（土壤学专业论文）污泥堆肥及其复合肥对草坪草生物效应和环境效应的影响研究.pdf

摘要 针对日前工业和生活污水排放址越来越大，污泥随之日益增加的状况， 利用污泥中含有人址的养分及有机质的特点，将污泥堆肥及利川污泥堆1 1l 研 制的草坪专 用复合肥应川于草坪草，采用盆栽和室外绿地试验.研究了污泥 堆 肥 及 复 合 肥 对 -9 丝 遭的 生 物 效 应、 上 壤 效 应 及 其 对 草 坪 草 a i 片 和 1 几 壤 吸 收 累积重金属的影响.试验结果表明。污泥堆肥及草坪专用复合肥对草坪草的 生长 具 有良 好 的 生 物 效 应 。 污 泥 堆 肥 及 复 合 肥 的 施 用 使 孕 坪 草 的 叮 绿 素 堵量 增加， 污泥堆肥施用量高的川绿素含徽明显高于其它处理. 达到了一级水平。 适4 t 污泥堆肥和污泥复合肥的施用，草坪草叶片中的重金属 j 化肥对照无显 著差异。生物量则随污泥堆肥及受合肥川q a_ 的增加而增加发朽 了 污泥堆肥 的 缓 ” 肥 料 作 用 o 渗 u- 试 验 结 果 还 表 明 ， 污 泥 堆 肥 及 复 合 肥 的 施 用 促 进 了 草 坪草川片对氮素的吸收，使草坪草在成坪期获得了充足的养分.并保持了肥 料的持续性。污泥堆肥及复合肥对草坪草具有较好的培肥效应，污泥堆肥及 复合肥处理可提高土壤全量及有效n, p和k含i k 且井异均达到显著水平。 污泥堆肥处理土壤中的重金属含最较对照高，但远低于 污泥堆肥的施用对改善十壤的理化性状也有明显的作川 显增加了土壤的有机质含量.降低了碱性十壤的 p h位 同时高量污泥堆肥的施用增加了十壤的阳离子交换量， 、 洲 壤 环 境容 a +. 标 准 / ，污泥堆肥的施用明 ，使之接近于中性， 也使十壤中的盐含uq + 增加，但 仁 壤含盐量的增加远低于t f 渍化十壤的标准。因此污泥堆肥及复 合肥对提i 1 i 壤的养分含最 .u培肥地力有明显的作川。本文通过将p i 泥堆肥 及复合肥施川于园林绿地，避开了 食物链，为污水处理)解决了污泥的处置 问题，同时义为草坪草找到了理想的有机肥料，使污泥的 地资源化具有良 好的应用前景. 关键词:污泥堆肥:污泥复合肥:肥效:重金属 前言 随着 ! _ 业的迅速发展， 城市和郊区人口急剧膨胀， 废水排放量日渐增加， 加 上日益严格的环境立法要求高质斌的废水处理，使得i , 泥最日益增加川。 如何处理如此大量的污泥则成为困扰市政部门的i要问题之 一 目前世界各 国 t : 要采用填地、焚烧、投海、 卜 地利川等四种方式处理污泥，但由于 到本 世纪末禁止污泥投入海中.陆地上处理污泥虽则人人增加，陆地污泥的土地 利川土要包括施用于农地、林地、草地、园林绿地、废地、贫瘩荒地等。污 泥中除含有一定量的有机质、 氮、 磷、 钾和其它植物生长所需的营养元素外， 还含有人量的有害成分如病原菌、c,金属等， 因此， 必须将污泥进行稳定化、 减害化兮必要的堆肥化处理才能有效利川1 2 1 il 前堆肥化处理是世界各国普 遍采用的一 种污泥处理方式。污泥经堆肥化处理后，可达到国家规定的卫生 标准，但有时会因使用话过大或长期施川而使土壤和植物体内重金属累积， 特别是施用于一些蔬菜及与人类生活相关的食物链环 h 上，重金属的潜在威 胁受到人们的关注。目前将污泥堆肥化处理后施用于园林绿地则不失为一种 较理想的土地利用方式，污泥堆肥施用于园林绿地可为其提供可观的有机 肥，避开了食物链，无论是从经济效益还是社会效益l 都是一 种最佳途径。 从张增强、薛澄泽等人的研究结果表明，污泥经堆肥化后直接施用或制成复 合肥后施用于树木、花卉、草坪草中可明显促进植物的 i _ 长，改善十壤的理 化性状，同时不会对环境造成危害1 3 1 随着我国居民城市化生活水平的提高，发展草坪业已成为城市绿化、改 善人民生活环境的迫切要求。发展草坪仲不仪能够改6环境、净化空气、防 比水十流失，同时还能够成为一种产业。在许多发达国家，草坪业侮年可提 供 5 0 0亿美元的产值，吸纳近 5 0万人就业1 4 1 。而我国由于草坪业起步较晚， 大量的设备、种子、肥料都需要进口，这不但使人量的资金流向国外，而且 还会使发展草坪业成为一种负担。本文的目的是想在借鉴前人利用污泥的经 验基础上，通过盆栽和室外绿地试验探讨其对草坪草的生物效应和土壤环境 、 效应，对污泥真正成为一种有利的再生资 源有重要的理论意义 和实际应用价 值 。 文献综述 t . 污泥的组成及处置方式 .咨 1 . t污泥的来源及组成 污泥是废水处理过程中产生的沉淀物质以及从污水表面擞出的浮沫残 渣，它包括棍入生活污水或l矿废水中的泥沙、纤维、动植物残体等固体颗 粒及其凝结的絮状物，各种胶体、有机质及吸附的亚金属元素、微 1 物、病 菌、虫卵等物质的综合固体物质1 5 1 污泥中含有氮、磷、钾及多种微址元素 和大量有机质，可用作 上 壤改良剂，是一种可利川的再生资源.但同时污泥 中也含有病原菌、寄生虫 ( 卵) 、重金属及某些难分解的有机毒物，对污泥 的利用带来负面影响。另外由于污水来源、污水处理厂处理 i _ 艺及季1 -i 的变 化的不同。污泥的组成差异较大。表 1 给出了美国科学院统计的污泥养分及 重金属组成1 6 1 表 1不i司 污泥的组成 生l a . 始污泥 生 活性 污泥 消化污泥 组 成 范山中值 范旧中值 范 祠 中值 i040 总im体 ( t s )% 扦发性固体 ( %下 5 ) 养分 ( %干重) n p k : 1 ， :。6 二 ; 。 3 6 - 1230 - 6 0 ”170470 6夕 150 1.60 .4 4 . 8 - 6 3 . 1 - 7 . 4 0 . 3 - - 0 . 6 ， : “ 、 全、 p h 重金属 ( m g / k g ) as cd cr ca p b i i g ni 7n 1 . 5 - 8 0 . 名 2 . 了 0 -i 5 - 8 1 . 6 - 6 0 . 9 - 6 . 1 0 . 1 一 。7 6 . 5 - 7 . 5 3 8 5 一于 5 0 0 91 6 9 5 0 - 3 6 5 0 2 5 0 ( ) 3 - 3 0 5 - 2 0 0 0 5 0 - 3 0 0 0 0 5 0 -1 7 0 0 0 1 3 6 - 7 6 0 0 34 一i s 2 5 一 8 0 0 0 5 0 0 - 5 0 o 1 川 1 4 1 5 1 0 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 69 2 0 0 2 ( 0 咬 1 ， 生原始污泥来自废水四体钧的沉积 话行产 ， 泥来自忽 宁橄 1 物的,i 钩体 i 5 : r ; 友经过盯柱或伏叭 i 物 过i q 伦定后其有七 l 物形成了消化污泥. 山表 i可看出，山 于 不同污泥的m成及币金l -i含4 1 不 一 样.如何处fl ! 好不同来源的污泥则是污泥处置利用及资源化的无害化处理的技术关键。 1 . 2污泥的处置方式 城市污泥是在城市废水处理过程中产生的，1 1 前旧内外处置污泥的方法 土要有四种，i )土地利用 2 )海洋排放 3 )焚烧 4 )垃地，每种处置方法都 有其优缺点。各地可根据自己的地理环境、经济状况等17 1 素分别加以采川。 ( i )填埋:污泥的填理曾是许多国家采用的处置方式，但污泥的填理 场地日益减少。如美国环保局估计今后 2 0年内，美国现有的 8 0 %的填理场 将关闭，同时要对地基进行防渗处理，污泥堆肥后要封i m ，此种方法费时费 t. 与 地，还可能对地 卜 水造成污染1 7 1 ( 2 )大海投弃:将污泥投入大海中必定会危害海洋生态系统，威胁人 类食物链。造成全球范围内的环境污染，因此 1 9 8 8年美国已禁正向海洋倾 倒污水污泥， 并于1 9 9 1 年全面禁1 r 。 欧共体城市废水处理条例规定， 至 1 9 9 8 年，将不在采用污泥投海的处置方式 ( 3 )焚烧:污泥经焚化i焚烧后产 i 的热能- d i i i 1 i 产蒸气、发电、 取暖等。但山于其热举较低， 馏分不均质. 1 在焚烧过程 ， 投入的费用昂贵， 远远人于焚烧带来的经济效益同1付焚烧浪费1 人箭的们利 1 植物生长的氮 磷等.焚烧产生的烟尘等易对环境造成二次污染。 ( 4 )土地利用:污泥的十地利用包括农地、林地、草地、园林绿地、 废地、贫清荒地等.由于污泥中含有有害成分，因此在土 地利用之前必需进 行处理，如需氧与厌氧消化，堆肥化处理1 s 1 1 . 3污泥的堆肥化处理 污泥中除含有植物生长所需要的营养物质外还含有 i! . 金属、病原菌等 有害物质，必须经无害化处理后才能地利用。6泥的堆肥化处理即是利川 污泥中的好氧微生物进行好氧发酵的过程， 将污泥按定比例与秸科、 稻草、 w末、 树叶等植物残体. 或者与草 炭、粉煤灰、生物垃圾t tl n合，借助于 rt 合微生物群落.在潮湿环境中对多种有机物进行氧化分解，使有机物转化为 类腐殖质t 9 l 由于堆肥过程是充分利用污泥中的好氧微生物菌群的作用，因此凡是影 响这些微生物菌群活性的因索如养分、空气、水分、温度和 p h等就是决定 污泥堆肥化质1.的因素。由于污泥中含有足够的水分和有机无机营养成分 所以影响污泥堆肥化的土要因素是空气 ( 氧) 的供应.温度控制和 p h值， 一 般堆肥溢度控制在5 5 -6 5 为好，氧气浓度以5 % -1 5 % 为宜，p h值应控 $ lli 在 6 -r ri n il. 内进行，h最佳为8 .0左4 ; 污泥的堆肥化系统主要分为非发酵仓系统 ( 包括条垛发酵和通气式固定 垛)和发酵仓系统两类。条垛式发醉系统是通过定期充气或翻垛达到供氧通 气的目的，这种工艺简单易行，但是因占地面积大，周期长易产生臭味而正 逐渐被淘汰. 通气式固定系统是采用机械抽风( 或吹风) 使空气进入料堆内， 不需要翻垛，机械化程度较高、成本低。产品稳定，周期短、臭气小。封闭 式发酵仓系统是近年米日本，韩国以及欧美等国家普遍采用的 一 种处理系 统，它是以机械方式进料、通风、排料，虽然设备投资较高.但由于自动化 程度高，周期短.日处理污泥量大.污泥处理后质量稳定，容易有效利用， 因此综合效益较好n o d 2 .污泥的土地利用 2 . 1污泥堆肥对农田施川的影响研究 当今持续农业和耕作体制的发展引起了人们对利用垃圾堆肥种植作物的 兴趣，肥料价格上升和肥效的下降也引起了人们对再生资源的看好，许多堆 肥产品对十壤的有利方面如阳离子交换量和持水量的增加。容重的减少都源 于有机质的增加1 1 。因此，将污泥堆肥直接施用于农田在过去较为普遍。 堆肥的施用范围涉及粮田、菜田及基质育苗等的许多作物，国内外关于 污泥堆肥施用效果的研究都有儿十年的历史。据郭fa兰等人的研究表明，施 用污泥后谷子和玉米的生长速度加快，植株粗壮，分鳞多。玉米穗较长，生 物量增加，每公顷施加 5 0吨污泥十 n p k化肥处理。谷子产试明显高于仅施 n p k化肥处理，如德f . 高出4 3 . 3 %,粒亚.拓出 2 2 . 6 % 2 1 . p a i n o e t a l . 1 9 9 6 年所作试验表明污泥堆肥 1 . 2 % 到2 5 %的施用量在第一 个生长季节里增加了玉米的生物量，在第二个和第 二 个轮作作物时。高比例 的堆肥仍然促进作物产量的增加0 3 1 缅因大学赫尔曼教授在甜玉米生产上 使用污泥堆肥得到了比施化肥高 2 0 %的产量1 1 4 1 . a科植物由于其本身的固 氮能力，对堆肥的施川反应可能与其它作物不一样.每公顷钙质石灰性土壤 加入 9 0和 1 3 5 吨污泥堆肥.并没有增加第一茬食芙菜fl . 豆英的产量，但是 在接下来的作物其种植产量随污泥堆肥的施川比率,; :_ 止次方的增加。 ( o z o r e s h a m p t o a n d b r y a n , 1 9 9 3 a ) 1 1 . 由干近儿十年来菜田中有机肥施用的减少.化学肥料特别是氮素化肥的 增多使1 . i养分平衡失调肥效 f 降。蔬菜品质 f 降。p i 此大津市采用高 温堆肥。灭菌发醉、机械筛分的方法处理城市垃圾作为肥料己有近 3 0年的 历史1 1 6 1 。天津市农科院周艺敏等人经三年的垃圾改十培肥试验表明.垃圾 肥具有一定的肥力，对土 壤全氮及速效养分的提高有较好的效果，垃圾肥与 无机肥配合施用可明显提高蔬菜作物产最的产值，在施用垃圾堆肥的三年 里，前两年为一年两茬的人白菜和黄瓜.产墩分别增加 5 - 1 2 % 和 4 . 1 6 %, 第二年为一茬11 4 红柿，其增产作用比前两年更为明显.如产量增加 1 0 - 1 8 %, 产值增加 1 卜1 8 % 北京市农科院刘善江等人研究表明.亩施污泥在 4吨以 内能显著提高蔬菜的产斌。与空自对照相比，侨茄增产 1 0 - 2 0 %。大白菜增 产 1 0 - 5 0 0/ x 1 1 . 1 9 9 2 - 1 9 9 3年和 1 9 9 3 - 1 9 9 4年的儿个季节里，佛罗里达的儿 个胡椒试验田中.第一年侮公顷施用堆肥 9 0和 1 3 5吨，产量分别比对照增 加 1 1 2 - 1 3 5 %，第二年比对照增加 1 2 3和 1 4 8 %. 尽管堆肥促进了蔬菜产量的增加.但是不同作物及其品种的反应不一 样.它们是随着堆肥的腐熟度、利用比率和方法、肥料以及种植与施用的间 隔而变化1 1 . n a n c y e . r o e . 的实验研究表明。侮公顷施入1 2 - 2 5 吨的污泥堆 肥，施入深度为 l 0 c m时，增加洋葱和菠菜的产量，而施入 3 0 c m 时，对产 量没有影响川 1. u z o r e s - h a n p t o n 及b r y a n 的研究则表明，每公顷施入堆肥 9 0和 1 3 4吨.市售茄子和胡椒的产量得到增加。接下来以西红柿和葫芦作 物轮作.侮公顷分别施入4 8吨和 2 4吨堆肥，对作物产龄没有影响1 5 6 , 1 9 _ 9 1 堆肥施月 t 滴淤i 中 施入纯氮最为 2 i 5 k g / h a . 3 0 9 k g / h a . 4 0 3 k g / h a .磷为 4 4 k g / h a ,钾为 2 4 8 k g / h a . 3 5 6 k g / h a 4 6 4 k g / h a ，其施用的结梁是降低了第一 茬作物胡椒的产量。但却人大增加了第三茬作物西红柿的产员 .i 另外堆肥的利用还可使桔子 ( p a r s o n s a n d w h e a t o n , 1 9 9 4 ) (26t和梨树 ( k o r c a k , 1 9 8 6 ) i 2 ! 的叶片中氮含最增加，施用三年后，梨树叶片中的c a 的 含世也明显增加.n . r o e的研究还表明与钙含量有关的胡椒蒂腐病， 在母公 顷施用 1 3 5 吨堆肥的情况下与未施肥相比，发病率明显下 降。关于污泥堆肥 能够抑制某些作物病害发生的研究，国内报道的较少.但国外此方面的研究 己有很多.如 m a r k l a n d e t a l 等研究观察到，污泥堆肥的利用使草坪草的斑 点病发病率最大程度的减少1 2 2 1 。 c o o k e t a l 也得到同样结果，即非有机性氮 肥的施用没有明显减少斑点病在草坪草上的发病率，但使用污泥堆肥后，斑 点病的发病率明显降低了 1 5 2 . 6 4 .5 5 1堆肥己成功地应用于水果、蔬菜和观赏容 器育苗的土传病害的控制1 2 2 ,6 2 1 . 尽管国内外对污泥农用研究较多，污泥堆肥在农田上的应用也确实增产 增效，但也有人认为污泥中含有一些有毒成分.由于在农田上应用参加了食 物链循环，故污泥堆肥直接农用未必是一种好的土地利用途径，因此将污泥 堆肥应用于园林绿地非食物链循环可能是比较有前途的利用方式，但这方面 国外的研究较多，我国的研究则刚刚起步。 2 . 2污泥堆肥施用于园林绿地的影响研究 污泥堆肥施用于园林绿地避开了食物链，减少了运愉费用，为园林绿地 提供了可观的有机肥。据张增强等人的研究表明，污泥堆肥能够增加草坪草 的分孽数.以 1 . 5 k g / m ， 的污泥堆肥处理黑麦草的单株分萦数最大，分别比 空白对照及 n p k化肥处理的分萦数增加 2 8 %和 1 5 % ，井且随着污泥堆肥施 用量的增加， 草坪草的每茬鲜重及干重随之增大， 绿期延长im. m u r r a y ( 1 9 7 3 ) 研究发现。施用污泥堆肥的田块。牛尾草与六月禾的覆盖速度比用传统肥料 的田块快， 不同堆肥处理的草坪草发芽率、 顶盖速度、 生长率以6 1 . 7 m g / h m 2 到 1 2 3 . 5 m g / h m 2之间最高，另外他还对污泥应用于商业草皮进行了研究， 结果表明，用污泥堆肥荃质生产草皮，不但为草皮生产提供充足养分与支撑 强度，还可使草皮单位面积重量减轻3 6 %. 张天红等的试验研究是将污泥堆肥施用于杨树、袍桐和小汕松一年后， 树高和地径的生长均随污泥施用量增加而增加，杨树树高的生长比空白对照 增长 3 9 . 2 % - 4 1 . 2 %，地径增加了 5 . 6 % - 2 0 . 8 % 1 。白蜡、国槐、木楼、人川 黄杨、月季、扶桑、和金枣施用污泥堆肥可获得较好的生长响应，乔木 ( 白 蜡和国槐)的高度和地径比对照增大，花灌木的花期延长，开花量增加.大 叶黄杨的高度与冠幅和金枣的挂果等也都比对照明显增加i l l . b l e d s o e和 z a s o s k i ( 1 9 8 1 ) 的研究表明l o m b a r d y 杨与b l a c k 杨树经过一个生长季节后， 地径地上部生物量施用污泥堆肥的比对照明显增大，黄松、云杉、铁杉、红 杉及松树除红杉不明显外.其余都有明显生长 响应i l l . m c i n t o s h等 ( 1 9 8 4 ) 对白松和杂交杨树在 c h e s t e r 粉壤土上施用污泥堆肥后的生长响应进行了研 究，结果发现污泥堆肥对白松树的生长响应没有影响，而杂交杨树则有明显 的生长影响，从第一年到实验结束其高度比对照每年增大 2 - 3倍0 t . c o l e 等 ( 1 9 8 6 )的研究发现，施用污泥后华旗松的胸径 . . 3 7 c m处由原来侮年平 均增长 1 . 1 5 c m增加到 1 0 . 6 3 c m 1 t .由于观赏性植物和容器育苗植物的每一次 生长循环的完成都需要新的基质，污泥堆肥作为观赏性植物和容器育苗的基 质目前受到人们的普退看好.s a n d e r s o n ( 1 9 8 0 ) 总结了许多研究后发现，堆肥 已在一个较大范围的容器育苗植物中明显提高了育苗的生产率1 2 7 1 .污泥堆 肥己被成功地应用于一系列的容器育苗中，从每年的花卉开花到容器育苗热 带树种。在南佛罗里达 1 9 7 9 - 1 9 8 0 的一个商业育苗的项目中.育苗植物生长 在污泥与木屑制作的堆肥中的生长速度明显快于生长在泥炭介质中的植物， 试验品种之一 d w a r f o l e a n d e ， 生长在 2 5 c m直径的容器中5个月，种植在堆 肥混合体中的植物体积是其它介质中的 1 . 2 5倍li s t ，同时堆肥产品也被成功 的应用于人田。提高了各种树种的生产率。s h a n k s等 ( 1 9 8 4 )研究发现， 在含有 3 3 - 5 0 %的污泥堆肥 ( 体积)的生长基质中，猩猩木 ( 一品红) 、菊 花以及百合花的长势较对照好.它们的花径大，开花俊多，花色艳丽。花期 也长.g o g u e和 s a n d e r s o n ( 1 9 8 0 ) 研究则认为，污泥堆肥作为基质可以代 替泥炭醉，使菊花获得良好的切片.s a n d e r s o n ( 1 9 8 0 )对几种木本观赏植 物在污泥堆肥及泥煤醉基质中的生长状况指出:对于污泥堆肥基质，除了荚 蓬属的 “ b u r k w o o d i 的高度，波缘冬青 h e t z ”的冠幅以及海滨松与杜鹃属 e v e n s o n g ” 的干重比泥煤醉基质的大外， 其余生产参数都比泥煤醉基质小。 对于据骨 “ m a t t h e w y a t e s ” 生长于泥煤醉基质的所有生产参数都比污泥堆肥 力的大1 2 6 1 .污泥堆肥作为容器育苗的基质。不同生长特性的作物反应不一 样，在一项热带树种的容器育苗中，对于生长快速的树种.污泥堆肥不能提 供充足的养分 而在同样的试验中，对于生长 速度缓慢的 p in k t a b e b u i a和 p i g e n - p i u m施用污泥堆肥与施用泥炭辞介质对它们的生长井没有什么不同. 综上所述国内外对园林绿地施用污泥堆肥后各种植物的生长特性的报道 较多，但对草坪草的叶绿素含量及重金属积累规律的研究较少。特别是国内 仅有少量的报道，故就此开展污泥堆肥对草坪草的生物效应及环境效应的研 究.对揭示和阐明污泥堆肥的合理化资源利用有重要的现实意义。 3 .污泥堆肥土地利用中存在的问题 i )污泥堆肥利用的重金属问题 污泥堆肥的施用最普遍受到关注的就是重金属元素的问题。美国环境保 护协会已公布了堆肥中 1 0种重金属 s . c d . c r . c u . p b . h g . a g . n i . s e . z n的遥大含量，许多州也通过了它们自己标准1 2 2 1 。据张增强等人的研 究表明污泥堆肥中的锡和汞对黑麦草的毒性很小，长期施用该污泥堆肥不会 对草坪草造成危害( 2 4 1 。张天红等将污泥堆肥施于杨树土壤一年后，虽然土 壤 0 - - 2 0 c m土层中福几铬，铜、锌和铅的量都比空白对照和化肥处理有较大 增加，但是几种重金属在 2 0 - 4 0 c m和 5 0 - 7 0 c m土层中的含量却未增加，说 明在此试验中，污泥加入土壤的重金属仅在表层积累，并未向下迁移，对地 下水未造成危害 1 2 1 . g o u i n ( 1 9 7 7 ) 研究发现1杨树叶子中的 c u . z n和 b 含量随污泥堆肥施用量的增加并未提高，同时 m n和 a i 的含量与对照相比 有所减小1 1 . 2 )污泥堆肥施用后的含盐量增加问题 由于污泥堆肥的含盐量较高，污泥堆肥的施用必然会使土坡中的全盐含 量增高，当污泥堆肥用里5 0 - 2 0 0 t / h m 2 时， 表层土圾的盐分大约增加2 - 4 倍. 但随着污泥施用时间的增长.受降雨和灌溉的影响.表层土壤中全盐含量会 明显下降，大约经过3 5 个月，即使污泥堆肥高达 2 0 0 t / h m 2 ，其表层土壤中 全盐亦可降至0 . 1 %以下1 2 9 1 . s i m e o n i( 1 9 8 4 ) 在酸性土壤与中性土壤上进行试验后.结果为土壤盐分 随污泥堆肥施用量的增加而增加，随时间的延长而降低。在第二个季节土壤 中 的盐分 对大多数植 物都可以忍耐 l i . e p s t e i n ( 1 9 7 6 ) 的研究结果与此相 似 。 3 )污泥堆肥的堆腐质量问题 控制堆肥腐熟与否的条件主要包括堆腐的原料、时间、温度、水分等参 数.生产堆肥的母质材料的来源和污泥堆制过程中的添加剂等对堆肥的质量 都有影响.不腐熟的堆肥会将病原菌等带入土壤传播病害.而目前用于生产 堆肥的来源非常广泛.母质材料的成分决定了堆肥的特性.如来自污水污泥 制作的堆肥比一些低氮材料垃圾、木屑堆肥更能促进植物生长1 2 3 1 ，因此， 使用堆肥的过程中应检测每种参数的指标是否在国家规定的标准范围内。 4 )污泥堆肥的土地利用途径及方式问题 由于污泥堆肥中含有一些重金属，尽管应用于农田对农作物有增产作 用，但毕竟进入了食物链循环，可能对人类形成潜在的威胁，而将其用于园 林绿地，则避开了食物链循环，应是污泥堆肥土地利用的最佳途径. 4 .污泥土地利用的发展前景 污泥堆肥的土地利用在实践的基础上己成功地进行了多年，特别是污泥 堆肥在园林绿地的施用，即避开了食物链，又降低了重金属的危害，还可为 园林绿地提供客观的有机肥.因此，污泥堆肥施用于草坪草及利用污泥堆肥 研 制 草 坪 复 合 肥 将 是 一 条 符 合 我 国 国 情 的 污 泥 处 置 方 式 我 国 现 有 人 均 哭 地 面积不足3 平方米，首都人均绿地面积不足6 平方米，如果全国所有城市都 达到人均 7 . 5平方米的草坪应用量， 那么全国就需要量 5亿平方米的草坪面 积h i 。据有关专家预测， 中国草坪业今后将以母年 3 0 0/ a - 5 0 % 的速度增长.因 此.草坪业在中国有着广泛的前景1 3 0 1 。但是。由于我国草坪业起步较晚， 与国外先进水平还存在着一定的差距，有一些巫待解决的问题1 5 0 1 。如我国 没有专用的草坪有机肥料，而在国外应用污泥堆肥生产草坪复合肥已有多年 的历史，已成为草坪有机肥中的一部分.因此，如何利用污泥堆肥开发和研 制适合我国的草坪专用复合肥料，对于固体废弃物资源化及保持环境卫生都 有重要的理论和实际应用价值15 2 1 ，而随着城市规划及绿化面积的增大与发 展，污泥堆肥的土地利用和草坪草专用复合肥具有r - 阔的应用前景. 材料与方法 l 材料 t l 供试土坡 盆栽供试土壤取自 北京郊区中科院遗传所农场，属壤质潮揭土。地理所园 区的土坡为建筑物废土。北京东北郊草坪基地土壤为堆质土，北京国际高尔夫 球场为沙质土。它们的基本性质见下表2 e 试验 类别 有顶全 研全 似川 心 户 目 翻 解 氮 *幽 i 翻 出 甲 c u z n p b c d - 一一一一-. -一-一 - 一一 加 口卿 37692536，420 3031768 劝名 朋69 w炼 草( 表 士) mm 草( h 主 上 0 8 8 1 .0 8 7 . 9 0 7 7 . 9 8 2 8 . 1 8 0 . 4 7 6 . 3 2 0 . 6 9 8 0 . 2 3 1 2 6 . 4 2叨 1 1 3 4 5 . 9 8 5 . 6 2 附1510阴722 嘶二神?一脚 1 .2 供试草种 盆 栽草种为黑 麦 草 n u i ) . 高 羊 茅 ( b a r l e x a s ) ， 草 坪基地草 种为 早熟 禾 ( n u b l u e .e c l i p s e . k e l ly ) . 高羊 茅( b a r le x a s ) .黑麦草( a c c e n t ) ， 地理所园区为 早熟禾高羊茅混播草皮，高尔夫球场为早熟禾与黑麦草混播草皮。 1 .3 供试肥料 供试污泥采自高碑店污水处理厂.属于生活污泥，经工业化快速堆肥系 统堆腐 ( 该 系 统为中 国 科 学院 地理 科学与 资 源研 究所农业生 态与 环境技 术试 验站研制) ， 风千过2 m m筛。复合肥为堆制过的污泥堆肥与化肥按一定比 例混合后造粒制 成不同养分含量的污泥复合肥 提供.供试污泥的性质如下表 。供试化肥的养分由尿素、磷酸氢二钱和氯化钾 表 3供试污泥堆肥的签本性质 类别 污泥堆肥6 . 8 3 1 8 . 8 中国农用污泥控制标准 ( 土坡m - 6 - 5 ) cu z n p b c d ( m 8 /k 8 ) 1 2 0 名6 5 7 . 7 6 1 . 8 0 . 5 5 0 0 1 0 0 0 1 0 0 0 2 0 2试验方法 本实验采用室内盆栽与室外实际应用相结合的试验方法 2 . 1盆栽试验 2 . 1 :第一批盆栽试验 盆栽土壤: 取自 中科院遗传所农 场.表士为取自。 - 2 0 土为取自2 0 -4 0 c m的土层.土壤自 然风干后.磨碎过2 m m 表4 第一批盆栽施肥量配比 的土层， 底 一. .一一， 一 一 一. 一 - -. . 一- 施肥量 处理 1.2525125125 ck n p k ( 化肥) 低量污泥 高量污泥 超高量污泥 低量污泥+化肥 ( 复合肥1 ) 高量污泥+化肥 ( 亨合肥 i u 1 2 5 0 1 2 5 0 1 2 5 0 1 2 5 0 1 2 5 0 0 . 1 3 0 . 0 4 0 . 0 7 1 2 5 00 . 1 3 0 . 0 4 0 . 0 7 1 2 5 0 2 5 0 . 1 3 0 . 0 4 0 . 0 7 污泥堆肥:为高碑店污水处理厂的污泥，经 1 _ 业化快速堆肥系统堆腐 风干过2 m m筛。 盆栽容器:直径i s c m.高2 0 c m的塑料盆， 每盆装土1 .2 5 k g . 供试草种:黑麦草 ( n u i ) ，经催芽后播种.播种量按 2 8 0 0株 / m 计.侮 盆播种5 0 株。 试验在温室中 进行.温度为 1 5 - 2 0 c ，光照时间 1 0小时， 相对湿度 5 0 - 6 0 . 底土 和表土各设7个处 理:空白 对照、 常量化肥 ( 1 4 g / m z ) 、 低量 污 泥堆肥 ( 0 . 7 k g / m ) 、 中 量污泥堆肥( 1 .4 k g / m ) .高量污泥堆肥( 7 k g / m ) 、 研 制的草坪专用复合肥 1 、草坪专用复合肥“ 。侮个处理6 个重复。 2 . 1 2第二 批盆栽试 验 盆栽土壤:取自 中 科院遗传所农场 污泥堆肥:为高碑店污水处理厂的污泥，经工业化快速堆肥系统堆腐，风 干过 2 m m筛。 盆栽容器:试 验容器为3 5 c m x 2 5 c m的塑料筐. 种子催芽后每盆播种 1 0 0 粒.ft 盆装土5 k g . 供试草种:高羊茅，经催芽后描种。 试验在室内进行， 温度为 2 0 - 3 0 c ，光照时间为 1 0小时，相对湿度为 3 0 9/ x 4 0 %.试 验设五 个处理:空白 对照，化肥对照，复 合肥1.复 合肥“ ， 复 合肥川，肥料养分配比如下: 表5 第耳批盆栽施肥量配比 处理养分量 污泥: 化肥 污泥 毯) 化肥 复合肥 i 复合肥 1 1 盲合 肥 i i i 1 0 - 5 - 5 1 0 - 5 - 5 1 0 - 5 - 5 1 0 石 5 尿素 ( g ) 1 7 . 4 1 7 1 6 名 二钱 ( g ) 1 2 . 5 1 2 1 1 . 3 5 1 2 . 2 氮化钾每m 2 施用 量 ( g ) ，jn户00 1，尸1 ; 一 : 1 : 27.568.1 3 8 . 2 3 7 4 1 0 6 5 5 2 . 2室外试验 2 . 2 . 1 草坪基地试验 草坪基地为北京市园林局东北郊草坪基地，基地共有草坪4 0 0 余亩，每年 为北京市的园林绿化提供大量的草皮。 本试验选择草坪基地试验区的 三块试验地，草坪草分别1 9 9 9 年4 月2 2 日 播种的早熟禾倒u b l u e . e c li p s e . k e l ly ) 、高羊茅( b a r le x a s ) .黑麦草( a c c e n t ) . 每块试验地面积为5 6 平方米， 划分为2 8 个小区， 每个小区面积为1 . 2 平方米. 试验设7 个处理，每个处理4 个重复，在小区中随机布置。堆肥及草坪复合肥 于2 0 ( m ) 年4 月上旬作为春季追肥施于小区中。 小区中每个处理的 施肥量见表6 处理 n: p: k 表6 草坪基地小区施肥量 施 肥量( 创 m 2 ) 2 6 1 仪】 1 . 3 : 1 : 1 . 2 1 : 1 : 1 3 : 2 : 2 3 : 2 : 2 3 : 2 : 2 3 : 2 : 2 5260 空白对照 化肥对照 复合肥 i 复合肥i i 复合肥ii i 复合肥n 复合肥v 7 8 1 1 4 2 . 2 . 2地理所园区草皮试验 表7地理所园区及高尔 夫球场试验区施肥量配比 处理月 巴 料类别 施肥量 施肥深度 7 m 2 化肥 7 m 2 污泥堆肥 1 5 0 0 m 2 对照 1 5 0 0 耐污泥堆肥 高尔夫球场对照 高尔夫球场堆肥 化肥 污泥堆肥 鸡粪、草碳土 污泥堆肥 鸡粪 污泥堆肥 8 0 g / m 2 n :p :k = 3 :2 : 1 2 . 5 k g / m 2 0 .5 k g / m 2 5 . 5 5 k g / m 2 0 . 5 k g / m 2 5 . 5 k g / m 2 i o c m l o c m 表层 5 c m 表层 5 c m 本试验是在地理所园区内进行.中科院地理所在平房拆除后进行园区绿化 改造， 9 1 7 大楼前共有绿地面积人约4 0 0 0平方米，1 5 0 0平方米草坪建设 所用 肥料为污泥堆肥. 其余作为 对照， 所施肥料为鸡粪和草炭土。试验时间为2 0 0 0 年7月。在园区草坪大量铺设前，于9 1 7 大楼后面拆除建筑物后的废墟上做污 泥堆肥与化肥铺设草皮的试验对比。面积为7 平方米，草皮取自 东北郊园林荃 地.试验时间为2 0 0 0 年5 月。施肥量见表， 2 .2 . 3高尔夫球场试验 本试验设干北京国际高尔夫球场的高草区，试验面积有2 0 0 平方米.其中 有 5 。平方米试验地施用污泥堆肥， 其余的作为对照施用鸡粪堆肥， 施肥量见 表 7 e 3 分析测定方法 i ) 土垠和植物养分的测定参考 土壤农业化学常规分析方法d z l 2 ) 土 坡和植物重金属及植物叶绿素的测定参考 环境监测分析方法( 3 a 3 ) 数学统计分析方法参考s a s i p c统计分析软件实用技术o q. 本论文的全部试验测定项目 及方法见表9 复 合 肥 l低 量 污泥堆肥) 空白 对照。特别是高量污泥和复合肥 1 1 的处理的黑麦草叶色深绿， 叶绿素含量达到i 级水平。 表土草坪草各处理的叶绿素含量与底土相似，高量污泥处理和复合肥 1 1 的叶绿素含量为1 级，由于表土肥力高于底土，其余化肥对照、中量污泥、复 合肥i 处理的叶绿素含t表土比底土各处理要高一级。这说明污泥堆肥对不同 肥力土坡的的作用是不一样的.在一定肥力范围内. 随着污泥堆肥施用量的增 大，植物叶绿素的含t增加。 第二批盆栽试脸共持续5个半月，草种为高羊茅。从表 1 0中对不同处理 的叶绿素含量进行方差分析可看出.叶绿素含量表现为复合肥 i d 复合肥 i 和 复合肥 川) 化肥 空白 对照，复合肥的叶绿素含量都达到i i 级水平。 1 . 1 . 2污泥堆肥对地理所园区及高尔夫球场叶绿素含量的影响 地理所园区的7 平方米草坪， 设 污泥堆肥和高量化肥( 8 0 g / m , ) 两个处理. 对表 日 作方差分析可知，在试验开始的第一个月里，高量化肥处理的叶绿素 含量比污泥堆肥的高出 1 8 %，但从第二个月开始两种处理之间无明显差异， 叶绿素含量都达到一级水平。地理所园区 1 5 0 0平方米草坪与鸡粪草炭土对照 相比二者的叶绿素含量都达到 i 级水平，但污泥堆肥的叶绿素含量比鸡粪高出 9 %e高尔夫球场高草区的鸡粪堆肥与污泥堆肥叶绿素含量相比存在明显差异， i 1i d r 堆肥处理的川经素达到“级，鸡粪堆肥处理的为川级. 从表 11 的试验可看出，污泥堆肥处理的叶绿素含童明显高于鸡粪堆肥处 理，另外地理所园区各处理的川 一 绿素含量相对高尔夫球场要高.造成此结果的 原因可能与草皮的 质量、 施肥量的多少及施肥深度等有关. 表1 0盆栽植物叶绿素含量 处理叶绿素含量 等级 空自对照 化肥对)k t 低量污泥 中量污泥 高量污泥 复合肥 1 复合肥 “ 0. 9 2 c 】 . 2 6 6 】1 1 c l . 5 0 b l . 8 0 a 1 .2 1 b 1 . 6 8 a “ 吸 级以下 川 级 川 级 i i 级 1 级 川 级 i 级 批 空自对照 化肥对照 低量污泥 中墩污泥 高量污泥 复合肥 i 复合肥 ” 9 4 c 3 1 b 01 c 6 8 a 8 0 a 2 9 b 7 7 a 川级以下 i l 级 i f 级 百 级 i 级 1 1 级 1 级 空白对照 化肥对照 复合肥 1 复合肥 “ 万合 8 巴m 1 9 6 2 2 b 3 2 a b 3 8 a 3 2 a b 川 级 川 级 1 1 级 1 1 级 1 1 级 批盆栽 表 ii 地理所及高尔夫球场叶绿素含量 ( 毫克/ 克 鲜叶) 处理叶绿素含量 等级 第一个月 地理所园区 ( 7 平方米) 化肥对照 污泥堆肥 2 . 1 6 a 1 . 8 3 b 第二月后 1 . 8 0 a 1 . 8 4 a 鸡粪草炭肥 地理所园区 ( 1 5 0 0 平方米)污泥堆肥 1 . 6 0 b 1 . 7 4 a l1i“ 高尔夫球场 ( 高草区) :.: 鸡粪堆肥 污泥堆肥 1 . 1 . 3污泥堆肥对草坪基地三种草种不同时期叶绿素含量的影响 从图1 黑麦草不同时期叶绿素含量可以看出，各处理叶绿素含量在六月份 为低谷。以后逐渐上升到八、九月 份趋于平街，这可能是由于在我国北方种植 的大部分草种都是冷季型草，有些处理的草坪草在高温下进入休眠状态1 3 2 1 1 但复合肥i v和复合肥v的含诬尽管受到高温的威胁. 仍然比第一个月的叶绿 素含量分别高出 1 0 % 和 4 7 %.从表 1 2纵向来看.各处理以复合肥 i i .复合肥 川、复合肥v的叶绿素含量较好。 高羊茅各处理在不同时期叶绿索含量的变化与黑麦草存在异同.六月份各 处理叶绿素含量都有所下降，八、 九月份各处理叶绿素含量明显上升。从图 2 中可以看出.高羊茅的曲线趋势与黑麦草的曲线除第三个月有所不同外，其它 几个时期的 趋势比较相象。高羊茅各处理的叶绿索含量以复合肥i 和复合肥 v 的较好. 早熟禾的曲线与黑麦草和高羊茅不同，它在六月份时不存在叶绿素含量的 低谷，除空白对照在第二个月叶绿素含量有所下降外，其它处理叶绿素含量从 第一个月到第三个月都呈上升趋势，第四、五月反而下降，从图3 中可明显看 出。另外从表 1 2中还可看出.早熟禾以复合肥 v和复合肥 i i i 的叶绿素含量 最好。 以上三种草种的叶绿素含量表明，污泥堆肥制成的复合肥对草坪草的叶绿 素含量有明显的促进作用。特别是污泥堆肥含最高的复合肥能明显增加草坪的 叶绿素含量，并且污泥堆肥含量高的复合肥的后效作用明显， 尽管不同草种对 化肥和复合肥的反应略有不同.但污泥堆肥的后效作用对儿种草种都是一样 的，保持肥效的时间较长。因此污泥复合肥施用于草坪草是较好的十地利用方 式1 4 5 4 6 ,4 7 表 1 2草坪基地叶绿素含量 ( 毫克/ 克 鲜叶) 草种 处理川 绿素 20/8 2922/9 空自对照 化肥对照 复合肥 1 复合肥 “ 复合肥 川 复合肥i v 复合肥 v 1 2 / 5 1 . 3 8 b 1 . 4 3 6 1 . 4 7 6 1 . 4 2 b 1 . 9 6 b 1 . 3 0 b c 1 . 1 4 c 2 0 / 6 1 . 0 7 d 1 . 0 9 d 1 . 2 6 d 1 . 1 8 c d 1 . 7 6 a i . 4 3 b c i 石8 a b 1 7 / 7 1 . 1 2 d 1 . 9 2 a 1 . 6 2 b c 1 . 6 2 b e 1 . 71 b 1 . 51 c 1 . 6 7 b c 1 . 71 c l9 1 6 c i . 8 9 6 c 2 . 1 3 a b 2 . 0 7 a b 1.7 7 c 2 . 2 6 a 1 . 7 0 c 1 . 8 8 c 1 . 8 8 c 2 . 1 2 a b 1 . 9 2 b c 1 . 7 9 c 2 . 2 8 a 黑麦草 空白对照 化肥对照 复合肥 l 复合肥1 1 复合肥 川 夏合肥i v 复合肥 v 1 . 3 7 6 1 . 3 9 6 1 . 5 8 a 1 . 5 0 a b 1 . 6 2 a 1 . 4 6 a b 1 . 5 3 a b 0 . 9 5 6 1 . 0 4 b 1 . 2 6 a 1 . 3 0 a 1 . 2 5 a 1 . 2 3 a 1 . 2 6 a 1 . 7 5 a i . 6 0 b c 1 . 3 3 d 1 . 2 0 d 1 . 5 3 c 1 . 7 0 a 6 1 . 5 0 c 1 . 6 3 c 1 . 7 4 b 1 . 91 a t 7 3 6 c 1 . 7 5 b 6 7 b c 1 . 8 9 a 1 . 6 0 c 1 . 6 7 c . 8 6 a 6 . 7 6 b c . 7 6 b c . 7 0 b c 1 . 9 4 a 高羊茅 空白对照 化肥对照 复合肥 i 复合肥 l l 复合肥 川 复合肥 i v 复合肥 v 1 . 2 1 6 1 . 2 0 b 1 . 2 8 6 l2 3 b 1 . 4 9 a 3t a b 1 . 1 6 6 0 . 8 5 e i . 4 0 d 1. 5 1 b c d 1 . 4 7 c d 1 . 8 4 a 1 . 6 7 6 1 . 6 1 6 c 1 . 4 0 d 1 . 5 9 c 1 . 6 5 c 1 . 5 6 c 2 . 0 4 a 1 . 6 0 c 1 . 8 5 6 1 . 4 6 c 1 . 4 9 c 】5 2 6 】6 0 6 1 . 6 0 6 1 . 4 8 c 1 . 8 4 a 1 . 5 4 6 1 . 5 6b 1 . 5 6 6 1 . 6 0 b 1 . 5 6 b 1 . 5 4 6 !8 4 a 早熟禾 2 0 图1黑麦草不同时期叶绿素含坦 2 . 4 2 . i 1 . 8 1 . 5 1.2 0 . 9 0 . 6 0 . 3 0 喇敬毅浙士1 5 时期 图2高羊茅不同时期川绿亲含员 1六口ra佗乙0户