園林廢棄物堆腐產品在花卉基質栽培中的應用研究

庾富文，周俊輝，袁麗珍，何勤勤

（1.東莞市農業科學研究中心，廣東 東莞 523000；2.仲愷農業工程學院園藝園林學院，廣東 廣州 510225；3.東莞植物園，廣東 東莞 523000)

【研究意義】 在自然地理條件和社會經濟條件的驅動下，廣東較早啟動綠化工作，促使廣東綠化走在全國前列[1]。隨著城市綠化建設的不斷推進，園林廢棄物的產量也在快速增加。目前，城市園林廢棄物通常采用收集后焚燒的處理方式，而焚燒處理會對環境造成傷害，其產生的CO2會引起溫室效應[2]。如能將園林廢棄物資源化利用，將可以促進資源可持續發展和保護環境。此外，在城市綠化過程中常常使用泥炭作為草花栽培基質[3-5]，需要大量泥炭資源，而泥炭是不可再生資源，目前由于大量開采利用已使泥炭資源出現枯竭現象，使得尋找新型環保的基質替代泥炭顯得越來越重要[6]。因此，開展園林廢棄物堆腐及其在草花栽培基質的應用研究有助于實現資源的可持續利用，減少泥炭資源的開采和使用，做到既可充分利用資源又可保護環境。【前人研究進展】 目前國內外對有機廢棄物進行資源利用的研究較多，如利用城市污泥[6-8]、生活垃圾[9]和秸稈[10]等有機廢棄物進行堆腐，堆腐后產品中有效氮、磷、鉀等主要營養元素和微量元素的含量可以得到提高[11-12]，同時堆腐還可以去除原來有機物中的有害物質并殺滅病原菌和雜草種子[13-14]，生成高品質的堆腐產品。這些堆腐產品在園林有機覆蓋材料、土壤改良劑和植物栽培基質等方面得到廣泛應用[15-18]。園林廢棄物是指園林植物的自然枯枝落葉、殘草敗花和修剪枝葉等有機混合物，成分包括木質纖維素和脂質類物質等有機分子[19]，目前在園林廢棄物堆腐物用于花卉種植方面也開展了部分研究[20]。MORALES-CORTS等[21]比較6種植物分別在園林廢棄物、蚯蚓糞和蜂巢渣滓的堆肥產物作為栽培基質上栽培的生長效果，結果表明園林廢棄物堆肥產物具有較好的理化性質，用于種植利蘭柏樹、矮牽牛和三色堇可獲得很好的栽培長勢。【本研究切入點】 不同園林廢棄物堆腐產品的基質理化性質不同，不同花卉對基質理化性質的要求也不一樣，因此應當對不同堆腐物及不同花卉開展廣泛的種植研究。【擬解決的關鍵問題】 本研究在早期采用廣東地區常見的園林廢棄物開展堆腐研究的基礎上，采用完全腐熟的堆腐物與市售栽培基質組成不同比例混合基質，并選用非洲鳳仙和矮牽牛2種廣東園林綠化最常用的草花開展種植試驗，研究不同基質下2種草花的生長特性，為進一步開發園林廢棄物堆腐產品作為園林植物栽培基質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試基質原料 園林廢棄物為各種植物的自然落葉、修剪葉、草坪草修剪物、雜草等混合物，收集于東莞市現代農業科技園，采用課題組自主篩選的纖維素降解菌進行堆腐，堆腐腐熟狀態參照RAI等[22]方法進行分析表明已達到完全腐熟狀態；市售栽培基質為購于廣州市嶺南花卉市場的花卉種植專用基質，主要成分為泥炭、椰糠和珍珠巖。

1.1.2 供試植物 已長出3～4對真葉的非洲鳳仙（Impatiens wallerana）和矮牽牛（Petunia hybrida），花苗從廣州大觀農業科技有限公司購買。

1.2 試驗設計

園林廢棄物堆腐物與栽培基質按照純栽培基質、純堆腐物、栽培基質∶堆腐物為7∶3、栽培基質∶堆腐物為3∶7等比例進行混合，混合后裝入塑料種植袋中（規格為12 cm×10 cm）。選取生長一致的矮牽牛和非洲鳳仙花苗種于種植袋中，每袋種植1株，每個處理12次重復。花苗移植后按常規栽培技術管理。花卉栽培試驗于2014年11月30日在仲愷農業工程學院科學樓花卉種植基地進行。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 基質理化性質測定 基質物理性質參照胡雨彤等[23]方法進行測定，基質養分指標參照文獻[24]方法進行測定。

1.3.2 植株生長指標測定 株高、冠幅、最大葉片長度、最大葉片寬度、葉綠素含量、分蘗數和最大開花量在種植后50 d測量，生物量在種植后70 d統計。株高為自植株出土處至頂端最高處，采用游標卡尺測量；植株橫向直徑自東向西測量、縱向直徑自南向北測量，求出兩直徑平均值即為植株冠幅，采用游標卡尺測量；選取每株植株最大葉片3片，用游標卡尺分別測量葉片最大寬度和葉柄基端到葉尖的長度；葉綠素含量采用葉綠素儀（SPAD-502 plas，KONICA MINOLTA.IMC）測定每株3片不同葉片[25]。以上數據每個處理統計10株。植株分蘗數為主枝分蘗出來的側枝數量。植后50 d開始，每天統計每株花朵數，以每個處理平均每株花朵數最大值為最大開花量；隨機選取生長整齊的植株用自來水洗凈后擦干，將其分為地上部和地下部，并用電子天平稱量各部位鮮質量，然后置于烘箱烘至恒重后稱量各部位干質量，每個處理統計3株。

1.4 生長指標隸屬度評價

隸屬函數法是基于模糊數學的隸屬度綜合評判法，現已大量應用于多指標評價方法中[26]。該方法是將各指標按照隸屬函數公式進行定量換算后，再將各指標隸屬函數值進行求和后求其平均值，根據平均值大小綜合評價兩種草花的生長狀態，計算公式為：

式中，X為某基質某一生長指標的測定平均值，Xmin為所有基質某一生長指標測定平均值中的最小值，Xmax為所有基質某一生長指標測定平均值中的最大值。

數據統計分析和作圖采用Sigmaplot 11.0進行，數據差異顯著性分析采用鄧肯氏新復極差法。

2 結果與分析

2.1 不同配比基質的理化性質

對由園林廢棄物堆腐物與栽培基質組成的不同比例基質中物理性質進行測定，結果（表1）表明，4種基質中純堆腐物制成的基質容重最低（0.21 g/cm3），總孔隙度最高（59.62%）；而市售的純栽培基質容重最高（0.69 g/cm3），總孔隙度最低（40.18%）。4種基質的pH值都在7.0～7.8之間。對不同基質中氮、磷、鉀及有機質含量的測定結果表明，園林廢棄物堆腐物中含有豐富的養分，其有機質、全氮、全磷、全鉀、堿解氮、有效磷和速效鉀含量均高于市售栽培基質，不同配比基質中添加堆腐物比例高的基質養分含量也較高，其中純堆腐物中的堿解氮、有效磷和速效鉀分別為686.80、453.20、10 120.90 mg/kg。

表1 不同配比基質的理化性質Table 1 Physical and chemical properties of different substrates

2.2 不同配比基質對非洲鳳仙和矮牽牛生長的影響

從表2可以看出，非洲鳳仙種植于由不同堆腐物組成的基質中其植株冠幅及株高略高于種植在市售純栽培基質中，而最大葉片長度和寬度則略低于種植在市售純栽培基質中，但兩者間不存在顯著差異，表明非洲鳳仙能在由不同堆腐物組成的基質中正常生長（圖1）。矮牽牛在栽培基質∶堆腐物為7∶3基質中的生長狀態優于其他基質（圖1），其冠幅略高于種植在市售純栽培基質中，株高、最大葉片長度和寬度等指標顯著高于種植在市售純栽培基質中（表2）；而由純堆腐物組成的基質則不利于矮牽牛植株生長。

表2 不同配比基質對非洲鳳仙和矮牽牛生長的影響Table 2 Effects of different substrates on plant growth of Impatiens wallerana and Petunia hybrida

圖1 不同配比基質對非洲鳳仙和矮牽牛生長形態的影響Fig.1 Effects of different substrates on growth morphology of Impatiens wallerana and Petunia hybrida

2.3 不同配比基質對非洲鳳仙和矮牽牛SPAD值的影響

生長于由堆腐物組成的不同基質中的非洲鳳仙，其植株SPAD值顯著高于生長于純栽培基質中，其中生長于栽培基質∶堆腐物7∶3基質中的植株SPAD值最高、達55.65（圖2A）。生長于栽培基質∶堆腐物為7∶3和3∶7基質中的矮牽牛，其SPAD值顯著高于生長于純栽培基質中（圖2B）；而生長于純堆腐物組成基質的植株葉片黃化（圖1），SPAD值最低（33.03）。

2.4 不同配比基質對非洲鳳仙和矮牽牛生物量的影響

堆腐物組成的不同基質能促進非洲鳳仙生物量的增加，生長于堆腐物組成的不同基質中的植株地上部和地下部的干鮮質量均高于純栽培基質；生長于純堆腐物組成基質中的非洲鳳仙其地上部和地下部干鮮質量均最高，其中地上部鮮質量為54.51 g，地下部鮮質量為5.92 g（圖3A、B）；鮮質量根冠比也高于純栽培基質中的植株（圖3A、B）。生長于栽培基質∶堆腐物為7∶3和3∶7基質中的矮牽牛，其地上部和地下部鮮質量均顯著高于生長于純栽培基質中的植株（圖3C），兩種基質中矮牽牛地上部鮮質量分別為67.61 g和67.21 g。同時，根冠比和地下部干質量也顯著高于生長于純栽培基質中的植株（圖3 C、D）；而生長于純堆腐物組成基質中的植株干鮮質量均最低，其中地上部和地下部鮮質量分別只為28.99 g和2.71 g（圖3C、D）。

圖2 不同配比基質對非洲鳳仙（A）和矮牽牛（B）SPAD值的影響Fig.2 Effects of different substates on SPAD values of Impatiens wallerama (A) and Petunia hybrida (B)

圖3 不同配比基質對非洲鳳仙（A、B）和矮牽牛（C、D）生物量的影響Fig.3 Effects of different substrates on the biomass of Impatiens wallerana (A,B) and Petunia hybrida (C,D)

2.5 不同配比基質對非洲鳳仙和矮牽牛分蘗數及開花量的影響

生長于堆腐物組成的不同基質中的非洲鳳仙植株分蘗數均高于純栽培基質，其中生長于栽培基質∶堆腐物為7∶3基質中的植株分蘗數最高，為9.3（圖4A）；而生長于純堆腐物組成的基質中的植株開花量最高，平均花朵數高達17.9朵（圖4A）。矮牽牛生長于栽培基質∶堆腐物為7∶3基質中，其分蘗數（17.4）顯著高于生長于純栽培基質中的植株，但開花量與生長于純栽培基質中的植株一致（圖4B）；而生長于純堆腐物組成的基質中的植株分蘗數和開花量均最低（圖4B）。

圖4 不同配比基質對非洲鳳仙（A）和矮牽牛（B）分蘗數及開花量的影響Fig.4 Effects of different substrates on tillering number and maximum flowering amount of Impatiens wallerana (A) and Petunia hybrida (B)

2.6 不同配比基質對非洲鳳仙和矮牽牛生長影響的綜合評價

通過對非洲鳳仙和矮牽牛11個生長和品質指標進行隸屬度綜合分析發現，非洲鳳仙生長于由堆腐物組成的不同基質中的綜合評價分數均高于純栽培基質，其中在純堆腐物組成基質中生長的評價分數最高，總得分0.73（表3），表明園林廢棄物堆腐物可以直接用于作為非洲鳳仙的栽培基質。矮牽牛生長于栽培基質∶堆腐物為7∶3和3∶7基質中的綜合評價分數高于純栽培基質，而生長于純堆腐物組成的基質評價分數最低（表4），表明園林廢棄物堆腐物不能直接用于作為非洲鳳仙的栽培基質，需要與其他基質混合。

表3 不同配比基質對非洲鳳仙生長影響的綜合評價Table 3 Comprehensive evaluation on plant growth of Impatiens wallerana by different substrates

表4 不同配比基質對矮牽牛生長影響的綜合評價Table 4 Comprehensive evaluation on plant growth of Petunia hybrida by different substrates

3 討論

城市綠化的不斷推進加大了基質的使用量，因此開發新型環保的基質用于城市綠化顯得越來越重要[27]。近年來國內外對將有機廢棄物進行堆腐后作為花卉及蔬菜等園林植物栽培基質的研究越來越多[15-18]。我國出臺了有機基質的標準《綠化用有機基質》（GB/T 33891—2017）[28]，該標準規定了有機基質的pH值要在5.0～8.0之間，有機質含量要大于15%，總養分含量要大于1.5%。本研究早期采用廣東地區常見的園林廢棄物進行堆腐，并對完全腐熟的堆腐物進行理化分析，結果表明園林廢棄物堆腐產品與市售栽培基質組成基質的pH、有機質及總養分含量均在規定范圍之內，說明利用園林廢棄堆腐產品組成的基質理化性質較好，能為植物生長提供穩定、緩沖性強、利于根系生長的環境條件，同時可以提供較高養分，可作為花卉栽培基質候選材料[21]。

不同堆腐物組成的基質理化性質不同，不同花卉對基質理化性質的要求也不一樣。倪肖衛等[29]研究發現園林廢棄物堆肥∶蛭石∶砂土體積比為6∶4∶1可作為佛甲草栽培的替代基質；馮曉燕等[30]研究表明園林廢棄物堆肥∶椰糠∶珍珠巖體積比為3∶1∶1時可用于金鉆栽培；宋付平等[31]發現木薯廢棄物熟料介質40%+草炭60%可作為紅掌栽培基質。為探究堆腐物作為園林花卉栽培基質的可能性，本試驗采用兩種廣東常用草花非洲鳳仙和矮牽牛進行種植研究，分析不同栽培基質中兩種草花的冠幅、株高、葉片大小、葉綠素含量、干鮮質量、分蘗數及最大開花量。結果表明，與市售栽培基質相比，采用由堆腐物組成的基質有利于非洲鳳仙生長，主要體現在促進花枝分蘗，提高非洲鳳仙冠幅，從而提高干鮮質量和開花數。結合不同基質的理化性質、非洲鳳仙的SPAD值及生物量進行分析，發現堆腐物組成的基質孔隙度高、基質養分含量高，可促進植株根系生長、提高根系對養分的吸收，進而促進植株地上部生長，提高葉片葉綠素含量，最終提高植株生物量和開花量。與市售栽培基質相比，采用栽培基質∶堆腐物為7∶3和3∶7的基質種植矮牽牛有利于植株生長，而純堆腐物組成的基質會抑制矮牽牛生長，該結果與鄒雨竹等[32]研究結果一致。MORALES-CORTS等[21]對不同綠色廢棄物堆腐產品組成的基質進行不同植物種植研究，結果表明不同植物對堆腐產品的敏感度不一致，本研究中純堆腐物組成的基質養分高，對矮牽牛的生長造成毒害作用，進而抑制植株生長。而市售栽培基質∶堆腐物為7∶3和3∶7的基質可促進根系生長，進而促進矮牽牛葉片生長，提高葉綠素含量，并且促進花枝分蘗，增加矮牽牛冠幅和株高，從而提高干鮮質量和開花數，這與眾多有機物堆肥用于園林植物種植結果[20-23]相一致。

植物生長發育涉及很多評價指標，不同指標對不同基質的響應不一致，僅通過單一指標或方差分析和多重比較均不能準確反映植物的綜合性狀，因此本研究采用隸屬函數法[26]，根據2種草花生長過程中的11個指標綜合分析它們在不同基質上的生長狀態以獲得最佳基質配比。結果表明，由純堆腐物組成的基質為非洲鳳仙最佳栽培基質，而市售栽培基質∶堆腐物為7∶3的基質為矮牽牛最佳栽培基質。與非洲鳳仙不同的是，純堆腐物組成的基質不利于矮牽牛生長，進一步說明不同植物對基質的需求不同，因此在對園林廢棄物堆腐產品作為基質的利用上應加大對不同花卉生長影響的研究，探索出適合大多數園林植物生長的基質。

4 結論

本研究結果表明，園林廢棄物堆腐產品組成的基質理化性質較好，符合《綠化用有機基質》標準，能為植物生長提供穩定、緩沖性強、利于根系生長的環境條件，且基質養分較高，是較為理想的花卉栽培基質。由堆腐物組成的基質可促進非洲鳳仙根系生長，進而促進地上部生長，提高葉片葉綠素含量，促進花枝分蘗，提高非洲鳳仙冠幅，從而提高生物量和開花數。而栽培基質∶堆腐物為7∶3和3∶7的基質可促進矮牽牛根系生長，提高地上部葉片葉綠素含量，促進葉片生長，并且促進花枝分蘗，增加矮牽牛冠幅和株高，從而提高干鮮質量和開花數。綜合分析表明。由純堆腐物組成的基質為非洲鳳仙最佳栽培基質，而市售栽培基質∶堆腐物為7∶3的基質為矮牽牛最佳栽培基質。