城鎮(zhèn)生活污泥有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)一串紅和非洲鳳仙生長的影響

白家云　董愛香　崔超　馬富亮　高始濤　熊建軍　季翔宇　吳生瑞

摘要 以高級(jí)厭氧消化（熱水解+厭氧消化）處理后的污泥產(chǎn)品為研究對(duì)象，設(shè)置污泥產(chǎn)品不同比例（體積比30%、40%、50%、60%、70%）與椰糠、珍珠巖、原土復(fù)配制得5種有機(jī)栽培基質(zhì)，研究5種栽培基質(zhì)對(duì)一串紅和非洲鳳仙植物株高、冠幅、生物量的影響，探討不同種類原料何種配比組合下研發(fā)的有機(jī)栽培基質(zhì)最有利于一串紅和非洲鳳仙植物的生長。結(jié)果顯示：S3處理（污泥∶椰糠∶珍珠巖∶原土=5∶3∶1∶1）的一串紅和非洲鳳仙植株在生長時(shí)期的冠幅、株高、生物量高于其他處理，表明S3處理的配比基質(zhì)最有利于這2種草花的生長。

關(guān)鍵詞 污泥產(chǎn)品；有機(jī)栽培基質(zhì)；一串紅；非洲鳳仙

中圖分類號(hào) X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2024）08-0071-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.08.017

Effects of Organic Cultivation Substrate Made from Municipal Sewage Sludge on the Growth of Salvia splendens and Impatiens walleriana

BAI Jia-yun1，DONG Ai-xiang2，CUI Chao1 et al

（1.Beijing Drainage Group Co.，Ltd.，Beijing 100044;2. Beijing Institute of Landscape and Greening Science，Beijing 100020）

Abstract Taking the sludge products treated with advanced anaerobic digestion （thermal hydrolysis+anaerobic digestion） as the research object，five organic cultivation substrates were prepared by compounding different proportions of sludge products （volume ratio of 30%，40%，50%，60%，70%） with coconut bran，perlite and original soil. The effects of these five cultivation substrates on the plant height，crown width，and biomass of Salvia splendens and Impatiens walleriana were studied，the organic cultivation substrate developed under the combination of different types of raw materials and different ratios was most beneficial for the growth of Salvia splendens and Impatiens walleriana plants.The results showed that the crown width，plant height and biomass of Salvia splendens and Impatiens walleriana plants treated with S3 （sludge：coconut bran∶perlite∶native soil=5∶3∶1∶1） were higher than those of other treatments during the growth period，indicating that the substrate ratio of S3 treatment was the most favorable for the growth of these two types of flowers.

Key words Sludge products;Organic cultivation substrate;Salvia splendens;Impatiens walleriana

城鎮(zhèn)生活污泥經(jīng)無害化、穩(wěn)定化、減量化處理后進(jìn)行土地資源化利用是解決污泥產(chǎn)品處置出路的主要形式之一［1］。污泥進(jìn)行好氧發(fā)酵、厭氧消化是國內(nèi)外應(yīng)用廣泛的無害化、穩(wěn)定化處理手段［2］。在傳統(tǒng)厭氧消化的前端加上熱水解工藝，即高級(jí)厭氧消化技術(shù)不僅打破傳統(tǒng)厭氧消化的水解限速，還在改善污泥流變特性、化學(xué)特性和去除新興污染物等方面有著明顯的優(yōu)勢(shì)［3］。熱水解后的污泥中含有豐富的氮、磷、鉀和有機(jī)質(zhì)，這些養(yǎng)分元素是植物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)［4］。高級(jí)厭氧消化處理得到的高養(yǎng)分含量的污泥產(chǎn)品可用作苗圃、園林肥料和土壤調(diào)節(jié)劑等［5-6］，施入土壤中可提高土壤肥力，促進(jìn)植物生長。污泥栽培基質(zhì)的研發(fā)可為污泥產(chǎn)品土地利用拓展道路，同時(shí)提升污泥產(chǎn)品附加值，不僅輔助解決污泥產(chǎn)物的出路問題，更能規(guī)范污泥產(chǎn)品的利用，防止不合理的利用導(dǎo)致二次環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

草本花卉作為城市園林綠化的重要組成，在城市生態(tài)建設(shè)中發(fā)揮獨(dú)特的作用。草本花卉花繁色艷、花期集中，大面積種植時(shí)在一定時(shí)期內(nèi)帶給人們的巨大感染力是其他植物所不能比擬的［7］。目前，在城市綠化過程中常使用泥炭作為草花栽培基質(zhì)［8-9］，需要大量泥炭資源，而泥炭是不可再生資源，由于大量開采利用已使泥炭資源出現(xiàn)枯竭現(xiàn)象，使得尋找新型環(huán)保的基質(zhì)替代泥炭顯得越來越重要［10］。因此，將高級(jí)厭氧消化處理后的污泥產(chǎn)品研發(fā)出有機(jī)栽培基質(zhì)在草本花卉中的應(yīng)用，有助于實(shí)現(xiàn)固廢資源的可持續(xù)利用，減少泥炭資源的開采和使用，保護(hù)環(huán)境。該研究選擇以高級(jí)厭氧消化處理后的污泥產(chǎn)品作為研究對(duì)象，通過污泥產(chǎn)品與不同比例的椰糠再加入相同比例的原土和珍珠巖復(fù)配形成的有機(jī)栽培基質(zhì)，將一串紅穴盤苗（200穴）和非洲鳳仙穴盤苗（200穴）移栽到不同配比的栽培基質(zhì)中進(jìn)行盆栽試驗(yàn)，分析不同處理對(duì)2種草本花卉生長的影響，為培育成本較低的草本花卉提供技術(shù)支撐，也為北京市城市生活污泥資源化利用提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

1.1.1 供試植物材料。

一串紅（Salvia splendens）和非洲鳳仙（Impatiens walleriana）成品穴盤苗（200穴）由北京市園林綠化科學(xué)研究院提供。

1.1.2 供試基質(zhì)材料。

污泥產(chǎn)品為高級(jí)厭氧消化技術(shù)處理后的產(chǎn)物，由北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司提供，符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處置園林綠化用泥質(zhì)》（GB/T 23486—2009）的標(biāo)準(zhǔn)。原土由北京市園林綠化科學(xué)研究院提供，椰糠、珍珠巖購于北京市眾興花卉市場(chǎng)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法

1.2.1 基質(zhì)配比。

試驗(yàn)設(shè)置污泥產(chǎn)品不同比例（體積比30%、40%、50%、60%、70%）與椰糖、珍珠巖、原土復(fù)配制得5種有機(jī)栽培基質(zhì)，即共設(shè)5個(gè)處理水平，分別為S1（污泥產(chǎn)品∶椰糠∶珍珠巖∶原土=3∶5∶1∶1）、S2（污泥產(chǎn)品∶椰糠∶珍珠巖∶原土=4∶4∶1∶1）、S3（污泥產(chǎn)品∶椰糠∶珍珠巖∶原土=5∶3∶1∶1）、S4（污泥產(chǎn)品∶椰糠∶珍珠巖∶原土=6∶2∶1∶1）、S5（污泥產(chǎn)品∶椰糠∶珍珠巖∶原土=7∶1∶1∶1），基質(zhì)原料配比均為體積比。5組基質(zhì)配比測(cè)定指標(biāo)均為全氮、全磷、全鉀、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)、電導(dǎo)率、pH、容重、種子發(fā)芽指數(shù)12項(xiàng)。測(cè)定方法參照 《花卉栽培基質(zhì)》（DB11/T 770—2010）、《綠化用有機(jī)基質(zhì)》（GB/T 33891—2017）標(biāo)準(zhǔn)。5組基質(zhì)配比理化性質(zhì)如表1所示。

1.2.2 試驗(yàn)方法。

試驗(yàn)在北京市園林綠化科學(xué)研究院6號(hào)溫室中進(jìn)行。5種栽培基質(zhì)按一定體積均勻混合后裝入15 cm×15 cm的塑料花盆中。選取長勢(shì)相對(duì)一致的一串紅（200穴盤苗）和非洲鳳仙（200穴盤苗）移栽入花盆內(nèi)，每個(gè)處理10盆，每盆1株。試驗(yàn)期間澆水采用見干見濕的原則，不施肥。

1.2.3 植物測(cè)定項(xiàng)目及方法。

株高、冠幅測(cè)定：自植株幼苗移栽入花盆時(shí)起，每隔15 d測(cè)定其株高和冠幅，共測(cè)定5次。

生物量測(cè)定：盆栽試驗(yàn)結(jié)束后，將植株地上部與地下部沖洗干凈并將水分吸干，剪開分別測(cè)定地上部與地下部鮮重，并烘干測(cè)定其干重。

1.3 數(shù)據(jù)處理

試驗(yàn)采用 Excel 2010 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)；采用Origin 2018進(jìn)行圖表繪制；采用IBM SPSS 25.0 進(jìn)行單因素方差分析，采用 LSD 法在0.05的水平進(jìn)行顯著性差異檢驗(yàn)，P<0.05 則認(rèn)為差異顯著。

2 結(jié)果與分析

2.1 添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)一串紅生長的影響

2.1.1 株高。從圖1A可以看出，添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)一串紅株高的影響不同。一串紅植株在移栽后15 d，處理S2株高最高，為14.3 cm，S4和S5的株高較低，分別為11.6和12.6 cm，處理S2與S4和S5差異顯著；一串紅植株在移栽后30 d，各處理之間株高變化趨勢(shì)與移栽后15 d的相近;表明一串紅植株在移栽后30 d，添加40%污泥產(chǎn)品的S2處理最有利于植株生長，添加60%和70%污泥產(chǎn)品的S4和S5處理，不利于小苗的生長。一串紅植株在移栽后45 d，處理S3的株高高于其他處理，為21.7 cm，S1的株高最低，為19.7 cm，與S3差異顯著；一串紅植株在移栽后60 d，各處理之間株高變化趨勢(shì)與移栽后45 d的相近;表明一串紅植株在移栽后45 d，添加50%污泥產(chǎn)品的S3處理最適于植株生長。

進(jìn)一步分析添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)一串紅株高增長量的影響，由圖1B可知，一串紅植株移栽后迅速增長，30 d時(shí)株高增長最快，移栽后45和60 d株高增長量顯著變小。移栽后15 d時(shí)，S1、S2和S3株高增長較大，植株生長較快，而添加污泥產(chǎn)品較多的S4和S5植株生長較慢。移栽后30 d，添加污泥產(chǎn)品最少的處理S1株高增長變得最小，其他4個(gè)處理植株生長較快，且差異不大。移栽后45和60d，所有處理的增長量均顯著降低，增長量隨污泥產(chǎn)品添加量的變化規(guī)律不明顯，分析認(rèn)為，一串紅植株這個(gè)時(shí)期已進(jìn)入生殖生長期，各個(gè)處理均已開花，需更多的養(yǎng)分，各個(gè)處理均出現(xiàn)一定程度的缺肥現(xiàn)象。

2.1.2 冠幅。從圖2A可以看出，添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)一串紅冠幅的影響不同。一串紅植株在移栽后15? d，處理S2冠幅最大，為13.0 cm，其次為S3，S5的冠幅最小，僅為8.4 cm，處理S2與S1、S4、S5差異顯著。一串紅植株在移栽后30 d，處理S2和S3冠幅顯著大于其他處理。一串紅植株在移栽后45 d，處理S3的冠幅最大，為23.3 cm，其次為S2、S4，S1和S5冠幅較小。一串紅植株在移栽后60 d，處理S2、S3和S4冠幅顯著大于S1、S5。從植物移栽后各處理間一串紅冠幅的生長變化趨勢(shì)認(rèn)為，隨著一串紅植株生長，較有利于冠幅生長的栽培基質(zhì)中污泥產(chǎn)品添加量為40%、50%（S2、S3），過高或過低的污泥產(chǎn)品含量都不利于植株的生長。

進(jìn)一步分析添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)一串紅冠幅增長量的影響，由圖2B可知，一串紅植株冠幅增長最大的為移栽后30 d，其次為15 d，移栽后45和60 d冠幅增長量顯著變緩。移栽后15 d時(shí)，處理S2冠幅增長量最大，其次為S3處理，而添加污泥產(chǎn)品較多的S4和S5植株冠幅增長較小，表明植株較小時(shí)期添加污泥產(chǎn)品量不宜過大。移栽后30 d后，S2處理的冠幅增長最大；移栽后45和60 d，所有處理的增長量均顯著降低，增長量隨污泥產(chǎn)品添加量的變化規(guī)律不明顯，分析認(rèn)為，一串紅植株這個(gè)時(shí)期已進(jìn)入生殖生長期，各個(gè)處理均已開花，需更多的養(yǎng)分，各個(gè)處理均出現(xiàn)一定程度的缺肥現(xiàn)象。

2.1.3 生物量。

分析添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)一串紅地上部分和地下部分生物量積累的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（圖3），植株生長60? d各處理地上部生物量最大的為S3，其次為S2，S1和S4相近，S5最??；地下部根系生物量以S3最大，其次為S4，S2、S1和S5均較小。可見，最有利于植株地上和地下根系生長的處理為S3，即栽培基質(zhì)中污泥產(chǎn)品的添加量為50%。

2.2 添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)非洲鳳仙生長的影響

2.2.1 株高。從圖4A可以看出，添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)非洲鳳仙株高的影響不同。非洲鳳仙植株在移栽后15 d，株高在處理間表現(xiàn)出明顯差異，處理S3植株最高，為10.1 cm，其次為S2，株高為9.6 cm，S5的株高最低，僅為7.3 cm；非洲鳳仙植株在移栽后30、45和60 d，S2和S3處理株高均顯著高于其他處理，且S2與S3 、S1與S4和S5處理間株高相近。分析表明，非洲鳳仙植株在移栽30 d后，污泥產(chǎn)品含量為40%和50%的S2和S3處理較有利于植株生長，而污泥產(chǎn)品含量過高和過低均不利于非洲鳳仙植株株高的生長。

進(jìn)一步分析添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)非洲鳳仙株高增長量的影響，由圖4B可知，非洲鳳仙植株移栽后15 d，生長量最大，生長最迅速，而移栽后30、45和60 d，生長量顯著減小。分析各個(gè)時(shí)期各處理株高生長量的差異，移栽后15 d，處理S3株高增長量最大，為3.6 cm，其次為S2，S5處理的植株生長最慢，生長量僅為1.1 cm；在移栽后30、45和60 d，各處理之間株高增長量沒有顯著差異。分析表明，非洲鳳仙植株在移栽后15 d，生長速度是最快的，且以含污泥產(chǎn)品50%的S3處理最有利于植株生長；移栽30 d后，非洲鳳仙植株進(jìn)入生殖生長期，植株株高生長不明顯，各處理植株進(jìn)入始花期。

2.2.2 冠幅。

從圖5A可以看出，添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)非洲鳳仙各個(gè)時(shí)期植株冠幅的影響不同。非洲鳳仙植株在移栽后15 d，處理S2和S3冠幅較大，分別為12.2和11.5 cm，其次為S4，S5的冠幅最小，僅為8.4 cm；移栽后30、45和60 d，處理間冠幅的差異相近，均為處理S3的冠幅最大，其次為S4和S2處理，S1和S5處理的冠幅較小?？芍耘嗷|(zhì)中以含污泥產(chǎn)品50%的S3處理最有利于非洲鳳仙植株冠幅的生長。

進(jìn)一步分析添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)非洲鳳仙冠幅增長量的影響，由圖5B可知，非洲鳳仙植株冠幅增長較大的為移栽后15和30 d，移栽后45和60 d冠幅增長量顯著變小。移栽后15 d時(shí)，處理S2和S3冠幅增長量較大，其次為S4處理，而添加污泥產(chǎn)品較多的S5植株冠幅增大最小，表明植株較小時(shí)基質(zhì)中污泥產(chǎn)品添加量不宜過大。移栽后30 d，S3處理的冠幅增長最大，其次為S4，添加污泥產(chǎn)品較少的S1和S2冠幅增長變得較小。移栽后45和60 d，所有處理的增長量均顯著降低，增長量隨污泥產(chǎn)品添加量的變化規(guī)律不明顯。分析添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)非洲鳳仙冠幅增長量的變化情況，認(rèn)為非洲鳳仙植株在移栽前期冠幅增長迅速，移栽45 d后植株進(jìn)入開花期，營養(yǎng)生長變緩，基質(zhì)中養(yǎng)分更多地提供植株開花結(jié)果。

2.2.3 生物量。

分析添加不同比例污泥產(chǎn)品的有機(jī)栽培基質(zhì)對(duì)非洲鳳仙地上和地下生物量的影響，由圖6可知，各處理植株生長60 d地上部生物量S3和S4顯著大于S1、S2和S5，且S3與S4、S1與S2和S5間差異不明顯。地下部根系生物量以S3最大，其次為S2、S4、S5，S1最小?？梢?，較有利于植株地上部生物量積累的處理為S3和S4，最有利于植株地下部根系生物量積累的處理為S3，即栽培基質(zhì)中污泥產(chǎn)品的添加量為50%。

3 結(jié)論與討論

城市綠化的不斷推進(jìn)加大了栽培基質(zhì)的使用量，因此開發(fā)新型環(huán)保的基質(zhì)用于城市綠化顯得越來越重要［11-12］。厭氧消化對(duì)污泥進(jìn)行穩(wěn)定化和無害化處理，可以解決污泥在土地利用中帶來的二次污染問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥資源化利用［13］。利用高級(jí)厭氧消化后的污泥產(chǎn)品進(jìn)行栽培基質(zhì)使用不進(jìn)入食物鏈，減輕對(duì)人體的危害。我國出臺(tái)了栽培基質(zhì)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)《花木栽培基質(zhì)》（LY/T 2700—2016）［14］、《綠化用有機(jī)基質(zhì)》（LY/T 1970—2011）［15］規(guī)定了容重0.30～1.80 g/cm3，pH為5.0～8.5，《綠化用有機(jī)基質(zhì)》（LY/T 1970—2011）規(guī)定了發(fā)芽指數(shù)≥80%，有機(jī)質(zhì)含量≥15%，總養(yǎng)分≥1.5%。該試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)污泥產(chǎn)品添加量為50%時(shí)，對(duì)一串紅和非洲鳳仙生長效果最好，這與馬達(dá)等［16-19］對(duì)撇金竹、矮牽牛、一串紅和香彩雀的研究結(jié)論（污泥含量在50%時(shí)花卉生長效果最好，城市污泥的存在對(duì)所栽培的植物生長起促進(jìn)作用）相一致。該試驗(yàn)主要研究了高級(jí)厭氧消化后的污泥產(chǎn)品用于一串紅和非洲鳳仙栽植時(shí)栽培基質(zhì)理化性狀以及植株生長發(fā)育的影響，有關(guān)重金屬凈化及富集問題還有待進(jìn)一步研究。

該研究通過探討添加不同比例（體積比為30%、40%、50%、60%、70%）的污泥產(chǎn)品與常用基質(zhì)復(fù)配，5個(gè)處理的栽培基質(zhì)均能使一串紅和非洲鳳仙花卉正常生長，結(jié)果表明，經(jīng)高級(jí)厭氧消化處理后的污泥產(chǎn)品可以作為花卉栽培基質(zhì)的一種原料，5個(gè)處理栽培基質(zhì)的總養(yǎng)分、速效養(yǎng)分、有機(jī)質(zhì)、pH、容重、種子發(fā)芽指數(shù)均符合《花木栽培基質(zhì)》（LY/T 2700—2016）、《綠化用有機(jī)基質(zhì)》（LY/T 1970—2011）標(biāo)準(zhǔn)。主要受污泥產(chǎn)品添加量的影響，添加比例越高，有機(jī)栽培基質(zhì)的總養(yǎng)分、電導(dǎo)率、容重越高，S3處理（污泥產(chǎn)品∶椰糠∶珍珠巖∶原土=5∶3∶1∶1）銨態(tài)氮、有效磷、速效鉀含量均明顯高于其他處理。

通過測(cè)定一串紅和非洲鳳仙植株的生長指標(biāo)和生物量指標(biāo)分析，結(jié)果表明，S3處理（污泥產(chǎn)品∶椰糠∶珍珠巖∶原土=5∶3∶1∶1）的配比對(duì)一串紅（200穴盤苗）和非洲鳳仙（200穴盤苗）在盆栽中的生長最為顯著，其株高和冠幅增長趨勢(shì)為移栽30 d內(nèi)生長最快，之后逐漸降低，分析原因認(rèn)為，一串紅和非洲鳳仙草花穴盤苗移栽30 d左右，植株開始由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長為主，株高和冠幅增長會(huì)明顯變緩。

該有機(jī)栽培基質(zhì)是以北京城市排水集團(tuán)高級(jí)厭氧消化處理后的污泥產(chǎn)品為主料，與椰糠、珍珠巖等材料科學(xué)配比而成，具有營養(yǎng)均衡、疏松透氣、保水保肥等特性，栽植于該有機(jī)栽培基質(zhì)中的一串紅、非洲鳳仙2種草本花卉表現(xiàn)為植株生長健壯、花色、葉色鮮亮、開花繁密、花期長等特性，具有很好的應(yīng)用效果。因此，合理有效地利用固廢資源作為園林基質(zhì)，使污泥產(chǎn)品中的多種養(yǎng)分在園林綠化領(lǐng)域得到資源化利用，該基質(zhì)配方可作為草本花卉盆栽基質(zhì)應(yīng)用推廣，但還需要繼續(xù)在其他品種上進(jìn)一步試驗(yàn)。

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作者簡介 白家云（1988—），女，山西太谷人，高級(jí)工程師，碩士，從事污泥園林資源化利用研究。*通信作者，高級(jí)工程師，碩士，從事固廢處理處置與資源化利用研究。

收稿日期 2023-06-15