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近年来,随着城市绿化在中国各大城市中的快速发展,园林绿化废弃物如枯枝落叶(植物凋落物)、树枝修剪物、草坪修剪物、杂草、种子和残花等的产生量也越来越大[1]。传统的处理方式主要是填埋或焚烧,这样做不仅造成了环境的污染也带来资源的浪费[2]。中国作为设施园艺大国,固体基质特别是泥炭需求量巨大,然而泥炭属不可再生资源,大量开采会造成资源破坏、湿地减少等生态环境问题,因此急需寻找一种有效的替代品[3]。园林绿化废弃物经堆肥处理后能够代替泥炭作为花卉栽培基质。如张璐等[4]研究园林废弃物堆肥作为青苹果竹芋Calathca rotundifola ‘Fasciata’替代基质,发现可替代50%泥炭;李燕等[5]研究园林废弃物堆肥替代泥炭用于鸟巢蕨Anthurium anaraeanum和红掌Asplenium nidus栽培,发现可分别替代60%~80%和60%的泥炭;张强等[6]研究园林废弃物堆肥用于马齿苋Portulaca oleracea,矮牵牛Petunia hybrida和彩叶草Coleus blumei的栽培基质,发现可替代50%泥炭。龚小强等[7]研究发现园林废弃物蚯蚓堆肥可部分替代泥炭用作甘蓝Brassica oleracea,莴苣Lactuca sativa,西葫芦Cucurbita pepo var. ovifera育苗代用基质。天竺葵Pelargonium zonale和金盏菊Calendula officinalis是北京市绿地常见花卉,花色鲜艳,花期长,市场需求量大,栽培广泛。传统栽培方式主要选择泥炭作为栽培基质,这种栽培方式会消耗大量泥炭资源。本研究将园林废弃物堆肥产品添加到泥炭中作为天竺葵和金盏菊的栽培基质,从而探索园林废弃物堆肥产品代替泥炭用作2种花卉栽培基质的可能性。
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由表 1可见:100GWC处理的容重是对照组容重的2倍以上,随绿化废弃物比例的增加混合基质的容重显著增加(P<0.05)。所有基质的容重都在ABAD等[10]提出的理想基质范围内(<0.4 g·cm-3)。总孔隙度度、通气孔隙度和持水孔隙度在对照组中最高,并随绿化废弃物的增加而降低。对照组和25GWC处理的总孔隙度处于理想范围内(>85%),其余处理的总孔隙度则低于理想范围[9]。BOOTAT等[11]提出理想基质的通气孔隙度范围应当为20%~30%,所有处理的通气孔隙度符合这一标准。50GWC,75GWC和100GWC处理的持水孔隙度显著低于对照组和25GWC处理(P<0.05),因此需要定期补水[12]。
栽培基质 容重/(g.cm-3) 总孔隙度/% 通气孔隙度/% 持水孔隙度/% 对照组 0.11 e 90.04 a 22.60 a 2.09 a 25GWC 0.15 d 86.60 b 22.13 a 1.90 a 50GWC 0.19 c 83.28 c 20.77 a 1.54 b 75GWC 0.24 b 80.12 d 20.21 a 1.22 c 100GWC 0.27 a 79.59 d 20.73 a 1.04 c 理想基质 <0.4 >85 20~30 说明:同列不同英文字母代表差异显著(P<0.05)。 Table 1. Physical properties of the different growing substrates
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不同处理基质的主要化学性质见表 2。与对照组相比,添加绿化废弃物的处理导致pH值和电导率值上升。同时,绿化废弃物比例的增加导致基质有机质质量分数下降。所有基质的pH值范围在6.21~8.05,对照组最低,为6.21,100GWC处理最高,为8.05。除对照组,其余处理pH值都高于理想基质范围[10]。所有堆肥处理基质的电导率值都高于理想基质范围(≤0.5 dS·m-1),有机质质量分数均低于理想基质所推荐的最低水平[10]。
栽培基质 pH值 电导率/ (dS·m-1) 有机质/ (g·kg-1) 氮/(g·kg-1) 磷/(g.kg-1) 钾/(g.kg-1) 钙/(g.kg-1) 镁/(g.kg-1) 钠/(g.kg-1) 铁/(mg.g-1) 铜/(mg.g-1) 锌/(mg.g-1) 猛/(mg.g-1) 对照组 6.21 e 0.26 e 665.98 a 7.41 d 1.01 b 1.42 e 23.64 c 2.36 a 1.39 c 1 175 c 27.4 b 65.7 d 12.8 d 25GWC 7.36 d 0.59 d 591.12 ab 12.60 d 1.20 ab 5.41 d 33.20 b 2.40 a 1.87 b 2 683 b 30.7 b 140.6 c 27.9 c 50GWC 7.72 c 0.84 c 475.04 bc 15.42 c 1.26 a 7.56 c 77.74 a 2.33 a 2.24 ab 3 219 a 36.3 ab 168.5 bc 39.6 b 75GWC 7.82 b 1.16 b 446.93 c 17.36 b 1.26 a 8.84 b 79.02 a 2.39 a 2.58 a 3 390 a 36.0 ab 186.8 ab 44.6 ab 100GWC 8.05 a 1.40 a 421.30 c 18.93 a 1.16 ab 9.68 a 79.54 a 2.38 a 2.63 a 3 515 a 45.4 a 202.2 a 48.5 a 理想范围 5.3~6.5 ≤0.5 >800 说明:同列不同英文字母代表差异显著(P<0.05)。 Table 2. Chemical properties of the different growing substrates
由表 2可以看出:除镁元素外,其余大量元素的质量分数都随绿化废弃物的增加而显著升高(P<0.05)。除了25GWC处理外,所有其他添加绿化废弃物的处理的氮的质量分数均显著高于对照组(P<0.05)。磷质量分数在50GWC和75GWC处理中显著高于对照组,但在25GWC和100GWC处理中差异不显著(P>0.05)。钾、钙和钠的质量分数在所有堆肥处理中都显著高于对照组(P<0.05)。
微量元素的质量分数随基质中绿化废弃物比例的增大而升高。与对照组相比,铁、锌的质量分数在所有堆肥基质中显著升高(P<0.05)。铜的质量分数只在100GWC处理中显著升高(P<0.05),其他处理与对照组相比差异不显著(P>0.05)。
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不同基质处理对于2种植物种子发芽率和幼苗生长的影响见表 3。75GWC和100GWC处理的天竺葵种子的发芽率显著低于对照组(P<0.05),而25GWC和50GWC处理与对照组差异不显著。栽培基质中高比例园林废弃物对天竺葵种子发芽率产生了不良影响,可能是由于园林废弃物导致了基质中电导率值升高所引起。高比例废弃物的添加导致发芽率下降的情况其他研究者也曾报道过[13]。金盏菊发芽率在5种基质中差异不显著(P>0.05),表明基质中园林废弃物的比例对金盏菊的发芽率无不良影响。
植物 栽培基质 发芽率/% 地上部分干质量/(g·株-1) 根干质量/(g·株-1) 苗高/mm 茎直径/mm 叶片数 对照组 94.44 a 0.18 a 0.024 a 82.26 a 3.29 a 3.9 a 25GWC 94.44 a 0.13 b 0.015 b 71.75 b 3.06 b 3.8 ab 天竺葵 50GWC 89.58 ab 0.09 c 0.013 bc 55.81 c 2.82 c 3.4 bc 75GWC 82.64 b 0.06 d 0.011 c 41.85 d 2.47 d 2.9 c 100GWC 65.28 c 0.03 e 0.005 d 29.99 e 2.11 e 2.3 d 对照组 84.38 a 0.10 a 0.019 a 115.90 a 3.10 ab 5.3 a 25GWC 87.85 a 0.10 a 0.019 a 114.93 a 3.22 a 5.4 a 金盏菊 50GWC 93.75 a 0.09 ab 0.017 ab 112.85 a 3.14 ab 5.1 a 75GWC 89.24 a 0.07 b 0.015 bc 101.11 b 2.83 ab 4.5 b 100GWC 89.93 a 0.06 c 0.012 c 94.41 b 2.55 b 3.9 c 说明:同列不同英文字母代表差异显著(P<0.05)。 Table 3. Effect of different growing substrates on seed germination and the growth of geranium and calendula
天竺葵育苗试验中,所有添加园林废弃物处理的生长指标与对照组相比显著降低,并随园林废弃物比例的增加而降低,甚至在25%的低比例替代下也会对幼苗生长产生不良影响。
金盏菊育苗试验中,与对照组相比,75GWC和100GWC处理的地上部分干质量、根干质量及苗高指标显著降低,但在25GWC和50GWC处理中差异不显著(P>0.05)。与对照组相比,茎直径在25%~100%处理中均差异不显著。75GWC和100GWC处理的每株叶片数与对照组相比显著减少,但在25GWC和50GWC处理中差异不显著。以上分析表明:金盏菊的生长只在高比例(50%以上)添加园林废弃物时受到不良影响,在添加25%~50%园林废弃物时,金盏菊的生长指标与对照组差异不显著。2种植物生长指标的下降可能由于基质中pH值和电导率值的升高以及总孔隙度及持水孔隙度的下降。天竺葵在所有园林废弃物处理中的生长指标都显著低于对照组,而金盏菊的生长指标只在高比例园林废弃物添加下才显著降低,这种植物表现可能是由于金盏菊幼苗比天竺葵幼苗更耐盐[14]。其他研究者的研究结果也显示:不同植物的幼苗在同种堆肥基质中的生长状况不同[15-16]。
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栽培基质 地上部分干质量/(g·株-1) 根干质量/(g·株-1) 株高/cm 茎直径/mm 叶面积/cm2 花数 对照组 16.79 d 1.56 b 36.89 c 11.2 b 758 c 1.7 a 25GWC 33.30 a 1.62 b 49.11 b 13.5 a 1 269 ab 1.9 a 50GWC 31.10 ab 1.84 b 54.89 a 13.7 a 1 430 a 1.6 a 75GWC 28.87 bc 1.98 ab 54.88 a 13.5 a 1 360 ab 1.4 a 100GWC 26.06 c 2.33 a 50.33 b 13.2 a 1 130 b 1.8 a 说明:同列不同英文字母代表差异显著(P<0.05)。 Table 4. Effects of different growing substrates on the growth of geranium plants
栽培基质 地上部分干质量/(g·株-1) 根干质量/(g·株-1) 株高/cm 茎直径/mm 叶面积/cm2 花径/mm 花蕾数 花数 对照组 6.94 c 1.75 b 23.78 c 6.7b 531 c 64.2 b 17.7 c 2.6a 25GWC 20.21 a 2.18 a 30.94 b 10.3 a 875 b 69.1 ab 48.7 a 2.2a 50GWC 18.06 ab 2.28 a 33.28 a 10.1 a 940 ab 73.2 a 45.7 ab 2.1 a 75GWC 17.64 b 2.42 a 32.51 a 10.3 a 980 ab 67.2 ab 42.0 ab 2.7a 100GWC 17.91 b 2.17 a 32.68 a 10.0 a 1 063 a 68.6 ab 37.3 b 2.0a 说明:同列不同英文字母代表差异显著(P<5)。 Table 5. Effects of different substrates on the growth of calendula plants
天竺葵盆栽试验中,添加园林废弃物处理的地上部分干质量、株高、茎直径、叶面积与对照组相比显著增加。100GWC处理的根干质量显著高于对照组,但在其余处理中差异不显著(P>0.05)。添加25%~100%园林废弃物处理的花数与对照组相比无显著差异(P>0.05)。
金盏菊盆栽试验中,与对照组相比,除花径和花数外,添加园林废弃物处理的其他生长指标都显著增加。50GWC处理的花径显著高于对照组,但其余处理与对照组相比差异不显著。金盏菊的花数未受到园林废弃物添加比例不同的影响。
以上数据表明:天竺葵和金盏菊的生长量在添加园林废弃物的处理中效果较对照组效果好。这是由于生长基质中堆肥的添加提供了充足的营养,且成熟的苗木通常比幼苗更耐盐。另外,在添加堆肥的基质中由高pH值和高电导率值所造成的植物性毒素在浇灌过程中可通过淋洗被稀释。