錢新鋒

常熟市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局、常熟市綠委辦　江蘇常熟　215500

摘要：生物炭作為新型土壤改良劑正引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，利用園林綠化廢棄物制作生物炭在國內(nèi)尚屬起步階段。采用小區(qū)試驗(yàn)方法，以紫嬌花(Tulbaghia　violacea)和北美海棠(North　American　Begonia)為供試花卉和樹木，研究生物炭土壤覆蓋后對花木生長的影響。結(jié)果表明，生物炭覆蓋土壤對紫嬌花和北美海棠生長具有顯著的促進(jìn)作用，并能緩解其不良生長。與對照相比，生物炭覆蓋使紫嬌花的黃葉、枯葉和不良長勢分別下降47.8%、20%和100%，北美海棠的不良長勢和枯枝率和根基萌芽分別下降80%、62.5%和50%。

關(guān)鍵詞：生物炭覆蓋，紫嬌花，北美海棠，生長影響

園林綠化廢棄物生物炭覆蓋土壤對花木生長影響的研究*

錢新鋒

常熟市住房和城鄉(xiāng)建設(shè)局、常熟市綠委辦江蘇常熟215500

摘要：生物炭作為新型土壤改良劑正引起國內(nèi)外的廣泛關(guān)注，利用園林綠化廢棄物制作生物炭在國內(nèi)尚屬起步階段。采用小區(qū)試驗(yàn)方法，以紫嬌花(Tulbaghiaviolacea)和北美海棠(NorthAmericanBegonia)為供試花卉和樹木，研究生物炭土壤覆蓋后對花木生長的影響。結(jié)果表明，生物炭覆蓋土壤對紫嬌花和北美海棠生長具有顯著的促進(jìn)作用，并能緩解其不良生長。與對照相比，生物炭覆蓋使紫嬌花的黃葉、枯葉和不良長勢分別下降47.8%、20%和100%，北美海棠的不良長勢和枯枝率和根基萌芽分別下降80%、62.5%和50%。

關(guān)鍵詞：生物炭覆蓋，紫嬌花，北美海棠，生長影響

收稿日期：*基金項(xiàng)目：公益性行業(yè)(社會(huì)發(fā)展)科研專項(xiàng)基金(CS201214)

作者簡介：錢新鋒，碩士，教授級高級工程師，從事風(fēng)景園林、城市綠化、生態(tài)恢復(fù)、湖泊修復(fù)工作，E-mail：qxf6666@126.com

Abstract:Biocharhasarousedwideconcernsasanewsoilamendmentaroundtheworld,whilemakingbiocharbyusinggardeningwasteisstillatitsinitialstageinChina.Theeffectofsoilcoveredwithbiocharonplantgrowthwasstudiedusingplot-basedexperimentonTulbaghiaviolaceaandNorthAmericanBegonia.Theresultshowedthatthesoilcoveredbiocharcouldpromotetangiblythegrowthoftheabovetwoflowers,andcontainitsadversegrowth.Comparedwiththecontrolgroup,biocharcoveringreducedtheratesofyellowleaves,deadleavesandadversegrowthofT.violaceabyby47.8%,20%,and100%,whiletheratesofadversegrowth,deadwoodandgerminationofNorthAmericanBegoniadeclinedby80%，62.5%and50%.

EffectofGardeningWasteBiocharonPlantGrowth

QianXinfeng

(ChangshuHousingandUrban-RuralConstructionBureau,ChangshuOfficeofGreeningCommittee,

Changshu215500,Jiangsu,China)

Keywords:biocharcovering,Tulbaghiaviolacea,NorthAmericanBegonia,effectongrowth

生物炭是生物質(zhì)在無氧或微氧條件下低溫?zé)徂D(zhuǎn)化后形成一種有機(jī)碳含量高、吸附能力強(qiáng)、多孔性和多用途的功能化環(huán)保材料[1]。已有的研究表明，生物炭具有多孔性和巨大的表面積，能夠改善土壤的結(jié)構(gòu)，增加土壤的持水量，減少營養(yǎng)元素流失；此外，生物炭本身含有豐富的營養(yǎng)元素并能夠緩慢釋放以供植物吸收。因此，生物炭能改善土壤肥力并促進(jìn)植物生長[2]。Ogawa報(bào)道，將樹皮生物炭施于黑松(Pinusthunbergii)幼林3個(gè)月后，新根從生物炭中長出；通過配施少量磷肥，9個(gè)月以后大量蘑菇長出；1年以后，松樹根以及生物炭中的紅菌根真菌(Rhizopogonrubescens)數(shù)量顯著增加，發(fā)芽數(shù)量和針葉顏色得到顯著改善。國外對利用生物炭進(jìn)行名勝古跡、公園等地古樹名木復(fù)壯已有報(bào)道[3]。目前，國內(nèi)有關(guān)生物炭的土壤改良作用研究大多集中于農(nóng)作物，有關(guān)生物炭對園林植物生長的影響研究較少。以園林綠化廢棄物為原料，可將其粉碎后采用限氧熱解制備生物炭[4]。本文將分析生物炭覆蓋對草本花卉紫嬌花和木本花卉北美海棠生長的影響，以期為園林綠化廢棄物炭化處置與資源化利用提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1　試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地點(diǎn)位于江蘇省常熟市園林植物苗圃，地理位置為E120°43′，N31°35′。該地海拔4.0m，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。年平均氣溫15.4℃；年均降水量1054mm，年均總?cè)照諗?shù)2130.2h。試驗(yàn)地主要土壤理化指標(biāo)為，全氮1.91g/kg，全鉀18.25g/kg，全磷0.75g/kg，有機(jī)質(zhì)32.62g/kg，CEC17.30cmol/kg，pH值6.27。

1.2　生物炭的制備

試驗(yàn)所用的生物炭由一個(gè)高3.5m、直徑50cm的二重圓筒三段式無動(dòng)力炭化爐制備。炭化爐內(nèi)部采用耐高溫不銹鋼材料制作，外部用不銹鋼材料，中間隔層用耐高溫珍珠砂隔熱。爐體分為上中下3段組成一個(gè)圓柱體，上段部分為進(jìn)料倉，中段為進(jìn)氧點(diǎn)火燃燒倉，下段為炭化后熄滅冷卻倉。底層為出料口。料斗下方有一個(gè)活動(dòng)閘板，控制下料和密封爐口。在爐體中段有8個(gè)點(diǎn)火口、一個(gè)加熱圈，有4個(gè)進(jìn)氧口、3個(gè)溫度檢測口，用進(jìn)氧量和吸風(fēng)量大小控制爐內(nèi)炭化時(shí)間、溫度、產(chǎn)量和質(zhì)量。在爐體上端有一個(gè)排出管道，通過風(fēng)機(jī)的吸力使煙、塵、氣、焦油經(jīng)過管道傳輸?shù)剿鋮s箱內(nèi)，以降低煙氣焦油溫度，并將煙塵與焦油以及木醋液經(jīng)過分解后排放在水密封桶內(nèi)。風(fēng)機(jī)排出的煙與氣體進(jìn)入一個(gè)過濾裝置，進(jìn)行過濾處理，然后向外排放。在炭化爐內(nèi)裝有一個(gè)可拆卸的活動(dòng)方興筒，安裝斜板落料裝置。原料由上而下產(chǎn)生曲線狀，不容易堵塞原料。在斜板下部產(chǎn)生一個(gè)35°角空間，有利于儲(chǔ)氧增壓，只要產(chǎn)品下料一松動(dòng)，上段原料就會(huì)下滑。炭化時(shí)，將收集到的園林綠化廢棄物經(jīng)風(fēng)干、粉碎后通過一個(gè)進(jìn)料斗均勻送入炭化爐內(nèi)，在相對缺氧的狀態(tài)下進(jìn)行自燃式暗火悶燒，在控制燃燒時(shí)間和溫度的情況下，使生物質(zhì)原料逐漸炭化，形成一種炭化產(chǎn)品。經(jīng)初步檢測，利用園林綠化廢棄物制作的生物炭含氮37.8g/kg,含磷2.5g/kg,含鉀14.1g/kg。

圖1　生物炭生產(chǎn)裝置1)風(fēng)機(jī)；2)冷卻器出水管；3)冷卻器主體；4)冷卻器進(jìn)水管；5)除塵器；6)廢液槽；7)進(jìn)料口；8)炭化爐主體；9)保溫夾層；10)點(diǎn)火口；11)中間氧氣含量調(diào)節(jié)口；12)出水管；13)生物質(zhì)炭冷卻罐；14)進(jìn)水管；15)生物質(zhì)炭出料口

1.3　試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2012年3月至11月在江蘇省常熟市園林植物苗圃進(jìn)行。試驗(yàn)小區(qū)面積為2200m2。供試植物品種草本花卉為紫嬌花，考察因子為分枝數(shù)、蓬徑和高度；木本花卉為北美海棠，考察因子為地徑、蓬徑和高度。試驗(yàn)按生物炭每平方米15kg的用量設(shè)生物炭土壤覆蓋、拌入土壤和空白對照3個(gè)處理方法，每個(gè)處理重復(fù)3次，每7天記錄一次，包括落葉開始、落葉結(jié)束、芽萌動(dòng)、第一張葉片抽生、開花開始、開花結(jié)束以及每一次芽的萌發(fā)。

2結(jié)果與分析

2.1　生物炭對紫嬌花生長的影響

從7月25日開始至11月18日試驗(yàn)觀察結(jié)果表明，生物炭覆蓋土壤可以顯著促進(jìn)生長后期紫嬌花的分枝數(shù)，生物炭覆蓋土壤中紫嬌花的分枝數(shù)分別比對照和拌土增加49.1%和42.7%，覆蓋和拌土對紫嬌花蓬徑和高度的影響與對照無顯著差異。生物炭對紫嬌花生長勢影響結(jié)果表明，生物炭覆蓋可以顯著緩解紫嬌花的不良生長，與對照相比生物炭覆蓋中紫嬌花的黃葉、枯葉和不良長勢分別下降47.8%、20%和100%。相反，生物炭覆蓋土壤中紫嬌花新葉、萌芽分別比對照增加74.1%和73.7%。生物炭覆蓋和拌土對紫嬌花開花無顯著差異。可見，生物炭覆蓋對紫嬌花不良生長具有顯著緩解和促進(jìn)生長作用，這一結(jié)果與Ogawa(2010)生物炭對即將枯死松樹具有康復(fù)作用的報(bào)道一致。

圖2　生物炭對紫嬌花生長發(fā)育的影響

2.2　生物炭對北美海棠生長的影響

3月15日完成土壤覆蓋，從7月25日開始觀察至11月18日。生物炭對北美海棠生長發(fā)育影響的試驗(yàn)結(jié)果表明，與對照相比生物炭覆蓋對北美海棠地徑、蓬徑和高度的影響無顯著差異；而拌土除對高度具有一定抑制作用外，對地徑和蓬徑也無顯著影響。對北美海棠生長勢研究表明，與對照相比，覆蓋土壤中北美海棠的不良長勢和枯枝率和根基萌芽分別下降80%、62.5%和50%。生物炭拌土土壤中北美海棠的枯枝數(shù)降低了60%，根基萌芽和不良長勢分別提高了50%和20%?？傮w上，生物炭覆蓋對北美海棠的不良生長具有顯著的緩解作用。

圖3　生物炭對北美海棠生長發(fā)育的影響

3討論

本文研究表明，生物炭覆蓋土壤比拌入土壤具有更多的優(yōu)勢，可以顯著促進(jìn)草本花卉紫嬌花生長后期的分枝數(shù)，并對紫嬌花和木本花卉北美海棠不良生長具有顯著緩解和促進(jìn)生長作用，打破了人們習(xí)慣性認(rèn)為拌土比覆蓋好的傳統(tǒng)思維。土壤覆蓋不僅可以起到美觀、減少土壤水分蒸發(fā)、為土壤提供有機(jī)質(zhì)、緩沖土壤溫度變化、抑制雜草等作用，而且還可以阻止水和風(fēng)對土壤的侵蝕，改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤中有益微生物的數(shù)量，提高土壤酶的活性等，從而促進(jìn)園林植物生長。有機(jī)材料覆蓋保水性強(qiáng)，溫度變化小，軟體動(dòng)物數(shù)量多，還可為植物提供養(yǎng)分和有機(jī)質(zhì)，但分解較快，需定期補(bǔ)充或更換[5]。生物炭具有高度羧酸酯化和芳香化結(jié)構(gòu)，擁有較大的孔隙度和比表面積[6]。這些基本性質(zhì)使其具備了吸附力、抗氧化力和抗生物分解能力強(qiáng)的特性，保水能力強(qiáng)，持續(xù)時(shí)間長，是低碳園林城市建設(shè)中一種不可多得的環(huán)保生態(tài)有機(jī)覆蓋物。

參考文獻(xiàn)

[1]LehmannJ,JosephS.Biocharforenvironmentalmanagement:scienceandtecnology[M].London,UK:EarthscanPublicationsLtd,2009.

[2]楊放，李心清，王兵，等.生物炭在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和污染治理中的應(yīng)用[J].地球與環(huán)境，2012，40(1)：100-107.

[3]OgawaM,OkimoriY.Pioneeringworksinbiocharresearch,Japan[J].SoilResearch,2010,48(7):489-500.

[4]錢新鋒，賞國鋒，沈國清.園林綠化廢棄物生物質(zhì)炭化與應(yīng)用技術(shù)研究進(jìn)展[J].中國園林,2012，28(11):101-104.

[5]時(shí)連輝，韓國華，張志國，等.秸稈腐解物覆蓋對園林土壤理化性質(zhì)的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2010，26(1):113-117.

[6]McElligottKM.Biocharamendmentstoforestsoils:effectsonsoilpropertiesandtreegrowth[D].Moscow,Idaho,USA:UniversityofIdaho，2011.