中的無(wú)機(jī)鹽類可能會(huì)對(duì)植物產(chǎn)生脅迫作用，從而抑制光合作用及蒸騰作用，水分利用效率雖然以施肥量10%時(shí)效果最好，但與T4之間的差異并不顯著。

因此，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，可結(jié)合早熟禾的生長(zhǎng)指標(biāo)和光合作用指標(biāo)，共同確定污泥堆肥的最佳使用量。