城市污泥與園林廢棄物堆肥混合應用的效果評價

韋依伶，鞏 瀟，蘇光瑞，孟國欣

(北京圣海林生態環境科技股份有限公司，北京 100083)

1 引言

隨著“美麗中國”建設的推進，全國多數城市園林綠化投資力度不斷加大，產生大量園林有機廢棄物。園林有機廢棄物成為繼生活垃圾之后的第二大城市固體廢棄物[1]。傳統的(焚燒、填埋等)的處理方式已不能滿足可持續發展的要求[2]。將園林廢棄物堆肥化利用能夠有效提高土壤肥力，改善土壤結構，涵養水分，促進植物生長[3，4]。

污泥是污水處理后的產物，是一種由有機殘片、細菌菌體、無機顆粒、膠體等組成的極其復雜的非均質體，它是介于液體和固體之間的濃稠物[5]。城市污泥的主要特性是有機物含量高，容易腐化發臭，并且顆粒較細，比重較小。城市污泥堆肥化利用有利于土壤改良，提高土地利用、降低污染和衛生風險、殺死病原菌。

科學地調配污泥與園林廢棄物混合比例，研究其對植物和土壤的改良效益是非常重要的[6]。本研究選取百合為試驗對象，用污泥與園林廢棄物產品以不同比例混合作為盆栽百合生長基質，探討兩者混合物對植物、土壤改良的效果，為北京城市污泥與園林廢棄物的資源化、可持續化利用提供基礎研究數據。

2 材料與方法

2.1 實驗材料

污泥堆肥產品和園林廢棄物堆肥產品均來自北京圣海林生態環境科技股份有限公司，均以好氧發酵法處理得到產品，產品質量符合堆肥產品 NY 525-2012 國家標準要求，產品養分和pH值見表1。

2.2 盆栽實驗設計及相關指標測定

2017年5月22日至10月22日，在北京林業大學國家級園林實驗教學示范中心進行實驗。將 8種污泥堆肥處理按照質量比1∶4施入土壤(八家苗圃壤土)，以苗圃的壤土進行對照，進行香水百合盆栽試驗，盆栽基質配比見表2。試驗選用口徑 23.5 cm的塑料花盆栽植百合，每盆栽植3株，3株呈三角形分布。每種處理7個重復，共56 盆。

表1 堆肥產品養分和pH值

選擇清晨或傍晚澆水，澆水頻率為3～4 d/次，每次400 mL。百合生長和開花情況，未開花時1個月觀察1次，開花后每周觀察2～3次。

盆栽結束后，將所有苗木整株挖出，將地上部分與地下部分分開。地下部分用大量自來水沖洗去掉根部泥土，再用去離子水沖洗晾干。地上部分在 90 ℃下殺青 0.5 h后與地下部分一起在70 ℃下烘至恒量，稱重并粉碎，過100目篩后備用[7]。

采用水土比5∶1測定pH值，濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法測定有機質，凱氏定氮儀測定 全氮、紫外分光光度計法測定速效磷、火焰光度計法速效鉀[8]。

表2 盆栽基質配比

2.3 數據處理

采用Excel 2016進行數據預處理，SPSS22.0的單因素方差分析( one-way ANOVA)進行Duncan(D) 多重比較(α=0.05)，用Sigmplot 12.5 作圖。

3 結果與討論

3.1 污泥與園林廢棄物混合施用對百合生長、開花的影響

3.1.1 株高

移栽不同處理百合，在7 d左右均已發芽。第0個月～第1個月，百合根系不斷吸收營養，適應盆栽環境，發芽后株高表現為：處理7>處理6>處理8>處理5>處理4>處理3>處理2>處理1。處理7株高顯著大于除處理6和處理8之外的其他處理(P<0.05)，處理5、處理6和處理8差異不顯著(p>0.05)，處理4和處理5差異不顯著(p>0.05)，處理1、處理2、處理3和處理4差異不顯著(p>0.05)。

第1個月～第2個月，百合快速增長，株高表現為：處理7>處理6>處理8>處理5>處理4>處理3>處理2>處理1。處理6、處理7和處理8差異不顯著(p>0.05，但顯著大于其他處理(P<0.05)。處理3、處理4和處理5差異不顯著(p>0.05)，但顯著大于處理1和處理2(P<0.05)。處理1和處理2差異不顯著(p>0.05)。

第2個月～第3個月，百合增長比較緩慢，百合株高表現為：處理7>處理6>處理8>處理5>處理4>處理3>處理2>處理1。處理7顯著大于其他處理(P<0.05)，處理6和處理8、處理5和處理8、處理4和處理5、處理3和處理4、處理1和處理2差異不顯著(p>0.05)。

第3個月～盆栽結束，玫瑰幾乎停止增長，表現為：處理7>處理6>處理5>處理8>處理4>處理3>處理2>處理1。處理7顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4、處理5和處理8差異不顯著(p>0.05)，處理3和處理4、處理1和處理2差異不顯著(p>0.05)。

不同時期百合株高，處理1、處理2、處理3和處理4均表現為盆栽結束后顯著大于1個月后和2個月后的株高(P<0.05)，但與3個月的株高差異不顯著(p>0.05)。處理5、處理6和處理8表現為3個月和盆栽后百合株高差異不顯著(p>0.05)，但顯著大于1個月和2個月的株高(P<0.05)。處理7表現為各個時期百合高度均存在顯著差異(P<0.05)(圖1)。圖中不同小寫字母表示同一時期不同處理差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示同一處理不同時期差異顯著(P<0.05)。

3.1.2 開花數量

不同處理栽植玫瑰開花數量表現為：處理7(14朵)=處理6(14朵)>處理8(12朵)>處理5(11朵)>處理4(9朵)>處理3(8朵)>處理2(7朵)>處理1(4朵)。其中，處理6與處理7差異不顯著(P>0.05)，但顯著大于其他處理(P<0.05)。處理5與處理8、處理4與處理5、處理3與處理4、處理2與處理3差異不顯著(P>0.05)(圖2)。圖中不同小寫字母表示不同處理開花數量差異顯著(P<0.05)。

圖1 不同處理株高變化情況

圖2 不同處理百合開花數量

3.1.3 開花時長

2017年5月22日栽植百合 ，第2月至第3月百合增長較慢，并進入開花期。處理6(7月28日)最早開花，處理5(7月29日)和處理7(8月1日)較早，處理8(8月3日)、處理4(8月3日)和處理3(8月7日)較晚，處理2(8月11日)和處理1(8月14日)最晚。

不同處理百合開花時長表現為：處理7(18 d)>處理6(16 d)>處理8(15 d)=處理5(15 d)>處理4(14 d)>處理3(13 d)>處理2(12 d)>處理1(10 d)。處理7百合開花時長顯著大于其他處理(P<0.05)，處理5、處理6和處理8差異不顯著(P>0.05)，處理4、處理5和處理8差異不顯著(P>0.05)，處理3和處理4差異不顯著(P>0.05)(圖3)。圖中不同小寫字母表示不同處理開花時長差異顯著(P<0.05)。

圖3 不同處理百合平均開花時長

3.2 污泥與園林廢棄物混合施用對土壤pH值的影響

不同處理的基質在試驗前后均呈弱堿性，除了處理3其他處理的pH值在試驗后均降低。盆栽前，處理2(添加20%園林廢棄物堆肥產品)的pH值最大，處理3(添加20%污泥堆肥產品)的pH值最小。處理4至處理8隨著添加的堆肥產品中園林廢棄物配比的增大，基質pH值逐漸增大。盆栽后，各處理pH 整體降低，除處理2之外其余處理pH值均小于處理1，堆肥產品稀釋了本研究所用壤土的堿性，說明混和施肥有助于改善土壤pH值(圖4)。

圖4 不同處理百合開花數量

3.3 污泥與園林廢棄物混合施用對土壤養分的影響

盆栽試驗前后，不同處理土壤養分不同(表3)。試驗前，有機質含量表現為：處理3>處理4>處理5>處理6>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4和處理5、處理5和處理6、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)；全氮含量表現為：處理3>處理4>處理6>處理5>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于除處理4之外的其他處理(P<0.05)，處理4、處理5和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理5、處理6和處理7差異不顯著(P>0.05)，處理7和處理8、處理2和處理8、處理1和處理2差異不顯著(P>0.05)；速效磷含量表現為：處理3>處理5>處理4>處理6>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4和處理5、處理4和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理6、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)；速效鉀表現為：處理3>處理4>處理6>處理5>處理7>處理8>處理2>處理1。其中，處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理4、處理5和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理7和處理8、處理2和處理8差異不顯著(P>0.05)。

試驗后養分含量總體呈降低趨勢。有機質、全氮、速效磷、速效鉀含量均表現為：處理3>處理4>處理5>處理6>處理7>處理8>處理2>處理1。有機質處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理7和處理8、處理2和處理8差異不顯著(P>0.05)；全氮處理3和處理4顯著大于其他處理(P<0.05)，處理5和處理6差異不顯著(P>0.05)，處理2、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)，處理1、處理2和處理8差異不顯著(P>0.05)；速效磷處理3顯著大于其他處理(P<0.05)，處理2、處理6、處理7和處理8差異不顯著(P>0.05)；速效鉀除處理2和處理8差異不顯著外(P>0.05)，其余處理之間均存在顯著差異(P<0.05)。

試驗前后對比，不同處理有機質含量下降幅度表現為：處理7(6.97 g/kg)>處理6(6.82 g/kg)>處理5(6.67 g/kg)>處理8(5.65 g/kg)>處理3(5.33 g/kg)>處理3(4.33 g/kg)>處理2(3.00 g/kg)>處理1(1.60 g/kg)；全氮表現為：處理7(0.022 g/kg)>處理6(0.019 g/kg)>處理8(0.016 g/kg)=處理5(0.016 g/kg)>處理3(0.015 g/kg)>處理4(0.011 g/kg)>處理2(0.009 g/kg)=處理1(0.009 g/kg)；速效磷表現為：處理6(8.00 mg/kg)>處理7(7.67 mg/kg)>處理5(7.33 mg/kg)>處理8(7.00 mg/kg)>處理4(6.33 mg/kg)>處理3(5.67 mg/kg)>處理2(4.33 mg/kg)>處理1(3.00 mg/kg)；速效鉀表現為：處理6(46.67 mg/kg)>處理7(43.33 mg/kg)>處理8(39.00 mg/kg)>處理5(37.33 mg/kg)>處理4(33.33 mg/kg)>處理3(26.67 mg/kg)>處理2(25.33 mg/kg)>處理1(15.82 mg/kg)。

堆肥前后對比，土壤養分下降幅度越大，說明越有利于植物吸收。添加20%的園林廢棄物可以有效改善土壤結構，但由于園林廢棄物養分含量較低，植物吸收較少，植物株高、開花數量和開花時長小于混合施用。

添加20%的污泥堆肥產品土壤養分含量最高，但由于污泥堆肥產品顆粒較細，比重較小，不利于植物吸收，所以導致植物株高、開花數量和開花時長小于混合施用(表3)。

4 結語

盆栽試驗后養分含量總體呈降低趨勢。處理3(100%污泥堆肥產品)基質養分含量最高，但由于污泥堆肥產品顆粒較細，比重較小，堆肥后處理3土壤養分仍然最高，不利于植物吸收。處理2(100%園林廢棄物堆肥產品)可以有效改善土壤結構，但由于園林廢棄物養分含量較低，植物吸收較少。混合施加后盆栽前后養分變化明顯。處理7(園林廢棄物∶污泥=4∶6)有機質和全氮下降最快，處理6(園林廢棄物∶污泥=3∶7)

表3 污泥與園肥混合施用對土壤養分的影響

表中不同小寫字母表示不同處理養分含量差異顯著(P<0.05)

速效鉀和速效磷下降最快。所以，混合施加有利于香水百合吸收大量的養分，促進其生長和開花，也有助于改善土壤pH值，其中，處理6和處理7效果最好。