组配改良剂对园林废弃物堆肥基质理化性质及鸟巢蕨生长影响

龚小强，孙向阳，李 燕，李素艳，张 璐

（北京林业大学 林学院，北京100083）

随着中国国民经济不断提升，城市绿化建设迅速发展，园林废弃物如枯枝落叶、灌木修剪物、草坪修剪物和残花等的产生量也急剧增加［1］。传统的焚烧和填埋处理方式，不仅污染大气和水体，而且浪费宝贵的生物质资源，因此，无害化和资源化处理是一种必然趋势［2］。堆肥化处理是目前园林废弃物资源化处理最具前景的技术之一［3］。堆肥法是利用微生物活动，将含大分子有机物质的园林废弃物转化为富含腐殖酸和可溶性营养元素的堆肥产品，进而可以将产品应用为栽培基质、有机肥和土壤覆盖物［4］。然而，堆肥过程产生的大量小分子有机物及矿质营养使得产品出现pH值、EC值偏高，营养不均衡等问题，在作栽培基质应用过程中，往往导致苗木出现盐害及烧苗现象［5］，使得其作为栽培基质添加比例较低。如北京林业大学张璐［6］等研究园林废弃物堆肥产品作为青苹果竹芋替代基质，以添加50%为宜；张强［7］等研究园林废弃物堆肥产品作为马齿苋、矮牵牛、彩叶草栽培基质，也以添加50%为宜，超过70%就发生毒害作用。因此，有效降低基质pH值、EC值和改善堆肥基质理化性质，成为现阶段园林废弃物产品用作栽培基质急需解决的问题之一。

竹酢液是竹炭生产过程中竹材热解成分的冷凝回收液，主要是有机酸、酚类、酮类、醇类和酯类等，其中醋酸占有机成分的50%左右［8］，已有研究［9-10］其能作为有效的盐碱地改良剂。麦饭石自身具有良好的溶出性能，能够溶出 Mg2+、Cu2+、Zn2+等微量营养元素，而且对矿质营养和重金属元素具有良好的吸附和解吸作用，同时麦饭石还具有双向调节水体pH 值作用［11-13］，已有研究［14-16］能有效改良土壤，并对植物生长具有良好的促进作用。本文选取竹酢液和麦饭石作为改良剂，研究其对园林废弃物堆肥基质栽培后理化性质及对鸟巢蕨（Asplenium nidus）生长发育影响，以期能筛选适宜鸟巢蕨生长的园林废弃物堆肥基质的最优改良配比，同时也为园林废弃物资源化利用于花卉无土栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试园林废弃物堆肥产品来源于北京市京圃园生物工程有限公司堆肥基地，（堆肥起始条件是调节C／N至25，含水量60%～70%，加入5mL／kg自制菌剂（康氏木霉和白腐菌混合菌种），堆体每7d翻堆1次，并补充水分使得含水量达到60%～70%，共堆肥42d，其中堆肥温度达到杀灭病原微生物要求55～60℃为4d，堆肥至42d时接近环境温度，达到腐熟）。堆肥产品的基本性质如下：pH值8.62，EC值3.787ms·cm-1，有机碳221.3g·kg-1，全氮18.93g·kg-1，全磷4.16g·kg-1，全钾9.68g·kg-1，速效氮416.41mg·kg-1，速效磷663.89 mg·kg-1，速效钾1014.35mg·kg-1，总Cu含量0.42mg·kg-1，总Zn含量1.34mg·kg-1，总Fe含量11.03mg·kg-1。

供试改良剂：竹酢液精制液，购自桂林新竹大自然生物材料有限公司，pH值2.92，EC值1.27ms·cm-1）；麦饭石粉，购自桂林新竹大自然生物材料有限公司，325目。

供试植株：为花乡花木集团顺义区草桥镇苗圃提供生长3个月的鸟巢蕨幼苗。

1.2 试验方案

本研究于2012年4月在北京花乡花木集团草桥镇苗圃温室内进行，将堆肥基质按表1所示依次加入竹酢液稀释（竹酢液添加量为按稀释后500 mL／kg加入，对照为添加蒸馏水500mL／kg的量）和麦饭石粉，共7个处理，加入改良剂后放置反应7 d后，进行植物栽培。选取株高14～15cm，叶片生长健壮，根系无损伤、无病害的鸟巢蕨幼苗，置于150mm×132mm栽培，每个处理重复60次，整个栽培试验周期为180d，各个处理栽培管理均一致。

表1 试验设计Table 1 Design of experiment

植株生长180d后，各个处理随机选择10株，取出洗净，测定株高、冠幅、鲜质量、叶绿素含量，之后植株在105℃下杀青10min，然后在75℃烘干至恒重，最后植株粉碎过1mm筛，测定植株全N、全P、全K含量。同时，采集基质样品，样品分为两部分：一部分自然风干处理，测定pH、EC，基质容重、总孔隙度、持水空隙、通气孔隙；另一部分于75℃烘干至恒重后，粉碎过1mm筛，测定有机碳含量，全N、全P、全K含量，速效N、速效P、速效K含量，总Cu、总Zn、总Fe含量。

1.3 测定项目及方法

基质容重、总孔隙度、持水空隙、通气孔隙特性的测定参照田赟［17］等的方法：取风干基质加入200 mL容量环刀（W0）中，记录重量W1，浸泡24h后记录重量W2，自然沥干4h记录重量W3，最后在65℃烘干至恒重，记录重量W4，按下列公式计算：基质容重（g·cm-3）=（W4-W0）／200；总孔隙度（%）=（W2-W4）×100%／200；通气空隙（%）=（W2-W3）×100%／200；持水空隙=总孔隙度-通气空隙。

基质酸碱度（pH）和电导率（EC）使用pH计和电导率测定仪（MP521，上海三信仪表厂）测定，固液比为1∶5。基质有机碳含量采用重铬酸钾外加热法测定；碱解N采用碱解扩散法；速效P采用0.5 mol·L-1碳酸氢钠浸提，钼锑抗比色法分析，紫外可见分光光度计（752N，上海精密科学仪器有限公司）测定；速效K采用1mol·L-1乙酸铵浸提，火焰光度计（FP640，上海精密科学仪器有限公司）测定。

参照鲍士旦［18］的方法对基质样品用浓硫酸、过氧化氢进行消解，消解液进行全N、全P、全K含量，总Cu、总Zn、总Fe含量测定。全N采用凯氏定氮法测定；全P采用钼锑抗比色法分析，紫外可见分光光度计（752N，上海精密科学仪器有限公司）测定；全K采用火焰光度计（FP640，上海精密科学仪器有限公司 ）测定，总Cu、Zn、Fe采用电感耦合等离子体光谱仪（prddigyXP，美国Leeman Labs公司）测定。

鲜质量测定：用精度0.01g电子天平分别称量洗净后的鸟巢蕨新鲜成株鲜质量；

株高、冠幅测定：鸟巢蕨成株株高、冠幅均采用尺度0～100mm软尺测定，株高测定基质表面至植株顶端高度，冠幅测量鸟巢蕨成株纵向和横向的冠幅直径，按公式S=π×（d／2）2计算冠幅面积。

叶绿素含量测定参照张宪政［19］的丙酮乙醇混合液法方法测定；

植株全N、全P、全K含量测定同上述基质测定方法。

1.4 数据处理方法

试验数据采用 Microsoft Office Excel 2003 和SPSS 18.0数据处理软件，进行方差分析和多重比较。

2 结果与讨论

2.1 组配改良剂对园林废弃物堆肥栽培基质物理性质的影响

温室条件下栽培180d后，基质的物理性质变化如表2所示。可以看出，6个组配改良剂处理对基质的容重、总孔隙度、持水空隙和通气孔隙影响不同。通过方差分析和多重比较（p＜0.05），6个组配改良剂处理基质容重与对照均差异均不显著；6个组配改良剂处理中，T6总孔隙度显著高于CK，其它处理则与对照差异不显著；6个组配改良剂处理基质持水空隙与对照均差异均不显著；6个组配改良剂处理中，T6、T5通气孔隙显著高于CK，T1显著低于于CK，T2、T3、T4、与CK差异不显著。

综上可见，组配改良剂的施加对栽培基质容重、总孔隙度、持水空隙和通气孔隙影响不明显，相比于对照。其中仅T6处理同时对总孔隙度和通气空隙影响显著。

表2 不同处理基质栽培180天后物理性质变化Table 2 Influences of different treatments on physical properties of the media after planting for 180days

2.2 组配改良剂对堆肥基质化学性质的影响

温室条件下栽培180d后，基质的化学性质变化如表3所示。组配改良剂处有机碳含量T3和T5含量相近，均显著低于对照CK，分别降低11.86%和14.75%，T2、T4和T6含量相近，相比对照降低5.84%、6.28%、3.58%，与对照差异未达显著，T1高于对照4.52%，但差异不显著。组配改良剂处理基质中有机碳含量较对照降低，可能是由于堆肥基质在栽培过程也会发生缓慢降解［4］，而竹醋液和麦饭石添加具有促进基质当中微生物的活动，加速有机物质降解作用引起［20］。

组配改良剂处理基质pH均显著低于对照处理7.39，T1-T6基质pH在7.04～7.21范围，均在理想范围6.0～7.5［21］内。对照基质相比初始pH降低，可能是由于栽培过程灌溉的淋洗作用。组配改良剂基质pH值较对照降低主要原因可能是：由于一方面竹酢液本身呈酸性，稀释加入后与基质中碱性物质发生中和反应［5］；另一方面麦饭石可以析出Al3+，在碱性条件下，Al可以 H2AlO-3形式存在，带负电荷，在酸性条件下，以Al（OH）+2形式存在，能够起到双向调节pH值作用［11］。

表3 不同处理基质栽培180 d后化学性质变化Table 3 Influences of different treatments on chemical properties of the media after planting for 180days

组配改良剂处理基质EC均高于对照处理1.12 ms·cm-1，T3、T5和 T6分别提高25%、27.68%、41.07%，与对照CK差异显著，T1、T2和T4分别提高16.07%、20.54%、11.61%，差异未达显著，组配改良剂T1～T6基质EC值在1.25～1.58ms·cm-1，均在植物生长安全EC值范围为0.70～2.60 ms·cm-1内。组配改良剂处理基质较对照EC值提高可能是当中麦饭石粉具有极强溶出性，能够提供营养元素离子，同时具有的吸附和解析能力，能够维持基质营养均衡，防止营养元素随灌溉淋洗出［12］。

组配改良剂处理基质全N含量均高于对照处理，其中T4、T5和T6与对照CK差异显著，分别提高33.09%、52.88%、23.84%，T1、T2和 T3分别提高17.71%、13.54%、18.44%，但与对照差异不显著。组配改良剂处理加入提高了基质全P含量，其中T4和T5显著高于CK，分别提高42.72%和109.60%，T1、T2、T3、T6处理分别提高19.81%、3.41%、15.79%、24.46%，与对照差异未达显著。组配改良剂处理基质全K含量均高于对照处理，T2、T4、T5、和 T6 显著高于对照，分别提高31.19%、32.96%、40.51%、33.76%，T1 和 T3 处理分别提高22.83%、21.22%，与CK差异不显著。组配改良剂处理基质中N、P、K营养元素的增加可能是由于栽培过程有机物质缓慢降解释放出营养元素所致［23-25］，这与有机物含量降低变化一致。

组配改良剂处理基质碱解N含量近似或高于对照处理，T2、T5、T6显著高于对照CK，分别提高12.07%、15.38%、12.09%，T3和 T4分别提高2.90%、2.33%，T1则略降低0.49%，均与CK差异不显著。组配改良剂处理加入，相比对照处理，提高了基质速效P含量，速效P含量T5到T6显著高于对照CK，分别提高31.72%、31.44%，T1、T2、T3、T4处理分别提高12.80%、11.20%、14.30%、7.32%，与CK差异未达显著。组配改良剂处理基质速效K含量提高，其中T3、T5和T6高于对照7.35%，8.68%、9.70%，差异未达显著，T1、T2、T4低于对照26.87%、22.91%、19.32%，差异显著。组配改良剂处理基质中碱解N、速效P、速效K含量提高，同样可能是因为有机质缓慢降解，释放营养元素引起［23-25］。而T1、T2、T4速效钾含量显著低于CK，可能是由于灌溉不均匀淋洗作用引起。

6个组配改良剂处理对基质的Cu、Zn和Fe含量均有积极影响。6个组配改良剂处理基质Cu含量T5到T6显著高于对照CK，分别提高44.12%、94.11%，T1、T2、T3、T4与CK差异不显著，分别提高32.35%、11.76%、2.94%、8.82%。组配改良剂处理加入提高了基质Zn含量，T1-T6处理均显著高于对照 CK，分别提高41.84%、28.57%、29.59%、27.55%、57.14%、50.00%。组配改良剂处理基质Fe含量均高于对照处理，T5显著高于对照32.30%，T1、T2、T3、T4和T6分别提高9.57%、2.46%、4.12%、12.24%、5.25%，与CK差异不显著。基质的Cu、Fe和Zn含量增加，可能是一方面是基质有机物降解增加营养元素含量［23-25］；另一方便麦饭石自身溶出性能够提供Cu、Fe和Zn营养元素［12］。

综上可见，组配改良剂的施加降低栽培基质有机碳含量和基质pH值，提高基质EC值及全氮、全磷、全钾、碱解N、速效磷、速效钾营养元素含量，同时对微量元素Cu、Zu、Fe含量提高有积极作用。各个组配改良处理中以T5处理的效果最为显著，有机碳含量提高14.75%，EC值提高27.68%，全氮、全磷、全钾提高52.88%，109.60%，40.51%，碱解氮、速效磷、速效钾提高15.38%、31.72%、8.68%，Cu、Zu、Fe含量提高44.12%、57.14%、32.30%，优于其他处理。

2.3 组配改良剂对鸟巢蕨植株生长的影响

从图1可见，T3、T5和T6处理植株鲜质量均显著高于CK处理，其中T5鲜质量最高，T6次之，T3最低，分别较对照CK提高35.79%、21.08%、13.4%，而T1、T2和T4处理植株鲜质量与对照差异不显著，分别提高7.54%、5.72%、7.50%。

植株株高仅T6处理显著高于CK处理，提高22.53%，而T1、T2、T3、T4和T5处理植株株高提高1.90%、1.42%、4.62%、2.77%、9.33%，与对照差异均未达显著。

从图1可见，T2、T4、T5和T6处理植株冠幅均高于CK处理，差异达显著，其中T6处理冠幅最高，T5、T2次之，T4最低，分别较对照CK提高68.54%、57.02%、44.76%、42.54%，而 T1 和 T3处理植株冠幅提高1.92%、3.25%，与对照无显著差异。

7个处理当中，CK处理植株叶绿素含量最低，T1-T6分别提高2.53%、3.80%、7.60%、5.69%、8.22%、8.86%，但各个处理与对照差异均不显著。

综上可见，组配改良剂添加促进了植株生长，提高了生物量的积累（鲜质量）、株高、冠幅，叶绿素含量。本研究结果与鲍滨福等研究［26］以竹酢液为调节剂作用一致，均显著地提高农林作物的产量，改善其品质。同时也与苏国立［15］等研究以麦饭石对水稻产量品质提升作用一致。改良处理的鸟巢蕨植株生物量增加可能是由于基质相应有效营养元素含量提高引起（表3）。其中各组配改良剂处理以T6效果最佳，鲜质量、株高、冠幅，叶绿素含量分别提高35.79%、22.53%、68.54%、8.86%，T5 效 果次之，鲜质量、株高、冠幅，叶绿素含量分别提高21.08%、9.33%、57.02%、8.22%。

图1 不同处理对鸟巢蕨生长影响Fig.1 Effects of different treatments on the growth of A.nidus

2.4 组配改良剂对鸟巢蕨植株营养含量的影响

从图2可见，组配改良剂处理植株全氮含量均高于对照组，差异显著（p＜0.05），6个组配改良剂处理植株全氮含量为T5＞T4＞T6＞T2＞T3＞T1，较 CK 处理分别提高64.88%、58.15%、54.76%、54.17%、54.16%和39.29%。组配改良剂的加入提高了鸟巢蕨植株的全磷含量，除T1处理与CK差异不显著，T2～T6处理均显著高于CK，全磷提高T4＞T5＞T6＞T2＞T3，相比于对照，分别提高 61.67%、55.12%、50.00%、45.04%和18.33%。组配改良剂的加入同样提高了鸟巢蕨植株的全钾含量，其中T2、T3、T4和T5处理植株全钾含量均显著高于CK处理，全钾提高T4＞T5＞T3＞T2，分别提高21.44%、18.96%、17.16%和15.34%，而T1和T6处理全钾提高相比CK差不显著。改良处理的鸟巢蕨植株全氮、磷和钾的增加可能是由于基质相应有效营养提高引起（表3）。本试验研究的结果与戚俊［20］研究竹酢液对杉木营养元素提高效应影响一致。同时，也与赵英［14］等研究麦饭石对植物营养含量具有提升作用一致。

综上可见，组配改良剂添加提高植株全氮、全磷、全钾营养元素含量。组配改良处理中T4、T5效果最佳，全氮分别提高58.15%、64.88%，全磷分别提高61.67%、55.12%、全钾分别提高21.44%、18.96%。

图2 不同处理的植株营养含量Fig.2 Effects of different treatments on the nutritional state of Asplenium nidus plants

3 结论

本试验条件下，组配改良剂的施加对栽培基质容重、总孔隙度、持水空隙和通气孔隙等物理性质影响不明显。

组配改良剂的施加对栽培基质化学性质影响明显，降低有机碳含量和基质pH值，提高基质EC值及全氮、全磷、全钾、碱解N、速效磷、速效钾营养元素含量，同时对微量元素Cu、Zu、Fe含量提高有积极作用。

组配改良剂添加促进了植株生长，提高了生物量的积累（鲜质量）、株高、冠幅，叶绿素含量，同时提高植株全氮、全磷、全钾营养元素含量。

各个组配改良剂中T5的综合效果最为显著，即稀释1 000倍竹醋液500mL／kg+40g／kg组配改良剂能有改善基质理化性质，促进鸟巢蕨生长和养分积累，因此推荐生产中施用。

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