園林廢棄物堆肥替代泥炭用于3種草花的栽培研究

曲良譜，李霞，吳紅

(江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院 園林園藝學(xué)院，江蘇 泰州 225306)

隨著城市園林綠化面積的增加、質(zhì)量的提升和生態(tài)城市建設(shè)步伐的加快，園林綠化廢棄物的產(chǎn)量日益增加，園林廢棄物的處理也成為研究熱點(diǎn)[1-2]。將園林廢棄物“資源化、減量化、無害化、藝術(shù)化”處置，實(shí)現(xiàn)園林廢棄物的“零廢棄”目標(biāo)，在產(chǎn)生社會、經(jīng)濟(jì)效益的同時，對于廢棄資源再利用、美化環(huán)境等都具有重要意義[3]，也進(jìn)一步推動了城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)良性發(fā)展。園林廢棄物堆肥處理是實(shí)現(xiàn)其循環(huán)再利用的主要途徑，園林廢棄物堆肥(garden waste compost，GWC)是指堆肥中存在一些腐殖質(zhì)，通過微生物的礦化作用將這些有機(jī)物質(zhì)分解為可供植物吸收利用的營養(yǎng)物質(zhì)如N、P、K等，其營養(yǎng)成分復(fù)雜，肥效長而穩(wěn)定，可以促進(jìn)植物生長，加速生態(tài)循環(huán)，因此，廢棄物堆肥是城市綠色廢棄物資源化利用的有效途徑之一[4-5]。

傳統(tǒng)花卉栽培中多選用泥炭作為栽培基質(zhì)，然而泥炭屬不可再生資源，過度開采會造成水土流失，對生態(tài)環(huán)境破壞很大，因此，植物栽培中也急需尋找一種有效的替代品[6-7]。在此背景下，本研究借鑒泰州市園林綠化垃圾無害化處理的“P-TO-P”模式，代指P(polluter，污染物)-TO-P(power，力量)，將園林廢棄物堆肥與泥炭按照不同比例混合作為3種草花的培養(yǎng)基質(zhì)，旨在探索適合石竹、角堇和雛菊苗木生長發(fā)育適宜的添加量以及城市綠化中將綠化廢棄物堆肥用作花卉栽培基質(zhì)的可行性，為園林廢棄物的資源化利用提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐，對于促進(jìn)城市綠化廢棄物資源的有效利用和節(jié)約城市綠化成本具有重要實(shí)踐意義。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 供試材料

試驗(yàn)所用草花石竹、角堇和雛菊購買自上海源怡種苗股份有限公司，試驗(yàn)所用的園林廢棄物堆肥從江蘇省昆山市合縱生態(tài)科技有限公司購得，供試泥炭為丹麥進(jìn)口的品氏泥炭，購于北林科技股份有限公司。供試基質(zhì)由園林廢棄物堆肥和泥炭以不同配比混合均勻制成。草花種植容器為12 cm×12 cm(直徑×高)規(guī)格的塑料花盆。

堆肥的主要理化性質(zhì)檢測結(jié)果，所檢項(xiàng)目pH值、EC值、有機(jī)質(zhì)含量、總養(yǎng)分含量、氮含量、磷含量、鉀含量、鈉離子含量、發(fā)芽指數(shù)分別為7.48、0.779 mS·cm-1、67.7%、2.62%、1.49%、0.52%、0.61%、266.31 mg·kg-1、86%，檢測結(jié)果符合GB/T 33891—2017《綠化用有機(jī)基質(zhì)》標(biāo)準(zhǔn)要求。園林綠化廢棄物的主要理化性質(zhì)從理論上來講是能夠提供花草生長發(fā)育需要的基本養(yǎng)分，但基質(zhì)是否可行還必須借助花卉種植基質(zhì)試驗(yàn)來進(jìn)行證實(shí)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

于2021年11月26日在江蘇農(nóng)牧科技職業(yè)學(xué)院溫室(32°N，120°E)對石竹、角堇和雛菊3種草花進(jìn)行基質(zhì)盆栽試驗(yàn)，試驗(yàn)采取隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)5個不同基質(zhì)配比處理，每處理5個重復(fù)，具體試驗(yàn)設(shè)計(jì)如表1所示。種植完畢后將容器放置于溫室的育苗床上，溫度設(shè)置為17～25 ℃，相對濕度維持在70%～80%。澆水周期設(shè)置為3 d一次，試驗(yàn)持續(xù)45 d，在此期間幾種草花生長不施用任何肥料。

表1 基質(zhì)配比試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.3 測定項(xiàng)目及方法

栽植45 d試驗(yàn)結(jié)束時從每個處理中隨機(jī)取出5株植株以此來測定幾種草花的冠幅、株高、根長、花朵數(shù)、鮮重、干重(80 ℃的烘干箱內(nèi)烘干4 h)，形態(tài)指標(biāo)的數(shù)據(jù)結(jié)果取平均值。此外，還分別測定3種草花的葉綠素含量(紫外線分光光度計(jì))和葉面積(葉面積測量儀)。

1.4 數(shù)據(jù)處理方法

運(yùn)用Excel軟件統(tǒng)計(jì)所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)并繪制相關(guān)圖表，采用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析及多重比較(Duncan和LSD法)。并利用熵權(quán)系數(shù)法與TOPSIS集成評價法來綜合評定廢棄物堆肥用作草花栽培的可行性與適應(yīng)性。

2 結(jié)果與分析

2.1 混合基質(zhì)對石竹植株生長的影響

從表2可以看出，相比CK來講，T1、T2處理冠幅分別增加13.20%、5.87%，差異顯著，T3、T4的處理冠幅小于CK；株高表現(xiàn)規(guī)律不明顯；根長同樣是T1、T2處理優(yōu)于對照，增幅分別達(dá)20.33%、80.50%；開花數(shù)量僅有T2處理優(yōu)于CK；苗木鮮重?cái)?shù)據(jù)顯示也是T2處理相對較高，比CK增長24.01%，其他處理低于對照組；苗木干重?cái)?shù)據(jù)顯示，除了T4處理外，其他3個處理均與對照差異顯著，說明一定程度上增加堆肥利于苗木生長。

表2 混合基質(zhì)對石竹植株生長的影響

葉片的生長發(fā)育直接影響著整個植株的生長發(fā)育狀態(tài)，而葉面積的大小對植物的光合效率以及營養(yǎng)物質(zhì)累積都起著重要影響[8]。測定結(jié)果顯示，只有T2處理葉面積優(yōu)于對照，增幅為17.64%；不同處理對石竹葉片葉綠素含量影響也明顯不同，T1和T2處理的石竹葉綠素含量相對較高，與CK對比增幅為66.67%、10.95%，T3處理差異不顯著，T4處理的葉綠素含量最低。由此發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)添加園林廢棄物堆肥可顯著提高石竹葉片的葉綠素含量，更有利于植株光合作用，從而促進(jìn)植株生長[9]。

綜合評價后，其中T2處理各項(xiàng)指標(biāo)相對最優(yōu)，說明50%泥炭+50%綠化廢棄物組合基質(zhì)對石竹苗木生長最為有利，T1處理次之，T4處理(全堆肥)表現(xiàn)最差。說明全部用堆肥對苗木生長未必有利，生產(chǎn)實(shí)踐中一定要注意合理配比。

2.2 混合基質(zhì)對角堇植株生長的影響

由表3可知，對照處理中角堇植株的各項(xiàng)指標(biāo)如株高、冠幅、根長、鮮重、干重、花朵數(shù)以及葉綠素含量均明顯小于T2和T3處理。全堆肥處理的角堇的株高、冠幅、根長、鮮重、干重等指標(biāo)均比CK低。冠幅大小排序?yàn)門2>T1>T3>CK>T4，T1、T2和T3處理分別比CK的高1.50%、25.81%、8.64%，T4處理稍低于對照，但差異不顯著；株高排序?yàn)門2>T1>CK>T3>T4，T1、T2比CK高出13.85%、33.44%。根長方面T1、T2、T3表現(xiàn)好，比對照分別高出44.83%、29.89%、7.35%；花朵數(shù)各處理基本無差異；T2處理角堇的鮮重值最高，比對照高出35.22%，其他處理均低于CK；干重方面T3、T2與對照差異顯著，分別比對照高59.26%、18.52%，排序?yàn)門3>T2>CK>T1>T4；葉綠素含量T2最高，排序T2>T3>T1>CK>T4，T1、T2、T3分別比CK高出5.63%、29.58%、19.72%。

表3 混合基質(zhì)對角堇植株生長的影響

對不同基質(zhì)栽培的角堇的生長指標(biāo)和品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行方差分析、多重比較可知，添加園林綠化廢棄物堆肥用作角堇的培養(yǎng)基質(zhì)能有效改善苗木品質(zhì)，促進(jìn)其更好生長。其中以T4(全堆肥)的效果最差，T1、T2和T3對角堇的不同指標(biāo)各自表現(xiàn)出最優(yōu)的影響效果。

2.3 混合基質(zhì)對雛菊植株生長的影響

結(jié)合表4數(shù)據(jù)可知，不同堆肥含量對雛菊苗木生長開花有著不同影響。處理 T1～T3的植株冠幅均優(yōu)于CK處理，差異顯著，排序?yàn)?T1>T2>T3>CK>T4，T1、T2、T3分別較對照提高 32.07%、18.80%、9.78%；株高僅有T1處理優(yōu)于對照；植株根長表現(xiàn)規(guī)律基本同冠幅一樣，仍然為T1、T2、T3較好；就苗木品質(zhì)來講，T1處理植株的鮮重高于CK，差異顯著，T2、T3、T4處理植株與對照差異不顯著；植株干重仍然是T1處理最好，與對照相比提高77.80%；堆肥基質(zhì) T1、T2、T3植株葉綠素含量均高于對照，差異顯著，植株葉綠素含量表現(xiàn)為T2>T1>T3>CK>T4，T1、T2、T3分別較對照提高37.09%、44.17%、11.47%。葉面積規(guī)律基本同葉綠素含量一致，但T1最高，T1、T2、T3分別較對照提高 96.54%、46.30%、23.54%。

表4 混合基質(zhì)對雛菊植株生長的影響

綜上可知，一定程度上在泥炭中添加園林廢棄物堆肥對于雛菊的生長發(fā)育來說是有利的。對T1～T3處理而言，隨著添加量的升高，雛菊的冠幅、株高、根長、苗木生物量、葉面積等指標(biāo)隨之降低。而100%廢棄物堆肥替代即T4處理，各項(xiàng)指標(biāo)均低于對照，說明全堆肥并不利于雛菊苗木的生長。

2.4 不同混合基質(zhì)的綜合評價

通過對石竹、雛菊與角堇3種草花的各種生長、品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行方差分析以及計(jì)算各指標(biāo)相比對照的增幅，評價了5種基質(zhì)的優(yōu)劣。但是3種草花不同指標(biāo)對幾種不同配合基質(zhì)的生長表現(xiàn)不同，僅通過方差分析與多重比較無法全面比較不同基質(zhì)的好壞，不能進(jìn)行綜合性和定量性評價。因此，采用熵權(quán)系數(shù)與TOPSIS 集成法[10]對不同混配基質(zhì)的石竹、雛菊與角堇的生長情況進(jìn)行多指標(biāo)綜合比較，以此來評價3種草花對堆肥混配基質(zhì)的適應(yīng)狀況。

由表5可知，對石竹而言，干重在基本指標(biāo)分解中影響較大，權(quán)重值為 0.424 1，其次是鮮重，權(quán)重值為0.166 3，再次是根長和葉面積，分別為0.099 8和0.091 0，影響最小的指標(biāo)是冠幅，權(quán)重值僅為 0.004 5。對角堇來說，權(quán)重值最大的是鮮重，為 0.237 9，其次是葉面積，為0.205 1，然后是干重0.192 7，株高0.119 1，影響最小的指標(biāo)是葉綠素含量，權(quán)重值為 0.026 4。對雛菊來說，權(quán)重值最大的仍然是鮮重，為0.435 8，其次是干重0.223 3，葉面積權(quán)重值次之，為0.117 8，影響最小的指標(biāo)是花朵數(shù)，權(quán)重值為 0.002 2。

表5 3種草花各指標(biāo)客觀權(quán)重值

采用熵權(quán)系數(shù)法來確定各評價指標(biāo)的客觀權(quán)重向量，作為TOPSIS評價的重要參數(shù)，從而得出最終的評價指數(shù)。評價指數(shù)大表明離理想接近，代表此基質(zhì)的性狀優(yōu)良，幾種草花對該種基質(zhì)的適應(yīng)性也會越好[11-12]。不同處理基質(zhì)對3種草花生長及品質(zhì)的影響效果綜合評定指數(shù)分析結(jié)果見表6。不同混配基質(zhì)對石竹、角堇、雛菊生長及品質(zhì)影響效果的綜合排名分別為：T2>T1>CK>T3>T4，T2>T1>CK>T4>T3，T1>T2>T3>CK>T4。從分析中可以發(fā)現(xiàn)，處理 T1、T2的理化性狀對3種草花生長的作用相對較佳，該評價結(jié)果比較客觀地反映了不同混配基質(zhì)理化性狀及其對3種草花生長發(fā)育的影響。

表6 不同基質(zhì)的質(zhì)量綜合評價結(jié)果

3 結(jié)論與討論

不同的植物生長發(fā)育特點(diǎn)不同，也需要用不同的評價指標(biāo)來評判基質(zhì)對苗木生長的影響。本試驗(yàn)同時觀測了角堇、石竹、雛菊3種苗木的株高、冠幅、苗木鮮重、干重、葉綠素含量、葉面積等指標(biāo)的變化情況，以此來評價添加廢棄物堆肥的基質(zhì)對幾種草花生長的適應(yīng)性。研究結(jié)果表明：(1)添加園林廢棄物堆肥25%～50%對幾種草花植株生長具有良好效果，而園林廢棄物堆肥75%以上時，各評價指標(biāo)呈現(xiàn)下降態(tài)勢，100%廢棄物堆肥表現(xiàn)最差。說明適量的園林綠化廢棄物堆肥能促進(jìn)苗木生長與品質(zhì)提升，但要控制合適的比例。(2)園林廢棄物堆肥替代泥炭應(yīng)用于石竹栽培中，以堆肥基質(zhì)處理以 T2(50%泥炭+50%廢棄物堆肥)最好，各方面指標(biāo)表現(xiàn)最佳；T1(75%泥炭+25%廢棄物堆肥)次之，T3(25%泥炭+75%廢棄物堆肥)與T4(100%廢棄物堆肥)處理表現(xiàn)較差，評價指數(shù)也低于對照(100%泥炭)，角堇結(jié)果與之表現(xiàn)一致。而雛菊栽培中，則是T1表現(xiàn)效果最佳，T2次之，T3優(yōu)于對照。

培養(yǎng)基質(zhì)中添加園林廢棄物堆肥可有效提高基質(zhì)的容重、持水孔隙，有效改善基質(zhì)的保水能力和對植株的固持能力，降低總孔隙和通氣孔隙[13]，使基質(zhì)的透氣性下降，但也減少植物在生長過程中受干旱脅迫的影響程度。本次試驗(yàn)中沒有進(jìn)一步檢測基質(zhì)的容重、持水孔隙度、水氣比等性狀，所以無法對基質(zhì)的長久效應(yīng)進(jìn)行觀測，僅僅研究3種草花在短期生長階段對不同混配基質(zhì)的反應(yīng)，在后期的試驗(yàn)中還需進(jìn)一步深化研究[14]。

堆肥技術(shù)有著悠久的歷史，園林廢棄物堆肥源于城市園林，應(yīng)用于園林園藝土壤改良、城市園林綠地建設(shè)、礦山廢棄地植被恢復(fù)等生態(tài)工程，是城市廢棄物資源化利用的重要途徑[15]。在“綠水青山就是金山銀山”的環(huán)境綠化時代背景下，園林綠化廢棄物正在越來越多地走進(jìn)人們的視野。在節(jié)能減排、綠色環(huán)保、循環(huán)利用的目標(biāo)下，多方面多途徑科學(xué)探索園林廢棄物資源化利用，是目前城市園林中廢棄物治理亟待解決的問題，這一問題的解決不僅可以讓園林自身生態(tài)保持平衡，更能獲得較好的社會效益和生態(tài)效益[16]。