无土草毯研究进展

2021-04-17 03:30:18常智慧赵人杰周艳萍段小春
安徽农业大学学报 2021年1期
关键词:泥炭草坪污泥

常智慧,赵人杰, 4,周艳萍,段小春

无土草毯研究进展

常智慧1,赵人杰1, 4,周艳萍2,段小春3

(1. 北京林业大学草业与草原学院,北京 100083;2. 北京林业大学园林学院,北京 100083;3. 上海绿芳草坪有限公司,上海 201717;4. 天津绿茵景观生态建设股份有限公司,天津 300000)

无土草毯是指不用土壤作为基质,而是将营养元素和矿物质根据草坪草生长所需科学的配置置入培养基质中,在培养基质中正常生长发育而成的可用于铺植的草毯。对无土草毯生产的基质种类、理化性质、栽培管理技术等进行了归纳总结。目前无土草毯采用的基质主要为泥炭、秸秆、城市污泥等有机基质,砂、蛭石及珍珠岩等无机基质以及有机材料与无机材料混合成的混合基质。无土草毯生产主要受到基质的容重、总孔隙度、大小孔隙比(气水比)和粒径等物理性质的影响,同时基质的酸碱性(pH值)、阳离子交换量(CEC)和电导率(EC值)等化学性质也是影响无土草毯栽培的关键因素。近年来有关无土草毯生产的栽培技术热点主要集中在隔离材料、基质厚度、草种播量及成坪时间等方面,其中隔离材料主要是无纺布、塑料地膜及遮阳网等;基质原料不同,其厚度也存在差异,但无论哪种基质,基质厚度均在1.5~3.0 cm之间为宜;此外无土草毯生产的草种播量以及成坪时间也因草种、播量以及地域的不同而存在差异。

无土草毯;基质;基质材料;理化性质;栽培管理技术

草坪在绿化、美化和改善城市环境、保护生态等方面具有重要作用[1]。随着社会及城市的快速发展,草坪的应用越来越广泛。由于直铺草毯建植草坪见绿快,操作简单,城市草坪大面积的建植对草毯的需求也越来越大,对草毯质量的要求也日益提高[2]。目前草毯生产多采用有土栽培方式,其不仅占用了大量耕地,而且由于有土草毯生产均为在同一土地重复生产,移植时每次带走2~3 cm的土壤,严重破坏土壤结构。此外,由于带土草毯重量大,其不仅运输不便,成本也较高[3-4]。

无土草毯作为一种既能有效保护土壤、防止土壤被破坏,又能利用工农业废弃物作为基质、变废为宝的草毯生产方式,早在20世纪40年代就有相关研究报道[5]。随着丹麦Grodan公司开发的岩棉栽培技术和英国温室作物研究所的营养液膜技术(NFT)成功,无土栽培技术得以广泛应用[6]。国际无土栽培学会将无土栽培定义为利用除天然土壤之外的基质,给植物提供水分、氧气等条件的栽培方式[7]。而无土草毯是指不以天然土壤为基质,而是利用能给草坪草生长提供所必需的营养元素和矿物质的基质生产草毯[2]。无土草毯生产不仅克服了传统草坪生产的缺点,具有生产周期短、不带土、质量小、易成活、成坪快且不破坏土壤资源及无病虫害等优点,同时又能将工农业废物再利用,具有广泛的推广前景[8]。

随着无土栽培技术的推广,到20世纪90年代初,我国的各大城市相继开始生产无土草毯[9]。近年来,随着我国科研以及生产实践的不断创新,无土草毯开始进入快速发展期[10]。目前国内外对无土草毯生产研究主要集中在基质种类、理化性质以及配方等方面,其中不同基质材料的选择及配比一直是研究的重点,研究报道也相对较多[2]。部分学者针对隔离层使用、基质厚度、草种播量以及成坪时间等无土草毯生产技术等也做了大量的研究。本文对国内外无土草毯基质材料、无土草毯基质理化特性以及栽培及管理技术等方面的研究进展进行归纳总结,以期为无土草毯的生产实践和深入研究提供参考。

1 无土草毯生产基质材料研究进展

目前,无土栽培技术在世界上大多数国家和地区中得以广泛应用,其中基质栽培形式占绝大多数[2,11]。基质栽培的核心是基质材料,基质要为植株提供水、气、肥等,确保其能吸收养分和水分[11]。根据基质的形态、成分和形状,无土草毯生产使用的基质可分为无机基质、有机基质和混合基质[10-13]。

1.1 有机基质

有机基质是指由天然或合成的有机材料组成的栽培基质。目前有关无土草毯基质的研究上主要是有机基质等研究,包括泥炭、秸秆、污水处理产生的污泥等[6]。除此之外,堆肥、草质纤维、粉煤灰、稻壳、椰糠、锯木屑等材料也有研究报道[2]。

1.1.1 泥炭 泥炭是沼泽中死亡植物残体积累转化形成的有机矿产资源[14]。泥炭中含有植物纤维,使其具有较强的吸附性[15]。泥炭不可再生,其结构稳定,营养丰富,疏松透气,持水性强等优点,在无土草毯的生产研究上有着广泛应用[16-18]。

有关如何利用泥炭作为无土草毯的栽培基质,进行无土草毯生产的相关研究较多,主要集中在基质配比方面[18-19]。陈玉琴[20]利用泥炭为主要基质成分,同时添加蛭石、有机肥、复合肥等4种不同添加物,研究了不同泥炭配方对多年生黑麦草(L)生长的影响,结果表明以泥炭∶蛭石∶有机肥=6:3:1再加复合肥的配方,黑麦草的生长情况好,草毯质量好,生产周期短。谢嘉霖等以高羊茅(L)、狗牙根(L.Pers.)及弯叶画眉草((Schrad.) Nees.)为试验草种,将泥炭同锯屑、炉渣、蛭石及珍珠岩按比例混合作为栽培基质进行试验,结果表明弯叶画眉草是3种草种中最适宜无土草毯生产的草种,以泥炭∶珍珠∶蛭石=2:1:1的配方可作为狗牙根无土草毯生产的优良基质[21]。王小山等[22]利用腐熟的草质纤维或木制纤维混合泥炭及其他材料,进行了无土草毯的基质配方试验,结果表明腐熟草质纤维∶泥炭∶炉渣=2:1:1为最佳混合处理。李磊等[23]分析了不同泥炭配比对pH值、有机质、土壤微生物量及草坪草生长量等的影响,结果表明泥炭能改善土壤理化性质,使草坪草生长量增加。

泥炭属于不可再生资源,而泥炭地是CO2的碳汇,它能降低温室气体排放,减缓全球气候变化[24]。尽管泥炭具有其他基质不具备的优势,但泥炭资源开采带来了资源浪费、生态破坏、水土流失等环境问题。因此,研究人员开始研究泥炭的替代物,无土草毯的栽培基质也开始使用可回收环保材料[25]。

1.1.2 秸秆 农作物秸秆是作物结实后留下的残留物,作为农作物副产品,产量巨大且品种繁多[26-27]。但目前秸秆回收利用率低,基本为焚烧或丢弃,对环境造成严重破坏[28]。秸秆中还含有大量的木质素、纤维素等养分[29],将秸秆作为无土栽培材料已成为研究热点。

蒙宇[30]以水稻秸秆作为无土草毯的栽培基质,研究了基质的理化性质、草毯生产指标以及抗旱性的影响,结果表明稻秸、猪粪便及秸秆腐熟剂的混合处理抗旱性优于稻秸、尿素及秸秆腐熟剂的混合处理。王佳将腐熟玉米秸秆与园土按不同比例配制成3种不同的基质,以适宜‘优异’草地早熟禾(L.)生长的泥炭与园土配比作为对照,研究腐熟玉米秸秆对‘优异’植株的生长指标及其生理生化指标的影响,结果表明腐熟玉米秸秆可以代替草炭用于‘优异’的栽培,且腐熟玉米秸秆与园土以1:4进行配比最为合理,其植株的各项生长指标和生理指标均与对照接近,草坪质量好,还能降低建坪成本,不增加后期草坪管理工作的负担[31]。陈秋全等[32]将秸秆与造布一起作为草毯的生产基质,研究表明秸秆和非织造布结合作为无土草毯基质,可增加草毯成坪后的强度。周蓉等[33]研究不同结构形式的秸秆基质与草坪草的理化性质及特点,结果表明长度较短的秸秆孔隙度大,吸水性好,且对草坪生长影响不大。晋建勇等[19]利用秸秆加工成为非织布制品,作为无土草毯的基质进行无土草毯试验,证明其是可行的。

秸秆作为无土草毯基质,腐熟技术的成熟与否对草毯的生产至关重要,而腐熟程度的不同也会影响基质中氮磷钾等营养成分。秸秆腐熟的关键是C/N要达到30:1,草坪草可以正常生长。而在同一秸秆处理中,有机肥越多,C/N越高,所以秸秆处理的好坏,直接影响草毯的生长[34]。秸秆作为一种很好的可再生资源,资源相对丰富,价格低廉,而且其较好的理化性质还能提高草毯的质量,合理利用秸秆作为栽培基质,对无土草毯的生产及改善环境有重要意义[30]。

1.1.3 污泥 污泥是城市污水处理过程所产生的固体沉淀物质,城市污水处理日益严重,污泥产量急剧增加,目前污泥处理的主要方向是资源化利用[35]。与泥炭相比,污泥堆肥质轻、无害且富含营养,较为适合作为草毯栽培基质[36]。因此,使用污泥堆肥代替土壤,可以提高草坪品质,还能增加园林基质种类[37]。国外主要利用污泥堆肥与土壤或砂石等按比例混合,作为肥料、调节剂或土壤改良剂使用[38]。我国目前利用污泥堆肥与工农业废弃物混合成草毯栽培基质,用于草毯生产[38-39]。

肖昆仑以垃圾堆肥和污泥堆肥为无土草毯基质,结果表明污泥堆肥可以提高高羊茅叶片叶绿素含量,延缓高羊茅冬季枯黄,但是地下生物量、韧性、密度、盖度均较小,且还生产周期增加[38];徐伟朴利用污泥、猪粪废弃物堆肥作为草坪生产基质,结果表明污泥堆肥用作无土草毯基质使草坪草获得了良好的生物效应[39]。李艳霞等[40]以城市污泥作为草毯基质,研究表明城市污泥堆肥基质能显著提高黑麦草的生物量及叶绿素含量。朱淑霞等以污泥为主要无土草毯基质材料,进行了基质配方的试验,结果表明,除叶绿素含量外,颜色、盖度、草皮质量、生物量、草皮新鲜度及综合品质评价等坪用性状差异显著[41]。于芳芳研究了外施污泥和外源IBA对草地早熟禾的抗旱性影响,结果表明干旱复水循环机制下,污泥能提高草坪质量[42]。金树权等[43]利用污泥堆肥和土壤混合作为草坪基质,进行马尼拉((L.) Merr.)草坪盆栽试验,结果表明污泥堆肥添加比例的提高能增强马尼拉草的生长势。张学勇则研究了不同污泥配比生产结缕草(L.)草毯的效果,结果表明污泥能促进结缕草生长,其最佳配比为:污泥: 土: 沙=5:4:1[44]。

近年来,污泥的资源化利用已成为研究重点,污泥富含丰富的有机质及全氮全磷等植物生长所必须的营养物质,作为栽培基质供植物生长成为了重要的资源化途径[44]。将污泥作为无土草毯栽培的基质原料,不仅能改善有机质含量及基质结构等物理性质,还可以提高微生物活性[45]。同时,污泥中的生物活性物质可以直接或间接产生植物生长调节剂供草坪草生长,并能提高坪观质量以及草坪草抗逆性[46]。

1.1.4 其他材料 除了上述几种常用材料外,还有其他棉、粉煤灰、碳化稻壳、椰糠等有机材料也常用于无土草毯的建植[47-51]。沈兰萍[47]以及赵定国[48]等利用棉花等材料进行无土草毯的栽培试验,研究表明废弃棉纤维能够作为无土栽培基质的原料,生产出的基质可以保证水分吸收,保持气体通畅,还能使根系伸长、结构稳定。郑海金[49]和袁菊[50]等利用粉煤灰作为无土草毯的基质,进行无土草毯的栽培试验,结果表明剪股颖()在粉煤灰基质上出苗率低,结缕草和紫羊茅不出苗。谢云军等[51]以碳化稻壳、椰糠、锯木屑、草炭为基质原料,进行多年生黑麦草无土草毯试验,结果表明以椰糠:碳化稻壳=1:1的基质对黑麦草的生长效果最好。

目前大多数研究认为有机基质颗粒间具有较大的空隙,能疏松透气,吸水性及保水性较好;但缺点是质量不稳定、不均匀,如泥炭是较为理想的基质,其容重比较低,含水量通常在60%~80%这个范围,其总孔隙度及通气孔隙度等也处于理想范围内,但植被来源与分解程度不同,有机质含量、pH、粒径等也不同[52]。而污泥虽然能作为无土草毯的栽培基质,但是污泥中的有害物质也会影响草坪的生长,如何高效地处理也是目前需要解决的问题[53]。

1.2 无机基质

无土草毯生产中无机基质材料主要有砂、蛭石、珍珠岩、炉渣、岩棉等[54-55]。这些物质的优点是不易分解、孔隙度大、质量稳定,缺点是缓冲性较弱[56]。砂、蛭石和珍珠岩是目前国内外无土草毯栽培研究较多的基质材料。

1.2.1 砂 砂砾最早由植物生理学家所运用,利用营养液研究作物的生理代谢,因此砂砾被认为是最早的无机栽培基质[57]。

砂基坪床的水分渗透快,因而砂作为优良的运动场草坪坪床材料,目前已经广泛应用于国内外很多运动场的建设中[54]。

张巨明等[56]利用沙与泥炭混配作为高尔夫果岭坪床材料,根据USGA果岭建造标准进行评价,得出果岭坪床材料沙的选择指标及其范围。马力[57]针对国内运动场坪床的基质问题,研究了不同粒径组成的砂基坪床的理化性质及草坪草质量,结果表明中砂和细砂含量高更有利于提高草坪质量。宋华伟等[58]研究基质材料的性质变化对结缕草生长的影响,得出砂与泥炭混合基质适用于运动场草坪。

1.2.2 蛭石和珍珠岩 蛭石和珍珠岩在无土草毯基质中的使用较多。蛭石和珍珠岩中含有一定量的K、Ca、Mg、Fe,容重小,透气、吸水性好,但保水性较差[59]。

张宏忠等[36]以蛭石、珍珠岩及污泥为混合基质,研究其对碱茅草生长的影响,建立了生产周期的关系模型模拟优化方案。王小山等[22]利用腐熟的草质或木制纤维混合泥炭、蛭石及珍珠岩等为基质,进行无土草毯的基质配方试验,结果表明添加蛭石及珍珠岩优于有土生产方式。邓蓉等采用灰色系统理论中的关联分析法进行评估,分析表明珍珠岩在无土草毯栽培中添加效果最佳[60]。

除上述之外,炉灰渣及岩棉等也有所运用。炉灰渣是锅炉燃煤的废弃物,碱性强,具有重金属元素,但物理性质好,经济适宜,资源丰富,经环保处理后可成为基质材料[61]。如孙强[62]、王红[63]等对岩棉作为草坪生长的基质进行研究发现,岩棉有草坪生长前期的大量微量元素,对于草坪生长是很有益的。

目前尚无单独采用无机材料作为无土草毯的基质。主要因为无机基质营养含量低,保水、保肥能力差,且可能破坏环境,因此利用无机基质作为无土草毯栽培基质还有一定的难度[64]。现在无土草毯的基质更多的是采用有机材料及无机材料混合成的混合基质。

1.3 混合基质

由于单一的无机基质或有机基质并不能很好地满足草坪的生长需要,目前无土草毯生产相关研究集中在混合基质的材料选择及配方配比等方面[2]。混合基质是将有机物及无机物中的一种或几种按比例混合,综合有机物及无机物的优点而形成的一种栽培基质。混合基质有:无机与无机混合、有机与有机混合、有机与无机混合等3种方式[6]。

目前国内外草坪无土栽培基质研究主要集中于混合基质的配比研究[60]。如将腐熟的草质纤维、秸秆、鸡粪、污泥、泥炭等有机基质和珍珠岩、蛭石、炉渣及沙等无机基质进行混配[21-22,34,42,49,65-68]。谢嘉霖等以高羊茅、狗牙根及弯叶画眉草为草种,泥炭、锯屑、炉渣、蛭石、珍珠岩按一定比例混合作为无土栽培基质,试验表明弯叶画眉草是无土草坪生产的较佳草种,配方(泥炭∶珍珠∶蛭石=2:1:1)可作为狗牙根无土草皮生产的优良基质[21];王小山等利用腐熟的草质纤维或木制纤维混合泥炭及其他材料为基质,进行无土草毯的基质配方试验,结果表明腐熟草质纤维∶泥炭∶炉渣=2:1:1为最佳混合处理[22]。张宏忠等[36]以珍珠岩、蛭石与污泥为混合基质研究其对碱茅草生长的影响,得到了基质配比与碱茅草生产周期的模拟优化方案。张学勇等研究了不同污泥配比生产结缕草()草毯卷的效果,得到的最佳配比为:污泥:土:沙=5:4:1[42]。王运琦等采用粉碎的玉米秸秆、炉渣、醋渣、蛭石、锯末和消毒鸡粪等混合成基质,结果表明生产的草坪卷无杂草,生长周期短,重量轻且易于铺装[67]。徐智云等以糠醛渣、稻壳、粉煤灰及鸡粪等材料为混合基质,进行无土草毯混合基质配方试验,结果表明混合基质以糠醛渣∶稻壳∶粉煤灰∶鸡粪容积为0.25:0.15:0.50:0.10时效果最佳[68]。

由不同的材料混合而成的混合基质,能互补性状、扬长避短,成为较好的栽培基质。目前我国无土草毯栽培基质基本为有机与无机混合基质。

2 无土草毯基质的理化性质研究进展

研究表明适宜草坪草生长的无土基质应具有以下性质:(1)供给水分;(2)供给养分;(3)保证根际的气体交换;(4)为植株提供支撑[69]。单一基质不能提供草坪草生长的所有养分,不同特性的基质会影响植物的生长以及其水肥管理[70]。

2.1 物理性质

对草坪草有很大影响的基质物理性质主要有容重、总孔隙度、最大持水量、大小孔隙比和粒径等[2, 6, 70-71]。

容重主要用来表示基质质量,与基质的质地、比重、粒径和松紧程度密切相关[2]。大多数研究认为,无土草毯基质容重应在0.1~0.8 g·cm-3范围内[72]。

基质的通气性状主要用基质的总孔隙度、通气孔隙和大小孔隙比来表示,基质的大小孔隙比决定基质中空气与水分合理储量,大小孔隙比的比例在1:1.5~1:4之间较好[6]。另外,基质粒径也会影响总孔隙度,基质不同粒径不同,基质材料会影响基质的通气性状[2]。

最大持水量是指基质全部孔隙充满水时所保持的水量。一般来说,有机基质的持水量都比较大,基质含水量应控制在植株生长所需的合理范围内,有利于草坪草健康生长[60]。

基质粒径也是影响草坪草生长的重要因素之一[70]。基质粒径能影响着基质其他的物理性质,如孔隙度、持水量等,所以基质粒径大小的组成对成坪有重要影响[73]。单一基质虽然颗粒均匀,但持水性、通气性不好,而复合基质因由不同材料组成,结构和性质可以得到优化。

目前认为上述的几种性状是比较重要的物理性质,但尚没有仅针对草坪草的基质标准物理性质参数的研究。

2.2 化学性质

无土草毯栽培基质的化学性质主要由基质的化学稳定性、酸碱性(pH值)、阳离子交换量(CEC)、缓冲能力和电导率(EC值)等构成[1,2,6,53]。

基质的化学稳定性由化学组成决定,对草毯生产有重要影响[6]。无土草毯栽培基质最好呈中性或微酸性,适宜草坪草生长的基质pH值应在6.0~7.0之间[6, 54],pH过大或过小都会影响草坪草生长[59]。草坪草在生长过程中会发生水分蒸发,基质的 pH 会变化,因而基质的缓冲性具有重要作用,缓冲性由阳离子交换量和盐分的组分、含量所决定[2]。阳离子交换量因材料差异而有所不同,有机基质相比无机基质阳离子交换性能强。电导率(EC值)反映基质内可电离盐类的溶液浓度,能影响基质的营养平衡[6,11]。无土草毯栽培基质理想的电导率在2.1~3.5 ms·cm-1之间,电导率过高会造成盐渍危害,过低会导致草坪草营养缺失[2]。

3 无土草毯栽培及管理技术研究进展

有别于传统的有土草坪,无土草毯在栽培及管理技术上也有相对较高的要求,在隔离层的使用、基质厚度、草种及草茎播量以及成坪时间上因不同的需求有不同的要求[74]。

3.1 无土草毯生产隔离层材料

隔离层是指将基质与土壤分离的一种介质。隔离层的作用是将根系与土壤隔开,使根系横向生长,使得草毯根系成为密集的网状结构,提高草毯的强度及质量。目前无土草毯生产常用的隔离层材料主要有无纺布、塑料地膜、聚丙烯编织物、红砖以及遮阳网等[58, 74-76]。

张禄祺等在滨海盐碱地上比较不同隔离层(砖、河沙、报纸、河沙+地膜)对高羊茅无土草毯生长和品质的影响,确定此试验的最佳隔离层为3 cm厚的河沙+地膜[75];宋华伟等[58]以‘兰引Ⅲ号’结缕草为试材,研究了4种不同的隔离层(遮阳网、无纺布、地膜和砖块)材料对‘兰引Ⅲ号’结缕草草毯质量的影响,研究发现遮阳网效果最好;贾儒康[76]在西北干旱半干旱地区研究不同隔离层材料对无土草毯的成坪影响,得出利用聚丙烯编织物作为隔离层具有可行性,且效果优于无纺布和塑料隔离层。不同种隔离层对于成坪有不同的影响。无纺布、遮阳网等能透气透水,草坪根系能透入土壤汲取养分,草坪的长势较好;而塑料地膜因为透水透气性较差,使得草坪根系横向生长,草坪成坪较快[77]。

在无土草毯建植中,使用隔离层的目的是使草坪根系和土壤隔开,便于起坪[78]。不同品种的草种、不同的建植方式以及不同地域的差异,会导致在隔离层的选用上有所不同。在实际生产上,会根据实际需要选择不同的隔离层。而不论采用何种材料,最主要的是成本低,成卷时间短,起坪便捷。

3.2 无土草毯生产基质厚度

基质厚度是影响草坪成坪的重要条件之一。基质较薄,那么草坪不能获得足够的养分,且成坪后草毯卷容易破裂;而基质较厚,不仅成本过高,还会造成草皮成卷困难,不便于运输[5]。目前在草毯生产上,视所选用的基质种类的不同,较为合适的基质厚度为1.5~3 cm[5, 67-69]。付玲以基质厚度和草茎播量为两因子筛选草毯综合品质较高的基质厚度和草茎播量组合,结果表明当基质厚度处于中低水平,草茎播量处于中高水平时,综合品质较高,得到蘑菇渣作为狗牙根无土草毯生产的适宜基质厚度为0.7 ~ 0.8 cm[79]。李友等[80]用具有通透性的材料作为草毯卷的隔离层,研究不同基质厚度对草毯生产的影响,研究发现从草毯质量、成本和成坪时间等综合评价,3 cm是理想的基质厚度。谢云军等[51]进行不同比例混合的多年生黑麦草无土草毯试验,基质厚度定为2 cm;方振东等[81]研究不同基质配比与施肥对狗牙根无土草毯密度及成卷天数的影响,所采用的基质厚度为1.5 cm;宋华伟等[58]以‘兰引Ⅲ号’结缕草为材料,进行无土草毯试验,采用的基质厚度为3 cm。

目前无土草毯生产上,为保障草毯质量好、成坪时间短以及成本低廉,一般基质厚度不会过厚或过薄,视选用不同的基质及不同的草种而定,基质厚度在1.5~3.0 cm之间为宜。

3.3 无土草毯生产播种量

在建植不同的草坪草时,播量有不同的要求。而不同的播量对成坪时间、草坪强度以及草坪生物量都会有影响。贾儒康在对早熟禾、黑麦草及高羊茅的混播草坪试验中,得出播量为35 g·m-2时混播无土草毯综合质量最优,既节约种子又具有最佳的草毯质量[45]。胡雪华以草地早熟禾为无土草毯的草种进行试验,在考虑成本及成卷时间的基础上,得到上海地区以8~12 g·m-2播种量可以得到较好的无土草毯[82]。不同草种因为地域的差异以及使用需求上的不同,在播种量的选择上会有所差异。而在生产上,为保证成坪时间较短,一般暖季型草使用草茎来完成无土草毯的建植。而在生产上会综合考虑种植成本以及成卷时间和成卷质量,控制草种的播量在适当的范围,在保证成本较低的情况下,缩短成卷时间,从而实现重复种植。

3.4 无土草毯生产成坪时间

成坪时间一般是指草坪盖度达到85%~95%以上时所需时间[83]。无土草毯成坪时间越短,说明草坪生长速度越快。成坪时间越短,草坪生产所提供的管理成本会相应降低[52]。目前很少有针对无土草毯成坪时间进行的相关试验,但是一般无土草毯的成坪时间是作为衡量无土草毯最终生长的检测指标,成坪时间越短,在生产上所需成本越低,同时也能实现多次种植,提高生产利润。目前无土草毯的成坪时间一般在40~60 d,成坪时间的长短会根据草种、播量以及地域的不同而有所差异。

4 结论与展望

4.1 无土草毯基质材料及性状

目前常用无土草毯基质为有机材料及无机材料通过一定配比完成的混合基质。混合基质可以改善单一基质的缺陷,能做到性状互补,协调水气肥的关系。目前研究表明无土草毯栽培主要受到基质的容重、总孔隙度、大小孔隙比(气水比)和粒径等物理性质的影响,同时基质的酸碱性(pH值)、阳离子交换量(CEC)和电导率(EC值)等化学性质对无土草毯栽培影响也研究得较为广泛。在无土草毯生产中应根据基质本身以及不同草坪草的特点来进行基质成分混配。

4.2 无土草毯栽培及管理技术

目前有关无土草毯生长的栽培技术主要集中在隔离材料、基质厚度、草种播量及成坪时间等方面。其中隔离材料主要为无纺布、塑料地膜及遮阳网等;基质原料不同,其厚度也存在差异,但无论哪种基质,基质厚度均在1.5 ~ 3.0 cm之间为宜;此外草种播量以及成坪时间也因草种、播量以及地域的不同而存在差异。目前无土草毯的成坪时间一般在40~60 d,成坪时间的长短会根据草种、播量以及地域的不同而有所差异。

4.3 无土草毯栽培研究新方向

研究表明理化性质良好且栽培效果好的无土草毯栽培基质仍为传统的泥炭、珍珠岩及蛭石等,但问题是是泥炭等材料作为不可再生资源,大规模的开采使用最终会导致资源匮乏,环境破坏[84]。而开发新型基质材料,可以有效减缓不可再生资源的大肆利用,保护生态环境,因此新型无土草毯基质材料的开发和合成将成为研究热点[85]。此外,对工农业废弃物的回收利用也是无土草毯栽培生产上的一种新兴手段[29]。如何回收利用将成为无土草毯未来发展的新方向[86]。

[1] 万珠珠, 谭秀梅, 牛来春, 等. 有土与无土草坪建植对比[J]. 中国花卉园艺, 2016(4): 35-36.

[2] 武良, 边秀举, 徐秋明, 等. 草坪无土栽培基质的研究进展及发展趋势[J]. 中国农学通报, 2008, 24(8): 295-299.

[3] 雷学民. 探究马尼拉草坪毯的无土栽培技术及园林应用[J]. 现代园艺, 2019(24): 19-20.

[4] 江生泉, 姜自红, 汤士勇. 生态型无土基质草毯生产设计研究[J]. 安徽农学通报, 2015, 21(23): 87-89.

[5] 王珊. 无土草皮基质研制与应用[D]. 南京: 南京农业大学, 2014.

[6] 田吉林, 汪寅虎. 设施无土栽培基质的研究现状、存在问题与展望[J]. 上海农业学报, 2000, 16(4): 87-92.

[7] 刘秀峰. 无土草坪基质生产技术研究[D]. 贵阳: 贵州大学, 2005.

[8] 于娜.无土草坪生产的对比试验[J].农业技术与装备, 2014(6): 9-10.

[9] 杨春平. 新型无土草坪的开发与应用[J]. 贵州大学学报(农业与生物科学版), 2002, 21(1): 77-78.

[10] 文亦芾, 曹永春. 无土草坪生产技术试验研究[J].草业科学, 2005, 22(2): 71-74.

[11] 彭小珍. 草坪无土栽培基质简述[J].新农业, 2019(21): 37-38.

[12] 周跃华, 聂艳丽, 赵永红, 等. 国内外固体基质研究概况[J].中国生态农业学报, 2005,13(4): 40-43.

[13] 刘晓红, 戴思兰. 观赏植物无土栽培的研究进展[J].太原科技, 2007(6): 20-21.

[14] 夏丹丹. 泥炭酸度调节与应用技术开发[D].长春: 东北师范大学, 2009.

[15] 代迅. TiO2光催化处理油页岩干馏污水的研究[D]. 长春: 长春工业大学, 2012.

[16] 陈淑云. 中国泥炭[M]. 长春: 东北师范大学出版社, 1998.

[17] PENNINGSFELD F. Substrates for protected cropping[J]. Acta Hortic, 1978(82): 13-22.

[18] 康红梅, 张启翔, 唐菁. 栽培基质的研究进展[J]. 土壤通报, 2005, 36(1): 124-127.

[19] 晋建勇, 孟宪民, 刘静. 欧洲园艺泥炭的开发与环境问题[J]. 腐植酸, 2006(6): 17-21, 48.

[20] 陈玉琴. 不同泥炭配方对多年生黑麦草生长及草皮成熟期的影响[J]. 农业科技通讯, 2011(1): 65-67.

[21] 谢嘉霖,徐秋华.几种草坪草的无土栽培试验[J].北方园艺, 2006(5): 140-141.

[22] 王小山, 张英俊, 李平, 等. 低成本无土草坪基质的理化特性及建坪效果研究[J]. 草业科学, 2006, 23(1): 100-102.

[23] 李磊, 王绍华. 不同泥炭配比对盐碱土上草坪草的影响[J]. 绿色科技, 2014(6): 22-23, 25.

[24] ROULET N T. Peatlands, carbon storage, greenhouse gases, and the Kyoto Protocol: Prospects and significance for Canada[J]. Wetlands, 2000, 20(4): 605-615.

[25] 孟宪民. 我国泥炭资源的储量、特征与保护利用对策[J]. 自然资源学报, 2006, 21(4): 567-574.

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

[27] 石磊, 赵由才, 柴晓利. 我国农作物秸秆的综合利用技术进展[J]. 中国沼气, 2005, 23(2): 11-14, 19.

[28] MEDINA J, MONREAL C, BAREA J M, et al. Crop residue stabilization and application to agricultural and degraded soils: a review[J]. Waste Manag, 2015, 42: 41-54.

[29] 高海龙, 葛成雷. 农作物秸秆的综合利用及高值化利用的发展现状[J].黑龙江造纸, 2019, 47(4): 21-23.

[30] 蒙宇.稻秸基质对无土草皮生长和抗旱特性的影响[D].雅安: 四川农业大学, 2009.

[31] 王佳.秸秆型基质对草地早熟禾‘优异’生长及生理影响的研究[D].长春: 吉林农业大学, 2012.

[32] 陈秋全, 任秋香, 曹志宇,等. 秸秆基质草皮工厂化生产技术[J].呼伦贝尔学院学报, 2002, 10(3): 92-93.

[33] 周蓉, 刘逸新, 汤燕伟, 等. 秸秆基质性能及其植物生长品质的测试与研究[J]. 产业用纺织品, 2004, 22(12): 7-12.

[34] 张宏忠, 霍晶, 马闯, 等. 城市污泥堆肥用于生产碱茅草无土草坪的研究[J].中国土壤与肥料, 2015(6): 115-121.

[35] 江姝瑶, 赵金君, 陶先兵, 等. 城市污泥高干脱水后用作绿化草坪基质的可行性研究[J]. 绿色科技, 2016(22): 66-67.

[36] 张宏忠, 霍晶, 马闯, 等. 城市污泥堆肥用作草坪基质研究进展[J]. 环境工程, 2015, 33(2): 92-95.

[37] CHENG H F, XU W P, LIU J L, et al. Application of composted sewage sludge (CSS) as a soil amendment for turfgrass growth[J]. Ecol Eng, 2007, 29(1): 96-104.

[38] 肖昆仑. 垃圾和污泥堆肥用作高羊茅草皮基质的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2008.

[39] 徐伟朴. 污泥与猪粪堆肥用于草坪生产基质的研究[D]. 保定: 河北农业大学, 2002.

[40] 李艳霞, 赵莉, 陈同斌. 城市污泥堆肥用作草皮基质对草坪草生长的影响[J].生态学报, 2002, 22(6): 797-801.

[41] 朱淑霞, 张俊卫, 尹少华. 污泥无土草皮基质配方优化研究[J].草业科学, 2012, 29(4): 513-520.

[42] 于芳芳. 生物污泥对草地早熟禾抗旱性影响研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2012.

[43] 金树权, 周金波, 陈若霞, 等. 污泥堆肥草坪基质利用对草坪生长及土壤和水环境的影响[J]. 环境科学, 2013, 34(10): 3969-3974.

[44] 张学勇, 王艳, 张绵, 等. 利用污泥建植结缕草草坪及生产结缕草草皮卷的试验研究[J]. 辽宁大学学报(自然科学版), 2002, 29(2): 164-168.

[45] DE ANDRÉS E F, TENORIO J L, DEL MAR ALBARRAN M, et al. Carbon dioxide flux in a soil treated with biosolids under semiarid conditions[J]. Compost Sci Util, 2012, 20(1): 43-48.

[46] 李苏翼. 废弃物堆肥化基质性状调控及对无土草坪生长的影响[D]. 泰安: 山东农业大学, 2016.

[47] 沈兰萍, 尉霞,丁明明. 无土栽培用废棉非织造布基质的设计开发[J]. 纺织学报, 2007, 28(1): 60-62.

[48] 赵定国. 非织造布在草坪栽培中的应用及其前景[J].产业用纺织品, 2001,19(9): 27-28.

[49] 郑海金, 曾峰海, 欧立业. 粉煤灰对土壤性质和草坪生长的影响[J]. 土壤, 2005, 37(2): 205-209.

[50] 袁菊, 刘方, 张卫兵, 等. 粉煤灰基质上草坪草苗期生长状况及其评价[J].生态学杂志, 2005, 24(5): 493-496.

[51] 谢云军,许诺, 朱江丽, 等. 不同基质配比对无土草坪生长的影响[J]. 农业研究与应用, 2017(3): 6-11.

[52] 时连辉, 张志国, 刘登民, 等. 菇渣和泥炭基质理化特性比较及其调节[J].农业工程学报, 2008, 24(4): 199-203.

[53] 王华芳. 花卉无土栽培[M].北京: 金盾出版社, 1997: 55-56.

[54] 周海虹, 富晓建. 基质在园艺植物工厂化栽培生产中的应用现状与展望[J]. 绿色中国, 2004, 26(7): 55.

[55] 毛羽, 张无敌. 无土栽培基质的研究进展[J]. 农业与技术, 2004, 24(3): 83-88.

[56] 张巨明, BAKERS W, 杨中艺. 高尔夫球场果岭坪床材料沙的适宜性分析[J].中国草地学报, 2006, 28(4): 96-100.

[57] 马力. 运动场砂基坪床的成分配比及理化性状研究[D]. 泰安: 山东农业大学, 2006.

[58] 宋华伟, 刘颖, 邓铭, 等. 不同隔离层材料对‘兰引Ⅲ号’结缕草无土草皮质量的影响[J].北方园艺, 2016(16): 85-88.

[59] 张璐. 园林绿化废弃物堆肥化的过程控制及其产品改良与应用研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2015.

[60] 邓蓉, 向清华, 张定红. 无土栽培中不同基质对草坪草生长的影响[J]. 贵州农业科学, 2000, 28(1): 12-14.

[61] 徐知函. 设施甜椒有机化土栽培基质的筛选及施肥量的研究[D].北京: 中国农业科学院, 2004.

[62] OLYMPIOS C M. Soilless media under protected cultivation rockwool, peat, perlite and other substrates[J]. Acta Hortic, 1993(323): 215-234.

[63] 孙强, 韩修智, 赵金平, 等. 岩棉作为草坪草育苗基质的化学安定性初探[J]. 草业科学, 2005, 22(7): 97-99.

[64] 王红, 王百田. 草坪草无土栽培基质的研究现状、存在问题与展望综述[C]//第二届中国林业学术大会——S4人工林培育理论与技术论文集. 南宁, 2009: 287-291.

[65] PUHALLA J, KRANS J, GOATLEY M. Sports fields:A manual for design, construction and maintenance[M]. New Jersey: John Wiley & Sons Inc., 1999

[66] 许家英,顾平. 培植人工草坪用非织造布纤维含量的研究[J].上海纺织科技, 2006, 34(3): 16, 24.

[67] 王运琦, 张燕, 刘建宁, 等. 地毯式草皮无土栽培基质的筛选试验[J].中国农学通报, 2005, 21(10): 269-270, 310.

[68] 徐智云, 张冠英, 沈江华. 糠醛渣混合基质在无土草毯人工栽培中的应用研究[J]. 安徽农业科学, 2009, 37(25): 11962-11963, 12016.

[69] ARGO W R. Root medium physical properties[J]. Hort Technology, 1998, 8(4): 481-485.

[70] CABRERA R L. Monitoring and managing soluble salts in ornamental plant production[A]// Rutgers cooperative extension. New Jersey: Agricu1tural Experiment Station, 1999: 1-4.

[71] 郭世荣. 无土栽培学[M]. 2版. 北京: 中国农业出版社, 2011.

[72] 吕桂英. 水分对作物生长发育和产品质量的影响[J].中国种业, 2007(3): 61-62.

[73] 胡林. 草坪科学与管理[M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2001: 118-121.

[74] 张建波, 吴佳海, 蒙宇, 等. 无土草坪基质的研究进展[J].贵州农业科学, 2009, 37(6): 193-195.

[75] 张禄祺, 薛元霞, 陈军霞, 等. 盐碱地无土草皮卷生产的隔离层选择[J].湖北农业科学, 2016, 55(10): 2585-2588.

[76] 贾儒康. 干旱半干旱地区无土草毯建植技术研究[D]. 兰州: 兰州大学, 2017.

[77] 杜兴臣, 周淑香, 张艳红. 地毯式草皮卷生产中隔离层的选择[J]. 中国林副特产, 2002(3): 46.

[78] 胡秀良, 吕先梅. 无土草皮生产实用技术[J]. 现代农业科技, 2009(17): 195-196.

[79] 付玲. 蘑菇渣生产狗牙根无土草皮综合技术研究[D]. 武汉: 华中农业大学, 2012.

[80] 李友, 太光聪, 付春明.地毯式草坪卷理想的基质厚度[J].北方园艺, 2012(8): 69-71.

[81] 方振东, 易咏梅, 王铁梅. 不同基质配比与施肥对狗牙根无土草毯密度及成卷天数的影响[J]. 湖北民族学院学报(自然科学版), 2004, 22(2): 38-41.

[82] 胡雪华. 草地早熟禾播种量对非土壤基质生产地毯式草皮的成卷研究[C]//中国农学会,中国草原学会. 21世纪草业科学展望——国际草业(草地)学术大会论文集. 北京: 中国农学会, 2001: 4.

[83] MAZUR A R, WANGER D F. Influence of aeration topdressing, and vertical mowing on over seeded Bermuda grass putting green turf [J]. Hortscience, 1987(22): 1276-1278.

[84] 和丹凤, 向佐湘, 湛迈城. 利用结缕草草屑生产无土草毯基质配方研究[J]. 作物研究, 2018, 32(1): 64-68.

[85] 尹余升, 余朝阁. 无土栽培技术的现状与发展方向[J].吉林农业, 2019(8): 31.

[86] 张玉玲. 无土草皮毯的生产与应用[J]. 辽宁农业职业技术学院学报, 2018, 20(5): 13-14.

Research advances in soilless turf sod

CHANG Zhihui1, ZHAO Renjie1, 4, ZHOU Yanping2, DUAN Xiaochun3

(1. College of Grassland Science, Beijing Forestry University, Beijing 100083; 2. School of Landscape Architecture, Beijing Forestry University, Beijing 100083; 3. Shanghai Greenfang Lawn Co., Ltd., Shanghai 201717; 4. Tianjin Green Landscape Ecological Construction Co., Ltd., Tianjin 300000)

The soilless turf sod is laid without natural soil, but the nutrients and minerals necessary for the growth of turf are placed in the medium according to scientific configuration. In this paper, the research progress of soilless turf sod was summarized from the aspects of media, physical and chemical properties, and cultivation and management techniques. At present, the commonly used soilless turf sod media are mainly peat, straw, urban sludge and other organic media, sand, vermiculite, perlite and other inorganic media, as well as a variety of mixed media. A great deal of studies indicated that the physical properties of the media have effects on the soilless turf sod, such as the volume weight, total porosity, size-pore ratio (gas-water ratio) and grain size. Meanwhile, the main chemical properties of media that affect the growth of soilless grass sod are pH, CEC (Cation exchange capacity) and EC (Electrical conductivity). The cultivation and management techniques of soilless grass sod growth mainly include isolation materials, media thickness, turf seed quantity and turf growing time, etc. The isolation materials include non-woven fabric, plastic film and shade net, etc.. Depending on the raw material of the media, the thickness of the media varies, in general, the suitable thickness of the media is 1.5 - 3.0 cm. The amount of seed and turf growing time also vary with the choice of turf seed, seeding amount and region.

soilless turf sod; media; media material; physical and chemical properties; cultivation management technique

S688.4

A

1672-352X (2021)01-0058-08

10.13610/j.cnki.1672-352x.20210319.008

2021-3-23 10:50:28

[URL] https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1162.s.20210319.1504.016.html

2020-03-27

国家重点研发计划课题—秸秆基料化综合利用技术及标准研究项目(2018YFF0213502)资助。

共同第一作者:常智慧,教授,博士生导师。E-mail:changzh@bjfu.edu.cn 赵人杰,硕士研究生。E-mail:zhaorenjiebjfu@163.com

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