污泥混合基质对绿化苗木生长的影响*

常恩福，谢菁钰，李娅，贠新华，永培伟

(1.云南省高黎贡山生物多样性重点实验室，云南 昆明 650201；2.昆明理工大学 生命科学与技术学院，云南 昆明 650500；3.云南省林业和草原科学院，云南 昆明 650201；4.云南沣园苗木种植有限公司，云南 昆明 650000；5.高黎贡山森林生态系统云南省野外科学观测研究站，云南 保山 678000)

城市污泥是指城市生活污水、工业废水处理过程中产生的固体废弃物(简称‘污泥’)。对城市污泥的处理方法，主要有高温热解、厌氧消化、污泥堆肥、生物处理、利用微生物炼制高附加产品[1]等方法。随着城市化进程的加快和城镇人口剧增，城市污泥的产出量也在逐年增加，大量的污泥所引起的环境问题日益突出[2]，对城市污泥进行无害化和资源化处理，是对城市污泥进行合理利用的迫切需要，对于促进城市的可持续、长远发展也有着重要的现实意义。

从城市污泥的组成来看，大部分污泥中蕴含有大量的有机质以及氮、磷等有利于植物生长的微量元素，这些营养元素能够使城市污泥作为一项肥料资源[3-4]，变废为宝。熊建军等[5]利用污泥堆肥作为栽培基质，可以有效地提高基质中的氮磷含量，显著增加一串红红(Salviasplendens)与矮牵牛(Petuniahybrida)的株高、冠幅和生物量。储双双等[6]在污泥堆肥对黄梁木幼苗的生长实验中发现，50%的污泥+赤红壤混合物可以显著增加黄梁木(Neolamarckiacadamba)的株高、地径和生物量，同时可以促进黄梁木对铜(Cu)、铅(Pb)等重金属元素的吸收。之外，污泥堆肥实验表明：污泥混合基质对黑麦草(Loliumperenne)[7]、木槿(Hibiscussyriacus)[8]、金森女贞(Ligustrumaponicum)[8]、山杏(Prunnsmandshurica)[9]等草本及灌木的生长量具有明显的增长作用，但王金旺等[10]研究表明以泥炭、珍珠岩和稻壳的混合基质不适宜用于培养黄连木容器苗。城市绿化苗木培育工作中已呈现出卓越效果，为城市污泥的资源化处理提供了一条途径。

黄连木(Pistaciachinensis)属漆树科(Anacardiaceae)黄连木属植物，在中国广泛分布，是城市中优良的用材和观赏绿化树种[10]。大花野茉莉(Styraxgrandiflorus)和欧洲荚蒾(Viburnumopulus)均作为城市中的主要绿化灌木，大花野茉莉主要分布在中国西藏、云南等地，欧洲荚蒾主要分布在中国新疆西北部[11]，陈蕴等[11]研究表明了欧洲荚蒾也适宜在昆明地区栽培。金叶苔草(Carexoshimensis)和澳洲朱蕉(Cordylinefruticosa)属于草本植物，是云南省城市建设中常用的绿化植物。目前，尚未有关于污泥混合基质对这5种绿化苗木生长影响的报道。

本试验以云南省这5种绿化苗木为材料，用污泥、草碳、中药渣及烟渣等多种物料混合发酵后制取的基质与圃地土壤以不同配比混合作为苗木的栽培基质，通过对苗木生长量指标、生物量指标的测定与分析，旨在探讨绿化苗木生长对基质中污泥不同配比量的响应，分析污泥用作绿化苗木栽培基质的可行性及可靠性，并筛选出适宜的污泥基质配方，以期为今后城市绿化苗木培育提供参考，并为污泥的进一步资源化和商品化利用提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验点位于昆明市安宁市八街街道办云南沣园苗木种植有限公司的小营苗圃。其地理位置24°36′10″N、102°21′20″E，海拔1 973 m，具有干湿分明、雨热同季、年温差小、日温差大等气候特点；年均降水量840 mm，年平均气温14.8 ℃，极端最高气温29 ℃，极端最低气温-3 ℃；生长期年均180 d，无霜期年均150 d；年平均日照时数2 054 h。

1.2 育苗基质

以污泥堆肥腐熟物料及圃地土为基质原料，按体积比配制成6种育苗基质(表1)。其中污泥堆肥腐熟物料为污泥︰草碳︰农作物秸秆︰羊粪︰中药渣︰烟渣按5︰1︰1.5︰1︰1︰0.5的体积比混合后，经高温好氧堆肥化技术处理后使用，主要原料污泥及中药渣、烟渣等辅料均来自于昆明市的污水处理厂及相关的企业。

1.3 试验方法

将配制好的6种育苗基质分别装于18 cm×16 cm的塑料育苗容器内，基质与容器上端平齐。每种育苗基质作为1个处理，在苗床上采用单因素完全随机区组设计排列试验小区，每处理3次重复。共设置90个试验小区，每小区参试的苗木株数为50株。

2021年1月，将云南沣园苗木种植有限公司自主培育的5种1年生绿化植物(黄连木、大花野茉莉、欧洲荚蒾、金叶苔草、澳洲朱蕉)，选择苗高基本一致(同一树种)的苗木分别移植于按试验设计、排列在一起的育苗容器内。移植后浇透定根水，之后据天气情况，适时浇水，并保持育苗基质湿润。苗木移植成活后苗木生长期的管理按照常规容器苗培育措施进行管理。

1.4 苗木调查

2021年9月28—30日，植物生长量调查参考常恩福等[12]的苗木调查方法，在每个小区中进行抽样调查。

1.5 数据处理与分析

计算各指标的隶属函数值，公式为：

R(Xi)=(Xi-Xmin)/(Xman-Xmin)

式中：Xi为第i个生长指标测定的平均值；Xmax和Xmin分别为对照(CK)对应生长指标测定的最大值和最小值。

应用Excel 2010，DPS 9.05软件进行统计与试验数据处理。

2 结果与分析

2.1 不同基质对苗木苗高和地径生长的影响

从表2可以看出，不同比例的污泥混合处理基质对于不同种类的苗木的苗高和地径都具有一定的促进作用。(1)黄连木，P1、P2、P3、P4等4种基质与CK间的苗高和地径差异呈极显著或显著水平，污泥混合基质对黄连木苗高、地径的促进效果分别为31%～294%，51%～95%，苗高和地径长势最好的是P1和P2基质，苗高分别是79.67 cm、77.50 cm，地径分别是10.85 mm、11.58 mm。(2)金叶苔草和澳洲朱蕉，P1、P2、P3、P4基质与CK间苗高和丛径差异呈极显著或显著水平，金叶苔草中长势最好的是P2基质，苗高和丛径分别为16.40 cm和38.00 mm，较CK组提高了109%和88%。污泥混合基质对澳洲朱蕉苗高、地径的促进效果分别为8%～110%，16%～88%，苗高和地径长势最好的是P1和P2基质，苗高分别是60.73 cm、60.37 cm，地径分别是85.10 mm、85.67 mm。(3)大花野茉莉和欧洲荚蒾，P1、P2、P3、P4、P5等5种基质与CK间苗高和丛径差异呈极显著或显著水平。大花野茉莉中长势最好的是P2处理，苗高和丛径分别为16.40 cm和38.00 mm，较CK提高了107%和50%；污泥混合基质对欧洲荚蒾苗高、地径的促进效果分别为62%～201%，27%～64%，苗高和地径长势最好的是P1和P2基质，苗高分别是36.47 cm、34.10 cm，地径分别是7.11 mm、7.23 mm。

2.2 不同基质对苗木根系生长的影响

从表3可以看出，黄连木P1、P2基质与P3、P4、P5、CK的根长存在显著或极显著差异，P1、P2基质与P5、CK的根幅的差异则达显著或极显著水平。根长和根幅长势最好的均是P1和P2基质，根长分别是45.50 cm、42.61 cm，较CK组分别提高了79%、68%，根幅分别是16.70 cm、17.18 cm，较CK组分别提高了76%、81%。

金叶苔草仅P2基质与CK的根长和根幅差异达极显著水平，其根长和根幅分别为20.83 cm、10.87 cm，较CK分别提高了37%、27%。澳洲朱蕉P1、P2基质与P5、CK间根长存在极显著差异，P1与P5、CK间根幅的差异则达显著或极显著水平。综合而言，根长和根幅长势均较好的是P1基质，分别为32.60 cm和15.30 cm，较CK分别提高了45%、49%。

大花野茉莉P1、P2基质与CK间的根长及P2与CK间的根幅存在极显著差异，而在欧洲荚蒾处理组中，5种基质与CK间在根长和根幅均存在呈极显著差异。从2个灌木树种根长和根幅的测定结果来看，最有利于大花野茉莉根系生长的是P2基质，根长和根幅分别为25.97 cm、17.77 cm，较CK分别提高了38%、42%；欧洲荚蒾则是P1基质，根长和根幅分别为28.03 cm、14.27 cm，较CK分别提高了217%、90%。

综上可知，不同育苗基质对5种苗木根系的生长发育有着不同程度的影响，不同比例混合的污泥基质对于不同种类的苗木的根系生长均有一定的促进作用，但对木本植物根系的生长促进作用更为明显。部分处理基质下，根长小于CK组，可能是有部分单株生长发育受遗传或其他因素影响而发育迟缓，导致检测结果有很大的误差。

2.3 不同基质培育的苗木生物量差异性比较

从表4可以看出，不同基质对黄连木、大花野茉莉、欧洲荚蒾、金叶苔草及澳洲朱蕉5种苗木的地上生物量、地下生物量及单株生物量等3个性状指标的影响基本与对其影响苗高、地(丛)径、根系的生长发育变化的趋势一致，P1、P2基质与CK间的生物量均存在显著或极显著差异。这说明：不同基质对参试的5种苗木的地上生物量、地下生物量及单株生物量的积累有不同的影响，不同基质对其苗高、地(丛)径、根系的生长发育的影响程度不同是其生物量产生差异的原因。

从5种不同基质苗木的根冠比来看，随着基质中圃地土壤配比的升高，其生物量及根冠比大多呈下降趋势，表明不同的基质会影响其地上、地下生物量的分配，比值的大小则可能是基质理化性状的差异与树草种的生长特性综合作用的结果。5种混合基质中，黄连木、大花野茉莉及欧洲荚蒾3个树种的根冠比在大多在0.71～1.03之间，说明其地上、地下部分的生长发育较为均衡；2个草本植物，金叶苔草的根冠比在1.07～1.42，澳洲朱蕉的则在0.30～0.49之间，说明金叶苔草在苗期主要以根系的生长发育为主，澳洲朱蕉则以地上部分的生长发育为主。就生物量的积累而言，5种苗木均以P1、P2基质表现最好。

2.4 苗木质量的综合评价

应用模糊数学中的隶属函数分析法，对不同育苗基质的苗木质量进行综合分析，以实现对不同育苗基质优劣的全面评价[13]。隶属函数值的平均值越大，基质越优[14]。对5种参试树苗木6个生长指标隶属函数值计算结果表明(表5～表6)，黄连木、大花野茉莉及欧洲荚蒾各生长指标的平均隶属数函数值分别表现为P1>P2>P3>P4>CK>P5、P2>P1>P3>P4>P5>CK和P1>P2>P3>P5>P4>CK，2个草本植物金叶苔草及澳洲朱蕉则表现为P2>P3>P1>P4>P5>CK、P1>P2>P3>P4>P5>CK，说明除采用P5基质培育的黄连木的苗木质量差于CK外，其余均优于CK。

表5 不同基质的植物苗木质量指标函数值及其综合评价Tab.5 Quality index function values of woody plants with different growing media and comprehensive evaluation

表6 不同基质的草本植物苗木质量指标函数值及其综合评价Tab.6 Quality index function values of woody plants with different growing media and comprehensive evaluation

3 讨论与结论

基质是植物生长发育的介质和载体，在苗木生长过程中基质对苗木起着固定与提供营养的作用[15]。城市污泥中富含植物生长所需营养元素和有机质，经高温好氧发酵后的污泥堆肥产品可实现无害化、稳定化和减量化，进行土地资源化利用可增加土壤肥力、促进植物生长[16]。

基于参试的5种苗木6个表型性状的测定，可以看出，不同基质对参试树草种苗木的各项生长指标均有着不同的影响。相较于CK，除P5基质黄连木的地径、澳洲朱蕉的根长及P4、P5基质金叶苔草的根长观测值小于CK外，其余指标均优于CK，说明5种基质对苗木的生长均具有一定的促进作用，且影响着其地上、地下生物量的分配，该结果与孙楠等[17]的研究结果类似。但不同的基质对于同种或不同种的苗木，均会随着基质中污泥堆肥腐熟物料添加剂量的增加，6个性状指标的观测值多呈上升之势，污泥对于苗木的生长促进效果较为明显，其中尤以P1、P2基质的增幅最为显著。同时，同一基质对于不同种类的苗木，以因树(草)种生长特性的差异而致苗木生长促进效果也大为不同，如以P1基质为例，同样是灌木，其对欧洲荚蒾苗高的增幅效果是大花野茉莉的2倍，根长的增幅效果是大花野茉莉的5倍，这与Poulton等[18]研究结果相符，这主要是污泥中含磷含量高，有利于植物根长和根幅的生长发育，从而提高苗木的营养吸收率，进而促进植物生长。由此可见，同一种原料配比的基质对不同的类型的苗木具有不同的影响，同一种基质不同的配比对同一苗木也会造成不同的影响，不同的树(草)种适应不同的育苗基质，这与常恩福等[19-20]及杨贵钗等[21]在不同育苗基质对铁橡栎(Quercusbaronii)、华西小石积(Osteomelesschwerinae)、蒜头果(Malaniaoleifera)等乔灌树种苗木生长影响研究中得出的结果基本一致。

从5种苗木质量指标函数值计算结果来看，除采用P5基质培育的黄连木的苗木质量差于CK外，其余均优于CK。与采用单一性状指标判别的结果相比，5种苗木6个性状指标的优劣位序排列均与平均隶属函数值计算结果相吻合。综合考虑，可以选用100%污泥堆肥腐熟物料(P1)和80%泥堆肥腐熟物料+20%圃地土壤(P2)作为5个参试苗木的培育基质。本项研究虽为污泥用作绿化苗木培育基质提供了一定的理论依据，但因云南可用于城市绿化的树草种极为丰富，而选择参谋试的树(草)种相对较少，因此，污泥用作培育基质对于其它树种适宜性还有待进一步的试验加以验证。今后可在优化污泥堆肥腐熟物料及混合基质配比的基础上，选择更多常用的云南乡土绿化树种开展不同树(草)种对基质适应机制方面的研究，以期为为污泥的进一步资源化和商品化利用提供更为翔实依据。