時佩，黎瑞君，張巨明＊

（1.海南大學(xué)應(yīng)用科技學(xué)院，海南 儋州571737；2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，廣東 廣州510642）

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，高爾夫球場也隨之涌現(xiàn)，全國高爾夫球場截止2009年共有348家，7 772洞［1］，僅深圳就有近20家球場。高爾夫球場在給我們帶來經(jīng)濟效益的同時，也對生態(tài)環(huán)境帶來了影響，如農(nóng)藥、肥料等流入河流帶來的污染，每天產(chǎn)生的草屑、枯枝落葉等廢棄物無法處理，對環(huán)境造成污染。1個18洞的高爾夫球場，在生長季節(jié)每天可產(chǎn)生2～5t的草屑。目前對草屑的處理方法通常是焚燒或掩埋。這兩種方式一方面會對大氣產(chǎn)生污染，另一方面會造成資源浪費。然而草屑本身含有大量營養(yǎng)物質(zhì)，這就為其作為栽培基質(zhì)提供了可能性。據(jù)研究植物組織含有大量的養(yǎng)分，例如，在充足營養(yǎng)水平下狗牙根（Cynodon dactylon）組織營養(yǎng)元素含量為：N（%）4.00～6.00，P（%）0.25～0.60，K（%）1.50～4.00，C（%）0.5～1.0，Mg（%）0.130～0.40，S（%）0.20～0.50，F(xiàn)e（mg／kg）50～500［2］。盡管這些養(yǎng)分會因為逆境［3］、生育期［4］、及施肥水平［5］而發(fā)生一些變化。但從資源角度仍然具有很高的利用價值。如果將高爾夫球場修剪下的大量草屑能夠再利用，將對建立可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)文明的高爾夫球場有著積極意義。

國內(nèi)在對廢棄物作為草皮基質(zhì)研究方面相對較多，如張桂馥［6］用脲醛泡沫作為無土草皮栽培基質(zhì)，多立安和趙樹蘭［7］利用生活垃圾生產(chǎn)無土草皮毯，朱淑霞等［8］利用不同廢棄物（煤渣、鋸木屑、污泥、垃圾土、蘑菇土）作為天堂328雜交狗牙根（Cynodon dactylon×C.transvadlensis cv.T－328）草皮基質(zhì)的研究。但國內(nèi)對草屑研究相對較少，這主要是因為高爾夫運動在我國發(fā)展較遲，針對草屑的研究也相對偏少；另一方面高爾夫球場產(chǎn)生的草屑所造成的環(huán)境污染及資源浪費現(xiàn)象還沒有引起足夠重視。以深圳高爾夫俱樂部為例，球場實際面積為527 266 m2，在草坪草生長盛期每天需要修剪一遍，夏季每天的草屑量可高達200g／m2。若不能將這些草屑有效的利用起來將會造成極大的資源浪費。草屑可通過堆肥加以利用，但草屑C／N較小，約為10，因此在堆肥過程中需要引入C／N高的材料，以調(diào)節(jié)C／N，減少營養(yǎng)元素流失。魏元帥［9］在利用高爾夫球場草屑堆肥時，利用鋸末和稻殼作為調(diào)節(jié)C／N的材料，最終的發(fā)酵產(chǎn)品C／N在合理的范圍內(nèi)，并且2種材料間差異不顯著。姚天舉等［10］利用草屑和污泥按照1∶5的比例混合后發(fā)酵，結(jié)果顯示，發(fā)酵草屑在堆肥中能有效調(diào)節(jié)堆料的C／N，并為微生物提供初期碳源，污泥中有機質(zhì)的分解率從最低的8.1%提高到36.0%。

國外對草屑研究相對較早，一方面是由于環(huán)保意識很強；另一方面是由于政府部門的監(jiān)管。Hartin等［11］研究表明，發(fā)酵后的草屑不僅含有大量的有機質(zhì)，而且還含4%的氮、0.5%的磷、2%的鉀。Kopp和Guillard［12］研究表明，草屑還田不僅可以提高氮的回收率，而且可以明顯地提高草坪質(zhì)量。Colbaugh等［13］研究表明，草屑循環(huán)利用可以降低病害的發(fā)生。

目前國內(nèi)外利用草屑與有機物混合進行堆肥的研究尚不多見。據(jù)研究利用稻稈與雞糞混合發(fā)酵制作堆肥，隨著雞糞量的加入，堆肥中的氮、磷、有機質(zhì)含量隨之增高，堆肥的品質(zhì)也得到明顯提高［14］。本研究以高爾夫球場修剪下的草屑為原料，與雞糞按不同比例混合后加入菌劑進行發(fā)酵。試驗測定發(fā)酵過程基質(zhì)的理化性質(zhì)，最后將發(fā)酵物與沙混合后作為草坪基質(zhì)進行生長試驗，探討草屑與有機物混合發(fā)酵技術(shù)及發(fā)酵物作為草坪生長基質(zhì)的可能性，為我國高爾夫球場草屑的合理利用提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗始于2009年11月5日，在深圳高爾夫俱樂部備草區(qū)進行，球道草為海濱雀稗2000（Paspalumvaginatumcv.Sea Isle 2000），果嶺草為天堂328雜交狗牙根。雞糞有機肥為深圳光明農(nóng)場生產(chǎn)，有機質(zhì)含量≥35%，菌劑為成都合成生物科技有限公司生產(chǎn)的生物菌劑“瑞萊特”，主要成分為：酵母菌、霉菌、細菌（產(chǎn)品名）。

發(fā)酵后的草屑基質(zhì)栽培試驗采用長方形塑料盆，規(guī)格為50cm×30cm×5cm，每盆基質(zhì)厚度為3cm。草種為蘭引Ⅲ號結(jié)縷草（Zoysiajaponicacv.Lanyin No.Ⅲ）。

1.2 方法

本研究分2部分。第1部分為草屑與不同比例的雞糞肥料混合后的發(fā)酵試驗，共設(shè)計4個處理（表1），每個處理3個重復(fù)；第2部分為上述發(fā)酵堆肥與沙按1∶1混合后作為基質(zhì)，用蘭引Ⅲ號結(jié)縷草進行栽培試驗，共設(shè)置4個處理和對照（純土），3個重復(fù)，共計15盆（表2）。

全氮采用凱氏定氮儀法測定，堿解氮采用堿解擴散法測定，速效磷采用0.05mol／L HCl－0.025 mol／L （1／2H2SO4）法測定，速效鉀采用火焰光度法測定，有機碳采用稀釋熱法測定［15］，草坪草蓋度采用針刺法測定，葉綠素測定采用分光光度計法，地上部分生物量用修剪下的草屑干重測定，地下部分生物量用單位面積內(nèi)活根的干重測定［16］。

植物毒性指標(biāo)測定。取風(fēng)干的堆肥樣品10g，按1∶10的比例與純水相互混合，過濾，用過濾液做發(fā)芽試驗。發(fā)芽指數(shù)GI＝（堆肥處理的種子發(fā)芽率×根長）／（對照處理的種子發(fā)芽率×根長）。

堆肥溫度測定。從堆垛當(dāng)天開始，每天測量其溫度，直至和環(huán)境溫度相等。每次在堆體2／3處將溫度計插入10cm，測量溫度。

試驗數(shù)據(jù)均以平均值表示，用Excel軟件進行數(shù)據(jù)圖表分析；用SAS軟件進行方差分析，各平均數(shù)的多重比較采用鄧肯氏新復(fù)極差檢驗法（duncan’s multiple range test，DMRT）。

表2 草屑堆肥基質(zhì)配比配方Table 2 The ratios of composting medium

2 結(jié)果與分析

2.1 草屑發(fā)酵過程中理化性質(zhì)的變化

2.1.1 堆體的溫度變化 不同處理間堆體的溫度變化較明顯（圖1），尤其是T1堆體升溫較快，最高溫度超過50℃，比其他處理提早1～2d，而且高溫持續(xù)的時間長，并且在整個堆肥過程比其他堆體溫度偏高，直到最終和其他堆體溫度一致。所有堆體的溫度在第15天出現(xiàn)了一個峰值，這是寒流過后，溫度回升而造成的，隨后持續(xù)降溫，逐漸平緩。T4的溫度始終較低，在13d后，其他堆體的溫度逐步下降，T4的溫度在寒流過后呈持續(xù)上升的趨勢。

2.1.2 堆體的pH值變化 堆體pH值的總體變化規(guī)律為：T1、T2呈先上升后下降（圖2），這可能是由于在發(fā)酵過程中產(chǎn)生的氨氣導(dǎo)致堆體的pH值升高，隨著發(fā)酵進行氨氣量減少，堆體的pH值又出現(xiàn)下降趨勢，其中堆體T2的下降幅度較大。處理T3、T4呈先下降后上升的趨勢，這可能是由于加入雞糞導(dǎo)致pH值不穩(wěn)定的結(jié)果。4種處理在發(fā)酵結(jié)束后，其pH值基本上維持在7.0左右。

2.1.3 堆體的C／N變化 堆體C／N變化較為明顯，在11月13日前呈上升而后急劇下降（圖3）。這是因為在發(fā)酵初期，微生物生長迅速，有機碳含量增加，導(dǎo)致堆體C／N上升，在堆肥的后期堆體C／N變化不大，處理T4總體變化不明顯，堆肥成熟后，堆體C／N稍偏大，T0為25左右，其他處理大于30。

2.1.4 堆體含氮量變化 隨著堆體溫度上升，處理T1、T2、T3的含氮量呈下降而后逐漸上升的趨勢（圖4），T4的含氮量總體逐步下降，T2在11月16日以后含氮量則呈急劇上升的趨勢。發(fā)酵完成后含氮量大小為：T1（1.37%）＞T3（1.22%）＞T2（1.15%）＞T4（1.10%）。

圖1 堆體的溫度變化Fig.1 Temperature change during composting

圖2 堆體的pH值變化Fig.2 pH change during composting

圖3 堆體C／N的變化Fig.3 C／N change during composting

圖4 堆體氮含量的變化Fig.4 N content change during composting

2.1.5 植物毒性指標(biāo)分析 植物毒性指標(biāo)反映了各堆體在發(fā)酵成熟后，所含的一些有害物質(zhì)對植物生長發(fā)育的影響。T4與其他3個處理間差異顯著（圖5），T4值大于0.70，T1、T2、T3值均在0.65左右，這說明T4對植物的生長發(fā)育影響最小。

2.1.6 各堆體養(yǎng)分分析 不同的堆體發(fā)酵后其pH值均大于7.0（表3）。全氮含量T1（1.91%）大于其他各個處理。全磷、全鉀含量相差不大；有機質(zhì)含量T3大于其他處理，為14.15%，T1最小，僅為10.75%。各個處理的C／N均在30左右。

2.2 草屑發(fā)酵后的混合基質(zhì)對草坪生長的影響

2.2.1 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草密度的影響不同處理對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草密度的影響，從1月24日測量結(jié)果可以看出，各個處理間差異不顯著（表4）；在以后的測量中，處理T20、T30與其他處理間差異顯著，T30密度達到108.00枝／100cm2，CK 僅為78.33枝／100cm2。

圖5 植物毒性指標(biāo)分析Fig 5 The analysis of composts phytotoxicity

表3 各堆體養(yǎng)分分析Table 3 The analysis of composts nutrient

表4 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草密度的影響Table 4 Effects of different composting medium on density 枝條數(shù) Shoots／100cm2

2.2.2 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草蓋度的影響 不同處理對蓋度的影響在2月7日前，處理間差異不顯著（表5），在此之后，處理間開始出現(xiàn)差異，T30、T20、CK的蓋度與其他處理間差異顯著。

2.2.3 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草葉綠素含量的影響 栽培基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草葉綠素含量的影響表現(xiàn)為：在2月21日，各個處理間差異不顯著（表6），在以后的3次測量中，處理T20、T30與對照間差異顯著，葉綠素含量較高，顏色比較綠。

2.2.4 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草地上部分生物量的影響 T30的生物量在整個生長過程中明顯高于T0、T10、T20及對照（CK），處理T10在2月21日前生物量最低，后期高于T0及對照（CK）。4月4日測量結(jié)果顯示，生物量大小是T30＞ T20＞ T10＞ T0＞對照（CK），T30（1.12g／盆）為對照CK（0.14g／盆）的8倍（表7），出現(xiàn)生長低谷（2月21日），是由于低溫對植物生長的影響。

表5 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草蓋度的影響Table 5 Effects of different composting medium on coverage %

表6 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草葉綠素含量的影響Table 6 Effects of different composting medium on chlorophyll content mg／g

表7 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草地上部分生物量的影響Table 7 Effects of different composting medium on aboveground biomass g／盆Pot

2.2.5 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草地下部分生物量的影響 不同的處理間對地下部分生物量影響較為明顯，處理T30、CK、T10、T20間差異不顯著，但與T0間差異顯著（圖6），其大小順序為：T30（7.56g／100cm2）＞CK（7.32g／100cm2）＞T10（6.79g／100 cm2）＞T20（6.35g／100cm2）＞T0（4.06g／100cm2）。

圖6 不同發(fā)酵基質(zhì)對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草地下部分生物量的影響Fig.6 Effects of different composting medium on underground biomass

3 討論

3.1 添加有機物質(zhì)對草屑發(fā)酵的影響

有研究表明，堆肥溫度的變化與微生物代謝活性相關(guān)［17］。試驗結(jié)果表明，輔料雞糞有機肥加入后，所有處理的堆體發(fā)酵溫度呈現(xiàn)初期急劇升高然后逐步降低的趨勢，但溫度升高的幅度在不同處理間有差異，以T1堆體升溫較快，最高溫度超過50℃，而且高溫持續(xù)的時間長，而后依次為T2、T3和T4，顯然這與發(fā)酵堆體草屑的比例有關(guān)，草屑比例越大堆體的溫度越高，說明微生物更容易利用草屑作為碳源。從中也可以看出，堆體中外源有機質(zhì)加入的多少并沒有對發(fā)酵溫度產(chǎn)生促進作用，這可能是因為外源有機質(zhì)分解緩慢，還沒有給微生物提供足夠的碳源。李國學(xué)等［18］采用豬糞、稻殼雞糞、稻殼再添加W＝0.5%的快速發(fā)酵菌劑，能加速稻殼堆肥腐熟，顯著縮短發(fā)酵時間，一般堆制14～21d即發(fā)酵成熟。本研究結(jié)果表明，草屑堆肥在21d后的堆溫和外界氣溫相同，發(fā)酵基本完成。

發(fā)酵過程中堆體的pH值在發(fā)酵中期各處理差異明顯，但到后期各處理的pH值趨于一致，均在7.5左右，較為理想。各個處理在發(fā)酵后碳氮比約30，Golueke［19］認為堆肥在腐熟后其碳氮比應(yīng)小于20，但張一剛［20］提出：對于農(nóng)用廢棄物（碳氮比小于20）碳氮比不適宜作為腐熟度參考指標(biāo)。碳氮比對草屑發(fā)酵的影響還需要進一步的研究。

通過對發(fā)酵后草屑的營養(yǎng)分析，隨著雞糞有機肥加入，有機質(zhì)含量增加很多，但其他養(yǎng)分含量差別較小。Michael等［21］研究表明雞糞在發(fā)酵過程中氮含量會因為NH3揮發(fā)而出現(xiàn)下降的趨勢。本研究結(jié)果表明，氮含量在前期下降明顯，后期則出現(xiàn)先升后降的趨勢。根據(jù)土壤養(yǎng)分分級標(biāo)準［22］，草屑混合發(fā)酵后的有機質(zhì)含量比最高級別5級（甚豐富）高2倍以上，全氮含量相當(dāng)于5級（甚豐富）的5倍，全磷含量相當(dāng)于5級（甚豐富）的2倍，全鉀含量相當(dāng)于3級（中等）水平，總體上草屑混合發(fā)酵后養(yǎng)分含量十分豐富。

Zucconi等［23］研究表明，未腐熟的堆肥提取劑對種子的發(fā)芽有抑制作用。本研究種子發(fā)芽試驗表明，發(fā)酵后的草屑在一定程度上會抑制種子出芽，T20、T30的影響相對較小，T0、T10的影響相對較大。一般認為當(dāng)植物毒性指標(biāo)大于0.5時，發(fā)酵基本成熟［23］。本研究草屑發(fā)酵后植物毒性指標(biāo)均大于0.5，表明發(fā)酵已經(jīng)成熟。

3.2 發(fā)酵后的草屑產(chǎn)品對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草生長的影響

利用發(fā)酵后的草屑作為蘭引Ⅲ號結(jié)縷草栽培基質(zhì)的試驗結(jié)果表明，不同的堆肥處理對蘭引Ⅲ號結(jié)縷草外觀質(zhì)量有明顯的影響，其顏色與對照（CK）顏色之間差異顯著；雞糞有機肥含量相對較大的處理T20、T30，其密度、蓋度、地上部分生物量要好于處理T0、T10，但T20、T30之間差異不顯著。Hartin等［11］研究表明，草屑發(fā)酵后使用可以明顯提高土壤有機質(zhì)含量。Kopp和Guillard［12］研究表明，將草屑回田利用，可使氮的有效率從52%提到71%，并且可以明顯地促進草坪草生長，減少氮肥使用。堆肥的栽培試驗結(jié)果也表明蘭引Ⅲ號結(jié)縷草的地上部分生物量呈逐漸增大的趨勢，其生物量大小為：T30＞T20＞T10＞T0，但T20、T30之間的差異并不明顯。

3.3 草屑與雞糞有機肥混合發(fā)酵品質(zhì)及可行性分析

草屑與雞糞有機肥混合發(fā)酵，發(fā)酵成熟需要21d，發(fā)酵過程中雞糞有機肥對發(fā)酵物的理化性質(zhì)，如溫度、pH值、C／N、含氮量有一定影響，但對最終發(fā)酵產(chǎn)物品質(zhì)的影響并不大。加入雞糞后，草屑發(fā)酵產(chǎn)物除有機質(zhì)含量顯著增加外，pH值、C／N、氮、磷、鉀等有效養(yǎng)分含量變化并不明顯。

草屑發(fā)酵時加入雞糞有機肥的量以20%為宜。添加20%、30%雞糞的處理，其蓋度相對其他處理可以提前15d左右達到90%以上，其密度顯著大于其他處理和對照。但2個處理間指標(biāo)差異并不顯著。因此從成本方面考慮，草屑發(fā)酵加入20%雞糞有機肥即可。

草屑與雞糞混合發(fā)酵后作為草坪栽培基質(zhì)是可行的。本試驗結(jié)果表明，混合發(fā)酵產(chǎn)物pH適中，養(yǎng)分含量豐富，使用安全，可作為有機改良基質(zhì)使用，其與沙混合構(gòu)成的基質(zhì)可以明顯提高草坪的成坪速度，對蓋度、密度、顏色、生物量等都有促進作用。

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