全 文 ：污泥堆肥对草坪草生长及光合特征的影响*
王摇 杰1,3 摇 唐凤德2**摇 依艳丽3
( 1辽宁大学环境学院, 沈阳 110036; 2辽宁大学商学院, 沈阳 110136; 3 沈阳农业大学土地与环境学院, 沈阳 110866)
摘摇 要摇 研究不同污泥堆肥施用量(0、0. 8% 、2% 、6%和 10% )对高羊茅、黑麦草和早熟禾 3
种草坪草生长及光合特征的影响.结果表明: 污泥堆肥施用量为 6%时效果最好.随污泥堆肥
施用量的增加,高羊茅、黑麦草和早熟禾的株高、单叶面积和单株生物量均显著增加,根冠比
显著降低,其中,株高增幅分别为 64. 9% ~180. 8% 、97. 3% ~200. 9%和 39. 1% ~156. 5% ,单
叶面积增幅分别为 91. 3% ~417. 4% 、186. 4% ~394. 9%和 164. 6% ~508. 3% ,单株生物量增
幅分别为 333. 4% ~867. 6% 、138. 4% ~445. 1%和 316. 3% ~ 669. 2% .随污泥堆肥施用量的
增加,高羊茅净光合速率(Pn)、胞间 CO2浓度(C i)、蒸腾速率(Tr)和水分利用效率(WUE)呈
先增加后降低的趋势;早熟禾 Pn、Tr和 WUE 逐渐增加,C i呈先增加后降低的趋势;黑麦草 Pn
和WUE逐渐增加,但其 C i和 Tr呈先增加后降低的趋势.污泥堆肥施用使 3 种草叶绿素 a、b和
(a+b)含量增加,施用量>6%后叶绿素 a、b和(a+b)含量下降,但叶绿素 a / b变化不明显.
关键词摇 堆肥污泥摇 草坪草摇 生长摇 光合特征
文章编号摇 1001-9332(2014)09-2576-07摇 中图分类号摇 Q945, X705摇 文献标识码摇 A
Effects of sewage sludge compost on the growth and photosynthetic characteristics of turf鄄
grass. WANG Jie1,3, TANG Feng鄄de2, YI Yan鄄li3 ( 1College of Environmental Sciences, Liaoning
University, Shenyang 110036, China; 2School of Business, Liaoning University, Shenyang 110136,
China; 3College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866,
China) . 鄄Chin. J. Appl. Ecol. , 2014, 25(9): 2576-2582.
Abstract: The effects of different dosages (0, 0. 8% , 2% , 6% and 10% ) of sewage sludge com鄄
post on the growth and photosynthetic characteristics of three turfgrass, i. e. , Festuca arundinacea,
Lolium perenne and Poa pratensis were studied. The results showed that the dosage of 6% had the
optimal effects. The plant height, leaf area and dry biomass of three turfgrass increased significantly
with the increasing sewage sludge compost dosage, while the root / shoot ratio decreased obviously.
Compared with the control, the plant height of F. arundinacea, L. perenne and P. pratensis in鄄
creased by 64. 9% -180. 8% , 97. 3% -200. 9% and 39. 1% -156. 5% , the leaf area per plant in鄄
creased by 91. 3% -417. 4% , 186. 4% -394. 9% and 164. 6% -508. 3% and the dry biomass per
plant increased by 333. 4% -867. 6% , 138. 4% -445. 1% and 316. 3% -669. 2% , respectively.
With the increasing dosage of sewage sludge compost, the net photosynthetic rate (Pn), transpira鄄
tion rate ( Tr ), intercellular CO2 concentration ( C i ) and water use efficiency (WUE) of F.
arundinacea increased first and decreased then, the Pn, Tr and WUE of P. pratensis showed a sig鄄
nificantly increasing trend, while the C i decreased after an initial increase, and the Pn and WUE of
L. perenne increased gradually, while the C i and Tr decreased after a gradual increase. With the in鄄
creasing sewage sludge dosage, the contents of chlorophyll a and b of the three turfgrass species in鄄
creased markedly, and then decreased when the dosage was more than 6% , but the ratio of chloro鄄
phyll a / b was little changed.
Key words: sewage sludge compost; turfgrass; growth; photosynthetic characteristics.
*辽宁大学青年基金项目(2011LDQN04)、格平绿色助学行动鄄辽宁环境科研教育“123 工程冶项目(CEPF2011鄄123—1鄄3)、辽宁省博士启动基金
项目(20121033)和沈阳市科技局项目(F11鄄264鄄1鄄02)资助.
**通讯作者. E鄄mail: tangfd1218@ 126. com
2013鄄12鄄03 收稿,2014鄄06鄄25 接受.
应 用 生 态 学 报摇 2014 年 9 月摇 第 25 卷摇 第 9 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 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Sep. 2014, 25(9): 2576-2582
摇 摇 污泥是污水处理过程中产生的副产物,是由多
种微生物形成的菌胶团与其吸附的有机物和无机物
组成的集合体[1] .随着污泥产量的与日俱增和污泥
危害的不断扩大,污泥处置问题越来越受到人们的
关注.污泥堆肥是一种无害化、减容化、稳定化的综
合处理技术[2] . 研究表明,堆肥可导致污泥体积和
质量降低,杀灭其中的病原菌和杂草种子,降解有机
污染物,形成稳定的腐殖质[3] . 污泥堆肥因其富含
N、P、有机质等植物生长必需的营养物质,因此可用
作肥料或土壤改良剂[4] . 污泥堆肥应用于林地、草
坪,既可促进植物生长,又可避开有害物质进入食物
链循环[5-6] .近年来,污泥堆肥用于草坪及园林绿化
建设方面已开展了一些研究[7-8],主要集中在草坪
草的生长方面,而污泥堆肥对不同草坪草根冠调节
以及光合特征影响方面的研究较少.黑麦草(Lolium
perenne)、高羊茅(Festuca arundinacea)和草地早熟
禾(Poa pratensis)均属禾本科多年生草本植物,为冷
季型草坪草.其中,高羊茅属于质地粗糙丛生型,不
能成为优质草坪草,但其抗逆性极强[9];黑麦草生
长速度快,成坪速度快,是风景区绿化的先锋草种;
早熟禾根系发达,形成草皮能力强,绿期长,耐践
踏[10] .这 3 种草是北方地区草坪建植常用的草种,
但建植 3、4 年后由于土壤质量下降而出现生长退
化,缩短了草坪草的使用年限,提高了城市绿化的成
本.提高草坪土壤肥力和改善土壤质地是促进草坪
草生长和延长草坪使用寿命的根本措施. 本文研究
了污泥堆肥对 3 种草坪草生长及光合特征的影响,
确定草坪土壤改良所需的合理污泥施用量,以期为
草坪建植和土壤改良的实践工作提供科学参考.
1摇 材料与方法
1郾 1摇 供试材料
供试污泥为沈阳市北部污水处理厂的新鲜脱水
污泥(含水率约 80% ),按 3 颐 1 比例加入草炭(V 颐
V),堆肥混合基质的含水率约为 55% ,采用静态垛
式堆肥方式,每 5 d 翻堆 1 次,堆肥 30 d 后污泥腐
熟,结构疏松,有泥土气息,呈黑褐色. 风干后过 2
mm筛,用作草坪土壤改良剂.供试草种为市售多年
生黑麦草、高羊茅和草地早熟禾.供试土壤采自辽宁
大学校园内草坪地,其土壤质量退化,肥力下降. 土
壤的基本性质和污泥堆肥均采用常规方法测
定[11-12],结果见表 1.
1郾 2摇 试验设计
试验于 2012 年 5—7 月在辽宁大学环境学院生
态环境试验场进行. 盆栽试验采用塑料盆钵(上口
径 15 cm、下口径 10 cm,高 14 cm),每盆装土 1 kg.
设置 5 个处理:污泥堆肥施用量分别为: 对照
(CK)、0. 8% (T1)、2% (T2)、6% (T3)和 10% (T4),
以质量比计;每处理 3 个重复,人工混匀,平整土壤
表面,放置 10 d 待土壤稳定后浇水. 挑选健壮饱满
的草坪草种子,在 25 益培养箱中催芽 24 h,分别选
取长势一致的发芽种子 60 粒均匀撒在土壤表层,覆
盖 1 mm厚的细沙,喷洒去离子水使表土保持湿润.
待植株长到 5 cm左右时定植,每盆 40 株.定期定量
浇水,观察植株生长状况,生长至 60 d 时,测定相关
生长及光合指标.
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 生长指标 摇 每处理选取 5 株植株测定株高、
生物量和单叶面积等生长指标.株高采用直尺测量,
单叶面积测定方法为:将叶片拓印在 1 mm伊1 mm的
坐标纸上,通过方格面积计算叶片的近似面积[13] .
收获时,区分植株地上部分和地下部分,在 105 益下
杀青 30 min,70 益烘干至恒量,称干质量.根冠比 =
地上部干质量 /根干质量[14] .
1郾 3郾 2 光合指标 摇 收获前,选择晴天 9:00—11:00,
采用 Li鄄6400 光合作用测定系统测定净光合速率
(Pn)、胞间 CO2浓度(Ci)和蒸腾速率(Tr)等光合指
标.光源为人工光源,光量子通量密度为 1500 滋mol·
m-2·s-1,相对湿度为60% ~70%,温度为23 ~25 益,
CO2浓度为 360 ~370 滋mol·mol-1 .每处理选取 3 株,
选择植株中上部叶片,每叶片测 10次.水分利用效率
(WUE,滋mol CO2·mmol-1H2O):WUE=Pn / Tr [15] .
表 1摇 土壤和污泥堆肥性质
Table 1摇 Properties of soil and sewage sludge compost
项目
Item
pH 全氮
Total N
(g·kg-1)
全磷
Total P
(g·kg-1)
速效氮
Available N
(g·kg-1)
速效磷
Available P
(mg·kg-1)
有机质
Organic
matter
(g·kg-1)
电导率
Electrical
conductivity
(伊103滋S·cm-1)
含水率
Water
content
(% )
土壤 Soil 6. 4 0. 63 0. 22 0. 03 4. 10 6 0. 06 13. 0
污泥堆肥
Sewage sludge compost
6. 7 11. 82 2. 07 0. 97 4. 8伊102 177 1. 87 33. 5
77529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 杰等: 污泥堆肥对草坪草生长及光合特征的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
1郾 3郾 3 叶绿素指标 摇 称取 0. 1 g 新鲜叶片,切成细
丝,用 5 mL乙醇鄄丙酮溶液(V 颐 V = 1 颐 1)浸提,利
用 722 分光光度计测定 OD663 和 OD645 值.每样品
3 次重复,结果以每克鲜叶中叶绿素的毫克数表
示[16] .
1郾 4摇 数据处理
采用 Excel 2003 和 SPSS 13. 0 软件对数据进行
统计分析,污泥堆肥水平和品种及二者交互作用对
植株生长和光合作用的影响采用双因素方差分析
(two鄄way ANOVA),同一草种不同污泥堆肥水平及
同一污泥堆肥水平不同草种间生长和光合作用差异
采用单因素方差分析 ( one鄄way ANOVA),并利用
LSD法进行差异显著性检验(琢 = 0. 05). 图表中数
据为平均值依标准差.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 污泥堆肥对 3 种草坪草生长的影响
草种和污泥堆肥及二者的交互作用对草坪草株
高、单叶面积、单株生物量和根冠比均有显著影响
(表 2 和表 3).随污泥堆肥施用量的增加,高羊茅、
黑麦草和早熟禾的株高、单叶面积和单株生物量均
呈逐渐增加趋势,根冠比呈逐渐降低的趋势. 其中,
株高增幅分别为 64. 9% ~ 180. 8% 、 97. 3% ~
200郾 9%和 39. 1% ~ 156. 5% ,T4处理时达最大;单
叶面积增幅分别为 91郾 3% ~ 417. 4% 、186. 4% ~
394. 9%和 164. 6% ~ 508. 3% ,T4处理最大;单株生
物量增幅分别为 333. 4% ~ 867. 6% 、138. 4% ~
445. 1%和 316. 3% ~ 669. 2% ,T4处理最大;根冠比
降幅分别为 11. 4% ~ 70. 7% 、33. 3% ~ 65. 1% 和
33. 7% ~ 58. 7% ,以 T4处理最低. 差异显著性分析
表明,3 种草株高、单株生物量、单叶面积和根冠比
在 T1 ~ T4处理下均与 CK 差异显著,T1 ~ T4处理间
差异也达到显著水平(高羊茅株高、黑麦草根冠比
和早熟禾根冠比除外). 这表明污泥堆肥对 3 种草
坪草的生长具有不同程度的促进作用,污泥堆肥施
用量越大,促进作用越明显.
表 2摇 草种和污泥堆肥水平对草坪草生长影响的双因素方差分析
Table 2摇 Two鄄way ANOVA for effects of species and sewage sludge compost on the growth of turfgrass
项目
Item
草种
Species
df F P
污泥堆肥水平
Sewage sludge compost level
df F P
草种伊污泥堆肥水平
Species 伊 sewage sludge compost
df F P
株高 Height 2 225. 36 0. 000 4 478. 38 0. 000 8 13. 86 0. 000
单叶面积 Single leaf area 2 553. 81 0. 000 4 679. 50 0. 000 8 49. 77 0. 000
单株生物量 Single plant dry biomass 2 249. 84 0. 000 4 390. 39 0. 000 8 19. 28 0. 000
根冠比 Root / shoot ratio 2 95. 06 0. 000 4 497. 38 0. 000 8 24. 33 0. 000
表 3摇 污泥堆肥对 3 种草坪草生长的影响
Table 3摇 Effects of sewage sludge compost on the growth of three turfgrass
物种
Species
处理
Treatment
株高
Height
(cm)
单叶面积
Single leaf area
(cm2)
单株生物量
Single plant dry biomass
(mg)
根冠比
Root / shoot ratio
高羊茅 CK 9. 35依0. 78aA 1. 15依0. 12aA 10. 25依0. 74aA 1. 23依0. 06aA
F. arundinacea T1 15. 42依0. 95bA 2. 20依0. 21bA 44. 42依1. 17bA 1. 09依0. 01bA
T2 19. 85依1. 26cA 3. 40依0. 25cA 59. 59依6. 75cA 0. 99依0. 01cA
T3 25. 38依1. 55dA 4. 64依0. 38dA 80. 15依6. 13dA 0. 54依0. 03dA
T4 26. 25依1. 93dA 5. 95依0. 53eA 99. 18依6. 10eA 0. 36依0. 01eA
黑麦草 CK 7. 39依0. 61aB 0. 59依0. 04aB 17. 55依0. 47aB 1. 26依0. 10aAB
L. perenne T1 14. 58依1. 42bA 1. 69依0. 15bB 41. 83依5. 22bA 0. 84依0. 07bB
T2 16. 80依0. 82cB 2. 15依0. 27cB 69. 31依5. 80cA 0. 70依0. 02cB
T3 18. 30依1. 65dB 2. 59依0. 26dB 83. 70依5. 63dA 0. 54依0. 02dA
T4 22. 24依1. 81eB 2. 92依0. 17eB 95. 67依5. 78eA 0. 44依0. 03dB
早熟禾 CK 7. 54依0. 62aB 0. 48依0. 06aC 5. 88依0. 26aC 1. 04依0. 05aB
P. pratensis T1 10. 49依1. 73bB 1. 27依0. 20bC 24. 48依0. 37bB 0. 69依0. 03bC
T2 12. 93依1. 78cC 2. 18依0. 29cB 37. 89依0. 93cB 0. 56依0. 01cC
T3 16. 66依1. 54dC 2. 62依0. 29dB 42. 04依2. 16dB 0. 47依0. 02dB
T4 19. 34依1. 68eC 2. 92依0. 30eB 45. 23依1. 01eB 0. 43依0. 02dA
不同小写字母表示同一草种不同处理间差异显著,不同大写字母表示同一处理不同草种间差异显著(P<0. 05) Different small letters meant sig鄄
nificant difference among different treatments in the same species, and different capital letters meant significant difference among different species in the
same treatment at 0. 05 level. 下同 The same below.
8752 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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
2郾 2摇 污泥堆肥对 3 种草坪草光合特征的影响
草种和污泥堆肥水平及二者的交互作用对草坪
草 Pn均有显著影响(表 4 和图 1).随污泥堆肥施用
量的增加,高羊茅叶片 Pn呈先升高后降低的趋势,
T1 ~ T4 处理均显著高于 CK,增幅为 15. 5% ~
67郾 3% ,T2处理 Pn最大,为 4. 96 滋mol CO2·m-2·
s-1;早熟禾和黑麦草叶片 Pn随污泥堆肥施用量的增
加而升高, T1 ~ T4 处理较 CK 提高了 43. 7% ~
208郾 3%和 55. 4 % ~ 140. 8% ,T4处理 Pn最大,分别
为 4郾 73 和 14. 40 滋mol CO2·m-2·s-1 . CK、T1、T2和
T3处理 Pn的大小为黑麦草>高羊茅>早熟禾,T4处理
Pn大小为黑麦草>早熟禾>高羊茅.说明污泥堆肥施
用可提高植物的净光合速率,促进其生长.其中高羊
茅在低浓度下效果较好,早熟禾和黑麦草则在中高
浓度下效果较好.
摇 摇 草种和污泥堆肥及二者的交互作用对草坪草
C i均有显著影响. 随污泥堆肥施用量的增加,高羊
茅、早熟禾和黑麦草的 C i均呈先增加后降低的趋
势,T2处理时 C i最大,分别为 270. 40、232. 80 和
196. 53 滋mol CO2·mol-1,各处理下,C i大小为高羊
茅>早熟禾>黑麦草. 表明污泥施用量达到一定值
时,植物将通过调节光合细胞内的胞间 CO2浓度来
应对胁迫,以保护细胞免受伤害[17] .
草种和污泥堆肥及二者的交互作用对草坪草
Tr均有显著影响.随污泥堆肥施用量的增加,高羊茅
Tr呈先增加后降低的趋势,T1 ~ T4处理均高于CK,
表 4摇 草种和污泥堆肥对草坪草光合作用影响的双因素方差分析
Table 4摇 Two鄄way ANOVA for effects of species and sewage sludge compost on photosynthesis of turfgrass
项目
Item
草种
Species
df F P
污泥堆肥
Sewage sludge compost
df F P
草种伊污泥堆肥
Species 伊 sewage sludge compost
df F P
净光合速率 Pn 2 2919. 16 0. 000 4 255. 03 0. 000 8 76. 89 0. 000
胞间 CO2浓度 Ci 2 11315. 38 0. 000 4 26. 70 0. 000 8 23. 89 0. 000
蒸腾速率 Tr 2 305. 65 0. 000 4 97. 26 0. 000 8 9. 13 0. 000
水分利用效率 WUE 2 999. 53 0. 000 4 61. 24 0. 000 8 24. 82 0. 000
叶绿素 a Chlorophyll a 2 1678. 17 0. 000 4 201. 01 0. 000 8 6. 84 0. 000
叶绿素 b Chlorophyll b 2 532. 30 0. 000 4 69. 78 0. 000 8 1. 11 0. 382
叶绿素(a+b) Chlorophyll (a+b) 2 1220. 51 0. 000 4 149. 89 0. 000 8 3. 91 0. 003
叶绿素 a / b Chlorophyll a / b 2 0. 51 0. 605 4 0. 26 0. 903 8 1. 55 0. 182
图 1摇 污泥堆肥对草坪草净光合速率、胞间 CO2浓度、蒸腾速率和水分利用效率的影响
Fig. 1摇 Effects of sewage sludge compost on Pn, Ci, Tr and WUE of turfgrass.
玉: 高羊茅 F. arundinacea; 域: 早熟禾 P. pratensis; 芋: 黑麦草 L. perenne. 不同小写字母表示同一草种不同处理间差异显著,不同大写字母
表示同一处理不同草种间差异显著(P<0. 05) Different small letters meant significant difference among different treatments in the same species, and
different capital letters meant significant difference among different species in the same treatment at 0. 05 level.
97529 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 王摇 杰等: 污泥堆肥对草坪草生长及光合特征的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 5摇 污泥堆肥对 3 种草坪草叶绿素含量的影响
Table 5摇 Effects of sewage sludge compost on leaf chlorophyll contents of three turfgrass
草种
Species
处理
Treatment
叶绿素 a
Chlorophyll a
(mg·g-1 FM)
叶绿素 b
Chlorophyll b
(mg·g-1 FM)
叶绿素(a+b)
Chlorophyll (a+b)
(mg·g-1 FM)
叶绿素 a / b
Chlorophyll a / b
高羊茅 CK 1. 27依0. 04aA 0. 42依0. 01aA 1. 69依0. 05aA 3. 02依0. 02aA
F. arundinacea T1 1. 38依0. 03bA 0. 46依0. 01bA 1. 84依0. 04bA 2. 95依0. 03aA
T2 1. 51依0. 01cA 0. 49依0. 01cA 2. 00依0. 02cA 3. 02依0. 13aA
T3 1. 55依0. 01dA 0. 54依0. 02dA 2. 09依0. 03dA 2. 90依0. 07aA
T4 1. 50依0. 01cA 0. 51依0. 00cA 2. 02依0. 01cA 2. 91依0. 03aA
黑麦草 CK 1. 31依0. 03aA 0. 44依0. 02aA 1. 76依0. 06aA 2. 96依0. 08aA
L. perenne T1 1. 34依0. 03aA 0. 45依0. 01aA 1. 79依0. 04aA 2. 99依0. 04aA
T2 1. 46依0. 03bB 0. 49依0. 01bA 1. 95依0. 03bA 2. 96依0. 05aA
T3 1. 67依0. 03cB 0. 55依0. 03cA 2. 23依0. 06cB 3. 02依0. 13aA
T4 1. 53依0. 04dA 0. 52依0. 02bA 2. 04依0. 06bA 3. 01依0. 03aA
早熟禾 CK 0. 81依0. 03aB 0. 28依0. 01aB 1. 08依0. 04aB 2. 92依0. 12aB
P. pratensis T1 0. 93依0. 02bB 0. 31依0. 01bB 1. 24依0. 03bB 3. 05依0. 05aA
T2 1. 00依0. 02cC 0. 34依0. 02cB 1. 34依0. 03cB 2. 92依0. 09aA
T3 1. 12依0. 02dC 0. 37依0. 01dB 1. 49依0. 04dC 2. 98依0. 04aA
T4 1. 03依0. 02cB 0. 35依0. 00cB 1. 38依0. 02cB 2. 96依0. 06aA
增幅为 26. 5% ~ 57. 5% ,T2处理时 Tr最大,为 2. 16
mmol H2O·m2·s-1;早熟禾 Tr随污泥施用量增加
升高,T1 ~ T4处理较 CK提高了 25. 9% ~ 46. 3% ,T4
处理时 Tr最大,为 1. 65 mmol H2O·m2·s-1;随污泥
堆肥施用量的增加,黑麦草 Tr的变化规律与高羊茅
一致,T1 ~ T4处理较 CK提高了 54. 8% ~ 83. 3% ,T2
处理时 Tr最大,为 2. 82 mmol H2O·m2·s-1 .说明污
泥堆肥施用对黑麦草 Tr的促进作用最大,高羊茅次
之,早熟禾最弱.各处理下 3 种草 Tr大小为黑麦草>
高羊茅>早熟禾.
草种和污泥堆肥及二者的交互作用对草坪草
WUE均有显著影响. 随污泥堆肥施用量的增加,高
羊茅 WUE 呈先增加而后降低的趋势,但变化幅度
较小,T1 ~ T4处理较 CK提高了 0. 9% ~ 8. 7% ,T2处
理时 WUE最大,为 2. 22 滋mol CO2·mmol-1H2O;早
熟禾 WUE随污泥施用量的增加而逐渐提高,T1 ~ T4
处理较 CK提高了 14. 1% ~ 87. 3% ,T4处理时 WUE
最大,为 2. 87 滋mol CO2·mmol-1H2O;黑麦草 WUE
随污泥堆肥施用量的增加而逐渐提高,T1 ~ T4处理
较 CK提高了 0. 4% ~53. 5% ,T4处理时WUE最大,
为 5. 98 滋mol CO2·mmol-1H2O. CK 和 T1 ~ T2处理
时 3 种草 WUE 大小为黑麦草>高羊茅>早熟禾,T3
和 T4处理时为黑麦草 >早熟禾 >高羊茅. 草坪草
WUE增加,从而提高了草坪草的萎焉和抗旱能力.
这对其适应夏季水分的亏缺以及光合器官免受破坏
具有重要意义[18] .
草种和污泥堆肥及二者的交互作用对草坪草叶
绿素 a和叶绿素( a+b)均有显著影响,草种和污泥
堆肥对草坪草叶绿素 b 均有显著影响,但二者交互
作用对叶绿素 b影响不显著;草种和污泥堆肥及二
者的交互作用对草坪草叶绿素 a / b 均无显著影响.
随污泥堆肥施用量的增加,高羊茅、黑麦草和早熟禾
的叶绿素 a、b和(a+b)含量均呈先增加后降低的趋
势,T1 ~ T4处理均高于 CK.高羊茅叶绿素 a、b和(a+
b)的 T1 ~ T4 处理较 CK 分别提高了 8. 7% ~
22郾 1% 、9. 5% ~ 28. 6%和 8. 9% ~ 23. 7% ,T3处理
时最高,分别为 1. 55、0. 54 和 2. 09 mg·g-1;黑麦草
叶绿素 a、b和(a+b)的 T1 ~ T4处理较 CK 分别提高
12郾 3% ~ 27. 5% 、 2. 3% ~ 25. 0% 和 1. 7% ~
26郾 7% ,T3处理时最高,分别为 1. 67、0. 55 和 2郾 23
mg·g-1;早熟禾叶绿素 a、b和(a+b)的 T1 ~ T4处理
较 CK 分别提高了 14. 8% ~ 38. 3% 、 10. 7% ~
32郾 1%和 14. 8% ~ 38. 0% ,T3处理时最高,分别为
1. 12、0. 37 和 1. 49 mg·g-1 . 3 种草叶绿素 a / b 值为
2. 92 ~ 3郾 05. 各处理下 3 种草叶绿素 a、b 和( a+b)
含量大小均为早熟禾<高羊茅<黑麦草.
3摇 讨摇 摇 论
污泥堆肥用于园林绿化土壤改良是最有发展前
途的污泥处置方式之一. 污泥经过堆肥后物理性质
明显改善,结构疏松,养分丰富. 合理施用污泥堆肥
既改善土壤理化性质,又可促进植物生长[19] .目前,
关于污泥堆肥用作有机肥料或土壤改良剂方面的研
究很多.有研究表明,14 ~ 70 t·hm-2的污泥堆肥能
够提高黑麦草生物量并促进其根系生长[7];利用滩
涂土和污泥堆肥混合土壤栽培高羊茅和万寿菊
(Tagetes erecta),施用量分别在 10% 和 5%时能有
效提高植株生物量[20]; 污泥堆肥施用量 < 45
0852 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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
t·hm-2时,结缕草(Zoysia japonica)生物量比对照
高 1 倍,土壤养分含量不同程度地升高,土壤中重金
属含量未超标[21] . 但是,并非所有的草地都适合施
用污泥堆肥,由于污泥堆肥养分含量丰富,盐基离子
含量高,质地较细,粘粒含量高,适合施用于养分贫
瘠、土层变浅、粘粒含量少和生产力低的土壤.
株高、叶面积、生物量和根冠比是代表植物生长
发育水平的基本指标.其中,根冠比是反映根系与地
上部生长和干物质积累协调状况的重要指标[22],其
变化受到作物本身遗传特性和土壤环境因素的影
响.根冠比过小,表明根系生长不良,不能为地上部
输送充分的养分和水分,影响根系干物质积累;根冠
比过大,出现根系冗余,使光合产物向生殖器官的投
入减少,影响植物地上部分产量,导致水分和养分的
利用效率降低[23] . 本研究表明,施用污泥堆肥
0郾 8% ~10%可以不同程度地提高 3 种草坪草的株
高、单叶面积、生物量,并降低了植株的根冠比.这是
因为污泥中 N、P、K含量丰富,对植株的生长具有明
显的促进作用.植物地上部分与地下部分生长相互
促进,相互制约,在不同土壤肥力条件下具有不同的
生长中心[24] .随着污泥堆肥施用量的增加,土壤肥
力水平提高,地上部分成为主要生长中心.由于快速
生长,地上生物量占生物量的比例逐渐增大,根冠比
呈减小趋势.当污泥堆肥施用量达到一定阈值,超过
了植物根系对养分的吸收能力,植物根系生长受到
抑制,植株茎叶徒长[25] .因此,不能将生长参数作为
确定最佳污泥堆肥施用量的唯一指标.
光合作用是植物在太阳光照射下,由叶绿素参
与,实现无机物转变为有机物,从而将能量贮藏起
来[26] .叶绿素是光合作用中重要色素. 叶片中叶绿
素含量不仅直接影响作物的光合同化过程,而且也
是衡量植物抗逆性的重要生理指标之一. 叶绿素 a
和叶绿素 b分别是高等植物光合作用的主要色素和
辅助色素,其含量在一定程度上体现了光合作用的
大小[27] .本研究表明,随污泥堆肥施用量的增加,早
熟禾的 Pn、Tr和 WUE 均呈增加趋势,C i呈先增后降
趋势,高羊茅的 Pn、C i、Tr和 WUE 先增加后降低;黑
麦草的 Pn和 WUE逐渐增加,C i和 Tr先增加后降低.
这是因为污泥堆肥含有丰富的植物生长必需的养分
元素.这些营养元素是影响光合作用的重要因素,土
壤养分充足,植株生长旺盛,光合能力增强[28];但施
用量过大时,污泥堆肥中的盐分可能会对植物的光
合生理产生抑制作用,表现出胁迫现象,导致植物叶
片气孔收缩,限制 CO2向叶绿体的输送和叶片水分
的蒸发,从而抑制了光合和蒸腾作用[29] . 在施用污
泥堆肥条件下,黑麦草表现出高光合、高蒸腾的代谢
特点;早熟禾表现出低光合、低蒸腾的特点;高羊茅
介于二者之间. 这与赵树兰等[30]研究结果不同. 可
能是因为 3 种草的生物学特性和试验条件不同. 本
研究中随污泥堆肥施用量的增加,3 种草叶片颜色
逐渐加深,叶绿素 a、b 和( a+b)含量均不同程度地
提高,但施用量>6%后叶绿素 a、b 和(a+b)含量出
现降低趋势,而 3 种草叶绿素 a / b没有明显变化.污
泥堆肥施用量为 6%时,高羊茅、黑麦草和早熟禾的
根冠比分别为 0. 54、0. 54 和 0. 47.这与任书杰等[31]
的最适合植物叶片光合作用的根冠比约为 0. 5 的研
究结果基本一致. 因此,生长指标和光合指标相结
合,才是确定最佳污泥施用量的科学方法.
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作者简介摇 王摇 杰,女,1981 年生,博士研究生.主要从事环
境污染物控制研究. E鄄mail: wangjie811226@ 163. com
责任编辑摇 孙摇 菊
2852 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 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