城市污泥复合基质对道路边坡高羊茅生长影响的可行性研究

谭有维　吕超　杨品学　黄敏

摘要：指出了城市污泥的合理化利用一直是研究者们关注的一个热点问题。主要讨论了掺加不同质量比例的城市污泥用于制作复合基质对边坡高羊茅的生长影响，包括生长状况、叶长、根长等，目的是为城市污泥的绿色利用提出合理化建议和可行的途径。实验结果表明：城市污泥制作的生态基质能够明显促进高羊茅的生长，与不施用化肥和施用化肥对照相比，掺加污泥比例为30%的生态基质对高羊茅的生长效果促进效果最好，发芽率、根长、苗高均有显著提高。因此，提出了将城市污泥用于制作生态基质，既可以解决城市污泥的绿色利用问题，又可以促进植物的良好生长，是一个资源合理化利用、绿色环保的有效方法。

关键词：城市污泥;复合基质;边坡;高羊茅

中图分类号：S143.8 文献标识码：A 文章编号：1674-9944（ 2020） 2-012303

1 引言

近年来，随着我国经济的发展和城镇化的不断推进，城市污水厂的建设规模不断擴大，污水处理程度逐步提高，污水处理技术提升带来最大的特征便是剩余污泥的产量也逐渐增加[1]。据统计，上海市2007年污泥产量达到了87.5万t，预计2020年将会达到215万t[2];国内其他城市也有类似的增长幅度和增长趋势。截至2017年，全国年污泥产已达到2200万t，并呈现不断递增的趋势，预计到2020年污泥产量将突破8000万t[3]。

一般情况下，处理城市污泥的方式有以下几种，分别为污泥填埋、污泥农用和污泥焚烧等[4]。但是，这几种处理方式均会产生一定的环境污染问题。例如污泥填埋后渗滤液会污染土壤，且土壤会有恶臭气体产生等问题[5];污泥农用主要是利用污泥中含有丰富的N、P、K等作物需要的元素[6]，污泥直接农用虽然是对资源的一种重新分配，但是长期监测发现，土壤和种植物体内重金属含量会不断增加甚至超标，污泥农用对土壤和植物体都会增加风险;污泥焚烧是使污泥中有机物完全碳化的一种污泥处置方法[7]，焚烧法不但投资费大、运行费用高，还会产生很多例如二氧化硫、二哑英等有毒有害气体，这样也大大限制了焚烧法的应用[8]。因此，研究者们需要寻求一种绿色环保的方法进行城市污泥的处理利用[9]。笔者将城市污泥用于道路边坡生态基质的制作，既可以促进植物的高效生长，避开食物链的不利影响，又可以实现废弃资源的合理化再利用，是一种行之有效的解决途径。

2 材料准备和实验方法

2.1 实验材料准备

实验用城市污泥取自南湖生活区附近，污泥取样后将污泥放置阳光下风干并通风除臭，磨碎后过2 mm土壤筛（圆孔筛），将杂质筛选出来后备用。城市污泥的主要理化性质见表1所示。

2.2 城市污泥生态基质处理

经过检测后表明城市污泥的理化性质均符合国家及行业标准，因此不需要做化学处理。污泥经过晒干、破脆处理后，为了营养效果的最大化和增大基质的透水透气性，采用摇筛机筛选出孔径0. 075～2 mm的污泥进行实验。

2.3 草坪栽培实验

实验采用规格为37 cm×20 cm×15 cm的花盆种植，每盆装种植土2.5 kg，实验所用草种为高羊茅种子，每盆播种100粒。为保证高羊茅种子的顺利发芽，播种后至发芽中间一个星期放在室内种植。室内保证温度20±5℃，相对湿度40%～65%，保持通风透气为保证后续的实验情况与边坡实际情况相接近，在室外采用仿真边坡种植高羊茅，其中边坡倾角为30。（图2）。

将处理过的城市污泥与珍珠岩、草木灰复合为基质，为了对比在不同城市污泥掺加比例情况下的高羊茅生长情况，我们设置了不同质量配比的实验组。具体的生态基质配比情况如表2所示。

为防止偶然误差，所有实验组均设置3组平行试验，后续实验结果均取平均值。

2.4 实验指标测定

实验人员在播种第7d开始计算发芽率，发芽后每隔7d测定一次苗高，实验总周期中，共测定了6次，待高羊茅完全成熟后，开始测量根长（图3）。

3 实验结果分析

3.1 不同质量配比的基质对高羊茅种子萌发的影响

实验人员于播种后10天开始计算发芽率，发芽高羊茅的数量应该由统计的根系决定。如表3所示。

由表3可以看出，与N1和N8对比N4的发芽率更高，说明当污泥质量在基质配比中占30%时，对高羊茅种子的萌发促进效果最好。与N1相比N2、N3的发芽率略微提升了一点点，但是低于N8的发芽率，说明当污泥质量配比为10%、20%时对高羊茅种子的萌发有一定的促进但是并不明显。而N5、N6、N7的发芽率均低于N1，说明随着污泥含量的增加，重金属含量也随之增加了，对种子的萌发的抑制效果也越来越明显。有研究已经表明，污泥中含有一些促进生长激素类激素，对植物种子的萌发有一定的促进作用，但是当含量增加之后，重金属也随之增加了，对种子的抑制效果也越加明显，本实验结果与该研究结果相符。

3.2 不同质量配比的基质对高羊茅生长的影响

播种60 d后开始测量不同基质配比的高羊茅根长，应该取生长状况良好的高羊茅根系，为防止偶然误差，取3组根长计算平均值。如表4所示。

由表4可以看出实验组的根长随着污泥掺加比例的提高而呈现先增大后减小的趋势，N4的长势最好，其根长相比N1和N8分别提高了11%、5%，说明该污泥掺加比例的基质对高羊茅促进效果最好。

实验人员将高羊茅迁移至室外试验后，即开始记录高羊茅的苗高，为准确记录高羊茅在整个发育阶段苗高的变化情况，每隔一周记录一次，共记录6次。为防止偶然误差，取3组苗高计算平均值。如表5所示。

由表5可以看出，高羊茅种子在第二周到第五周即进入快速生长阶段，生长速度呈现整体先增大后减少的趋势。与N1和N8相比N4的生长状况更好，苗高提高了24. 6%，生长速度也提高了，说明当污泥的掺加比例在30%的时候，对高羊茅种子的生长促进效果最好。N2、N3与N1相比苗高提升并不明显，但是随着污泥掺加比例的提高，是有一定的促进效果的。N5、N6、N7与N1相比对高羊茅的生长已经有了一定的抑制效果，并且随着污泥质量分数的提高抑制效果越明显。

4 结论与展望

根据以上实验结果可知，主要结论如下。

（1）采用经过处理后的城市污泥制作的复合基质，污泥中的有机质、营养元素含量较高，且各类重金属含量远远低于国家及行业标准，可以明显的促进高羊茅的生长。

（2）施用污泥质量分数为30%的复合基质对高羊茅的根、茎、叶的生长都会有极大地的促进效果，且高羊茅的种子成活率和生长速度也明显的提高。

（3）当施用污泥的质量分数较低时，对高羊茅的生长有一定的促进效果，但是促进效果并不明显。当质量分数较高时，重金属含量也随之增加了，对高羊茅生长的抑制效果也越来越明显。

根据目前道路边坡复合基质发展趋势，生产适合边坡的复合基质是目前城市污泥等废弃物资源化发展的重要方向，可以拓宽城市污泥的处理途径，也有利于保护耕地和提高土壤肥力。

参考文献：

[1]卢珏，王宇峰，基于底泥堆肥的园林绿化基质生产研究[J].杭州师范大学学报（自然科学版），2019 ，18（4）：411-417.

[2]王娟娟，污泥烧结制植物栽培基质技术及应用研究J].环境研究与监测，2019，32（2）：42-45.

[3]周惠民，何丽斯.花卉无土栽培泥炭基质的替代研究[Jl.江苏林业科技，2019，46（3）：45-48.

[4]史弋，王宇翔.污泥改良沙質土壤合适配比及对白菜生长的影响[J].江苏农业科学，2019，47（5）：136-139.

[5]钟平，邵文奇.污泥草木灰水稻育苗基质的使用技术[J].金陵科技学院学报，2019，35（1）：62～64.

[6]徐晨，盛思敏.不同栽培基质对北美海棠生长及生理特性的影响[J].安徽科技学院学报，2019，33（2）：34-38.

[7]张冬弛，张悦.城市污泥与园林落叶复配作为绿化基质在黑麦草上的应用[J].磷肥与复肥，2019，34（1）：39-40.

[8]刘丽娟，冷平生，城市污泥和建筑垃圾混合基质对臭椿生长及重金属转移的影响[J].应用与环境生物学报，2018，24 （6）：1390-1397.

[9]梁华祖，尚卫辉.城市污泥堆肥对锦紫苏生长的影响[J].湖北农业科学，2018，57（23）：71—75 ，80.

作者简介：谭有维（1994-），男，武汉工程大学土木工程与建筑学院学生。

通讯作者：吕超（1996-），男，硕士研究生，主要从事道路边坡植被防护方向研究。