園林廢棄物制成的有機覆蓋物對土壤理化性質的影響

陳 月，楊麗軍，胡艷燕，何 琴

（重慶市風景園林科學研究院/重慶市園林土壤質量檢測中心/川渝共建鄉(xiāng)土植物種質創(chuàng)新與利用重慶市重點實驗室，重慶 401329）

城市綠地中存在一定區(qū)域的裸露土壤。裸露土壤不僅會產生大量的土壤揚塵，而且會使土壤質量逐漸變差[1]。隨著城市化進程的不斷加快，城市綠化變得越來越重要。近年來，隨著我國城市綠化建設力度的不斷加大，綠化覆蓋率和人均綠地面積逐年增加。與此同時，城市園林綠化修剪產生了大量的園林廢棄物，傳統(tǒng)的焚燒或填埋處置不僅會破壞環(huán)境，而且會造成資源浪費[2]。

自然界中的枯枝落葉會在土壤表面形成天然的覆蓋層，并在其腐熟后為土壤提供有機質等營養(yǎng)物質，從而調節(jié)土壤的理化性質?；诖?，我們可以將園林綠化廢棄物生產加工成有機覆蓋物用于地面覆蓋。這樣一方面可以模擬自然規(guī)律，將有機物質反饋回生態(tài)鏈中，為達到廢棄物資源化利用的目的，另一方面可以解決園林廢棄物的處理問題，降低園林管護成本，對城市綠化品質提升具有重要的輔助作用。

地表覆蓋物是指在地表覆蓋一層具有一定功能性的材料。地表覆蓋物具有保持土壤水分、調節(jié)土壤溫度、減少土壤侵蝕和緊實度、增加土壤養(yǎng)分、降低土壤鹽分、控制雜草、吸滯與降解污染、美化綠地環(huán)境等多重作用[7-8]。我國使用的地表覆蓋物分為無機覆蓋物和有機覆蓋物[3-5]，其中有機覆蓋物是一種常見園林綠地生態(tài)改良主要材料。園林有機覆蓋物是將園林廢棄物經過篩選、粉碎、無害化、著色等一系列加工后制成的產品[6]。

國外發(fā)達國家的城市綠地覆蓋已有幾十年的應用歷史，特別是20 世紀90 年代中期以來，國外園林覆蓋技術發(fā)展較快，并已形成產業(yè)化模式。國內對農田有機覆蓋物的研究較多，但對城市綠地覆蓋方面的研究較少[9-10]。為給有機覆蓋物在園林綠化建設中的應用提供理論依據和技術指導，通過盆栽覆蓋試驗，將經過篩選、腐熟等工序處理后的園林廢棄物作為覆蓋材料，與草坪、透水磚等覆蓋鋪設材料進行比較，探究不同覆蓋材料及其不同覆蓋厚度對土壤理化性質的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

盆栽試驗材料有草坪、透水磚和園林有機覆蓋物。草坪為結縷草草坪，透水磚為普通建材用透水磚。園林有機覆蓋物為枯枝枯葉等園林綠化廢棄物經過回收、篩選、無害化、著色、晾干等工序處置后制成，長度為2～5 cm。

1.2 試驗設計

設計6 個處理，每個處理設3 個重復（見表1）。覆蓋試驗用普通的無紡布袋（直徑85 cm，高55 cm，面積0.6 m2）作容器，選擇具有代表性的紫色土裝填在袋內，在袋內的土壤上覆蓋材料。

表1 試驗處理設置

1.3 數(shù)據收集及指標的測定

收集覆蓋前土壤本底理化數(shù)據和覆蓋12個月后土壤理化數(shù)據，包含土壤pH 值、土壤容重、土壤非毛管孔隙度、土壤有機質含量、土壤有效氮磷鉀含量，覆蓋過程中使用土壤溫度和水分速測儀在不同季節(jié)分4次收集土壤溫度和水分數(shù)據。

土壤水分、溫度：便攜式快速測定法；土壤容重：環(huán)刀法（NY/T 1121.4—2006）；土壤pH 值：玻璃電極法測定（LY/T 1239—1999）；土壤有機質：重鉻酸鉀氧化-外加熱法（LY/T 1237—1999）；土壤有效態(tài)氮：堿解擴散法（LY/T 1228—2015）；土壤有效態(tài)磷：碳酸氫鈉提取—鉬銻抗比色法（LY/T 1232—2015）；土壤有效態(tài)鉀：醋酸銨提取—火焰光度法測定（LY/T 1234—2015）。

2 結果與分析

2.1 覆蓋處理對土壤含水量的影響

土壤水分含量作為土壤重要的物理特征，在根系生長、土壤有機質分解、養(yǎng)分元素遷移和土壤酶活性等一系列過程中發(fā)揮重要作用[11]。如表2 所示，幾個覆蓋處理的土壤含水量均比未覆蓋的處理含水量高；供試的覆蓋材料的保水效果以有機覆蓋物覆蓋下的土壤含水量最大，說明園林綠化廢棄物粉碎物的保水效果最好，然后依次為草坪，透水磚直接覆蓋下的土壤含水量。在不同覆蓋厚度的覆蓋情況下，有機覆蓋物越厚，對土壤保水效果越好，與李軍保等[9]研究結果相似。由此說明，有機覆蓋物可以有效防止土壤水分的蒸發(fā)，從而有效提高土壤含水量。從效益角度分析，園林綠化廢棄物覆蓋物可以節(jié)水增效，一定程度上降低園林灌溉管護的頻次和成本。從生態(tài)角度分析，維持適當?shù)耐寥浪趾?，是保障植物生長的重要條件，對園林生態(tài)景觀尤為重要。

表2 覆蓋處理對土壤含水量和溫度的影響

2.2 覆蓋處理對土壤溫度的影響

溫度是植物生長的重要因子之一，它與水分運輸、新陳代謝等植物的一切生理生化過程至關密切，溫度的高、低都有可能會對植物的新陳代謝產生脅迫作用從而影響植物正常的生長活動，因此適宜的溫度環(huán)境可以促使植物更好生長[11]。有機物地表覆蓋改變光輻射吸收轉化和熱量傳導過程，從而影響了土壤溫度。如表2 所示，幾個覆蓋處理的土壤溫度均比未覆蓋處理的低；供試的覆蓋材料覆蓋后，對比對照組，土壤溫度變化最大的為有機覆蓋物覆蓋組，然后為草坪組合透水磚覆蓋組，說明園林綠化廢棄物粉碎后的有機覆蓋物對土壤隔熱降溫效果最好。在不同覆蓋厚度的覆蓋情況下，隨著有機覆蓋物覆蓋厚度的增加，幾次測量結果土壤溫度的變化越小，變幅減小，說明隨著覆蓋厚度增加，土壤溫度變化越小，趨近于恒溫穩(wěn)定溫度，同魏子雄[12]的研究結果相似。冬季溫差較小，夏季溫差較大，重慶夏季氣溫較高，厚的覆蓋層可以更好地抵抗光的輻射，從而使得土壤溫度可以低于大氣環(huán)境溫度降低土溫的波動，為植物生長提供較為穩(wěn)定的環(huán)境。

2.3 覆蓋處理對土壤pH值的影響

土壤pH 值即土壤酸堿性，是土壤重要的指標之一，是土壤很多化學性質的綜合表現(xiàn)。它對土壤養(yǎng)分元素的存在形態(tài)和有效性、對土壤中的生物作用過程（包括酶活性、微生物與植物生長）都有巨大影響。堿性土壤容易導致植物Fe、B、Cu、Mn、Zn等元素的缺乏，且對桂花、香樟、雪松、杜鵑、山茶等喜酸性土壤的園林植物而言，這樣的土壤條件會影響其根系生長，進而影響植物正常的生長發(fā)育，降低其種植成活率。對比幾組覆蓋處理對土壤pH 值的變化（表3），發(fā)現(xiàn)草坪覆蓋和有機覆蓋物覆蓋組土壤的pH 值低于空白對照，其中有機覆蓋物的效果比草坪的效果要好，起到了一定的改良作用。這可能是有機覆蓋物在自然覆蓋過程中釋放出有機酸類成分對土壤的改良作用造成的。對比覆蓋厚度的影響，發(fā)現(xiàn)有機覆蓋物在5 cm、10 cm 厚度時，土壤pH 值降低的幅度大于有機覆蓋物15 cm 厚度。透水磚直接覆蓋下的土壤pH 值比對照組增加，可見，對于行道樹樹池土壤硬化鋪裝透水磚來說，對土壤pH值的影響將是很大的。

表3 覆蓋處理對土壤有機質及養(yǎng)分等的影響

2.4 覆蓋處理對土壤容重的影響

土壤容重是土壤最基本的物理性狀，可反映土壤的透水、透氣性，以及保水保肥的能力。覆蓋一年后，對比幾組覆蓋處理對土壤容重的變化（表3），透水磚直接覆蓋下的土壤最大，這對土壤物理性狀的影響較大。草坪和有機覆蓋物覆蓋下的土壤容重均較對照組降低，有機覆蓋物覆蓋組降低幅度更大。對比覆蓋厚度的影響，隨著覆蓋物的厚度增加而減小。可見，無論是草坪覆蓋還是有機覆蓋物覆蓋，其材料類型均為有機類，對土壤容重有積極的作用，而透水磚作為人為合成的無機類材料，其鋪裝對土壤基礎物理性狀有不良影響。土壤容重降低明顯，說明有機覆蓋能有效調節(jié)土壤水熱氣相，為土壤生長發(fā)育創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，使得土體內微環(huán)境平衡，有效改善了土壤的基礎性狀。

2.5 覆蓋處理對土壤有機質及養(yǎng)分的影響

土壤有機質和土壤氮素、磷素、鉀素是人們用來評價土壤肥力最常用的指標。土壤有機質是土壤最重要的組成成分，是創(chuàng)造土壤肥力最重要的物質之一。它在形成土壤結構、改善土壤理化特性、提高土壤保水保肥能力中不可或缺。覆蓋一年后，對比幾組覆蓋處理對土壤養(yǎng)分含量的變化（表3）。在土壤有機質含量方面，透水磚直接覆蓋下的土壤有機質與對照組差異不大，草坪和有機覆蓋物覆蓋下的土壤有機質含量均較對照組增加，有機覆蓋物覆蓋組增加幅度更大。對比覆蓋厚度的影響，隨著覆蓋物的厚度增加而增加。在土壤堿解氮含量方面，透水磚直接覆蓋下的土壤堿解氮與對照組差異不大，草坪覆蓋組土壤堿解氮含量均較對照組減少，有機覆蓋物覆蓋下的土壤堿解氮含量均較對照組增加，對比覆蓋厚度的影響，隨著覆蓋物的厚度增加土壤堿解氮含量也增加。在土壤有效磷含量方面，透水磚直接覆蓋下的土壤有效磷與對照組差異不大，草坪覆蓋組土壤有效磷含量均較對照組減少，有機覆蓋物覆蓋下的土壤有效磷含量均較對照組增加，對比覆蓋厚度的影響，隨著覆蓋物的厚度增加土壤有效磷含量也增加。在土壤速效鉀含量方面，透水磚直接覆蓋下的土壤速效鉀與對照組差異不大，草坪覆蓋組土壤有效磷含量均較對照組減少，有機覆蓋物覆蓋下的土壤有效磷含量均較對照組增加，對比覆蓋厚度的影響，覆蓋物的厚度對土壤速效鉀增加的幅度基本一致?？梢姡杆u鋪裝覆蓋并不能提升土壤的肥力，而有機覆蓋物的覆蓋能顯著提升土壤的肥力水平，本試驗的研究結果同熊凱毅[13]提出的研究結論相同。

3 結論與討論

利用園林綠化廢棄物生產有機覆蓋物，是廢棄物資源化利用的有效途徑。本研究通過盆栽覆蓋對比試驗，測定分析了不同覆蓋材料和不同覆蓋厚度對土壤質量的影響。從試驗的結果可知，園林廢棄有機覆蓋物對土壤有較好的保水、保溫效果，對比透水磚覆蓋材料，草坪和園林有機覆蓋區(qū)軍可以降低土壤容重和土壤pH 值，透水磚可能會導致土壤偏堿；透水磚覆蓋材料對土壤有機質和速效養(yǎng)分影響較小，但是園林廢棄物覆蓋物可以明顯增加土壤有機質和速效養(yǎng)分。當園林有機覆蓋厚度在15 cm 時，土壤保水保肥能力，容重、pH 值和養(yǎng)分含量變化程度要高于5 cm 和10 cm厚度的變化程度。因此，在進行有機覆蓋物覆蓋應用時，應根據覆蓋目的的不同，選擇合適的覆蓋方案。無論從長遠還是現(xiàn)實情況發(fā)展來看，利用園林廢棄物覆蓋城市綠地中的裸露土地提高整體綠化水平都是大勢所趨，且園林綠化廢棄物的資源化利用在生物碳循環(huán)系統(tǒng)中具有重要意義。