污泥生物炭基质化应用对多肉植物生长性状的影响.pdf

比例 40 40 5 5 5 5 表1 有机营养土基质组分配比 材料名称 椰糠 泥炭土 赤玉土 鹿沼土 珍珠岩 蛭石 污泥生物炭基质化应用对多肉植物生长性状的影响 恽壮志1 徐汝民1 朱 正杰 2 刘 程 1 陈 涛 1 汪 军 1 2 1安徽省通源环境节能股份有限公司 安徽省市政污泥处置与资源化利用工程研究中 安徽合肥 230031 2广西百色学院 广西百色 533000 摘 要 为探究污泥生物炭的基质化应用潜力 以敏感性较强的景天科多肉植物熊童子 和玉缀 为研究对象 采用盆栽方式 设置有机营养土基质 OS 污泥生物炭基质 BC 100 污泥生物炭 复配基质 BP 50 污泥生物炭 50 珍珠岩 3种处理 研究不同处理对多肉植物主根系长度 株高和生物量的影响 结果表明 移栽后第120d BC处 理的熊童子主根系长度增量显著高于OS处理 分别比OS处理和BP处理提高了275 和74 BC处理的玉缀植株主根系长度增 量分别比OS处理和BP处理提高了143 和55 BC处理的熊童子与BP处理的玉缀植株株高增量分别比OS处理提高了75 和 86 BC处理的熊童子生物量增量分别比OS处理和BP处理增加了40 和9 BC处理的玉缀生物量增量分别比OS处理和BP 处理增加了30 和64 说明污泥生物炭可在短期内显著促进植物根系的生长 从而促进植株的生长 由此表明污泥生物炭能作 为园林栽培基质应用 关键词 污泥生物炭 基质化应用 多肉植物 园林栽培基质 水分管理 光照条件 温 湿 度 管 理 等 9 10 栽培基质可为 植株提供稳定的水 肥 气环境 所供应的养分是保证 多肉植物生长的基础 直接决定了多肉植物的生长速 率 抗逆性和植株质量 9 一般情况下 适宜多肉植物 栽培的基质需具有良好的排水 保水 透气性能 颗粒 度适中 不易板结 还能给多肉植物提供一定养分 11 13 污泥生物炭具有发达的孔隙结构使其具备较好的保 水及透气性能 不易板结 富含P K矿质营养元素和 中微量元素 14 完美契合了作为多肉植物栽培基质所 需的特点 然而污泥炭基质化应用的研究较为鲜见 基于此 选择观赏价值高 对生长环境要求较高的 景天科多肉植物熊童子和玉缀作为供试植株 将污泥 生物炭作为园林栽培基质的主要原料 研究污泥生物 炭对多肉植物生长的影响 探讨污泥生物炭基质化应 用的潜力 为污泥生物炭资源化利用提供技术支撑 1 材料与方法 1 1 试验时间与地点 试验于2021年11月 2022年3月在安徽省通 源环境节能股份有限公司研发基地实验室中进行 1 2 试验材料 1 2 1 供试植株 本试验所用多肉植物为熊童子和玉 缀 其中熊童子为6月龄幼苗 玉缀为 8 月龄幼苗 选 取主径长短一致 生 物 量 相 仿 的 幼 苗 仅保留0 5cm的 主根系 1 2 2 供试基质 本试验供试的基质分别为多肉植物 常用的有机营养土基质 OS处理 组分配比如表1所 示 pH值为6 5 污泥生物炭基质 BC处理 100 污 泥生物炭 取自安徽省芜湖市某污泥处理处置中心 市政污泥经脱水 干化 热解炭化后获得 热 解 条件为 妥善处理城市生活污水处理厂的污泥 实现污泥 资源化利用 是当前我国城市化进程中面临的一项重 大难题 也是无废城市建设和绿色低碳发展的必然要 求 当前污泥处理方法主要有卫生填埋 好氧堆肥 厌 氧消化 焚烧 热 解炭化等 1 其中污泥热解炭化技术备 受关注 因其可实现污泥较大程度的减量化 无害化和 稳定化 热解产物 污泥生物炭具有生物炭的特性 资源化利用潜力巨大 污泥经干化 热 解炭化处理后 有机物热解转化为生物炭 病原微生物被彻底杀灭 矿 质营养元素被浓缩 同时重金属元素被钝化而使活性 大大降低 2 养分元素中 N元素的含量随热解温度的 升高而降低 P K等元素的含量随热解温度的上升而 升高 以无机形态很好地得到保留 3 生物炭具有良好 的物理结构且富含养分 被证实具有良好的提质增产 效果 可广泛用于炭基肥的制造 4 现已实现规模化应 用 5 污泥生物炭除具有生物炭的物理特性外 还含有 丰富的中微量元素 能够促进作物生长 多肉植物因种类多 外形 萌 占地面积小而广受 欢迎 市场需求量大 6 8 熊童子 C 是景天科银波锦属的多年生肉质草本植物 要求 光照 温 度 通风 条件良好的生长环境 对环境较敏感 忌寒冷和过分潮湿 易掉叶 枯枝 玉缀别名翡翠景天 是景天科景天属 佛甲草属 常 绿或半常绿多肉植物 不耐寒 忌水湿 忌强光直射 对 环境也较敏感 尤其对栽培基质要求较高 基质板结 排水不良将严重影响其生长 多种因素会影响多肉植 物的生长发育 包括栽培基质的物理性质 养分供应 基金项目 广西科技基地和人才专项 桂科AD22080069和桂科 AD22035015 土壤环境质量研发人才引进 桂科AC22080006 第一作者 恽壮志 1994 男 安徽芜湖人 硕士 助理工程师 研究 方向 固废资源化研究 新型肥料的研发及肥料环境效益评价 通信作者 汪军 1982 男 安徽合肥人 博士 正高级工程师 研究 方向 土壤污染修复与环境行为 固废资源化 2023年第11期 现代园艺 试验研究 nullnull DOI 10 14051 ki xdyy 2023 11 050 理的主根系长度增量高于OS处理和BP处理 分别提 高了143 和55 2 2 不同基质对多肉植物株高的影响 由图2可知 不同基质对熊童子株高影响均不显 著 移栽定植后第120d OS BC BP处理的株高增量分 别为1cm 1 75cm 1 6cm 其中BC处理的增量比OS BP处理提高了75 和9 不同基质对玉缀株高影响 均不显著 OS BC BP处理的株高增量分别为0 35cm 0 45cm 0 65cm BP处理对株高增量最大 分别比OS BC处理提高了86 和44 可能由于BC BP处理对 主根系增幅较大 养分供应充足 间接促进了植物株高 生长 含量 7 7 7 6 7 7g kg 45 8g kg 6 4g kg 88 表2 污泥生物炭理化性质 指标 pH值 有机质 全氮 全磷 全钾 灰分 图1 不同基质处理对植株主根系长度增量的影响 图2 不同基质处理对株高增量的影响 2 3 不同基质对多肉植物生物量的影响 由图3可知 不同基质对熊童子生物量影响均不 显著 移栽定植后第120d OS BC BP处理的生物量增 量分别为4 5g 6 3g 5 8g 其中BC处理增量最高 分别 比OS BP处理增加了40 和9 不同基质对玉缀生 物量影响也不显著 OS BC BP处理的生物量增量分 别为0 57g 0 74g 0 45g 其中BC处理对玉缀生物量增 量最高 分别比OS BP处理增加了30 和64 500 50min 主要性质见表2 复配 基质 BP处理 50 的污泥生物炭 50 珍珠岩 1 3 试验方法 本试验设置2种多肉植物 熊童子 玉缀 每种植 物 3 个基质处理 有机营养土基质 100 污泥生物炭 50 污泥生物炭 50 珍珠岩 重复3次 共计18 盆 先将各基质材料磨碎 过5mm的网筛 添加至多肉 植物专用的疏水透气盆栽 7cm 7cm 盆底垫上2张 滤纸 防止基质漏撒 于2021年11月18日移栽定植 移栽前记录幼苗主根系长度 株高 生 物 量 将 基 质 微 微打湿 而后进行移 栽 移栽 7d后浇透水 之后每隔2 周浇1次透水 试验期间保持植物光照均匀和通风 2022年3月18日将多肉植物刨出 测定其指标数据 1 4 项目测定 采用皮尺 150cm 0 1cm 测量主根系长度与株高 百分位天平测定生物量 1 5 数据分析 采用Excel2017进行数据计算 计算公式 增量 120d性状数据 初始移栽性状数据 采用SPSS16 0 进行单因素方差分析各处理差异的显著性水平 采用 最小显著差数法 P 0 05 进行不同处理间均值的显 著性差异比较 采用Origin2017作图 2 结果与分析 2 1 不同基质对多肉植物主根系长度的影响 由图1可知 不同基质对熊童子根系影响较大 相 较于移栽前 移栽定植后第120d OS BC BP处理的主 根系长度增量分别为0 2cm 0 75cm 0 43cm 其中BC 处理的增量较大 相比OS和 BP处理分别提高了 275 74 与OS处理呈显著性差异 P 0 05 不同 基质对玉缀根系长度增量的影响不显著 OS BC BP 处理的主根系长度增量分别为0 35cm 0 85cm 0 55cm 其中BC处理对主根系长度增量最大 BC处 图3 不同基质处理对生物量增量的影响 3 结论与讨论 从熊童子和玉缀的表现来看 污泥生物炭能够促 进植物根系生长 说明污泥生物炭与秸秆生物炭均能 促进植物根系生长 这与张伟明 15 蒋健 16 Abiven 17 等 研究的秸秆生物炭促进植物根系生长的结论一致 根 试验研究 现代园艺 2023年第11期 nullnull 上接第10页 7 杨阳 唐晓岚 刘澜 等 基于主成分法与美景度法的南京市植物景 观质量评价 以6所大学校园为例 J 西北林学院学报 2020 35 04 256 264 8 刘艺平 赵佳伦 李晓敏 等 基于AHP法和SBE法的郑州龙子湖公 园植物群落景观综合评价 J 西北林学院学报 2021 36 02 250 257 9 黄欣 弓弼 西安市公园绿地植物景观质量评价 J 西北林学院学 报 2018 33 05 285 289 10 刘冠 邵继中 张玉宾 植物景观的可持续性评价体系及设计优化 方法 J 西北林学院学报 2020 35 04 242 248 11 刘巍 刘嘉寅 肿瘤支持 姑息治疗的回顾与展望 J 医学研究与 教育 2018 35 03 55 58 12 韩丽 马长乐 基于SBE法的滨江公园美景度调查研究 以昆 明市滨江公园为例 J 江苏农业科学 2020 48 10 137 142 13 赵慧楠 蔡建国 赵垚斌 城市公园植物群落特征及多样性和美景 系是植物吸收水分和养分的重要器官 基质的养分供 应状况 物理性质等因素可以直接影响根系的生长 分 布和功能 进而影响植物的生长发育 18 本研究中的污 泥生物炭灰分含量高 富含磷素和中微量元素 才吉卓 玛 19 研究发现 生 物 炭 的 灰 分 是提高土壤有效磷含量 的重要成分 其次 污泥生物炭的表面积和孔隙较大 使其具有较好的通气性和土壤保水性 20 为多肉植物 根系的生长和发育创造了良好的环境条件 21 23 因此相 较于有机营养土基质 污泥生物炭对多肉植物根系生 长具有显著促进作用 PoultonJL 24 的研究发现 磷元素特别有利于植物 根系生长 可提高作物生产力 污泥生物炭富含磷元 素 能够促进植物根系生长 进而间接促进植物生长 与孟莉蓉等 25 施加污泥生物炭可提升小白菜生物量的 结论一致 目前大多数试验研究表明 在土壤中添加 生物炭有利于作物生长及增产 如可促进粮食作物 油 料作物 蔬菜等作物的生长和籽实产量的提高 26 28 鉴于污泥生物炭具备良好的保水及透气性能 富 含矿质营养元素和中微量元素 与栽培多肉植物所需 基质特性相吻合 这些特性共同作用使污泥生物炭对 多肉植物根系 生物量的促进效果优于有机营养土基 质 因此 可将污泥生物炭应用于园林栽培基质的生 产 收稿 2022 08 25 参考文献 1 刘秀如 城市污水污泥热解实验研究 D 北京 中国科学院研究生 院 工程热物理研究所 2011 2 潘根兴 卞荣军 程琨 从废弃物处理到生物质制造业 基于热裂解 的生物质科技与工程 J 科技导报2017 35 23 82 93 3 TripathiM sahuJN GanesanP Effectofprocessparametersonpro ductionofbiocharfrombiomasswastethroughpyrolysis Areview J Renerable SustainableEnergyReviews 2016 55 467 481 4 胡日查 高敏娜 内蒙古首个炭基复合肥项目一期工程顺利完工 EB OL 2017 10 26 t20171017 78763 html 5 陈首龙 利用秸秆生产炭基复合肥 EB OL 2017 10 26 http a xinwenzhongxin suixianxinwen shizhengx inwen 2017 0523 28837 html 6 叶珺琳 徐玲 余江勇 等 不同配比基质对多肉植物生长的影响 J 中国园艺文摘 2017 33 1 17 20 7 康水英 南平市延平区紫云英种植情况分析 J 福建稻麦科技 2019 37 4 64 66 8 方兴龙 紫云英及其发展分析 J 农技服务 2007 24 4 37 62 9 张启翔 吴静 周肖红 等 彩叶植物资源及其在园林中的应用 J 北 京林业大学学报 1998 20 4 126 127 10 毛春霞 张玉信 自海涛 影响多肉植物生长着色环境因素分析 J 现代园艺 2018 8 30 31 11 胡海波 郝永丽 高博 等 多肉植物温室栽培技术 J 农业工程技 术 2016 36 4 48 54 12 舒锟 赵阿润 李奥楠 等 不同配比的基质对不同多肉植物生长的 影响 J 现代园艺 2020 43 09 7 10 13 杨成 陈浪 曹淇淇 等 不同栽培基质对景天科多肉植物生长的影 响 J 湖北理工学院学报 2020 36 03 39 42 14 马彪 生物炭化下原料与产物性质的关系及规模化生产系统的评 价 D 南京 南京农业大学 2017 15 ZhangW M MengJ WangJ Y etal Effectofbiocharonroot morphologicalandphysiologycharacteristicsandyieldinrice J ActaA gronomicaSinica 2013 39 8 1445 1451 inChinese 16 JiangJ WangH W LiuG L etal Effectofbiocharonrootcharac teristicsandyieldinmaize JournalofMaizeSciences J 2015 23 4 62 66 inChinese 17 AbivenS HundA MartinsenV etal Biocharamendmentincreases maizerootsurfaceareasandbranching AshovelomicsstudyinZambia J PlantandSoil 2015 395 45 55 18 BengoughAG McKenzieBM HallettPD etal Rootelongation wa terstress andmechanicalimpedance Areviewoflimitingstressesand beneficialroottiptraits J JournalofExperimentalBotany 2011 62 59 68 19 才吉卓玛 生物炭对不同类型土壤中磷有效性的影响研究 D 北 京 中国农业科学院 2013 20 ChanKY VanZwietenL MeszarosI etal Usingpoultrylitter biocharassoilamendments J AustralianJournalofSoilResearch 2008 46 5 437 444 21 王昭君 闫洪坤 我国城市污水处理厂污泥处理工艺及现状 J 辽 宁工程技术大学学报 自然科学版 2009 28 119 123 22 GlaserB LehmannJ ZechW Amelioratingphysicalandchemical propertiesofhighlyweatheredsoilsinthetropicswithcharcoal areview J BiologyandFertilityofSoils 2002 35 4 219 230 23 毛春霞 张玉信 自海涛 影响多肉植物生长着色环境因素分析 J 现代园艺 2018 8 30 31 24 PoultonJL BrylaD KoideRT etal Mycorrhyzalinfectionandhigh soilphosphorusimprovevegetativegrowthandthefemaleandmale functionsintomato J NewPhytologist 2002 154 1 255 264 25 孟莉蓉 俞浩丹 杨婷婷 等 2种生物炭对Pb Cd污染土壤的修复 效果 J 江苏农业学报 2018 34 4 835 841 26 ZhangW M GuanX C HuangY W etal Biologicaleffectsof biocharandfertilizerinteractioninsoybeanplant J ActaAgronomica Sinica 2015 41 1 109 122 inChinese 27 JiangJ WangH W LiuG L etal Effectofbiocharonrootcharac teristicsandyieldinmaize J JournalofMaizeSciences 2015 23 4 62 66 inChinese 28 SteinerC TeixeiraWG LehmannJ etal Long termeffectsofmanure charcoalandmineralfertilizationoncropproductionandfertilityona highlyweatheredcentralAmazonianuplandsoil J PlantandSoil 2007 291 275 290 2023年第11期 现代园艺 试验研究 度影响机制研究 以杭州西湖周边4个公园为例 J 中国城市林 业 2019 17 05 43 47 14 SHUTTLEWORTHS Theuseofphotographsasanenvironment presentationmediuminlandscapestudies J JEnvironManage 1980 11 1 61 76 15 王雁 陈鑫峰 心理物理学方法在国外森林景观评价中的应用 J 林业科学 1999 35 5 110 117 16 刘瑞雪 彭媛媛 基于公众感知的城市滨海绿地植物景观评价 J 深圳大学学报 理工版 2017 34 4 385 392 17 李华威 穆博 康艳 等 公园绿地植物景观综合评价与实证研究 J 河南农业大学学报 2015 49 6 838 842 849 18 张昶 王涵 王成 结构与季相特征对运河森林公园景观质量的影 响 基于2种评价方法的探讨 J 西北林学院学报 2020 35 03 224 230 nullnull