全 文 ：不同比例珍珠岩对污泥堆肥理化性状
与孔雀草生长的影响*
胡雨彤1,2 摇 时连辉1,2,3**摇 刘登民1,2 摇 仝少伟1,2 摇 魏美艳1,2 摇 孙摇 杰1,2
( 1土肥资源高效利用国家工程实验室, 山东泰安 271018; 2山东农业大学资源与环境学院, 山东泰安 271018; 3山东省农业环
境重点实验室, 山东泰安 271018)
摘摇 要摇 为解决污泥在替代泥炭应用时存在的透气性差等问题,用珍珠岩作为污泥透气性调
节材料,以纯污泥堆肥为对照,研究添加珍珠岩 20% 、40% 、60% 、80% 、100% (V / V)条件下混
合基质理化性状的差异以及对孔雀草植株生长的影响.结果表明: 混合基质的物理性状中容
重、持水孔隙和水气比随珍珠岩比例的增大而降低,总孔隙度和通气孔隙则增加;化学性状中
pH值随珍珠岩比例的增大而增加,EC 值和养分含量则呈下降趋势;孔雀草地上部生物量以
及开花数在添加 60%珍珠岩条件下最高,纯污泥堆肥中最低;根系形态和根系活力在添加珍
珠岩 40% 、60% 、80%条件下较高.通气孔隙是影响最大根长和平均根直径的最强因子.珍珠
岩主要是通过影响污泥堆肥物理性状来改善孔雀草生长,添加珍珠岩 60%可显著改善污泥透
气性差、盐分高的问题,对孔雀草根系及地上部生长等均有良好的调节作用.
关键词摇 污泥堆肥摇 珍珠岩摇 理化性状摇 孔雀草
文章编号摇 1001-9332(2014)07-1949-06摇 中图分类号摇 S317; X705摇 文献标识码摇 A
Effects of different perlite additions on physical and chemical properties of sewage sludge
compost and growth of Tagetes patula. HU Yu鄄tong1,2, SHI Lian鄄hui1,2,3, LIU Deng鄄min1,2,
TONG Shao鄄wei1,2, WEI Mei鄄yan1,2, SUN Jie1,2 ( 1 National Engineering Laboratory for Efficient
Utilization of Soil and Fertilizer, Tai爷an 271018, Shandong, China; 2College of Resource and En鄄
vironment, Shandong Agricultural University, Tai爷 an 271018, Shandong, China; 3Shandong
Province Key Laboratory of Agricultural Environment, Tai爷an 271018, Shandong, China) . 鄄Chin.
J. Appl. Ecol. , 2014, 25(7): 1949-1954.
Abstract: In order to resolve the problem of poor permeability of sewage sludge compost ( SSC)
which was used as the substitution of peat, perlite was used to regulate the permeability of the sew鄄
age. The pure SSC was used as control. The proportions of perlite in the mixtures with SSC were
20% , 40% , 60% , 80% and 100% (V / V), respectively. The effects of different perlite ratios on
the physical and chemical properties and the growth of Tagetes patula were studied. The bulk densi鄄
ty, water holding porosity and water holding porosity to aeration porosity decreased, but the total po鄄
rosity and aeration porosity increased with the increasing addition of perlite to the SSC. For the
chemical properties, the pH increased, and the EC and nutrient contents decreased with the in鄄
creasing addition of perlite to the SSC. The aboveground biomass and flowers of T. patula were the
highest in the 60% perlite treatment, and the lowest in the pure SSC treatment. The root morpholo鄄
gy and activity were the best in the 40% , 60% and 80% perlite treatments. Aeration was the stron鄄
gest factor to impact the maximum root length and average root diameter. Perlite promoted the
growth of T. patula mainly through impacting the physical properties of the SSC. The addition of
60% perlite to the SSC could significantly improve the poor aeration and decrease the high salinity
greatly in the SSC and regulate the growth of the root and aboveground of T. patula.
Key words: sewage sludge compost; perlite; physical and chemical property; Tagetes patula.
*“十二五冶国家“948冶计划重点项目(2011鄄G30)、国家科技支撑计划项目(2014BAL04B05)、山东省优秀中青年科学家科研奖励基金项目
(BS2010NY019)和泰安市科技发展计划项目(20123064)资助.
**通讯作者. E鄄mail: shilh@ sdau. edu. cn
2013鄄09鄄18 收稿,2014鄄04鄄11 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 7 月摇 第 25 卷摇 第 7 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Jul. 2014, 25(7): 1949-1954
摇 摇 孔雀草(Tagetes patula)原产于墨西哥,为菊科
万寿菊属一年生草本植物,适应性强,花朵色彩鲜
明、花期长且无需特殊管理,是布置阳台和大型广场
以及街道的常用花卉.
目前,园林上种植花卉常用的栽培基质为泥炭
或者泥炭复合物,泥炭作为世界各国公认的最好的
无土栽培基质之一,在自然条件下形成需上千年时
间,过度开采利用使泥炭的消耗速度加快,破坏湿地
环境,加剧全球温室效应[1] . 目前,泥炭替代物的研
究成为热点[2] .污泥是指污水处理过程中产生的固
体废弃物等物质,其成分复杂,含有丰富的有益于植
物生长的养分和大量有机物质以及重金属、病原菌、
寄生虫(卵)等有害成分,且伴有恶臭味[3-4] .相对于
卫生填埋和焚烧,污泥堆肥化处理后,臭味消除,病
原菌和寄生虫卵等几乎全部被杀死,可被植物利用
的营养成分增加,还可以固化和钝化重金属,降解大
多数毒性有机质,污泥堆肥化处理是污泥最为有效
的处理方式和发展方向[5-6] .污泥堆肥在园林绿化、
育苗基质、农业利用上效果明显,并且污泥用于无土
栽培基质作为泥炭替代物的研究,越来越引起关
注[7-9] .污泥本身存在颗粒细小、透气性差、盐分含
量高等缺点.目前,对污泥应用时透气性差以及盐分
含量高对植物后期生长影响的报道较少. 当土壤容
重大,过于紧实时,土壤内通气性差导致土壤局部缺
氧,根系生长发育受限,根冠生长受限,进而影响植
物地上部生长和产量[10-11] . 盐分含量高时,盐分通
过抑制和诱导多种酶系统来影响植物的正常生长,
使植株生物量降低、株高下降、根系活力下降等[12] .
本文利用透气性好、养分含量低的珍珠岩与透
气性差、盐分及养分含量高的污泥堆肥产品按不同
体积比混合,研究混合基质对污泥堆肥理化性状和
孔雀草生长的影响,筛选出使孔雀草长势较好的污
泥与珍珠岩配比,旨在最大限度地利用污泥,降低环
境污染,节约孔雀草栽培成本.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料与试验设计
供试园林植物为孔雀草(Tagetes patula),品种
为鸿运系列,购自泰安艺景园林有限公司.珍珠岩由
山东省泰安市艺景园林有限公司提供. 污泥由山东
省泰安市啤酒厂提供,堆肥化污泥是用新鲜污泥与
锯末按照体积比 1 颐 1 堆置,调节含水量至 50% ~
60% ,添加 5译的发酵菌剂(发酵菌剂由山东省泰安
亚细亚食品有限公司有机肥料厂提供),在山东农
业大学南校区堆肥基地进行好氧堆肥,腐解期间定
期人工翻堆.当堆体温度下降至 50 益时,晾晒,用链
条粉碎机打碎,过 5 mm 筛,装袋备用. 污泥堆肥中
有机质含量为 500 g · kg-1,全氮含量为 19郾 15
g·kg-1,全磷含量为 21. 09 g·kg-1,全钾含量为
5郾 27 g·kg-1,重金属含量及农用标准见表 1. 污泥
堆肥中各种污染物含量均在中华人民共和国环境保
护部实施的农用污泥中污染物控制标准[13]之内.
试验设 6 个处理:纯污泥(CK),以及添加珍珠
岩 20% (T1)、40% (T2)、 60% (T3)、80% (T4)和纯
珍珠岩(T5).于 2013 年 4 月 28 日—8 月 10 日在山
东农业大学南校区资源与环境学院试验基地进行,
定植前期采集各处理基质样品,测其理化性状. 4 月
28 日使用市场上常用泥炭混合物做育苗基质,将孔
雀草种子均匀撒播在育苗盘上育苗. 5 月 12 日选取
大小一致的孔雀草苗定植在 26 cm伊21 cm黑色塑料
盆钵中.每盆定植 3 株,每处理 3 盆.定植时浇透水,
遮阴 3 d,各处理每天浇定量清水,不施肥.半个月后
每周定期测量孔雀草株高、茎粗和叶绿素含量,开花
时间为 6 月 10 日—8 月 5 日,7 月 6 日每处理随机
选取 6 株,调查地上部株高、茎粗、主茎上的分枝数
(>3 cm)和现蕾数,将整盆根系取出冲洗,测生物量
和根系活力.
1郾 2摇 试验方法
污泥中重金属含量采用 HNO3+HClO4+HF常压
消化法、原子吸收分光光度法测定.基质容重按照风
干基质体积法测定.孔隙度采用饱和重力排水法,用
15 cm高的花盆测定, 总孔隙度 = (加入水质量+原
基质质量伊含水率) /容器体积[14];持水孔隙度= (加
入水质量-排出水质量+原基质质量伊含水率) /容器
体积;通气孔隙度 =排出水质量 /容器体积. 按照
水 颐 基质为 1 颐 5(V / V)震荡 30 min,pH 和电导率
(EC)用 Eutech 优特 PC700pH /电导率多参数测量
仪(新加坡)测定.基质养分指标按照农业行业标准
NY525鄄2011[15]测定.
用直尺测量植株株高(茎基部到生长点的距
表 1摇 污泥堆肥中重金属含量
Table 1摇 Heavy metal content in the sewage sludge compost
(mg·kg-1)
项目 Item Cu Zn Pb Cd Cr
全量 Total content 208. 43 376. 78 23. 46 0. 41 410. 01
农用污泥控制标准[13]
Agricultural sludge control
standard (pH<6. 5)
250 500 300 5 600
0591 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
离);游标卡尺测定茎粗 (子叶下部 2 / 3 处的粗
度) [16];用自来水冲洗地上部表面灰尘,再用去离子
水冲洗,用吸水纸吸植株表面水分,称取单株地上和
地下鲜质量.参照 Arnon[17]的方法测定叶绿素含量.
将根系取出冲洗,用游标卡尺和刻度尺调查孔
雀草最大根长、平均根直径、根体积. 根系活力采用
TTC(氯化三苯基四氮哩)还原法测定[18],以单位鲜
质量根系还原的 TTC量表示.
1郾 3摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 18. 0 软件对数据进行
统计分析. 采用单因素方差分析法( one鄄way ANO鄄
VA)和 Duncan 法进行方差分析和多重比较( 琢 =
0郾 05),用 Pearson法对基质理化性状和孔雀草农艺
性状进行相关分析.利用 Excel 2003 软件作图.图表
中数据为平均值依标准差.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同比例珍珠岩对污泥堆肥物理性状的影响
容重是基质的基本物理性质,直接影响土壤蓄
水和通气性,并间接影响土壤肥力和植物生长状况.
从表 2 可以看出,基质容重随珍珠岩比例增大呈显
著减小趋势,T1、T2、T3、T4和 T5处理容重比 CK 分别
降低 15. 8% 、36. 8% 、52. 6% 、68. 4%和 84. 2% .
表 2摇 不同处理基质的物理性状
Table 2摇 Physical properties of substrate in different treat鄄
ments
处理
Treat鄄
ment
容重
Bulk density
(g·cm-3)
总孔隙度
Total
porosity
(% )
通气孔隙
Aeration
porosity
(% )
持水孔隙
Holding
porosity
(% )
水气比
WAP / AP
CK 0. 38依0. 00a 67依2e 7依1f 60依1a 8. 22依0. 58a
T1 0. 32依0. 01b 72依2d 15依1e 58依1b 3. 97依0. 33b
T2 0. 24依0. 01c 79依2c 24依1d 55依1c 2. 30依0. 10c
T3 0. 18依0. 03d 81依2bc 29依1c 52依1d 1. 81依0. 05cd
T4 0. 12依0. 01e 83依1b 32依1b 51依1e 1. 58依0. 02de
T5 0. 06依0. 01f 87依1a 39依1a 48依0f 1. 24依0. 05e
同列不同字母表示差异显著(P<0. 05) Different letters in the same
column meant significant difference at 0. 05 level. 下同 The same below.
摇 摇 总孔隙度反映了基质的孔隙状况,总孔隙度越
大,基质容纳的空气和水越多,有利于根系生长;总
孔隙度越小,栽培基质越重,水分和空气容纳量越
小.基质总孔隙度和通气孔隙均随珍珠岩比例增大
而增大,CK的通气孔隙为 7% ,T1、T2、T3、T4和 T5处
理基质通气孔隙分别为 CK 的 2. 1、3. 4、4. 1、4. 6 和
5. 6 倍.持水孔隙随珍珠岩比例增大而降低,导致水
气比(WAP / AP)逐渐减少,其原因可能是珍珠岩总
孔隙度大,易于通气.
2郾 2摇 不同比例珍珠岩对污泥堆肥化学性状的影响
从表 3 可以看出,不同处理 pH 值为 6. 29 ~
7郾 20,随珍珠岩比例增大,基质 pH 值呈显著增加的
趋势,这与污泥堆肥 pH较低,珍珠岩 pH较高有关.
EC反映基质中可溶性盐含量的高低,珍珠岩 EC 值
仅为 47. 20 滋S·cm-1,因此,基质 EC 随珍珠岩比例
增大而降低,T1、T2、T3、T4和 T5处理基质 EC 分别比
CK降低 10. 6% 、27. 0% 、44. 9% 、67. 2%和 97. 5% ,
说明添加珍珠岩显著降低了混合基质的盐分离子总
量.基质中全氮、全磷和全钾等养分随珍珠岩比例增
大而降低,不同处理的降低幅度不同,CK、T1和 T2处
理间各养分含量差异不显著,T3、T4和 T5处理间养
分含量差异显著. 其中,T4和 T5处理之间降低幅度
最大,T5处理全氮、全磷和全钾含量分别比 T4处理
降低 99. 2% 、95. 9%和 61. 8% ,这与珍珠岩中养分
离子较少有关.
2郾 3摇 不同比例珍珠岩对孔雀草地上部生长的影响
从表 4 可以看出,不同处理株高、茎粗、叶绿素
a+b、地上鲜质量、分枝数、花蕾数和成花数等变化
规律一致,均随珍珠岩比例增大呈先增大后减小的
趋势.不同处理间株高、茎粗、地上鲜质量和分枝数
的顺序为:T3>T4>T2>T1>T5>CK.其中,T3处理株高、
茎粗、地上鲜质量和分枝数比 CK分别增加 50. 9% 、
16. 8% 、127. 0%和 66. 7% .
叶绿素作为光合作用中最主要的色素分子,参
与光合作用中光能的吸收、传递和转化,其含量的高
表 3摇 不同处理基质的化学性状
Table 3摇 Chemical properties of substrate in different treatments
处理
Treatment
pH 电导率
EC (滋S·cm-1)
全氮
Total N (g·kg-1)
全磷
Total P (g·kg-1)
全钾
Total K (g·kg-1)
CK 6. 29依0. 04f 1854. 00依124. 18a 19. 15依0. 53a 21. 09依0. 08a 5. 27依0. 04a
T1 6. 42依0. 03e 1658. 00依49. 76b 18. 13依0. 56ab 19. 33依0. 58b 4. 74依0. 17b
T2 6. 54依0. 02d 1353. 33依15. 04c 17. 02依0. 20abc 18. 66依1. 54b 4. 27依0. 24bc
T3 6. 68依0. 04c 1020. 67依34. 08d 16. 44依1. 05bc 15. 58依0. 56c 4. 16依0. 28c
T4 6. 94依0. 07b 607. 33依58. 29e 15. 25依2. 97c 8. 58依0. 73d 2. 75依0. 48d
T5 7. 20依0. 02a 47. 20依0. 26f 0. 12依0. 09d 0. 35依0. 26e 1. 05依0. 23e
15917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 胡雨彤等: 不同比例珍珠岩对污泥堆肥理化性状与孔雀草生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 4摇 不同处理孔雀草地上部生长
Table 4摇 Aboveground growth of Tagetes patula in different treatments
处理
Treat鄄
ment
株高
Plant height
(cm)
茎粗
Stem diameter
(cm)
叶绿素(a+b)
Chlorophyll (a+b)
(mg·g-1)
地上鲜质量
Shoot fresh
biomass (g)
分枝数
Branch
number
花蕾数
Bud
number
成花数
Flower
number
CK 17. 67依0. 58d 0. 75依0. 02c 1. 44依0. 01d 22. 46依0. 19d 10. 0依1. 7d 10. 7依1. 5d 2. 0依1. 0b
T1 22. 67依0. 58b 0. 81依0. 00b 1. 58依0. 02c 31. 68依1. 61c 13. 3依0. 6bc 14. 3依1. 5c 3. 0依1. 0ab
T2 23. 33依0. 58b 0. 83依0. 00b 1. 88依0. 08b 36. 26依0. 73b 14. 0依1. 0bc 20. 3依2. 5b 4. 0依1. 0ab
T3 26. 67依1. 53a 0. 88依0. 02a 2. 10依0. 08a 50. 98依2. 61a 16. 7依1. 5a 26. 0依1. 0a 4. 7依1. 5a
T4 26. 00依1. 00a 0. 87依0. 03a 1. 54依0. 04cd 37. 50依1. 46b 15. 3依0. 6ab 20. 0依1. 0b 3. 0依1. 0ab
T5 20. 00依1. 00c 0. 78依0. 02c 1. 47依0. 04d 24. 64依0. 79d 13. 0依1. 0c 14. 3依1. 2c 2. 3依0. 6b
低反映了上部叶片光合作用的强弱.在一定范围内,
叶绿素含量越高,光合作用越强,干物质累积越大.
整体来说,T3处理叶绿素( a+b)含量显著高于其他
处理,T1和 T4处理间差异不显著,T4和 T5处理间差
异不显著,CK 和 T5处理间差异不显著,这与 CK 基
质物理性质差、T5处理基质养分含量和 EC 值差有
关,在物理性质和养分平衡时,基质中叶绿素含量较
高.花蕾数和成花数一般作为基质栽培效果的一个
直观评判标准.整体来说,T3处理花蕾数和成花数最
多,CK中最少,T3处理花蕾数和成花数为 CK的 2. 4
和 2. 4 倍.说明添加珍珠岩可以显著改善孔雀草开
花数,增加观赏效果.综合来看,T3处理基质中孔雀
草长势最好,纯污泥堆肥(CK)中孔雀草长势最差,
开花数最少.
2郾 4摇 不同比例珍珠岩对孔雀草根系形态和根系活
力的影响
从表 5 可以看出,不同处理孔雀草最大根长随
珍珠岩比例增大而增加,除 T4和 T5处理间差异不显
著外,其他处理间差异均显著,T1、T2、T3、T4和 T5处
理最大根长分别比 CK 增加 17. 0% 、 38. 0% 、
54郾 1% 、76. 5%和 80. 7% . 不同处理平均根直径与
珍珠岩比例呈显著负相关,即平均根直径随珍珠岩
比例增大整体呈降低趋势,T1、T2、T3、T4和 T5处理平
均根直径分别比CK降低6郾 5% 、21郾 0% 、30郾 6% 、
表 5摇 不同处理孔雀草根系形态
Table 5 摇 Root morphology of Tagetes patula in different
treatments
处理
Treat鄄
ment
最大根长
Maximum root
length (cm)
平均根直径
Average root
diameter (cm)
根体积
Root volume
(mL)
CK 30. 07依1. 90e 0. 62依0. 06a 16. 33依1. 53c
T1 35. 17依1. 04d 0. 58依0. 03a 22. 00依1. 00b
T2 41. 50依1. 80c 0. 49依0. 03b 25. 00依1. 00b
T3 46. 33依1. 53b 0. 43依0. 03c 30. 00依2. 00a
T4 53. 07依2. 72a 0. 38依0. 01cd 29. 00依1. 73a
T5 54. 33依2. 08a 0. 35依0. 01d 23. 67依2. 08b
38. 7%和 43. 5% .不同处理根体积随珍珠岩比例增
大呈先增大后降低的趋势,T3和 T4处理根体积显著
高于 CK、T1、T2和 T5处理.其中,T3和 T4处理间无显
著差异,T1、T2和 T5处理间无显著差异,CK 最小,说
明 T3、T4处理基质物理性质和养分含量等均适中,
适合孔雀草生长.
摇 摇 根冠比为地上部与地下部鲜质量的比值. 从图
1 可以看出,不同处理孔雀草根冠比随珍珠岩比例
增大呈先升高后降低再升高的趋势. T3处理根冠比
比 CK增加 22. 7% ,为 T5处理的 90. 8% ,说明随珍
珠岩比例增大,基质的通气孔隙增大,有利于根系呼
吸和伸展,并增大孔雀草根冠比;当珍珠岩比例达到
60% ,随根系活动的增强,地上部吸收养分得到充分
供应,地上部生长旺盛,根冠比值下降,如T3处理根
图 1摇 不同处理孔雀草根系根冠比和根系活力
Fig. 1 摇 Root / shoot ratio and root activity of Tagetes patula in
different treatments.
不同字母表示差异显著(P<0. 05) Different letters meant significant
difference at 0. 05 level.
2591 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷
表 6摇 基质理化性状与孔雀草生长的相关性系数
Table 6摇 Correlation coefficients between physical and chemical properties of substrate and the growth of Tagetes patula
总孔隙度
Total porosity
通气孔隙
Aeration porosity
pH 电导率
EC
全氮
Total N
全磷
Total P
全钾
Total K
株高 Plant height 0. 472 0. 453 0. 228 -0. 235 0. 221 -0. 055 -0. 065
茎粗 Stem diameter 0. 461 0. 442 0. 223 -0. 230 0. 242 -0. 051 -0. 056
叶绿素(a+b) Chlorophyll (a+b) 0. 217 0. 183 -0. 122 0. 079 0. 291 0. 284 0. 253
地上鲜质量 Fresh biomass of aboveground 0. 334 0. 315 0. 047 -0. 076 0. 311 0. 126 0. 126
分枝数 Branch number 0. 642 0. 628 0. 403 -0. 417 -0. 009 -0. 236 -0. 247
花蕾数 Bud number 0. 520 0. 493 0. 223 -0. 254 0. 142 -0. 041 -0. 058
成花数 Flower number 0. 292 0. 255 -0. 056 0. 023 0. 304 0. 234 0. 196
最大根长 Maximum root length 0. 976** 0. 982** 0. 959** -0. 961** -0. 699 -0. 889* -0. 896*
平均根直径 Average root diameter -0. 984** -0. 988** -0. 952** 0. 960** 0. 709 0. 879* 0. 887*
根体积 Root volume 0. 744 0. 730 0. 532 -0. 545 -0. 113 -0. 369 -0. 380
根系活力 Root activity 0. 532 0. 494 0. 232 -0. 250 0. 186 -0. 043 -0. 079
*P<0. 05; **P<0. 01.
冠比相对较低;当珍珠岩比例达到 80% ,基质中养
分供应不足,不能满足地上部需要,根冠比开始
增大.
根系活力是指根系新陈代谢的活动能力,是反
映根系吸收功能的重要指标.根系活力越大,根系代
谢、吸收矿物营养和水分的能力越强.从图 1 可以看
出,不同处理根系活力随珍珠岩比例增大先增大后
减少,T2、T3、T4处理间差异不显著,其他处理间均存
在显著差异.其中,T3处理根系活力最大,其根系活
力比 CK 高 20. 2% .说明污泥堆肥添加珍珠岩可以
较好地改善根系对基质养分吸收和利用状况,但是
当珍珠岩比例较高时,基质中养分含量较低,抑制了
根系活力.
2郾 5摇 基质理化性质与孔雀草农艺性状的相关
从表 6 可以看出,基质总孔隙度、通气孔隙和
pH值均与孔雀草最大根长呈显著正相关,EC 值、全
磷、全钾与最大根长呈显著负相关;总孔隙度、通气
孔隙和 pH值与平均根直径呈显著负相关,全磷、全
钾、EC值与平均根直径呈显著正相关.可见,珍珠岩
用量增多时可以显著改善孔雀草根系形态.
3摇 讨摇 摇 论
植物生长需要良好的水、肥、气、热等条件,在温
度和水分条件相同的情况下,影响孔雀草生长的是
栽培基质的盐分、养分含量和基质孔隙性. 研究表
明,过量盐分会对植物造成渗透胁迫,干扰离子平
衡,从而通过抑制和诱导多种酶系统来影响植物的
正常生长,使植株生物量降低,株高下降,根系活力
下降等[12] .本研究中,添加珍珠岩显著降低了污泥
堆肥 EC值,说明添加珍珠岩可以显著改善污泥堆
肥中盐分含量高的特点.
通气孔隙、pH、EC、全磷、全钾等与根系形态之
间存在显著相关关系,通气孔隙与最大根长呈显著
正相关,与平均根直径呈显著负相关,说明珍珠岩添
加到污泥中主要通过调节基质的透气性来改善作物
根系生长,这是由于根系是作物直接感受栽培基质
内在环境的敏感器官,根系生长与栽培基质透气性
的大小密切相关,根系形态特征,如根长、半径、侧根
数量、密度和根毛长度等因子,在决定养分和水分吸
收效率方面具有重要作用[19] .
本研究中,通气孔隙抑制了根系的伸展,纯污泥
堆肥中栽培基质中气体含量较低,根系生长阻力较
大,从而导致根系变小而粗;当通气孔隙增大,相当
于增加了基质内氧气浓度,使基质变得疏松,根系生
长阻力降低,根系生长速率加大,根系长而多[20-22] .
研究表明,根系形态及在土壤中的分布与作物对矿
质元素和水分吸收能力密切相关[23-24] .当污泥堆肥
中珍珠岩添加比例达到 80% ,基质中养分低对根系
生长的抑制作用大于通气孔隙对根系生长的伸展作
用,从而表现出根系体积相对较小. 根系是植物吸
收、转化和储藏营养物质的重要器官, 其生长好坏
直接影响到地上部分产量和植物的水土保持能
力[25] .本研究中,随珍珠岩比例增大,基质透气性增
大,根冠比增大.有研究表明,土壤紧实度增加一般
会降低植物根冠比[26-27] .作物生长受到水分和养分
等逆境胁迫时,根系的一个重要反应是增加相对生
长量,在限制根系生长的不良条件下,孔雀草根冠比
均大于非限制根条件下的根冠比[28-30] . 本研究中,
当珍珠岩比例增加到 80% ,基质中养分含量较低,
成为限制植物生长的主要因素,孔雀草地上部得不
到足够的养分供应,根冠比值增大.孔雀草地上部生
长与透气性相关性不显著,其受各因素的综合影响
35917 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 胡雨彤等: 不同比例珍珠岩对污泥堆肥理化性状与孔雀草生长的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
较大.总的来说,添加 60%珍珠岩到基质中,孔雀草
根系形态和生物量等可达到最大值.
参考文献
[1]摇 Jin J鄄Y (晋建勇), Meng X鄄M (孟宪民), Liu J (刘
静). Exploitation and environmental problems of horti鄄
culture peat in Europe. Humic Acid (腐植酸), 2006
(6): 17-21 (in Chinese)
[2] 摇 Jayasinghe GY, Liyana AID, Tokashiki Y. Evaluation
of containerized substrates developed from cattle manure
compost and synthetic aggregates for ornamental plant
production as a peat alternative. Resources Conservation
and Recycling, 2010, 54: 1412-1418
[3]摇 Smith SR. A critical review of the bioavailability and
impacts of heavy metals in municipal solid waste com鄄
posts compared to sewage sludge. Environment Interna鄄
tional, 2009, 35: 142-156
[4]摇 Kidd PS, Dom侏nguez鄄Rodr侏guez MJ, D侏ez J, et al. Bio鄄
availability and plant accumulation of heavy metals and
phosphorus in agricultural soils amended by long鄄term
application of sewage sludge. Chemosphere, 2007, 66:
1458-1467
[5]摇 Mauri FS, Illa J, Magr侏 A, et al. An integrated bio鄄
chemical and physical model for composting process.
Bioresource Technology, 2007, 98: 3278-3293
[6]摇 Debosz K, Petersen SO, Kure LK, et al. Evaluation
effects of sewage and household compost on soil physi鄄
cal, chemical and microbiological properties. Applied
Soil Ecology, 2002, 19: 237-248
[7]摇 Bai L鄄P (白莉萍), Song J鄄H (宋金洪), Xin T (辛
涛), et al. Effects of sewage sludge application on leaf
photosynthesis and plant growth of Buxus microphylla.
Chinese Journal of Applied Ecology (应用生态学报),
2010, 21(4): 1026-1030 (in Chinese)
[8]摇 Tian B (田 摇 波), Shi L鄄H (时连辉), Zhou B (周
波), et al. Effect of sludge compost on soil quality and
turf growth under different applying methods. Journal of
Soil and Water Conservation (水土保持学报), 2012,
26(2): 116-120 (in Chinese)
[9]摇 Ostos JC, L佼pez鄄Garrido R, Murillo JM, et al. Substi鄄
tution of peat for municipal solid waste鄄 and sewage
sludge鄄based composts in nursery growing media: Effects
on growth and nutrition of the native shrub Pistacia len鄄
tiscus L. Bioresource Technology, 2008, 99: 1793-1800
[10]摇 Seng S鄄S (僧珊珊), Wang Q (王摇 群), Li C鄄H (李
潮海), et al. Difference in root structure and respira鄄
tion metabolism between two maize cultivars under wa鄄
terlogging stress. Scientia Agricultura Sinica (中国农业
科学), 2012, 45(20): 4141-4148 (in Chinese)
[11]摇 Bouwman LA, Arts WBM. Effects of soil compaction on
the relationships between nematodes, grass production
and soil physical properties. Applied Soil Ecology,
2000, 14: 213-222
[12]摇 Ali A, Tucker TC, Thompson TL, et al. Effects of
salinity and mixed ammonium and nitrate nutrition on the
growth and nitrogen utilization of barley. Journal of
Agronomy and Crop Science, 2001, 186: 223-228
[13]摇 Ministry of Environmental Protection of the People爷s Re鄄
public of China (中华人民共和国环境保护部). Con鄄
trol Standards for Pollutants in Sludge for Agricultural
Use (GB 4284鄄84) [EB / OL]. (1985鄄03鄄01) [2014鄄
04鄄10]. http: / / kjs. mep. gov. cn / hjbhbz / bzwb / gthw /
gtfwwrkzbz / 198503 / t19850301 _ 82013. htm ( in Chi鄄
nese)
[14]摇 Jiang S鄄D (江胜德). Modern Gardening Culture Medi鄄
um: Guide of Selection and Application. Beijing: Chi鄄
nese Forestry Press, 2006 (in Chinese)
[15]摇 Ministry of Agriculture of the People爷s Republic of Chi鄄
na (中华人民共和国农业部). Organic Fertilizer
(NY鄄525鄄2011) [EB / OL]. (2011鄄09鄄01) [2014鄄04鄄
10]. http: / / www. natesc. gov. cn / html / 2011 _11 _29 /
52871_53719_2011_11_29_184828. html (in Chinese)
[16]摇 Liu C鄄J (刘超杰), Guo S鄄R (郭世荣), Shu S (束
胜), et al. Effect of grinding extent of vinegar residue
substrate on growth and photosynthesis of pepper seed鄄
lings. Transactions of the Chinese Society of Agricultural
Engineering (农业工程学报), 2010, 26(1): 330 -
334 (in Chinese)
[17]摇 Arnon DI. Copper enzymes in isolated chloroplasts:
Polyphenoloxidase in Beta vulgaris. Plant Physiology,
1949, 24: 1-15
[18]摇 Jiang D (姜 摇 东), Yu Z鄄W (于振文), Su B (苏
波), et al. Effect of different application stage of nitro鄄
gen on root senescence in winter wheat. Acta Agronomi鄄
ca Sinica (作物学报), 1997, 23(2): 181 -190 ( in
Chinese)
[19]摇 Sattelmacher B, Horst WJ, Becker HC. Factors that
contribute to genetic variation for nutrient efficiency of
crop plants. Zeitschrift f俟r Pflanzenern覿hrung und
Bodenkunde, 1994, 157: 215-224
[20]摇 Paul WU, Thomas CK. Soil compaction and root
growth: A review. Agronomy Journal, 1994, 86: 759-
766
[21]摇 Jackson MB, Colmer TD. Response and adaptation by
plants to flooding stress. Annals of Botany, 2005, 96:
501-505
[22]摇 Xing S鄄H (邢书慧), Luo J (罗摇 健), Chen Y鄄H (陈
泳慧), et al. Effect of insufflating air in the nutrient so鄄
lution on the growth of Philodendron selloum, Aloe bar鄄
badensis, Echinocactus rusonii and Dracaena marginata.
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engi鄄
neering (农 业 工 程 学 报 ), 2005, 21 ( suppl. ):
36-40 (in Chinese)
[23]摇 Wang Q鄄X (王启现), Wang P (王摇 璞), Yang X鄄Y
(杨相勇), et al. Effects of nitrogen application time on
root distribution and its activity in maize ( Zea mays
L. ). Scientia Agricultura Sinica (中国农业科学),
2003, 36(12): 1469-1475 (in Chinese)
[24]摇 Li Y鄄Y (李秧秧), Liu W鄄Z (刘文兆). Effects of soil
moisture and nitrogen fertilizer on growth of corn. Chi鄄
nese of Journal of Eco鄄Agriculture (中国生态农业科
学), 2001, 9(1): 13-15 (in Chinese)
[25] 摇 Li M鄄Y (李名扬). Botany. Beijing: Chinese Forestry
Press, 2004 (in Chinese)
[26]摇 Sun Y鄄B (孙曰波), Zhao L鄄Y (赵兰勇), Zhang L
(张摇 玲). Effect of soil compaction on growth and root
nitrogen metabolism of Rosa rugosa seedlings. Acta Hor鄄
ticulturae Sinica (园艺学报), 2011, 38(9): 1775 -
1780 (in Chinese)
[27]摇 Liu Y鄄M (刘月梅), Zhang X鄄C (张兴昌), Wang D鄄D
(王丹丹). Effects of loess soil stabilization on Lolium
perenne L. growth and root activity. Chinese Journal of
Applied Ecology (应用生态学报), 2011, 22 (10):
2604-2608 (in Chinese)
[28]摇 Struik GT, Bray JR. Root鄄shoot ratios of native forest
herbs and Zea mays at different soil鄄moisture levels.
Ecology, 1970, 51: 892-893
[29]摇 F觟ehse D, Claassen N, Jungk A. Phosphorus efficiency
of plants. 玉. External and internal P requirement and P
uptake efficiency of different plant species. Plant and
Soil, 1988, 110: 101-109
[30]摇 Song H鄄X (宋海星), Li S鄄X (李生秀). Effects of root
growing space of on maize its absorbing characteristics.
Scientia Agricultura Sinaca (中国农业科学), 2003,
36(8): 899-904 (in Chinese)
作者简介摇 胡雨彤,女,1989 年生,硕士研究生.主要从事固
体废弃物加工利用研究. E鄄mail: shihezidetian@ 126. com
责任编辑摇 孙摇 菊
4591 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 25 卷