歐陽英，王建湘，皮 俊

(湖南生物機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙,410127)

隨著我國城市化進程的快速推進，我國城市污水處理產(chǎn)生的污泥數(shù)量大幅度增加[1,2]。污泥富含大量的有機質(zhì)與礦質(zhì)養(yǎng)分[3]，同時，通過堆肥處理，可降低污泥中的污染物含量和生物有效性[1]，適合做為農(nóng)用資源利用。目前，污泥農(nóng)用已成為城市污泥的主要處置方式之一[4]。與傳統(tǒng)的污泥農(nóng)用相比較，觀賞植物栽培利用是目前城市污泥農(nóng)用的新方向，具有成本低，不進入食物鏈等優(yōu)點[5]，應(yīng)用前景廣闊。

基于此，筆者選取觀賞植物百日草(Zinniaelegans)為試驗對象，以添加不同比例的城市污泥堆肥為栽培基質(zhì)，以園土為對照，通過盆栽試驗，對觀賞植物百日草的生長發(fā)育情況進行研究，以期為使用污泥堆肥進行觀賞植物栽培這一污泥農(nóng)用新方向提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

栽培基質(zhì)成分：園土、污泥堆肥、珍珠巖、河沙。基質(zhì)成分的基本理化性質(zhì)見表1。

供試植物：百日草(Zinniaelegans)，2019年3月15日于溫室內(nèi)進行穴盤播種育苗，苗期進行常規(guī)化管理。4月10日從中選取花苗長勢基本一致的壯苗進行盆栽試驗。

表1 基質(zhì)成分的基本理化性質(zhì)

1.2 試驗方法

試驗于2019年3月～9月在湖南省長沙市隆平高科技園試驗基地進行。設(shè)6個處理：

CK 100%園土；

處理ⅠV(污泥堆肥)∶V(珍珠巖) ∶V(河沙)=2.0∶2.0∶1.0；

處理ⅡV(污泥堆肥)∶V(珍珠巖) ∶V(河沙)=2.5∶1.5∶1.0；

處理ⅢV(污泥堆肥)∶V(珍珠巖) ∶V(河沙)=3.0∶1.0∶1.0；

處理ⅣV(污泥堆肥)∶V(珍珠巖) ∶V(河沙)=3.5∶0.5∶1.0；

處理ⅤV(污泥堆肥)∶V(珍珠巖) ∶V(河沙)=4.0∶0.0∶1.0。

試驗設(shè)計為單因素完全隨機區(qū)組試驗，每一處理重復(fù)4次。

1.3 測定指標(biāo)與方法

1.3.1基質(zhì)性質(zhì)測定基質(zhì)容質(zhì)量與總孔隙度測定：環(huán)刀法。持水量測定：烘干法。pH測定：電位法。有機質(zhì)測定：重鉻酸鉀容量法。重金屬測定：原子吸收分光光度法。全氮測定：半微量凱氏法。全磷測定：NaOH熔融—鉬銻抗比色法。全鉀測定：NaOH熔融—火焰光度法。堿解氮測定：堿解擴散法。速效磷：用0.5 mol·L―1的 NaHCO3(pH 8.5)提取液，加入無磷活性炭，過濾，混勻濾液、蒸餾水、鉬銻抗試劑，顯色后用分光光度計測定。速效鉀：用1 mol·L―1的中性NH4OAc溶液提取，火焰光度計測定。

1.3.2植株中營養(yǎng)元素質(zhì)量分數(shù)的測定植株中氮質(zhì)量分數(shù)測定：凱氏定氮法；植株中磷質(zhì)量分數(shù)測定：鉬銻抗比色法。植株中鉀質(zhì)量分數(shù)測定：火焰分光光度計法。

1.3.3植株部分生理指標(biāo)測定每處理選取長勢一致的植株10株，分別于移栽時(移栽株高H1)和收獲時(收獲株高H2)用直尺測量其株高，于收獲時用游標(biāo)卡尺測量最大葉長、葉寬，于收獲時用電子天平稱量植株鮮質(zhì)量。同時，記錄花期以及植株收獲前的開花總數(shù)。

1.3.4植株生長量計算計算公式：增高量=H2-H1

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析

使用Microsoft Excel 2019進行數(shù)據(jù)處理，通過SPSS 24.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 供試基質(zhì)的物理性質(zhì)分析

較理想的標(biāo)準(zhǔn)基質(zhì)應(yīng)滿足以下條件：容質(zhì)量約0.5 g·cm―3；總孔隙度在54%～96%之間；氣水比范圍為0.25～0.33[6]。為使試驗設(shè)計的栽培基質(zhì)符合這些要求，比較了供試基質(zhì)的物理性質(zhì)。

試驗結(jié)果表明，試驗設(shè)計的5種混合基質(zhì)(處理Ⅰ～處理Ⅴ)的容質(zhì)量均低于園土(CK)；污泥堆肥容質(zhì)量較小，通氣孔隙一般，持水量大；珍珠巖容質(zhì)量小，通氣孔隙大，通氣透水性較好，堆肥中加入珍珠巖，增加了基質(zhì)的通氣性與透水性；河沙的容質(zhì)量大，加入后可改善基質(zhì)的容質(zhì)量。除對照CK之外，5種混合基質(zhì)(處理Ⅰ～處理Ⅴ)的容質(zhì)量、總孔隙度以及氣水比都與理想基質(zhì)接近，較符合栽培基質(zhì)的要求(表2)。

表2 供試基質(zhì)的物理性質(zhì)

2.2 污泥堆肥對百日草生長發(fā)育的影響

百日草喜肥沃濕潤的土壤，在貧瘠干旱的土壤上生長發(fā)育較差。本次試驗分別從百日草增高量、最大葉長、最大葉寬、花朵數(shù)量、花期、鮮質(zhì)量等幾個方面分析了不同污泥堆肥處理對百日草生長發(fā)育的影響。試驗結(jié)果表明，不同供試基質(zhì)中生長的百日草植株生理指標(biāo)數(shù)據(jù)差別較大，污泥堆肥可促進百日草的生長發(fā)育，5種供試基質(zhì)均適于栽種百日草，效果均優(yōu)于園土(表3)。這可能與污泥堆肥富含大量的有機質(zhì)與礦質(zhì)養(yǎng)分，而百日草喜肥的特性有關(guān)。

通過對不同配比基質(zhì)中百日草的生理指標(biāo)數(shù)據(jù)進行方差分析與多重比較，不同配比基質(zhì)間植株的生長發(fā)育存在顯著差異，處理Ⅱ中的百日草生長發(fā)育最好，處理Ⅲ次之(表3)。分析其原因，可能與污泥堆肥中的重金屬過量危害及百日草喜濕潤土壤的習(xí)性有關(guān)。隨著供試基質(zhì)中污泥用量的增加，有機質(zhì)與礦質(zhì)養(yǎng)分更充足，促進了喜肥的百日草的生長發(fā)育，但隨著污泥用量的繼續(xù)增加，其中的重金屬等有害物質(zhì)含量超出了百日草的適應(yīng)范圍，危害其生長發(fā)育。同時，處理Ⅱ的持水量優(yōu)于處理Ⅲ，土壤更濕潤，更有利于百日草的生長發(fā)育。

表3 不同污泥堆肥處理對百日草生長發(fā)育的影響

2.3 污泥堆肥對百日草氮、磷、鉀質(zhì)量分數(shù)的影響

試驗對CK和處理Ⅱ的百日草全株中的氮、磷、鉀質(zhì)量分數(shù)進行了測定，以分析污泥堆肥對百日草氮、磷、鉀質(zhì)量分數(shù)的影響。試驗結(jié)果表明，污泥堆肥可為百日草生長發(fā)育提供所需的氮、磷及部分鉀元素(表4)。處理Ⅱ的氮、磷質(zhì)量分數(shù)均高于對照CK，但鉀質(zhì)量分數(shù)較對照CK低，這可能與供試基質(zhì)中的氮、磷、鉀質(zhì)量分數(shù)相關(guān)，已有研究表明，污泥堆肥中的各元素含量均高于土壤，氮、磷尤其明顯，而鉀含量變化并不明顯[6]。

表4 污泥堆肥對百日草氮、磷、鉀質(zhì)量分數(shù)的影響

2.4 百日草栽植前后栽培基質(zhì)中重金屬的殘留

我國污泥中Cu，Zn的含量高，是限制污泥土地利用的主要因素之一，同時，不同植物對重金屬的吸收富集能力不同[9]。本次試驗對百日草栽植前后處理Ⅱ中基質(zhì)的重金屬元素Cu，Zn，Pb，Cd，Cr，As的質(zhì)量分數(shù)進行了測定。結(jié)果表明，栽植前后基質(zhì)中幾種重金屬元素的質(zhì)量分數(shù)變化幅度并不明顯(圖1)，大部分添加的城市污泥中的重金屬還殘留在基質(zhì)中。究其原因，可能與植物本身的特點有關(guān)，百日草對幾種重金屬的吸收富集作用較弱。

圖1 栽植前后基質(zhì)中重金屬質(zhì)量分數(shù)的變化

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié)論

(1)城市污泥堆肥容質(zhì)量較小，通氣孔隙一般，持水量大。加入污泥堆肥后的混合基質(zhì)的容質(zhì)量、總孔隙度以及氣水比都與理想基質(zhì)接近，較符合栽培基質(zhì)的要求，能為百日草提供利于根系生長的環(huán)境條件。

(2)使用污泥堆肥作為栽培基質(zhì)能明顯促進百日草的生長發(fā)育，以V(污泥堆肥)∶V(珍珠巖) ∶V(河沙)=2.5∶1.5∶1.0的比例最適合，該結(jié)果與本課題組在高羊茅無土草毯與鳳仙花上的栽培研究結(jié)果相似[7,8]。

(3)城市污泥養(yǎng)分豐富，污泥堆肥可為百日草生長發(fā)育提供所需的氮、磷及部分鉀元素，從營養(yǎng)角度來看，是較為理想的栽培基質(zhì)。

3.2 討論

利用城市污泥堆肥栽培觀賞植物，可脫離食物鏈，減輕對人體的危害。本試驗主要研究了污泥堆肥用于百日草栽培時，對栽培基質(zhì)理化性質(zhì)以及百日草生長發(fā)育的影響，有關(guān)百日草的重金屬凈化及富集問題還有待進一步的研究。在本研究中，百日草對污泥堆肥中重金屬的凈化效果不明顯，這與鳳仙花[8]、白三葉[9]、紫花苜蓿[9]等對污泥堆肥中重金屬的凈化試驗結(jié)果基本一致。已有研究表明，部分觀賞植物會富集某些重金屬[9,10]，在今后的研究過程中，需要關(guān)注不同重金屬在不同觀賞植物體內(nèi)的富集效果，以便對觀賞植物植株殘體采取更有針對性的處置方式，避免再次污染環(huán)境。