全 文 ：文章编号: 1007-04-35( 2002) 03-0167-06
施用污泥对黑麦草生育及其元素含量的影响
付　华, 周志宇, 张洪荣, 李立恒, 李雪瑞
(兰州大学草地农业科技学院, 甘肃草原生态研究所, 兰州　730020)
摘要: 将兰州市七里河污水处理厂的生活污泥施用于多年生黑麦草 ,藉以探讨施用量对黑麦草生长及其元素含量
的影响。结果表明, 随着污泥施用量( 0. 5～8kg / m 2)的增加,黑麦草盖度,密度, 地上、地下生物量以及叶绿素含量显
著增加。施用后黑麦草地上部组织中 N、P、K、Mg、Fe、Zn 和Cu 的含量增加, Mn 含量减少, Ca 和重金属元素 Hg、Ni、
Pb、As 含量与对照间差异不显著,没有对黑麦草造成重金属毒害。
关键词: 黑麦草; 污泥; 生长; 元素
中图分类号: S688. 4　　文献标识码: A
The Effects of Application of Sewage Sludge on the Growth
and Element Contents of Lolium perenne
FU Hua, ZHOU Zhi-yu, ZHANG Hong-rong , LI L i-heng, LI Xue-r ui
( School of Pas toral Agriculture S cience and Techn ology, Lan zhou University;
Gansu Gras sland Ecological Research In st itute, Lanzhou , 730020, Ch ina)
Abstract: Sew age sludge f rom Qil ihe sew age tr eatment factory , Lanzhou China, w as applied for the study of
the grow th and element content of L ol ium per enne L. by use of differ ent quant ity lev el in comparison w ith
chemical fert ilizer. T he results showed that w hen the applicat ion quant ity of sew age sludge w as in the
range o f 0. 5～8kg / m2 , the cover age, density, biomass o f aboveground and undergr ound o f L ol ium p erenne
L. w ere incr eased, and the chlo rophy ll content w as increased signif icant ly with the increase of application
quant ity o f sew age sludge. T he contents of N , P, M g , K, Fe, Zn and Cu w ere increased, but M n content w as
decr eased, and the contents of Ca and heavy metal elements of Hg , Ni, Pb, As in aboveground biomass of
that g rass w er e no signif icant differ ence w hen compar ed with that of the contro l tr eatment. The heavy met-
al elements contents in he aboveg round biomass w ere not more than the average concentrat ion in w hole
plant , so the applicat ion of sew age sludge did not cause the injur y on L ol ium per enne L.
Key words : Lolium p erenne L; Sewage sludge; Grow th; Element
　　生活污水处理后的污泥含有丰富的氮、磷、钙、
有机质和微量元素, 可以用作肥料和土壤改良
剂[ 1, 2] ,但也含有一定量的重金属和难以降解的有机
毒物,如施用不当将会造成土壤和作物污染 [ 3]。但在
城市园林绿化中作为有机肥适量施用,既可促进园
林植物的生长, 且可避开食物链,就近取材, 减少运
输费用, 是一种城市污泥土地利用的较好途径[ 4, 5]。
本研究选用兰州市七里河污水处理厂的污泥,施于
黑麦草草坪绿地,藉以探讨不同施用量对黑麦草生
长发育及其元素含量的影响, 为今后污泥利用提供
依据。
1　材料与方法
1. 1　供试材料
供试草种为多年生黑麦草 ( L olium p erenne
L. ) , 供试污泥为兰州市七里河污水处理厂的生活
污泥,其化学成分见表 1。
收稿日期: 2001-12-20; 修回日期: 2002-05-28
基金项目:甘肃省自然科学基金( ZR-95-065)和兰州市科委资助项目
作者简介:付华( 1954-) ,女,研究员,主要从事草原生态化学研究工作
第 10卷　第 3期
　Vo l. 10　　No. 3
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2002 年　9月
Sept . 　2002
表 1　供试污泥的化学成分
T able 1　The chem ical composition of experim ent al sludge
化学成分
C hemical composit ion
N P K M g Ca Fe OM
%
Mn Cu Zn Or Pb Hg As
mg/ kg
供试污泥
Ex perimental s ew age sludge
1. 19 0. 46 0. 24 0. 16 3. 94 0. 48 42. 97 25. 81 28. 81 361. 5 51. 65 6. 71 0. 22 12. 80
国家标准*
Rules in China
250 500 600 300 5 75
　　* 指我国农用污染控制标准[ 6]。Meant r ules of contro lling contam inat ion of sew age in China
1. 2　试验处理
1. 2. 1　试验于 1996年 5月至 1997年 10月在兰州
进行。试验设 11个处理: 0. 5、1. 0、2. 0、4. 0和 8. 0
kg/ m
2干污泥, 同时设置 5个与供试污泥中等量的
N、P,尿素(含氮 46% )和磷酸二氨(含氮 18%、含磷
46%)处理, 尿素与磷酸二铵的比例为 1∶1. 36, 施
入量为 0. 016、0. 033、0. 066、0. 131和 0. 262kg/ m 2,
以不施肥做对照, 各重复 3次,随机排列。未经处理
的干污泥和化肥于 1996年 5 月下旬均匀混入0～
15cm 土层作基肥。
1. 2. 2　黑麦草于 1996年 5月 28日播种, 小区面积
1m×1m ,撒播播种量 20g / m2。在生长期间,根据需
要进行浇水管理。
1. 3　测定项目
1. 3. 1　株高、盖度、密度测定　播种后每隔 15d在
各小区随机选 10株测定株高。8月中旬测定盖度、
密度。盖度采用样点法,密度测 20cm×20cm 的枝
条数。
1. 3. 2　地上生物量测定　1996年 7月和 9月中旬
全小区刈割后称重测定地上生物量。
1. 3. 3　地下生物量测定　1996 年 9 月, 用直径
2. 2cm的土钻分层取根样, 按对角线取 3点, 每点分
0～10、10～20和 20～30cm 三个层次, 筛选根系,用
蒸馏水洗净后,烘干称重。
1. 3. 4　样品分析　1996 年和 1997年 9月各小区
取 1000g 鲜草样品,经 65℃烘干后, 用不锈钢粉碎
机粉碎后装瓶待分析。
1. 3. 5　Cu、Zn、Mn、Fe、As、Hg、Pb、Ni元素测定　
准确称取 0. 5g 样品,用硝酸, 高氯酸,硫酸( 8∶1∶
1)消解后, 蒸馏水定容至 50mL,用 3520型等离子
光谱仪(美国 ARLA 公司)测定,分析过程中采用植
物标样进行质量控制。
1. 3. 6　黑麦草 N 测定　用凯氏定氮法, 用 KJEL-
T EC SYST EM 1002 DU (瑞典) 半自动定氮仪
测定。
1. 3. 7　黑麦草叶绿素测定　1996 年 7 月 20 日各
小区随机取 20株黑麦草全株,准确称取 0. 5g 叶片,
剪碎后置于研钵中, 加蒸馏水 5～6mL 和少量石英
细砂,研磨成匀浆后用蒸馏水定容到50mL。用移液
管吸取上述溶液 2. 5mL 于 10mL 试管中, 加入
10mL 丙酮摇匀,使叶绿素溶于丙酮溶液中,过滤,
以 80%丙酮溶液对照, 在 633nm 和 645nm 波长下
比色,计算叶绿素含量[ 7]。
2　结果与分析
2. 1　污泥对盖度和密度的影响
黑麦草的盖度和密度随着污泥施用量的增加而
增加, 污泥施用量在 4kg/ m 2 以上时, 其盖度达
100%。施等量化肥,化肥施用量相当于 1～2kg/ m 2
( 0. 033～0. 066kg / m 2)污泥时, 其盖度、密度达最大
值之后,随着化肥施用量的增加而逐渐减少, 当施用
量相当于 8kg / m2 时, 盖度、密度仅分别是对照的
22. 7%和 41. 3% (表 2)。
2. 2　污泥对株高的影响
施用不同量的污泥, 对黑麦草幼苗期生长无显
著影响, 但随着时间推移, 其影响逐渐增加,在播种
3个月后,除 0. 5kg / m2 处理外, 其它处理都显著高
于对照(图 1)。化肥处理, 当施用量相当 8kg / m2 污
泥时,在苗期, 对黑麦草生长有抑制作用,之后虽高
于对照,但低于其它处理。其它处理,在播种 1个月
后, 各期高度都显著高于对照, 并高于施用污泥(图
2)。
168 草　地　学　报 第 10卷
表 2　污泥和化肥对盖度和密度的影响
Table 2　Effects of sew ge sludge and chemical fer tilizer on coverage and density
测定项目
M easured items
污泥( k g/ m2)
Sew age s ludge( kg/ m2)
0 0. 5 1. 0 2. 0 4. 0 8. 0
化肥( k g/ m2)
Chemical fert ilizer( kg /m 2)
0. 016 0. 033 0. 066 0. 131 0. 262
盖度( % )
Coverage( % )
97 97 97 98 100 100 100 100 100 87 22
密度(枝条/ m2)
Dens ity( Plan t No. / m2)
19420 19820 20453 22553 25200 28267 23067 28800 28400 27920 8027
2. 3　污泥对黑麦草地上和地下生物量的影响
2. 3. 1　黑麦草地上生物量随着污泥和化肥施用量
的增加而增加, 施用 8kg / m 2时地上生物量显著高
于其它处理, 是对照的 14 倍。施化肥在相当于
4kg/ m
2污泥时, 地上生物量最高, 是对照的 19 倍
(图 3)。
2. 3. 2　从表 3可以看出,施污泥促进了黑麦草根系
的生长,各处理总根量比对照显著增加, 其中以施
4kg/ m
2的处理根量最大, 比对照增加了 66. 7%。同
时也增加了 0～10cm 土层根系分布的比例, 施用
2kg/ m
2 和 4kg / m2 , 0～10cm 土层根量占总根量的
比例分别比对照增加了 15. 9%和 13. 7%。施用污泥
促进了地下生物量的积累,增加了根对养分的吸收
能力,也提高了草坪草的抗逆性。施用化肥,在相当
于 0. 5～4. 0kg / m2 污泥处理时, 则显著高于对照,
8kg/ m2根量比对照减少了 73. 6%(表 4)。
2. 4　污泥对黑麦草 Fe与Mn含量的影响
二年的测定结果显示, 随着污泥施用量的增加,
黑麦草地上部 N、P、Mg 和 Fe 的含量显著增加, M n
的含量显著减少。K 含量第一年,在 1. 0 kg / m2以上
的各处理中显著高于对照, 第二年 K 与 Ca 的含量
与对照差异不显著(表 5)。
施用与污泥等量 N、P 的化肥, 在第一年黑麦草
N、P、K 和 Mg 的含量显著增加, M n的含量显者减
少,而 Fe 和Ca 的含量差异不显著。结果表明, 施用
污泥或化肥增加了土壤养分, 促进黑麦草的生长及
营养物质积累(表 6)。
2. 5　污泥对黑麦草重金属元素含量的影响
表 7和表 8分别列出施用污泥和化肥对黑麦草
地上部组织中重金属含量的影响。施用 2kg/ m 2以
上的污泥, 黑麦草 Zn 的含量显著增加, 施用 4～
8kg / m
2污泥在第一年, 黑麦草 Cu 含量显著增加,
第二年与对照间差异不显著;而 Hg、Ni、Pb、As 在
处理与对照间差异不显著。
图 1　污泥对生长高度的影响
F ig . 1　T he effect s o f sewage sludge applica tion
on gr ow th height
图 2　化肥对生长高度的影响
F ig . 2　The effects of chemical fert ilizer
application on gr ow th height
169第 3期 付 华等:施用污泥对黑麦草生育及其元素含量的影响
图 3　污泥和化肥对地上生物量的影响
F ig . 3　The effects of sew age sludge and chem ical fer tilizer on abovegr ound biomass
表 3　污泥对根量及其分布的影响( g/m2·% )
T able 3　T he effect s o f sewage sludge on the weight and distr ibution of r oo ts
土层( cm)
L ayer
of soil
( cm)
污泥施用量( kg/ m 2)
Quant ity of sewage s ludge applied( kg/ m 2)
0 0. 5 1. 0 2. 0 4. 0 8. 0
根重
Root
weight
比例*
Propor-
t ion
根重
Root
w eight
比例*
Propor-
t ion
根重
Root
w eight
比例*
Propor-
t ion
根重
Root
w eight
比例*
Pr opor -
t ion
根重
Root
w eigh t
比例*
Propor-
tion
根重
Root
weight
比例*
Propor-
t ion
0～10 140. 3 64. 6 208. 6 66. 4 228. 1 72. 2 251. 7 74. 9 267. 1 73. 8 220. 3 73. 3
10～20 41. 0 18. 9 54. 7 17. 4 59. 6 18. 9 51. 1 15. 2 52. 9 14. 6 57. 4 19. 1
20～30 35. 8 16. 5 50. 7 16. 2 28. 1 8. 9 33. 0 9. 8 41. 6 11. 5 22. 8 7. 6
总计 T otal 217. 1 100. 0 313. 9 100. 0 315. 7 100. 0 335. 9 99. 9 361. 9 99. 9 300. 5 100. 0
表 4　化肥对根量及其分布的影响( g / m2·% )
T able 4　The effects of chemical fert ilizer on t he w eight and distr ibution o f r oot s
土层( cm)
L ayer
of soil
( cm)
化肥施用量( kg/ m 2)
Qu ant ity of ch emical fert il izer applied( kg/ m2)
0 0. 016 0. 033 0. 066 0. 131 0. 262
根重
Root
weight
比例*
Propor-
t ion
根重
Root
w eight
比例*
Propor-
t ion
根重
Root
w eight
比例*
Propor-
t ion
根重
Root
w eight
比例*
Pr opor -
t ion
根重
Root
w eigh t
比例*
Propor-
tion
根重
Root
weight
比例*
Propor-
t ion
0～10 140. 3 64. 6 246. 3 69. 9 275. 9 76. 8 289. 3 72. 9 248. 0 75. 6 39. 5 68. 9
10～20 41. 0 18. 9 64. 2 18. 2 53. 0 14. 8 57. 3 14. 4 66. 1 20. 2 10. 5 18. 3
20～30 35. 8 16. 5 42. 1 11. 9 30. 1 8. 4 50. 6 12. 7 13. 9 4. 2 7. 3 12. 8
总计 T otal 217. 1 100. 0 352. 6 100. 0 359. 0 100. 0 397. 2 100. 0 327. 9 100. 0 57. 4 100. 0
表 5　污泥对地上部常量和微量元素 Fe和Mn 含量的影响
Table 5　T he effect s o f sewage sludge on t he macroelements and micr oelements
Fe and Mn content s in the aboveg round biomass
污泥施用量( kg / m2)
Qu ant ity of sew age
s ludge appl ied( kg /m 2)
N P K C a Mg
( % )
1996 1997 1996 1997 1996 1997 1996 1997 1996 1997
Fe Mn
mg/ kg
1996 1997 1996 1997
CK 2. 50a 1. 53a 0. 27a 0. 20a 2. 06a 1. 51a 0. 55a 0. 48a 0. 26a 0. 14a 619. 8a 509. 5a 146. 7a 80. 80a
0. 5 2. 55b 1. 61b 0. 31b 0. 19b 2. 24a 1. 52a 0. 56a 0. 60a 0. 26a 0. 16ab 657. 5a 525. 5a 122. 0b 57. 41b
1. 0 2. 54b 1. 64b 0. 35c 0. 20a 2. 44b 1. 58a 0. 58a 0. 63a 0. 31b 0. 18b 738. 2a 604. 0b 151. 4a 73. 83a
2. 0 2. 68c 1. 73c 0. 39d 0. 22c 2. 69c 1. 68a 0. 47a 0. 59a 0. 32b 0. 20b 727. 5a 756. 2c 103. 1c 60. 97b
4. 0 2. 83d 1. 70c 0. 45e 0. 27d 3. 43d 1. 61a 0. 48a 0. 54a 0. 31b 0. 16ab 713. 3a 744. 1c 89. 5d 53. 44b
8. 0 3. 20c 1. 79d 0. 54a 0. 29e 3. 45d 1. 16a 0. 54a 0. 55a 0. 32b 0. 17ab 862. 1b 878. 5d 94. 6d c 44. 44c
　　* a、b、c 等表示处理间的差异显著性( P< 0. 05) ,以下同
* a、b and c indicate th e signif icant dif ference betw een t reatments( P< 0. 05)
170 草　地　学　报 第 10卷
表 6　化肥对地上部常量和微量元素 Fe与Mn 的影响
T able 6　The effects of chemical fertilizer on the macroelements and micr oelements
Fe and Mn content s in the aboveg round biomass
化肥施用量( kg/ m 2)
Quan tity of chemical
fert iliz er appl ied (k g/ m2)
N P K Ca Mg
( % )
Fe Mn
( mg/ kg)
CK 2. 50a 0. 27a 2. 06a 0. 55a 0. 26a 619. 8a 146. 7a
0. 016 2. 36b 0. 26ab 2. 50b 0. 52a 0. 23b 528. 2a 113. 3bc
0. 033 2. 27c 0. 31b 3. 05c 0. 44a 0. 26a 598. 3a 106. 1cd
0. 066 3. 18d 0. 38c 3. 58d 0. 48a 0. 30c 491. 8a 100. 6d
0. 131 3. 56e 0. 48d 3. 57d 0. 54a 0. 30c 670. 9a 115. 4bc
0. 262 3. 73f 0. 43e 3. 58d 0. 32a 0. 32c 667. 5a 79. 8c
表 7　污泥对黑麦草重金属元素含量的影响( mg / kg)
Table 7　T he ef fects o f sewage sludge on t he accumulation o f heavy met al element in L olium per enne L .
污泥施用量( kg /m 2)
Quant ity of sewage
s ludge appl ie( kg /m 2)
Zn Cu Hg Ni Pb As
1996 1997 1996 1997 1996 1997 1996 1997 1996 1997 1996 1997
0 32. 98a 25. 98a 8. 63a 11. 49a 0. 33 0. 06 2. 37 0. 66 0. 37a 2. 66 1. 73a 0. 60
0. 5 35. 61a 25. 96a 8. 75a 11. 73a 0. 42 0. 06 1. 32 0. 66 0. 00a 2. 66 2. 46a 0. 63
1. 0 34. 49a 27. 93a 8. 92a 11. 47a 0. 00 0. 14 0. 33 0. 99 0. 27a 2. 66 1. 38a 0. 52
2. 0 39. 38b 33. 48c 9. 77a 11. 49a 0. 00 0. 08 0. 00 0. 66 0. 28a 4. 66 1. 19a 0. 58
4. 0 46. 10b 32. 96c 11. 39b 10. 49a 0. 00 0. 09 0. 00 0. 99 0. 00a 3. 33 1. 21a 0. 52
8. 0 53. 16c 41. 94d 13. 52c 10. 49a 0. 00 0. 11 0. 00 0. 99 0. 27a 5. 99 1. 18a 0. 52
表 8　化肥对黑麦草重金属元素积累的影响(mg/ kg)
T able 8　T he effect s o f chemical fer tilizer on the accum ulation of heavy metal element in L olium perenne L .
化肥施用量( kg/ m 2)
Quan ti ty of chem ical
fert iliz er app lied (k g/ m2)
Zn C u Ni Cd Pb As Hg
0 35. 61a 8. 63a 1. 93 0. 38a 7. 37 1. 72a 0. 33
0. 016 27. 23a 9. 26a - 0. 49a 2. 74 1. 14a -
0. 033 31. 24a 10. 01a - 0. 59a - 1. 45a -
0. 066 32. 09a 11. 97b 0. 32 0. 33a - 0. 98a -
0. 131 33. 00a 13. 31b - 0. 53a - 1. 33a -
0. 262 31. 82a 12. 94b - 0. 70a - 1. 26a -
　　—表示未检出元素的含量　—T he element content not to be detected
　　施用与污泥含有等量 N、P 的化肥,在施量相当
于 2. 0kg/ m 2 ( 0. 066g / m2 )以上污泥时, 黑麦草 Cu
的含量显著增加,其它元素在处理与对照间差异不
显著。
2. 6　污泥对叶绿素含量的影响
草坪草颜色是评价草坪质量的一个重要指标。
黑麦草叶绿素含量测试结果表明,施用污泥和化肥
显著增加了黑麦草叶绿素的含量, 其中以施用
8kg / m
2污泥为最高, 也高于施用等量的化肥处理
(图 4)。
171第 3期 付 华等:施用污泥对黑麦草生育及其元素含量的影响
图 4　污泥和化肥对叶绿素含量的影响
F ig . 4　T he effect s o f sewage sludge and chemical fer tilizer on chlor ophyll content
3　讨论与结论
3. 1　研究结果表明, 施用污泥将促进黑麦草的生
长,其盖度、密度和叶绿素含量显著增加,地上、地下
生物量增大,其适宜施用量为2. 0～4. 0kg/ m 2。笔者
在对苜蓿和无芒雀麦草地施用污泥的研究 [ 2, 8]以及
周立祥在粮食作物方面也得到相似的结果[ 1] ,张天
江在林地施用污泥后, 树高和树径的生长都明显高
于对照[ 9]。分析认为,主要是由于污泥含有相当于厩
肥的氮和磷等营养元素及较高的有机质, 施用后可
以明显改善土壤的理化性质, 并能有效地向植物提
供养分。
3. 2　分析结果表明,施用污泥后,黑麦草地上部 N、
P、Mg、K 和 Fe 的含量增加, M n含量减少, 而 Ca 和
重金属元素 Hg、Ni、Pb、和 As 的含量与对照差异不
显著, Zn 和Cu的积累增多。但黑麦草中重金属元素
的含量均低于普通植物元素的平均浓度[ 3]。农作物
施用污泥能引起青茅的 Zn、Cu和 Cd 的污染[ 3]。以
及小麦、玉米的 Hg 和 Cd 的污染[ 11] , 但对谷子、玉
米和白菜的研究显示, 当污泥施用量达到 240
t / hm2 ,植物的可食部分中重金属元素的含量尚未超
标[ 12 ]。对牧草的研究结果表明,施用污泥后重金属
元素没有对苜蓿和无芒雀麦造成毒害 [ 2, 8]。污泥土地
利用, 其质量和施用量是能否引起植物污染的重要
因素。本研究使用的为生活污泥, 其有机质含量
42. 97% ,重金属元素的含量都没有超过国家标准,
除由于城市排水管道使用镀锌管, 造成锌含量较高
外[ 13 , 14] ,其它重金属元素 Cu、Cr、Pb、Hg 和 As 和含
量仅是国家农用污泥控制标准的 1/ 45～1/ 6(表 1) ,
因而没有对黑麦草造成重金属污染。此外,施用污泥
和化肥处理都表现出 Mn 的含量减少, Cu 的含量增
加, 并且化肥处理仅在相当于 2kg/ m 2 处理时, Cu
的含量就表现出有差异, 且略高于施用 4kg / m2 污泥
处理,说明提高土壤养分可促进黑麦草中Cu 的积累,
减少Mn的吸收,其内在机理尚有待进一步研究。
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