基于建筑泥浆脱水泥饼的基质配方对绿植生长发育的影响

王福喜 刘劲驰 吴定桂 左小凡

摘要：以建筑泥浆脱水泥饼为试验材料，经过理化性质的初步调整后，使用4种辅材以及不同配比的微生物有机肥料对脱水泥饼进行结构性改良，研究不同基质配方对高羊茅、小松菜、豌豆生长发育的影响。结果表明，经过改良后脱水泥饼的理化指标达到绿植标准，试验绿植的发芽率均超过80%，植物干质量有极大的提高。其中，稻壳炭基质的添加对高羊茅的生长促进效果最明显;在肥料施加量适当的情况下，稻壳炭基质也能促进小松菜的生长;纸屑基质更适合于豌豆的生长。脱水泥饼改良基质（人工绿化种植土壤）能有效提供植物生长发育的条件，本研究结果实现了将城市固体废弃物——建筑泥浆脱水泥饼资源化利用于城市绿化种植。

关键词：建筑泥浆脱水泥饼;调质改良;基质栽培;植物生长;发芽率

中图分类号：X799.1   文献标志码： A  文章编号：1002-1302（2020）23-0250-05

目前，城市建设发展越来越快，建筑施工过程中产生的建筑泥浆也日渐增多[1]。泥浆主要是由水、黏性土颗粒、膨润土颗粒及各种药品添加剂组成的一种浓稠液态物质。研究发现，建筑工地产生的泥浆含水率通常大于85%，而且底泥颗粒细小，导致颗粒难以浓缩沉降，因此泥浆需要占用大量的贮存空间，这给建筑泥浆的后续处理带来很大困难[2]。若不及时处理建筑泥浆，会影响正常施工，而违法投弃建筑泥浆会造成极大的环境风险，使土或水环境受到污染[3]。因此，如何将建筑泥浆妥善处理和对其资源化利用，已经成为目前城市发展的一大难题[4-5]。

建筑泥浆脱水泥饼产量大、运输处理困难、无害化成本高，研究出建筑泥浆脱水泥饼减量化、资源化的合理方法，能使城市固体废弃物消纳于城市，响应城市绿色发展的要求，带来较好的经济和广泛的社会效益。

本试验分析了改良前后建筑泥浆脱水泥饼的理化性质，筛选基质材料，得出最合理的基质配比方案，进行盆栽试验[6]，观察记录高羊茅、小松菜和豌豆的发芽情况与生长情况，将城市固体废弃物——建筑泥浆脱水泥饼资源化利用于城市绿化。研究建筑泥浆脱水泥饼基质对绿植生长的影响，确定城市固体废弃物——建筑泥浆脱水泥饼在城市绿化种植方面资源化利用的可行性。

1 材料与方法

1.1 试验时间和地点

试验于2019年1—6月在江苏省南京市玄武区南京林业大学实验室进行。

1.2 试验材料

1.2.1 供试植物 采用高羊茅、豌豆和小松菜为试验植物，高羊茅为我国城市绿化的常用植物，豌豆和小松菜是我国常见农作物。

1.2.2 供试基质 空白土壤采自南京林业大学地下（2.5 m 以下）深层土壤，为黄黏土，属于黏壤土类，将采集到的土壤置于干燥通风处自然风干备用，其理化性质见表1;建筑泥浆脱水泥饼采自江苏省南京市建筑泥浆处置中心，其理化性质见表1，其重金属含量见表2。

1.2.3 供试改良材料 柠檬酸、纤维材料（纸屑、细秸秆、木屑）、稻壳炭、保水剂[聚丙烯酰胺（PAM）]和有机肥料。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计 脱水泥饼理化性质结构改良：采用浓度为60%的柠檬酸（CA），调节脱水泥饼pH值至中性;使用质量分数为0.08%～0.15%的PAM提高其保水性及阳离子交换量;采用毛细吸水时间（CST）试验考察改良基质的孔隙度和保水性，得出改良基质的辅材最佳质量配比为木屑3.5%、纸屑2.5%、细秸秆5%、稻壳炭4%;将上述材料和4种辅材类型按质量比例与脱水泥饼均匀混合，使脱水泥饼各理化指标符合CJ/T 340—2011《园林绿化种植土壤》标准。

脱水泥饼肥力改良：通过添加有机肥料改善脱水泥饼肥力，添加有机肥料的质量比为0、1.5%、3.0%、8.0%，制成20种种植基质，具体混配方案见表3。

绿植发芽种植试验：将调配好的基质装在穴盘内，分别种下3种种子（高羊茅、小松菜、豌豆）。每槽5粒、插好地牌，做好标记，每个处理4个重复。整个试验过程在恒温、恒湿的光照培养箱中进行，保持湿度70%、温度 25 ℃、光照8 h/d。植物发芽前期每天浇1次水，浇透为止，直到成长发芽，之后每2～3天浇1次水，拍照并做好记录。出苗后，计算发芽率，成苗后测定植物干质量。

1.3.2 测定项目和方法 土样打碎、混匀，去除杂质、石砾，风干過筛（2 mm）后，用于土壤理化性质测定。pH值用浸提法[7]（土水体积比1 g ∶ 5 mL）测定;有机质含量采用重铬酸钾-硫酸氧化法[8]测定;碱解氮含量采用碱解扩散法[9]测定;有效磷含量采用碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法[10]测定;速效钾含量采用醋酸铵浸提-火焰光度法[11]测定;阳离子交换量（CEC）采用CH3COONH4交换法[12]测定;土壤机械组成用密度计测定。土壤中细菌、放线菌和真菌3类微生物量采用稀释平板法[13]测定。土壤酶活性参照张建军等报道的方法[14]测定。植物成熟后需测量生长高度，用剪刀紧贴基质面剪掉地上部，分离茎与叶烘干置于烘箱，烘干至恒质量后，用电子天平称量。

2 结果与分析

2.1 改良前后建筑泥浆脱水泥饼性质对比

建筑泥浆脱水泥饼结构致密，透气性差[15]，不能直接用于城市绿化，须根据绿化土种植标准，对建筑泥浆脱水泥饼进行改良，即调节脱水泥饼的pH值、孔隙度、保水性、所含营养元素氮磷钾的含量。调节改良后脱水泥饼的理化性质（表4）符合绿化种植土标准，故可进行绿化种植试验。

建筑施工过程中投加的膨润剂具有强碱性，且脱水泥饼属于危险废弃物，脱水泥饼pH值为12.35 明显高于自然土壤，因此采用60% CA调节脱水泥饼的pH值到中性。CA作为一种具有螯合功能的有机酸，无毒无害、化学性质稳定、易溶于水，CA电离出部分H+，适用于碱性土壤改良，且成本低、可降解。

3 结果与讨论

本试验研究了脱水泥饼改良的材料和方法，将改良后的脱水泥饼与辅材、肥料按不同比例混合，进行了高羊茅、小松菜和豌豆等植物的盆栽试验，研究改良基质对植物的生长影响，并得出以下结论：（1）采用有机柠檬酸、微生物有机肥料、PAM保水剂、4种辅材对脱水泥饼理化性质进行改良后，城市固废脱水泥饼可以达到绿化种植指标要求。（2）通过盆栽试验，脱水泥饼基质能有效提高高羊茅、小松菜、豌豆的发芽率，最大发芽率分别能達到92%、89%、92%。（3）从植物生长状况来看，肥料配比为1.5%的稻壳炭基质可以有效促进高羊茅生长，肥料配比为3.0%的稻壳炭基质中小松菜的生长状况最佳，肥料配比为0的纸屑基质对豌豆生长的促进效果最好，最佳干质量均值能达到0.149 g/棵。

本试验在简便、有效、低成本的前提条件下，实现了对固体废弃物脱水泥饼的资源化城市循环利用，变废为宝。从经济效益、环保要求、技术条件等多方面来看，可以将脱水泥饼基质大量应用于城市的绿化种植。

参考文献：

[1]唐立鸿. 简单式屋顶绿化关键技术研究[D]. 广州：华南农业大学，2016：2-14.

[2]Krishnamurthy S，Viraraghavan T. Chemical conditioning for dewatering municipal wastewater sludges[J]. Energy Sources，2005，27（1/2）：113-122.

[3]李兴文. 城市建筑泥浆处理技术及资源化利用新途径——以宁波市为例[J]. 再生资源与循环经济，2015，8（12）：39-41.

[4]王 朴，胡红青，丁昭全. 武汉城市园林绿地土壤现状分析[J]. 湖北农业科学，2009，48（1）：78-80.

[5]王爱丽. 酞酸酯在湿地植物根际环境中的消减行为[D]. 天津：天津大学，2011：6-15.

[6]林 烽. 城市建筑泥浆渣土集中收纳、无害化处理及再生利用工作初探[J]. 海峡科学，2018（5）：28-30.

[7]林斌结，林月华，董直文，等. 有机肥对茶园土壤酸碱性的影响[J]. 茶叶，2019，45（3）：142-144.

[8]陈富伟，李 伟. 土壤酸碱度、含水量和有机质测量方法对比[J]. 云南化工，2020，47（8）：4-6.

[9]戴 域，李守权，罗 浩. 正交实验法优化土壤碱解氮最佳测定方法[J]. 广州化工，2020，48（13）：54-57.

[10]赵 凌，李嘉男，铁祥伟，等. 基于碳酸氢钠浸提-钼锑抗分光光度法的土壤有效磷测定[J]. 科技经济导刊，2020，28（22）：86.

[11]叶丽新. 土壤中速效钾及交换性钙镁同时测定的方法研究[J]. 中国资源综合利用，2020，38（8）：22-23，53.

[12]刘 蓉，邓 茂，李莹莹，等. 不同酸碱度土壤阳离子交换量的测定研究[J]. 中国环境监测，2020，36（1）：125-130.

[13]张 蓉. 煤矸山不同植被复垦地土壤微生物功能菌、酶活性及其影响因素[D]. 临汾：山西师范大学，2019：5-17.

[14]张建军，党 翼，赵 刚，等. 留膜留茬免耕栽培对旱作玉米田土壤养分、微生物数量及酶活性的影响[J]. 草业学报，2020，29（2）：123-133.

[15]韦 玮. 我国小城镇给水系统建设技术及给水污泥资源化研究[D]. 重庆：重庆大学，2006：4-22.

[16]仲海洲. 利用废弃生物质开发水稻育秧基质及其应用效果研究[D]. 杭州：浙江大学，2013：3-15.

[17]牟信刚. 护坡绿化基质筛选及其理化性质研究[D]. 泰安：山东农业大学，2008：4-16.

[18]Li Y，Chang S X，Tian L H，et al. Conservation agriculture practices increase soil microbial biomass carbon and nitrogen in agricultural soils：a global meta-analysis[J]. Soil Biology and Biochemistry，2018，121：50-58.

[19]马 达，高 定，刘洪涛，等. 城市污泥堆肥用作花卉栽培基质的效果评价[J]. 中国给水排水，2009，25（15）：115-116.王 勇，张育铭，朱洪磊，等. 高效纤维素降解菌的筛选及产酶活力测定[J]. 江苏农业科学，2020，48（23）：255-260.