园林废弃物堆腐产品在花卉基质栽培中的应用研究

庾富文，周俊辉，袁丽珍，何勤勤

（1.东莞市农业科学研究中心，广东 东莞 523000；2.仲恺农业工程学院园艺园林学院，广东 广州 510225；3.东莞植物园，广东 东莞 523000)

【研究意义】 在自然地理条件和社会经济条件的驱动下，广东较早启动绿化工作，促使广东绿化走在全国前列[1]。随着城市绿化建设的不断推进，园林废弃物的产量也在快速增加。目前，城市园林废弃物通常采用收集后焚烧的处理方式，而焚烧处理会对环境造成伤害，其产生的CO2会引起温室效应[2]。如能将园林废弃物资源化利用，将可以促进资源可持续发展和保护环境。此外，在城市绿化过程中常常使用泥炭作为草花栽培基质[3-5]，需要大量泥炭资源，而泥炭是不可再生资源，目前由于大量开采利用已使泥炭资源出现枯竭现象，使得寻找新型环保的基质替代泥炭显得越来越重要[6]。因此，开展园林废弃物堆腐及其在草花栽培基质的应用研究有助于实现资源的可持续利用，减少泥炭资源的开采和使用，做到既可充分利用资源又可保护环境。【前人研究进展】 目前国内外对有机废弃物进行资源利用的研究较多，如利用城市污泥[6-8]、生活垃圾[9]和秸秆[10]等有机废弃物进行堆腐，堆腐后产品中有效氮、磷、钾等主要营养元素和微量元素的含量可以得到提高[11-12]，同时堆腐还可以去除原来有机物中的有害物质并杀灭病原菌和杂草种子[13-14]，生成高品质的堆腐产品。这些堆腐产品在园林有机覆盖材料、土壤改良剂和植物栽培基质等方面得到广泛应用[15-18]。园林废弃物是指园林植物的自然枯枝落叶、残草败花和修剪枝叶等有机混合物，成分包括木质纤维素和脂质类物质等有机分子[19]，目前在园林废弃物堆腐物用于花卉种植方面也开展了部分研究[20]。MORALES-CORTS等[21]比较6种植物分别在园林废弃物、蚯蚓粪和蜂巢渣滓的堆肥产物作为栽培基质上栽培的生长效果，结果表明园林废弃物堆肥产物具有较好的理化性质，用于种植利兰柏树、矮牵牛和三色堇可获得很好的栽培长势。【本研究切入点】 不同园林废弃物堆腐产品的基质理化性质不同，不同花卉对基质理化性质的要求也不一样，因此应当对不同堆腐物及不同花卉开展广泛的种植研究。【拟解决的关键问题】 本研究在早期采用广东地区常见的园林废弃物开展堆腐研究的基础上，采用完全腐熟的堆腐物与市售栽培基质组成不同比例混合基质，并选用非洲凤仙和矮牵牛2种广东园林绿化最常用的草花开展种植试验，研究不同基质下2种草花的生长特性，为进一步开发园林废弃物堆腐产品作为园林植物栽培基质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试基质原料 园林废弃物为各种植物的自然落叶、修剪叶、草坪草修剪物、杂草等混合物，收集于东莞市现代农业科技园，采用课题组自主筛选的纤维素降解菌进行堆腐，堆腐腐熟状态参照RAI等[22]方法进行分析表明已达到完全腐熟状态；市售栽培基质为购于广州市岭南花卉市场的花卉种植专用基质，主要成分为泥炭、椰糠和珍珠岩。

1.1.2 供试植物 已长出3～4对真叶的非洲凤仙（Impatiens wallerana）和矮牵牛（Petunia hybrida），花苗从广州大观农业科技有限公司购买。

1.2 试验设计

园林废弃物堆腐物与栽培基质按照纯栽培基质、纯堆腐物、栽培基质∶堆腐物为7∶3、栽培基质∶堆腐物为3∶7等比例进行混合，混合后装入塑料种植袋中（规格为12 cm×10 cm）。选取生长一致的矮牵牛和非洲凤仙花苗种于种植袋中，每袋种植1株，每个处理12次重复。花苗移植后按常规栽培技术管理。花卉栽培试验于2014年11月30日在仲恺农业工程学院科学楼花卉种植基地进行。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 基质理化性质测定 基质物理性质参照胡雨彤等[23]方法进行测定，基质养分指标参照文献[24]方法进行测定。

1.3.2 植株生长指标测定 株高、冠幅、最大叶片长度、最大叶片宽度、叶绿素含量、分蘖数和最大开花量在种植后50 d测量，生物量在种植后70 d统计。株高为自植株出土处至顶端最高处，采用游标卡尺测量；植株横向直径自东向西测量、纵向直径自南向北测量，求出两直径平均值即为植株冠幅，采用游标卡尺测量；选取每株植株最大叶片3片，用游标卡尺分别测量叶片最大宽度和叶柄基端到叶尖的长度；叶绿素含量采用叶绿素仪（SPAD-502 plas，KONICA MINOLTA.IMC）测定每株3片不同叶片[25]。以上数据每个处理统计10株。植株分蘖数为主枝分蘖出来的侧枝数量。植后50 d开始，每天统计每株花朵数，以每个处理平均每株花朵数最大值为最大开花量；随机选取生长整齐的植株用自来水洗净后擦干，将其分为地上部和地下部，并用电子天平称量各部位鲜质量，然后置于烘箱烘至恒重后称量各部位干质量，每个处理统计3株。

1.4 生长指标隶属度评价

隶属函数法是基于模糊数学的隶属度综合评判法，现已大量应用于多指标评价方法中[26]。该方法是将各指标按照隶属函数公式进行定量换算后，再将各指标隶属函数值进行求和后求其平均值，根据平均值大小综合评价两种草花的生长状态，计算公式为：

式中，X为某基质某一生长指标的测定平均值，Xmin为所有基质某一生长指标测定平均值中的最小值，Xmax为所有基质某一生长指标测定平均值中的最大值。

数据统计分析和作图采用Sigmaplot 11.0进行，数据差异显著性分析采用邓肯氏新复极差法。

2 结果与分析

2.1 不同配比基质的理化性质

对由园林废弃物堆腐物与栽培基质组成的不同比例基质中物理性质进行测定，结果（表1）表明，4种基质中纯堆腐物制成的基质容重最低（0.21 g/cm3），总孔隙度最高（59.62%）；而市售的纯栽培基质容重最高（0.69 g/cm3），总孔隙度最低（40.18%）。4种基质的pH值都在7.0～7.8之间。对不同基质中氮、磷、钾及有机质含量的测定结果表明，园林废弃物堆腐物中含有丰富的养分，其有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾含量均高于市售栽培基质，不同配比基质中添加堆腐物比例高的基质养分含量也较高，其中纯堆腐物中的碱解氮、有效磷和速效钾分别为686.80、453.20、10 120.90 mg/kg。

表1 不同配比基质的理化性质Table 1 Physical and chemical properties of different substrates

2.2 不同配比基质对非洲凤仙和矮牵牛生长的影响

从表2可以看出，非洲凤仙种植于由不同堆腐物组成的基质中其植株冠幅及株高略高于种植在市售纯栽培基质中，而最大叶片长度和宽度则略低于种植在市售纯栽培基质中，但两者间不存在显著差异，表明非洲凤仙能在由不同堆腐物组成的基质中正常生长（图1）。矮牵牛在栽培基质∶堆腐物为7∶3基质中的生长状态优于其他基质（图1），其冠幅略高于种植在市售纯栽培基质中，株高、最大叶片长度和宽度等指标显著高于种植在市售纯栽培基质中（表2）；而由纯堆腐物组成的基质则不利于矮牵牛植株生长。

表2 不同配比基质对非洲凤仙和矮牵牛生长的影响Table 2 Effects of different substrates on plant growth of Impatiens wallerana and Petunia hybrida

图1 不同配比基质对非洲凤仙和矮牵牛生长形态的影响Fig.1 Effects of different substrates on growth morphology of Impatiens wallerana and Petunia hybrida

2.3 不同配比基质对非洲凤仙和矮牵牛SPAD值的影响

生长于由堆腐物组成的不同基质中的非洲凤仙，其植株SPAD值显著高于生长于纯栽培基质中，其中生长于栽培基质∶堆腐物7∶3基质中的植株SPAD值最高、达55.65（图2A）。生长于栽培基质∶堆腐物为7∶3和3∶7基质中的矮牵牛，其SPAD值显著高于生长于纯栽培基质中（图2B）；而生长于纯堆腐物组成基质的植株叶片黄化（图1），SPAD值最低（33.03）。

2.4 不同配比基质对非洲凤仙和矮牵牛生物量的影响

堆腐物组成的不同基质能促进非洲凤仙生物量的增加，生长于堆腐物组成的不同基质中的植株地上部和地下部的干鲜质量均高于纯栽培基质；生长于纯堆腐物组成基质中的非洲凤仙其地上部和地下部干鲜质量均最高，其中地上部鲜质量为54.51 g，地下部鲜质量为5.92 g（图3A、B）；鲜质量根冠比也高于纯栽培基质中的植株（图3A、B）。生长于栽培基质∶堆腐物为7∶3和3∶7基质中的矮牵牛，其地上部和地下部鲜质量均显著高于生长于纯栽培基质中的植株（图3C），两种基质中矮牵牛地上部鲜质量分别为67.61 g和67.21 g。同时，根冠比和地下部干质量也显著高于生长于纯栽培基质中的植株（图3 C、D）；而生长于纯堆腐物组成基质中的植株干鲜质量均最低，其中地上部和地下部鲜质量分别只为28.99 g和2.71 g（图3C、D）。

图2 不同配比基质对非洲凤仙（A）和矮牵牛（B）SPAD值的影响Fig.2 Effects of different substates on SPAD values of Impatiens wallerama (A) and Petunia hybrida (B)

图3 不同配比基质对非洲凤仙（A、B）和矮牵牛（C、D）生物量的影响Fig.3 Effects of different substrates on the biomass of Impatiens wallerana (A,B) and Petunia hybrida (C,D)

2.5 不同配比基质对非洲凤仙和矮牵牛分蘖数及开花量的影响

生长于堆腐物组成的不同基质中的非洲凤仙植株分蘖数均高于纯栽培基质，其中生长于栽培基质∶堆腐物为7∶3基质中的植株分蘖数最高，为9.3（图4A）；而生长于纯堆腐物组成的基质中的植株开花量最高，平均花朵数高达17.9朵（图4A）。矮牵牛生长于栽培基质∶堆腐物为7∶3基质中，其分蘖数（17.4）显著高于生长于纯栽培基质中的植株，但开花量与生长于纯栽培基质中的植株一致（图4B）；而生长于纯堆腐物组成的基质中的植株分蘖数和开花量均最低（图4B）。

图4 不同配比基质对非洲凤仙（A）和矮牵牛（B）分蘖数及开花量的影响Fig.4 Effects of different substrates on tillering number and maximum flowering amount of Impatiens wallerana (A) and Petunia hybrida (B)

2.6 不同配比基质对非洲凤仙和矮牵牛生长影响的综合评价

通过对非洲凤仙和矮牵牛11个生长和品质指标进行隶属度综合分析发现，非洲凤仙生长于由堆腐物组成的不同基质中的综合评价分数均高于纯栽培基质，其中在纯堆腐物组成基质中生长的评价分数最高，总得分0.73（表3），表明园林废弃物堆腐物可以直接用于作为非洲凤仙的栽培基质。矮牵牛生长于栽培基质∶堆腐物为7∶3和3∶7基质中的综合评价分数高于纯栽培基质，而生长于纯堆腐物组成的基质评价分数最低（表4），表明园林废弃物堆腐物不能直接用于作为非洲凤仙的栽培基质，需要与其他基质混合。

表3 不同配比基质对非洲凤仙生长影响的综合评价Table 3 Comprehensive evaluation on plant growth of Impatiens wallerana by different substrates

表4 不同配比基质对矮牵牛生长影响的综合评价Table 4 Comprehensive evaluation on plant growth of Petunia hybrida by different substrates

3 讨论

城市绿化的不断推进加大了基质的使用量，因此开发新型环保的基质用于城市绿化显得越来越重要[27]。近年来国内外对将有机废弃物进行堆腐后作为花卉及蔬菜等园林植物栽培基质的研究越来越多[15-18]。我国出台了有机基质的标准《绿化用有机基质》（GB/T 33891—2017）[28]，该标准规定了有机基质的pH值要在5.0～8.0之间，有机质含量要大于15%，总养分含量要大于1.5%。本研究早期采用广东地区常见的园林废弃物进行堆腐，并对完全腐熟的堆腐物进行理化分析，结果表明园林废弃物堆腐产品与市售栽培基质组成基质的pH、有机质及总养分含量均在规定范围之内，说明利用园林废弃堆腐产品组成的基质理化性质较好，能为植物生长提供稳定、缓冲性强、利于根系生长的环境条件，同时可以提供较高养分，可作为花卉栽培基质候选材料[21]。

不同堆腐物组成的基质理化性质不同，不同花卉对基质理化性质的要求也不一样。倪肖卫等[29]研究发现园林废弃物堆肥∶蛭石∶砂土体积比为6∶4∶1可作为佛甲草栽培的替代基质；冯晓燕等[30]研究表明园林废弃物堆肥∶椰糠∶珍珠岩体积比为3∶1∶1时可用于金钻栽培；宋付平等[31]发现木薯废弃物熟料介质40%+草炭60%可作为红掌栽培基质。为探究堆腐物作为园林花卉栽培基质的可能性，本试验采用两种广东常用草花非洲凤仙和矮牵牛进行种植研究，分析不同栽培基质中两种草花的冠幅、株高、叶片大小、叶绿素含量、干鲜质量、分蘖数及最大开花量。结果表明，与市售栽培基质相比，采用由堆腐物组成的基质有利于非洲凤仙生长，主要体现在促进花枝分蘖，提高非洲凤仙冠幅，从而提高干鲜质量和开花数。结合不同基质的理化性质、非洲凤仙的SPAD值及生物量进行分析，发现堆腐物组成的基质孔隙度高、基质养分含量高，可促进植株根系生长、提高根系对养分的吸收，进而促进植株地上部生长，提高叶片叶绿素含量，最终提高植株生物量和开花量。与市售栽培基质相比，采用栽培基质∶堆腐物为7∶3和3∶7的基质种植矮牵牛有利于植株生长，而纯堆腐物组成的基质会抑制矮牵牛生长，该结果与邹雨竹等[32]研究结果一致。MORALES-CORTS等[21]对不同绿色废弃物堆腐产品组成的基质进行不同植物种植研究，结果表明不同植物对堆腐产品的敏感度不一致，本研究中纯堆腐物组成的基质养分高，对矮牵牛的生长造成毒害作用，进而抑制植株生长。而市售栽培基质∶堆腐物为7∶3和3∶7的基质可促进根系生长，进而促进矮牵牛叶片生长，提高叶绿素含量，并且促进花枝分蘖，增加矮牵牛冠幅和株高，从而提高干鲜质量和开花数，这与众多有机物堆肥用于园林植物种植结果[20-23]相一致。

植物生长发育涉及很多评价指标，不同指标对不同基质的响应不一致，仅通过单一指标或方差分析和多重比较均不能准确反映植物的综合性状，因此本研究采用隶属函数法[26]，根据2种草花生长过程中的11个指标综合分析它们在不同基质上的生长状态以获得最佳基质配比。结果表明，由纯堆腐物组成的基质为非洲凤仙最佳栽培基质，而市售栽培基质∶堆腐物为7∶3的基质为矮牵牛最佳栽培基质。与非洲凤仙不同的是，纯堆腐物组成的基质不利于矮牵牛生长，进一步说明不同植物对基质的需求不同，因此在对园林废弃物堆腐产品作为基质的利用上应加大对不同花卉生长影响的研究，探索出适合大多数园林植物生长的基质。

4 结论

本研究结果表明，园林废弃物堆腐产品组成的基质理化性质较好，符合《绿化用有机基质》标准，能为植物生长提供稳定、缓冲性强、利于根系生长的环境条件，且基质养分较高，是较为理想的花卉栽培基质。由堆腐物组成的基质可促进非洲凤仙根系生长，进而促进地上部生长，提高叶片叶绿素含量，促进花枝分蘖，提高非洲凤仙冠幅，从而提高生物量和开花数。而栽培基质∶堆腐物为7∶3和3∶7的基质可促进矮牵牛根系生长，提高地上部叶片叶绿素含量，促进叶片生长，并且促进花枝分蘖，增加矮牵牛冠幅和株高，从而提高干鲜质量和开花数。综合分析表明。由纯堆腐物组成的基质为非洲凤仙最佳栽培基质，而市售栽培基质∶堆腐物为7∶3的基质为矮牵牛最佳栽培基质。