城市污泥復合基質對道路邊坡高羊茅生長影響的可行性研究

譚有維　呂超　楊品學　黃敏

摘要：指出了城市污泥的合理化利用一直是研究者們關注的一個熱點問題。主要討論了摻加不同質量比例的城市污泥用于制作復合基質對邊坡高羊茅的生長影響，包括生長狀況、葉長、根長等，目的是為城市污泥的綠色利用提出合理化建議和可行的途徑。實驗結果表明：城市污泥制作的生態基質能夠明顯促進高羊茅的生長，與不施用化肥和施用化肥對照相比，摻加污泥比例為30%的生態基質對高羊茅的生長效果促進效果最好，發芽率、根長、苗高均有顯著提高。因此，提出了將城市污泥用于制作生態基質，既可以解決城市污泥的綠色利用問題，又可以促進植物的良好生長，是一個資源合理化利用、綠色環保的有效方法。

關鍵詞：城市污泥;復合基質;邊坡;高羊茅

中圖分類號：S143.8 文獻標識碼：A 文章編號：1674-9944（ 2020） 2-012303

1 引言

近年來，隨著我國經濟的發展和城鎮化的不斷推進，城市污水廠的建設規模不斷擴大，污水處理程度逐步提高，污水處理技術提升帶來最大的特征便是剩余污泥的產量也逐漸增加[1]。據統計，上海市2007年污泥產量達到了87.5萬t，預計2020年將會達到215萬t[2];國內其他城市也有類似的增長幅度和增長趨勢。截至2017年，全國年污泥產已達到2200萬t，并呈現不斷遞增的趨勢，預計到2020年污泥產量將突破8000萬t[3]。

一般情況下，處理城市污泥的方式有以下幾種，分別為污泥填埋、污泥農用和污泥焚燒等[4]。但是，這幾種處理方式均會產生一定的環境污染問題。例如污泥填埋后滲濾液會污染土壤，且土壤會有惡臭氣體產生等問題[5];污泥農用主要是利用污泥中含有豐富的N、P、K等作物需要的元素[6]，污泥直接農用雖然是對資源的一種重新分配，但是長期監測發現，土壤和種植物體內重金屬含量會不斷增加甚至超標，污泥農用對土壤和植物體都會增加風險;污泥焚燒是使污泥中有機物完全碳化的一種污泥處置方法[7]，焚燒法不但投資費大、運行費用高，還會產生很多例如二氧化硫、二啞英等有毒有害氣體，這樣也大大限制了焚燒法的應用[8]。因此，研究者們需要尋求一種綠色環保的方法進行城市污泥的處理利用[9]。筆者將城市污泥用于道路邊坡生態基質的制作，既可以促進植物的高效生長，避開食物鏈的不利影響，又可以實現廢棄資源的合理化再利用，是一種行之有效的解決途徑。

2 材料準備和實驗方法

2.1 實驗材料準備

實驗用城市污泥取自南湖生活區附近，污泥取樣后將污泥放置陽光下風干并通風除臭，磨碎后過2 mm土壤篩（圓孔篩），將雜質篩選出來后備用。城市污泥的主要理化性質見表1所示。

2.2 城市污泥生態基質處理

經過檢測后表明城市污泥的理化性質均符合國家及行業標準，因此不需要做化學處理。污泥經過曬干、破脆處理后，為了營養效果的最大化和增大基質的透水透氣性，采用搖篩機篩選出孔徑0. 075～2 mm的污泥進行實驗。

2.3 草坪栽培實驗

實驗采用規格為37 cm×20 cm×15 cm的花盆種植，每盆裝種植土2.5 kg，實驗所用草種為高羊茅種子，每盆播種100粒。為保證高羊茅種子的順利發芽，播種后至發芽中間一個星期放在室內種植。室內保證溫度20±5℃，相對濕度40%～65%，保持通風透氣為保證后續的實驗情況與邊坡實際情況相接近，在室外采用仿真邊坡種植高羊茅，其中邊坡傾角為30。（圖2）。

將處理過的城市污泥與珍珠巖、草木灰復合為基質，為了對比在不同城市污泥摻加比例情況下的高羊茅生長情況，我們設置了不同質量配比的實驗組。具體的生態基質配比情況如表2所示。

為防止偶然誤差，所有實驗組均設置3組平行試驗，后續實驗結果均取平均值。

2.4 實驗指標測定

實驗人員在播種第7d開始計算發芽率，發芽后每隔7d測定一次苗高，實驗總周期中，共測定了6次，待高羊茅完全成熟后，開始測量根長（圖3）。

3 實驗結果分析

3.1 不同質量配比的基質對高羊茅種子萌發的影響

實驗人員于播種后10天開始計算發芽率，發芽高羊茅的數量應該由統計的根系決定。如表3所示。

由表3可以看出，與N1和N8對比N4的發芽率更高，說明當污泥質量在基質配比中占30%時，對高羊茅種子的萌發促進效果最好。與N1相比N2、N3的發芽率略微提升了一點點，但是低于N8的發芽率，說明當污泥質量配比為10%、20%時對高羊茅種子的萌發有一定的促進但是并不明顯。而N5、N6、N7的發芽率均低于N1，說明隨著污泥含量的增加，重金屬含量也隨之增加了，對種子的萌發的抑制效果也越來越明顯。有研究已經表明，污泥中含有一些促進生長激素類激素，對植物種子的萌發有一定的促進作用，但是當含量增加之后，重金屬也隨之增加了，對種子的抑制效果也越加明顯，本實驗結果與該研究結果相符。

3.2 不同質量配比的基質對高羊茅生長的影響

播種60 d后開始測量不同基質配比的高羊茅根長，應該取生長狀況良好的高羊茅根系，為防止偶然誤差，取3組根長計算平均值。如表4所示。

由表4可以看出實驗組的根長隨著污泥摻加比例的提高而呈現先增大后減小的趨勢，N4的長勢最好，其根長相比N1和N8分別提高了11%、5%，說明該污泥摻加比例的基質對高羊茅促進效果最好。

實驗人員將高羊茅遷移至室外試驗后，即開始記錄高羊茅的苗高，為準確記錄高羊茅在整個發育階段苗高的變化情況，每隔一周記錄一次，共記錄6次。為防止偶然誤差，取3組苗高計算平均值。如表5所示。

由表5可以看出，高羊茅種子在第二周到第五周即進入快速生長階段，生長速度呈現整體先增大后減少的趨勢。與N1和N8相比N4的生長狀況更好，苗高提高了24. 6%，生長速度也提高了，說明當污泥的摻加比例在30%的時候，對高羊茅種子的生長促進效果最好。N2、N3與N1相比苗高提升并不明顯，但是隨著污泥摻加比例的提高，是有一定的促進效果的。N5、N6、N7與N1相比對高羊茅的生長已經有了一定的抑制效果，并且隨著污泥質量分數的提高抑制效果越明顯。

4 結論與展望

根據以上實驗結果可知，主要結論如下。

（1）采用經過處理后的城市污泥制作的復合基質，污泥中的有機質、營養元素含量較高，且各類重金屬含量遠遠低于國家及行業標準，可以明顯的促進高羊茅的生長。

（2）施用污泥質量分數為30%的復合基質對高羊茅的根、莖、葉的生長都會有極大地的促進效果，且高羊茅的種子成活率和生長速度也明顯的提高。

（3）當施用污泥的質量分數較低時，對高羊茅的生長有一定的促進效果，但是促進效果并不明顯。當質量分數較高時，重金屬含量也隨之增加了，對高羊茅生長的抑制效果也越來越明顯。

根據目前道路邊坡復合基質發展趨勢，生產適合邊坡的復合基質是目前城市污泥等廢棄物資源化發展的重要方向，可以拓寬城市污泥的處理途徑，也有利于保護耕地和提高土壤肥力。

參考文獻：

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[9]梁華祖，尚衛輝.城市污泥堆肥對錦紫蘇生長的影響[J].湖北農業科學，2018，57（23）：71—75 ，80.

作者簡介：譚有維（1994-），男，武漢工程大學土木工程與建筑學院學生。

通訊作者：呂超（1996-），男，碩士研究生，主要從事道路邊坡植被防護方向研究。