城市垃圾堆肥对高羊茅生长及土壤性质的影响

付学琴，陈霞，龙中儿

(1.江西师范大学生命科学学院，江西南昌330022;2.江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，江西 南昌 330200)

城市垃圾堆肥对高羊茅生长及土壤性质的影响

付学琴1，陈霞2，龙中儿1

(1.江西师范大学生命科学学院，江西南昌330022;2.江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所，江西 南昌 330200)

采用盆栽实验方法，比较了在每盆施用130 g垃圾堆肥(T1)或1.5 g化肥(T2)以及130 g垃圾堆肥与1.5 g化肥混合施用(T3)条件下高羊茅(Festuca arundinaceaL.)生长及土壤性质的变化。结果表明:T1和T3处理组的土壤容重显著低于对照(不施肥)和T2处理组，土壤中的阳离子代换量及有机质、碱解氮、速效磷和速效钾含量显著高于对照及T2处理组，且T3处理组的增加幅度更大;T1和T3处理组土壤中Pb、As、Cu、Cr和Cd含量均高于对照和T2处理组，且T1处理组土壤中Pb、As、Cu和Cd含量均显著高于T3处理组，但均小于土壤环境质量一级标准，不会造成土壤环境污染。T1和T3处理组高羊茅种子萌发率均明显低于T2处理组和对照，但随萌发时间的延长逐渐提高，表明垃圾堆肥对高羊茅种子萌发的抑制作用是暂时性的。施肥处理对高羊茅生长均有明显的促进作用; T1、T2和T3处理组高羊茅的株高、地上部分和根干质量、叶片N含量和叶绿素含量总体上均显著高于对照;其中T1处理组在栽培前期高羊茅的株高、地上部分干质量和叶片N含量低于T2处理组，但在后期显著高于T2处理组;而T3处理组高羊茅的各项指标总体上均最高。结果显示:使用垃圾堆肥能明显改善土壤性质、增加土壤肥力;垃圾堆肥具有缓释效应，能改善高羊茅的生长状况、提高草坪质量，与化肥混合施用效果更佳。

城市垃圾堆肥;高羊茅;土壤性质;种子萌发;生长

随着城镇化的快速推进和人们生活水平的不断提高，城市生活垃圾数量与日俱增。据统计，我国市民每年人均产生生活垃圾量达440 kg，全国生活垃圾年均总量高达1亿吨以上，并且还以每年6%以上的速度递增［1］，因而，对生活垃圾的处置已成为突出的资源、环境、经济和社会问题。

目前对生活垃圾的处理方式主要有焚烧、填埋、堆肥等，其中，垃圾堆肥处理是利用微生物将垃圾中易腐的有机质分解为易被植物吸收的腐殖质和N、P、K等营养元素，是城市生活垃圾无害化、减量化、资源化处理的有效途径。虽然垃圾堆肥富含有机质和植物生长所需的营养元素，能有效提高土壤肥力、改善土壤理化性质、增加作物产量［2－5］，但由于垃圾堆肥中含有重金属、病原菌等一系列污染物，直接农用会污染环境、并通过食物链危害人畜健康［6－8］，因而，近年来垃圾堆肥越来越多地被应用于草坪及观赏性植物的栽培［9－10］。

将垃圾堆肥应用于草坪和观赏植物的栽培，既可以促进草坪植物生长、改善观赏品质，又可以解决垃圾堆肥的出路，避免进入食物链，节约化肥，是科学合理利用垃圾堆肥的新途径［11－12］。

作者比较了城市垃圾堆肥、化肥及垃圾堆肥与化肥混合施用对高羊茅(Festuca arundinaceaL.)草坪土壤性质和草坪质量的影响，为垃圾堆肥的科学、安全、合理利用提供基础研究数据。

1 材料和方法

1.1 材料

供试草种高羊茅品种为‘Acending star’，引自美国，由江苏常州佳南草业公司提供。

盆栽土壤取自江西师范大学校园，为褐红壤，土壤中全氮、全钾和全磷含量分别为0.91、7.40和0.76 mg·g－1，Cu、Cd、As、Pb和Cr含量分别为20.17、0.41、8.64、26.76和67.45 mg·kg－1，pH 6.52。

垃圾堆肥由广东博罗垃圾厂提供，其中全氮、全钾和全磷含量分别为2.81、12.70和5.40 mg·g－1， Cu、Cd、As、Pb和Cr含量分别为37.23、1.32、13.78、27.30和71.30 mg·kg－1，pH 7.56。

商品化肥为NH4H2PO4和KCl，含180.0 g· kg－1N、460.0 g·kg－1P2O5和240.0 g·kg－1KO2。

1.2 方法

1.2.1 实验设计和播种共设置4组施肥处理:处理1(T1)每盆施用130 g垃圾堆肥;处理2(T2)每盆施用1.5 g化肥;处理3(T3)每盆施用130 g垃圾堆肥和1.5 g化肥;处理4(T4)不施肥(对照)。采用直径20 cm、高35 cm的塑料盆进行盆栽，每盆装土7 kg，肥料在装盆时直接拌入盆栽土中。

实验在露天进行，高羊茅种子按20 g·m－2用量播种，经催芽后于2010年3月25日播种。种子萌发间苗后每盆留100株，每个处理5盆，重复3次，共60盆。播种后按照草坪管理要求进行常规管理。

1.2.2 生长指标测定方法对高羊茅种子萌发状况和植株生长状况进行观察和统计，主要的统计指标有种子萌发率、株高、长势和叶色等。

从3月25日播种时开始观察和统计种子的萌发数量，每隔5 d统计1次，至4月14日止。按公式“萌发率=(全部发芽种子数/播种种子总数)× 100%”计算种子萌发率。

株高用精度0.1 cm的钢尺测定，测定时每盆随机取10株，于刈剪前测量其自然高度。

地上部干质量采用收获法测定，于5月20日开始刈剪，每个月刈剪1次，至9月20日止;刈剪高度为4.5 cm，共刈剪5次;每100株为1个单位，刈剪后先称取鲜质量，然后烘干至恒质量后称取干质量并进行统计分析。样品保存用于其他指标的分析。

采用钻土芯法获取地下部分，在收获时每个处理各取5钻(每盆1钻)，深度为20 cm;按10 cm分层并装入布袋中，分别置于0.5 mm筛子中冲洗;然后将全部根装入纸袋中，于60℃干燥至恒质量，称量后对根系干质量进行统计分析。

收获时选取有代表性的功能叶数片，采用比色法测定叶片中的叶绿素含量。于每次刈剪后用凯式法测定叶片中的总N含量［13］。

1.2.3 土壤指标分析方法在高羊茅收获后用土钻取0～20 cm层土样，风干过0.5 mm筛，采用常规分析方法［14］测定土壤的理化性质。采用环刀法测定土壤容重;采用浸提蒸镏法测定阳离子代换量;采用重铬酸钾法测定有机质含量;采用原子吸收法测定重金属含量;采用碱解扩散法测定速效氮含量;采用钼锑抗比色法测定速效磷含量;采用火焰发射法测定速效钾含量。

1.3 数据处理

采用DPS 7.55和Excel 2003软件进行实验数据统计处理和LSD分析。

2 结果和分析

2.1 不同施肥处理对土壤养分和重金属含量的影响

2.1.1 对土壤养分含量的影响不同施肥处理对高羊茅栽培土壤养分含量的影响见表1。由表1可以看出:T1(垃圾堆肥)和T3(垃圾堆肥－化肥)处理组的土壤容重分别比T4(对照)处理组下降了24.85%和26.63%，分别比T2(化肥)处理组下降了23.03%和24.85%，差异显著;阳离子代换量分别比对照组提高了11.83%和19.20%，分别比T2处理组提高了11.03%和18.34%，也均有显著差异。说明施用垃圾堆肥可以明显改善土壤疏松度、增加土壤团粒性，且与化肥配施效果更佳。

由表1还可以看出:T1和T3处理组的土壤有机质含量分别比对照提高了80.06%和75.02%，分别比T2处理组提高了73.13%和68.28%，均有显著差异。T1处理组的土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别比对照组提高了38.53%、40.03%和17.14%，差异达显著水平;但与T2处理组的土壤碱解氮和速效磷含量差异不显著，与T2处理组的速效钾含量则有显著差异。T3处理组的土壤碱解氮、速效磷和速效钾含量分别比对照组提高了62.48%、54.51%和22.69%，比T2处理组分别提高了19.37%、22.8%和42.49%，差异达显著水平。说明施用垃圾堆肥可以明显改善土壤供肥状况、增加土壤肥力，具有改土培肥的作用。且施用垃圾堆肥并配以适当比例的无机复合肥，培肥效果更佳。

表1 不同施肥处理对高羊茅栽培土壤养分含量的影响1)Table 1 Effect of different fertilizer treatments on nutrient content in cultivating soil of Festuca arundinacea L.1)

2.1.2 对土壤重金属含量的影响不同施肥处理对高羊茅栽培土壤中重金属含量的影响见表2。由表2的数据可以看出:T2(化肥)处理组与T4(对照)处理组土壤中重金属Pb、As、Cu、Cr和Cd的含量基本无差异，说明施用化肥对土壤中重金属的积累无明显影响。T1(垃圾堆肥)和T3(垃圾堆肥－化肥)处理组土壤中Pb、As、Cu、Cr和Cd的含量均高于对照，且有显著差异，说明施用垃圾堆肥对土壤中重金属的积累有明显影响。T1处理组土壤中Pb、As、Cu和Cd含量均显著高于T3处理组，而Cr含量也略高于T3处理组但差异不显著，表明在垃圾堆肥中加入适量的化学肥料配制成复混肥，可以明显减缓土壤中重金属元素的富集速率。各处理组土壤中重金属(Pb、As、Cu、Cr和Cd)含量均小于土壤环境质量一级标准的要求，对土壤环境不会造成污染。

2.2 不同施肥处理对高羊茅种子萌发的影响

不同施肥处理对高羊茅种子萌发率的影响见表3。由表3的数据可以看出:施用垃圾堆肥对高羊茅种子萌发有明显的抑制作用，使种子萌发率降低并延长种子萌发时间。在播种10 d后(4月4日)，T4(对照)和T2(化肥)处理组的种子萌发率基本达到恒定，且均在93%以上;而T1(垃圾堆肥)和T3(垃圾堆肥－化肥)处理组的种子萌发率仍很低，分别仅为25.9%和22.4%。随萌发时间的延长，T1和T3处理组的种子萌发率逐渐提高，播种20 d后(4月14日)基本上达到恒定，且均在82%以上，与对照和T2处理组的差异明显减小。表明垃圾堆肥对高羊茅种子萌发的抑制作用是暂时性的。

表2 不同施肥处理对高羊茅栽培土壤中重金属含量的影响1)Table 2 Effect of different fertilizer treatments on heavy metal content in cultivating soil of Festuca arundinacea L.1)

表3 不同施肥处理对高羊茅种子萌发率的影响Table 3 Effect of different fertilizer treatments on seed germination rate of Festuca arundinacea L.

2.3 不同施肥处理对高羊茅生长的影响

2.3.1 对株高的影响不同施肥处理对高羊茅株高的影响见表4。由表4可见:各施肥处理组高羊茅的株高均高于对照(不施肥)，且差异达显著水平，可见施肥可以明显加快高羊茅的生长速率。在整个观测周期内，T3(垃圾堆肥－化肥)处理组高羊茅的株高一直显著高于其他处理组，说明垃圾堆肥与化肥混合施用效果最佳。

在5月20日、6月20日和7月20日，T2处理组高羊茅的株高均高于T1处理组;但在8月20日和9月20日，T1处理组的株高则均高于T2处理组。表明垃圾堆肥具有缓释作用，能为高羊茅的生长提供持续的养分供应，从而满足高羊茅的生长需要。

表4 不同施肥处理对高羊茅株高的影响1)Table 4 Effect of different fertilizer treatments on height of Festuca arundinacea L.1)

2.3.2 对植株干质量的影响不同施肥处理对高羊茅地上部分及根干质量的影响见表5。由表5可见:不同施肥处理对高羊茅地上部分和根干质量都有非常明显的影响，除T2(化肥)和T1(垃圾堆肥)处理组间根干质量的差异不显著外，其他处理组间地上部分和根的干质量都有显著差异，且都显著高于对照(不施肥)，说明施肥能增加高羊茅生物量，但不同施肥处理间存在差异。

T3(垃圾堆肥－化肥)处理组5个日期(5月20日、6月20日、7月20日、8月20日和9月20日)的地上部分干质量以及根干质量分别比T2处理组提高了14.18%、13.51%、19.06%、20.33%、25.91%以及47.37%，分别比T1处理组提高了27.49%、31.80%、32.14%、11.09%、9.31%以及49.31%，说明垃圾堆肥和化肥混合施用能有效促进高羊茅的生长及干物质积累，且效果最佳。T2处理组地上部分干质量在5月20日、6月20日和7月20日显著高于T1处理组，但在8月20日和9月20日则低于T1处理组，且差异均达到显著水平。说明化肥提供的速效养分有利于促进高羊茅的快速生长，而垃圾堆肥的肥效则具有缓释效应，对高羊茅的生长具有长期缓慢的促进效应。

2.3.3 对叶片中N含量的影响不同施肥处理对高羊茅叶片中N含量的影响见表6。由表6可见:各处理组叶片中N含量有显著差异，且都显著高于对照，说明施肥能增加高羊茅叶片的N含量。

在整个实验周期的前半段，T1(垃圾堆肥)处理组高羊茅叶片N含量显著低于T2(化肥)处理组，但从中期开始则显著高于T2处理组。表明垃圾堆肥能促进高羊茅对N的吸收，且具有明显的缓释作用。T3 (垃圾堆肥－化肥)处理组高羊茅叶片中的N含量在实验初期显著低于T2处理组，但其后叶片中的N含量均最高。说明垃圾堆肥和化肥混合施用最有利于高羊茅对N的吸收。

表5 不同施肥处理对高羊茅植株干质量的影响1)Table 5 Effect of different fertilizer treatments on dry weight of Festuca arundinacea L.1)

表6 不同施肥处理对高羊茅叶片中N含量的影响1)Table 6 Effect of different fertilizer treatments on N content in leaf of Festuca arundinacea L.1)

2.3.4 对叶片中叶绿素含量的影响在实验结束时对高羊茅叶片中叶绿素含量进行测定和统计分析，结果表明:T1(垃圾堆肥)、T2(化肥)、T3(垃圾堆肥－化肥)和T4(对照)处理组叶片中的叶绿素含量分别为1.67、1.29、1.83和0.85 g·kg－1，各施肥处理组叶片叶绿素含量均显著高于对照(P＜0.05)，说明施肥能明显提高高羊茅叶片中的叶绿素含量，促进高羊茅的光合作用，增强高羊茅的生长能力。尤其是垃圾堆肥与化肥混合施用后高羊茅叶片中叶绿素含量显著高于其他处理组(P＜0.05)，且叶色深绿，说明垃圾堆肥与化肥混合施用不但对高羊茅叶片中叶绿素合成的促进效果最明显，且肥效最好并具有缓释效应。

3 讨论和结论

垃圾堆肥是垃圾资源化利用的重要方式，对此已有大量的研究报道。Caravaca等［15］的研究结果表明:垃圾堆肥能显著降低土壤容重、增加土壤持水量和阳离子代换量。也有研究结果［11，16］显示:垃圾堆肥与纯鸡粪、羊粪混施，能降低土壤质量、增大总孔隙度、形成团粒结构，但能提高土壤的保水性和保肥性。在本研究中，对土壤容重、阳离子代换量、土壤有机质和速效养分含量等指标的测定结果表明:与化肥相比，垃圾堆肥能明显改善土壤结构、增加土壤养分含量、提高肥效，且与化肥混合施用效果最佳。这与前人的相关研究结果基本一致。

垃圾堆肥中含有一定量的重金属，施入土壤的同时重金属元素也随之进入土壤，提高了土壤中重金属的含量。多立安等［17］和曾峰海等［18］认为:施用垃圾堆肥会增加土壤重金属含量，但随时间的推移，重金属含量将逐步降低。陈兴兰等［19］认为:在以堆肥和灰渣为主的盆栽土中添加磷石膏，其渗透水中所含的Pb、Cu、Zn和Mn浓度较低，这可能是由于磷石膏对垃圾堆肥中部分重金属产生了钝化作用。本研究结果表明:施用垃圾堆肥会导致高羊茅栽培土壤中重金属含量增加，但与化肥混合施用可以有效减缓重金属的富集速率。其原因可能是施用垃圾复混肥促进了土壤中微生物的新陈代谢，对垃圾堆肥中所含的重金属具有分解和钝化的作用，从而降低了土壤中的重金属含量。

多立安等［17］的研究结果表明:高浓度的垃圾堆肥淋洗液使黑麦草(Lolium perenneL.)和高羊茅种子萌发高峰期推迟，但不影响发芽率，到萌发11 d时种子发芽率分别达到94%和92%以上。范海荣等［9］认为:与化肥相比较，垃圾复合肥能有效改善草坪草的色泽和整齐度、增加草坪的密度、促进对氮的吸收，提升草坪质量。本研究结果显示:垃圾堆肥对高羊茅种子的萌发有明显抑制作用，主要表现为萌发推迟和萌发率降低，其原因可能是由于垃圾堆肥中含有一些对种子发芽有抑制作用的有机物质，如酚类、醛类和有机酸等，但随播种时间的延长，这些成分被逐渐分解且含量逐渐降低，其抑制作用也逐渐减弱。因此，只要经过充分预腐熟处理，促进垃圾堆肥中一些有抑制作用的成分分解，就能有效减轻或消除其不利影响，使垃圾堆肥可以安全应用于城市绿化草坪建设。

氮素是高羊茅生长所需的重要营养元素之一，氮素的吸收有利于提高高羊茅草坪的各项质量指标［20］。而施用垃圾堆肥能促进高羊茅的生长、提高叶片中N含量，从而可达到改善高羊茅草坪色泽、提高草坪质量的目的，且与化肥配施效果最佳。

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(责任编辑:惠红)

Effect of municipal waste compost on growth of Festuca arundinacea and soil property

FU Xueqin1，CHEN Xia2，LONG Zhong-er1(1.College of Life Sciences，Jiangxi Normal University，Nanchang 330022，China;2.Soil Fertilizer and Resource Environment Research Institute，Jiangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanchang 330200，China)，J.Plant Resour.＆Environ.2012，21(2):96－101

Using pot experiment，changes of growth ofFestuca arundinaceaL.and soil property were compared under applying 130 g waste compost per pot(T1)，1.5 g chemical fertilizer per pot(T2)and 130 g waste compost and 1.5 g chemical fertilizer per pot(T3).The results show that soil bulk density of T1 and T3 groups is significantly lower，cation exchange and contents of organic matter，available N，available P and available K in soil are significantly higher than those of the control(no fertilizer)and T2 groups with bigger increasing range of T3 group.Also，contents of Pb，As，Cu，Cr and Cd in soils of T1 and T3 groups are higher than those of the control and T2 groups，while contents of Pb，As，Cu and Cd in soil of T1 group are significantly higher than those of T3 group，but these heavy metal contents are less than the level of soil environmental quality standards，and cannot cause the soil environment pollution.Seed germination rate ofF.arundinaceain T1 and T3 groups is significantly lower than that of the control and T2 groups，but that increases gradually with prolonging of germinating time，indicating inhibition effect of waste compost on seed germination is temporary.Fertilizer can obviously improve growth ofF.arundinacea.Generally，plant height，dry weight of above-ground part and root，N and chlorophyll contents in leaf ofF.arundinaceain T1，T2 and T3 groups are significantly higher than those in the control.In which，plant height，dry weight of above-ground part and N content in leaf of T1 group are lower during earlier cultivated stage but higher during later cultivated stage than those in T2 group，while growth indexes ofF.arundinaceain T3 group are generally the highest.It is suggested that use of waste compost can improve soil property and enhance soil fertility.Waste compost has a sustained-releaseeffect，can improve growth status and turf quality ofF.arundinacea，and has the best improvement effect when mixed applying with chemical fertilizer.

municipal waste compost;Festuca arundinaceaL.;soil property;seed germination;growth

book=2012,ebook=62

X705;S688.404

A

1674－7895(2012)02－0096－06

2011－09－07

江西省科技支撑计划项目(20090812);江西省农牧渔业科研计划项目(201126－08)

付学琴(1975—)，女，江西樟树人，在职博士生，主要从事微生物生态学研究。