全 文 ：城市污泥对作物种子发芽及幼苗
生长影响的初步研究 3
莫测辉　吴启堂　周友平　O. C. Gaston 　
(华南农业大学资源与环境学院 ,广州 510642)
【摘要】　不同类型污泥及其堆肥对通菜、菜心种子发芽和幼苗生长影响的研究表明 ,深圳
生污泥、佛山生污泥和广州生污泥及其堆肥对通菜种子的发芽率有明显的影响 ,前者仅为
73 % ,其余的在 85 %左右 ,均低于对照处理 (93 %) . 而它们对菜心种子的发芽率 ,除了深圳
生污泥有抑制作用外 (75 %) ,其余均表现为促进作用 (90 %) ,均高于对照处理 (85 %) . 它
们对于两种作物幼苗的生长则均表现为不同程度的抑制作用甚至是损害作用. 污泥及其
堆肥中抑制作物种子发芽和幼苗生长的物质主要是有机酸和醛类等有机物. 生污泥经过
消化作用或适当的堆沤作用可降解这些有机物 ,从而减弱或消除这种抑制作用. 因此 ,生
污泥经过消化作用或适当的堆沤作用后用于农业生产更为安全. 但对刚施用污泥或污泥
堆肥的耕地最好不要直接播种.
关键词 　城市污泥 　种子发芽 　幼苗生长 　通菜 　菜心
A preliminary study on the effect of municipal sludge on crop seed germination and seedling
growth. Mo Cehui ,Wu Qitang ,Zhou Youping and O. C. Gaston ( College of Resources and En2
vi ronment , South China A gricultural U niversity , Guangz hou 510642) . 2Chin. J . A ppl .
Ecol . ,1997 ,8 (6) :645～649.
Studies on the effect of different municipal sludges on seed germination and seedling growth of
Ipomoea aquatica and B rassica parachinensis show that the original sludges from Shenzhen and
Foshan and the original sludge and its compost from Guangzhou were observed to be inhibitory
to the germination of I . aquatica , but ameliorative to that of B . parachinensis seed. The same
sludges and compost were found to be inhibitory or even harmful to the seedling growth of both
I . aquatica and B . parachinensis. Organic acids and aldehydes in the sludges and compost
were the major compounds inhibitory to the seed germination and seedling growth. Digestion
and composting could degrade these organic matters , and hence , attenuate or eliminate the in2
hibitory effect of original sludges , which can be used as a practical way of the safer agricultural
application of sludges. Immediate dissemination of crop seeds to newly2sludge2fertilized land is
not recommendable.
Key words 　Municipal sludge , Seed germination , Seedling growth , Ipomoea aquatica , B ras2
sica parachinensis.
　　3 中国博士后科学基金 (中博基 [ 1996 ] 4 号) 、广东
省博士后科学基金 (粤人专[ 1996 ]6 号) 和中国科学院广
州地球化学研究所有机地球化学国家重点实验室研究基
金 (O GL - 9607)联合资助项目.
　　1997 年 7 月 21 日收稿 ,9 月 29 日接受.
1 　引 　　言
　　城市污泥填埋、焚烧和倒海等非农用
资源化处置 ,既受场地限制 ,浪费资源 ,污
染环境 ,又要花大量的处置费用. 而城市污
泥的农用资源化处置已被证明是最有意义
而且经济可行的方法 ,深受各国重视. 英
国、瑞士、瑞典和荷兰等国城市污泥的农用
资源化率达 40 %左右 ,法国达 52 %. 我国
对城市污泥农用资源化的研究与实践与国
应 用 生 态 学 报 　1997 年 12 月 　第 8 卷 　第 6 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Dec. 1997 ,8 (6)∶645～649
外相比均相差甚远. 在广东省 ,城市污泥几
乎都运到垃圾场填埋 ,每年需要的污泥处
置费用仅广州大坦沙污水处理厂就达 20
多万元. 其实 ,广东省的城市污泥含有丰富
的 N、P、K 和有机质 ,作为农用处置前景
广阔.
　　关于城市污泥农用资源化的研究 ,前
人的注意力主要放在对土壤的改良和作物
的最终产量和品质上. 本文研究城市污泥
及其堆肥对作物种子发芽及其幼苗生长的
影响 ,以便为污泥在农业上的合理施用提
供科学依据.
2 　材料与方法
2. 1 　试验材料
　　供试的城市污泥 (简称污泥) 是城市污水处
理厂产生的污泥 ,包括广州大坦沙污水处理厂的
生污泥及其堆肥 (污泥对照堆肥、污泥 + 牛粪混
合堆肥和污泥 + 稻草混合堆肥) 、深圳滨河污水
处理厂的生污泥和消化污泥 ,以及佛山污水处理
厂的生污泥. 供试土壤采自本校农场稻田. 其成
分见表 1. 供试作物种子为白梗通菜 ( Ipomoea
aquatica)和 60 天大特青菜芯 ( B rassica parachi2
nensis) ,分别从广东省农业科学院种子店和广州
市张水江种子店购买.
表 1 　供试土壤、城市污泥及其堆肥的理化性质( mg·kg - 1)
Table 1 Physical and chemical properties of experimental soil , original municipal sludges and composted sludges
土壤 Soil Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
有机质 Organic matter (g·kg - 1) 29. 14 303. 77 162. 90 203. 11 214. 50 600. 38 261. 70 290. 32
全 N Total N (g·kg - 1) 1. 41 24. 98 17. 56 22. 36 17. 23 36. 97 19. 87 29. 60
全 P Total P(g·kg - 1) 1. 18 11. 66 25. 63 34. 61 20. 92 17. 67 12. 18 18. 37
全 K Total K(g·kg - 1) 17. 94 16. 05 21. 52 12. 36 10. 28
有效 N Available N 65. 30 2316. 94 2077. 00 2470. 07 2154. 28 2449. 42 2325. 87 2541. 56
有效 P Available P 89. 51 1545. 16 1371. 93 1766. 59 1448. 94 989. 34 522. 66 2356. 14
有效 K Available K 108. 48 4549. 04 1282. 64 5033. 41 7390. 34 899. 36 396. 28 4915. 91
Cu 19. 95 2291. 22 2515. 30 1529. 05 1718. 98 1529. 14 1273. 21 636. 96
Zn 95. 02 2138. 01 2475. 25 1886. 08 1945. 08 　　nd 　　nd 19. 51
Pb 82. 51 210. 00 223. 30 48. 01
Cr 1151. 30 195. 02 80. 00 139. 02
Cd 1. 32 2. 37 2. 43 9. 37
Hg 2. 95 3. 67
Ⅰ.广污 Sludges from Guangzhou , Ⅱ. 污堆 Composted sludges , Ⅲ. 污牛 Sludges and cow dung , Ⅳ. 污稻 Sludges and rice
stems , Ⅴ. 深生 Sludges from Shenzhen , Ⅵ. 深消Digested sludges from Shenzhen , Ⅶ. 佛污 Sludges from Foshan. nd :未检出
No detection. 下同 The same below.
2. 2 　试验方法
2. 2 . 1 发芽床 　将风干后的土壤、城市污泥及其
堆肥粉碎 ,过 20 目筛 ,分别准确称重 1 g ,置于内
直径为 8 cm 培养皿中 ,加入 10 ml 去离子水 (水
土比为 10 :1) ,摇匀. 再将大小适中的滤纸铺在溶
液表面上 ,使其湿润. 共设 8 个处理 ,分别是去离
子水、土壤、广州生污泥 (简称广污 , Ⅰ) 、广州生
污泥对照堆肥 (简称污堆 , Ⅱ) 、广州生污泥 + 牛
粪混合堆肥 (简称污牛 , Ⅲ) 、广州生污泥 + 稻草
混合堆肥 (简称污稻 , Ⅳ) 、深圳生污泥 (简称深
生 , Ⅴ) 、深圳消化污泥 (简称深消 , Ⅵ) 、佛山生污
泥 (简称佛污 , Ⅶ) . 每个处理设 3 个重复.
2. 2 . 2 种子处理 　将种子铺在白纸上 ,选出杂质
和有虫蚀、裂口及成熟度低的种子. 将选好的种
子放入烧杯 ,滴入适量的 0. 1 % HgCl2 无水乙醇
溶液 ,搅拌 ,使之均匀湿润. 放置约 3 min 后 ,再用
自来水冲洗数次 ,并将浮在水面上的种子去掉 ,
最后用去离子水冲洗 3 次. 将处理好的种子倒在
滤纸上吸干 ,按照每个发芽床上通菜种子 30 粒、
菜心种子 70 粒 ,分别置于各发芽床上使之均匀
分布. 分别将各个处理通菜和菜心种子的发芽床
放在一起 ,避光保存. 室温为 23～28 ℃. 通菜种子
发芽试验于 1997 年 5 月 7 日进行 ,菜心种子发芽
试验于 1997 年 5 月 16 日进行 ,均于次日开始观
察其发芽情况.
　　种子萌发过程大致分为 3 个阶段 ,即吸胀 →
萌动 →发芽. 当胚根、胚芽伸出种皮达到一定长
度时 (本文按胚根与种子等长、胚芽长度达到种
子一半[1 ]) ,就认为种子已经发芽. 按照去离子水
和土壤这两个对照处理的种子已大部分发芽为
646 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　8 卷
依据开始统计各处理的发芽率. 分别于 5 月 9 日
和 5 月 18 日开始统计通菜种子和菜心种子的发
芽率 ,并连续几天 (通菜 3 d ,菜心 2 d ,以发芽率基
本不再变化为准) 观察统计其发芽率和幼苗生长
情况.
3 　结果与讨论
3 . 1 　对种子发芽的影响
　　由表 2 可见 ,试验后第 3 天 (5 月 9
日) ,各处理通菜种子的发芽率高低顺序
为 :去离子水 > 土壤 > 污堆、深消 > 广污 >
污稻 > 污牛 > 深生 > 佛污. 其中 ,去离子水
和土壤这两个对照处理的发芽率达 87 %
以上. 与之相比 ,除了污堆和深消的发芽率
相差不显著 (达 80 %以上) 外 ,其余处理的
发芽率均差异显著 ,广污、污稻、污牛处理
通菜种子的发芽率较差 ,佛污和深生的发
芽率最差. 第 4、第 5 天后 ,各处理通菜种
子的发芽率均有所提高 ,其中以各种污泥
及其堆肥的种子发芽率显著提高. 但从最
终结果来看 ,各处理通菜种子的发芽率高
低顺序与第 3 天相比基本不变. 去离子水
和土壤这两个对照处理通菜种子的发芽率
高达 90 %以上 ,其余处理的种子发芽率均
低于此值. 但污堆、深消和广污这 3 个处理
通菜种子的发芽率也较高 ,达 85 %以上.
其余处理的种子发芽率除了深生较低以
外 ,也均达 80 %以上. 总的看来 ,各种污泥
及其堆肥对通菜种子发芽均有较明显的不
良影响 ,致使发芽率不同程度偏低 ,尤其是
深生、佛污和污牛影响更大. 深消、广污及
其堆肥虽然最终对通菜种子的发芽率也较
高 ,但在时间上有不同程度的抑制作用. 因
此 ,生污泥经过消化作用或适当的堆沤作
用后 ,能在相当程度上减轻其对通菜种子
表 2 　不同处理通菜种子的发芽率( %)
Table 2 Germination rate of Ipomoea aquatica seed in different treatments( %)
日期
Date
去离子水
Deionization water
土壤
Soil
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
5. 9 90. 00a 87. 78a 72. 22b 81. 11ab 62. 22bc 70. 00bc 60. 00c 81. 11ab 55. 55d
(5. 77) (8. 39) (1. 92) (1. 92) (6. 94) (3. 33) (8. 82) (6. 94) (6. 94)
5. 10 93. 33a 93. 33a 81. 11abc 85. 56ab 74. 44bc 81. 11abc 71. 11bc 86. 67ab 68. 89c
(3. 34) (3. 34) (7. 70) (1. 93) (5. 09) (6. 94) (12. 62) (6. 67) (13. 48)
5. 11 94. 44a 93. 33ab 86. 67ab 88. 89ab 82. 22bc 84. 45abc 73. 33c 86. 67ab 82. 22bc
(1. 93) (3. 34) (3. 34) (3. 85) (5. 09) (3. 85) (14. 53) (6. 67) (6. 94)
含相同字母者为差异不显著 (p = 0. 05) ;括号内数据为标准差. Figures with the same letter are not significantly difference
(p = 0. 05) ; Figures in brackets are standard deviation. 下同 The same below.
发芽的不良影响.
　　由表 3 可见 ,试验后第 3 天 (5 月 18
日) ,与上述各处理通菜种子的发芽率情况
不同 ,各处理菜心种子的发芽率高低顺序
为 :污堆 > 污牛 > 广污 > 深消 > 污稻、佛污
> 去离子水 > 土壤 > 深生. 其中除了深生
的发芽率明显偏低 ,仅为 61. 9 %以外 ,其
余各处理的发芽率均达 80 %以上 ,并且各
种污泥及其堆肥的发芽率均高于去离子水
和土壤这两个对照处理 ,但它们之间的发
芽率高低差异并不显著. 第 4 天后 ,各处理
菜心种子的发芽率略有提高 ,深生的发芽
率显著提高. 但最终结果深生的发芽率还
是明显偏低 ,仅为 75. 71 %. 其余各处理的
表 3 　不同处理菜芯种子的发芽率( %)
Table 3 Germination rate of Brassica parachinensis seed in different treatments( %)
日期
Date
去离子水
Deionization water
土壤
Soil
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
5. 18 84. 76a 83. 34a 88. 09a 90. 00a 89. 05a 85. 71a 61. 90b 86. 19a 85. 71a
(5. 02) (1. 65) (2. 18) (1. 43) (4. 36) (3. 79) (9. 52) (4. 12) (3. 78)
5. 19 85. 24b 85. 72b 90. 48ab 90. 00ab 92. 38a 91. 43ab 75. 71c 89. 52ab 88. 57ab
(5. 77) (3. 77) (2. 98) (1. 43) (0. 38) (6. 23) (4. 29) (3. 30) (1. 43)
7466 期 　　　　　莫测辉等 :城市污泥对作物种子发芽及幼苗生长影响的初步研究 　　　　
发芽率均在 85 %以上. 各种污泥及其堆肥
的发芽率仍高于去离子水和土壤这两个对
照处理 ,尤其是污牛的发芽率与之相比达
到显著程度. 因此 ,除了深生对菜心种子的
发芽有明显的不良影响 ,致使发芽率偏低
外 ,深消、佛污、广污及其堆肥不但未影响
菜心种子的发芽 ,而且还有一定程度的促
进作用. 因此 ,深生经过消化作用后 ,能明
显减轻其对菜心种子发芽的不良影响 ,甚
至有促进作用.
　　上述表明 ,对通菜种子的发芽 ,各种污
泥及其堆肥均有不同程度的抑制作用或不
良影响 (发芽率低) ;而对菜心种子的发芽 ,
除了深生有明显的不良影响外 ,其余均有
一定的促进作用. 对于使作物种子发芽率
降低或推迟其发芽的物质 ,本文统称为发
芽抑制物质. 问题是从种子发芽一开始就
阻碍发芽 ,还是仅仅防碍刚刚开始发芽的
胚芽的继续伸长. 如果是后者 ,可能是一般
生长抑制物质的一种. 但从实际观察来看 ,
本文所谓的发芽抑制物质包括上述两种 ,
它们存在于上述污泥及其堆肥中.
　　污泥中所含的发芽抑制物质可能是盐
分、重金属等无机物或其它有机物. 分析结
果表明 ,污泥及其堆肥的浸出液 (水土比为
5 :1)的电导率 EC25均小于 2 mS·cm - 1 ,即
浸出液的盐分均小于 0. 1 %. 这种浓度的
盐分抑制作物种子发芽的可能性不大. 再
说 ,深消浸出液的盐分 ( EC25 = 0. 68 mS·
cm - 1)比深生浸出液的盐分 ( EC25 = 0. 45
mS·cm - 1 ) 高 ,但前者对于作物种子的发
芽率却高得多. 至于污泥及其堆肥中重金
属影响作物种子发芽的可能性也不大. 因
为深生和深消的重金属含量差不多 ,且 Cu
含量均严重超过农用标准 ,但前者影响很
大 ,后者却影响不大. 而佛污重金属的含量
较低 ,各种重金属的含量基本符合农用标
准 ,但影响却较大. 广污和污堆 ,后者的重
金属含量更高些 ,但其对通菜种子发芽的
影响反而比前者小. 因此 ,上述污泥及其堆
肥中所含的发芽抑制物质 ,很可能不是无
机物而是有机物 ,如酚类、醛类和各种有机
酸等均属于发芽抑制物质[1 ] . GC/ MS 分
析表明 ,广污和深生均含有较高的醛类和
各种有机酸 ,而它们在污堆和深消中均明
显降低 ,即消化作用或适当的堆沤作用均
可使污泥中的发芽抑制物质明显降解. 这
就是为什么广污与污堆相比 ,或深生与深
消相比 ,前者对于通菜种子发芽的抑制作
用更为明显的原因.
　　发芽抑制物质的抑制作用并不是绝对
的. 同一物质 ,浓度高时表现为发芽抑制作
用 ,浓度低时则表现为发芽促进作用[2 ] .
同一浓度的发芽抑制物质对不同作物种子
的作用也可能不一样 ,有的可能表现为发
芽抑制作用 ,有的则可能表现为发芽促进
作用. 因此 ,上述污泥及其堆肥中的发芽抑
制物质 ,对于通菜种子表现为发芽抑制作
用 ,而对于菜心种子则表现为发芽促进作
用 (深生除外) .
3 . 2 　对幼苗生长的影响
　　不同处理之间对通菜和菜心幼苗 (包
括种子发芽后不同长度的芽) 生长也有明
显不同 (表 4 和表 5) . 通菜幼苗试验后第 3
天 (5 月 9 日) ,去离子水和土壤这两个对
照处理长得最好 ,多数长达 1～1. 5 cm ,其
次为广污、污堆、污稻、污牛和深消 ,它们之
间差别不大 ,也有部分幼苗长达 1～1. 5
cm ,而深生和佛污最差 ,仅刚出芽. 第 4 天
后 ,幼苗的生长情况较为复杂. 一是不同处
理之间幼苗的长度差别较大. 总的来说 ,最
好的是污牛、污稻、广污、深消和土壤 ,均有
部分幼苗长达 2. 5～3 cm ,其次为去离子
水和广污 ,其幼苗长度 < 2 cm ,深生和佛污
仍最差 ,幼苗长度 < 1 cm ;二是同一个处理
内部各幼苗之间的长度差别也较大 ,如污
846 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　8 卷
表 4 　不同处理通菜幼苗的生长状况( cm)
Table 4 Growth situation of Ipomoea aquatica seedling in different treatments( cm)
日期
Date
去离子水
Deionization water
土壤
Soil
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
5. 9 1～1. 5 1～1. 5 1～1. 5 1～1. 5 1～1. 5 1～1. 5 1～1. 5 刚发芽 刚发芽
5. 10 1. 5～2 2～2. 5 0. 5～2. 5 1～2 0. 5～3 0. 5～3 1. 5～2. 5 0. 5～1 0. 5～1
表 5 　不同处理菜心幼苗的生长状况( cm)
Table 5 Growth situation of Brassica parachinensis seedling in different treatments( cm)
日期
Date
参数
Parameter
去离子水
Deionization
water
土壤
Soil Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ
5. 18 茎长 0. 8 1. 0 0. 8 0. 5 0. 5～1 0. 5～0. 9 0. 9 0. 2～0. 4 0. 7
Stem length
根长 0. 5～1. 3 1～2 0. 2～0. 5 0. 2～0. 5 0. 5～0. 7 0. 5～0. 7 0. 5～0. 7 0. 1～0. 2 0. 2～0. 5
Root length
根毛 发育 发育 较差 发育 发育 发育 发育 差 较差
Root hair
5. 19 茎长 1. 2～2. 0 1. 6～2. 9 1. 8～3. 1 1. 5～2. 5 2. 5～3. 5 2. 5～3. 6 1. 7～2. 0 0. 5～1. 0 1. 0～1. 5
Stem length
根长 1. 8～2. 8 3. 5～4. 5 1. 5～1. 8 0. 7～0. 8 1. 2～1. 8 1. 0～1. 2 1. 0～1. 2 0. 2～0. 5 0. 2～0. 5
Root length
根毛 发育 发育 较差 发育 发育 发育 发育 差 差
Root hair
长势 │←正　常→　│畸形、部分翻倒│←正 常→│←畸形、翻倒→│
Growing
稻和污牛处理的幼苗长度在 0. 5～3 cm 之
间. 这是由于污泥及其堆肥中存在某种成
分抑制种子的发芽 ,致使不同颗粒种子之
间在时间上发芽不整齐造成的. 因此 ,相对
地说 ,去离子水和土壤这两个对照处理内
部幼苗生长较整齐.
　　对于菜心幼苗 ,不同处理之间幼苗在
茎长、根长和根毛的发育程度上均有明显
的差别 (表 5) . 试验后第 3 天 (5 月 18 日) ,
幼苗茎长明显差一些的处理是污堆、深生
和佛污 ,其余各处理相差不大. 根长最差的
处理也是污堆、深生和佛污 ,还有广污 ,最
长的是去离子水和土壤这两个对照处理.
根毛的发育程度除广污、深生和佛污差一
些外 ,其余的均发育良好. 第 4 天后 ,幼苗
茎长最长的处理是污牛和污稻 ,其次是广
污、污堆和土壤 ,再次是去离子水和深消 ,
最差的是深生和佛污. 各处理根长和根毛
的发育程度之间的差异情况与第 3 天的大
体一致. 需要指出的是 ,广污、深生和佛污
这 3 个处理中的幼苗由于其根毛发育差 ,
致使其幼苗立不起来而呈倒伏、翻倒状或
畸形生长. 这表明生污泥对菜心幼苗的生
长有不良影响.
　　根据上述讨论和表 1 数据的分析 ,上
述污泥及其堆肥中对于通菜幼苗和菜心幼
苗生长的影响因素除了 N、P、K 等营养元
素以外 ,可能主要还是有机物 ,因为主要是
广污、深生和佛污抑制甚至损害了幼苗的
正常生长. 这些生污泥经过消化作用或适
当的堆沤作用后 ,由于其中的生长抑制物
质被降解而降低 ,这种抑制或损害作用就
减弱或消失.
参考文献
1 　中山包著 (马云彬译) . 1988. 发芽生理学. 北京 :农
业出版社 ,221～253.
2 　浙江农业大学 . 1980. 种子学. 上海 :上海科学技术
出版社 ,135～137.
9466 期 　　　　　莫测辉等 :城市污泥对作物种子发芽及幼苗生长影响的初步研究