（环境科学专业论文）城市污泥堆肥在花卉栽培中的应用研究.pdf

西南大学硕士学位论文 摘要 低：当添加养分为2 倍于化肥的污泥堆肥时，两者对植株生长的影响差异不显著。从观赏价 值讲，施用污泥堆肥与施用化肥的效果相当。因此，污泥堆肥在适当的用量和配比下，能起 到化肥的效果。 关键词：污泥堆肥花卉栽培基质肥料 西南大学硕士学位论文abs缸ct a p p l i c a t i o n0 fs e w a g es l u d g ec o m p o s t i nc u l t i v a t i o no fn o w e r a p p l i c a n tf o rm a s t e rd e g r e e ：l uj i w e n s u p e r v i s o r ：a p r o f z h a ox i u l a n a bs t r a c t s e w a g es l u d g ec o n t a i n sa _ b u n d a n to r g a n i cc o m p o u n d s ，h e a v ym e t a l sa n dp a m o g e n s i tw o u l d c a u s es i g n m c a n tp o l l u t i o nt ot h ee n v i r o 啪e n ti ft h e yw e r en o tt a k e na c t i o nc o n t r 0 1 1 1 1r e c e n ty e a r s ， h e a v ym e t a l si ns e w a g es l u d g ed e c r e a s e do b v i o u s l y ，铲e e n b e l ts o 订c o m p o s tb ys w a g es l u d g ei s a r e a s o n a b l em e t h o df o rl a n du s e ，w h i c hn o to n l ye c o n o m i z ec h e m i c a lf e r t i l i z e r ，r e d u c et h ec o s to f c u l t i v a t i o n ，f i n dab e t t e rw a yf o rs l u d g et r e a t m e n t ，b u ta l s ok e e pa w a y 丘o mf o o dc h a i n ，n o ti n f l u e n c e h u m a nh e a l t h ，a n dh a sw i d e ra p p l i c a t i o nt h a na g r i c u l t u r a la p p l i c a t i o no fs e w a g es l u d g e b a s e do n a b o v er e a s o n s ，s t u d yr e a l s o n a b l e 锄o u n to fc o m p o s ti sam a i np r o b l e mo fs l u d g ec o m p o s tf o r g r e e n b e l ts o i l t h et a 唱e to ft l l i ss t l l d y 仃e a t e db ya e r o b i cf 如md e w a t e r e ds l u d g ei nc h o n g q i n gs e w a g e t i - e a t m e n tp l a n t ，w ed i v i d e di n t ot w og r o u p sf b rp o n e dp l a n te x 锄i n a t i o n sa c c o r d i n gt os l u d g ea s s u b s t r a t e sa n df e r t i l i z e r f o rs u b s n a t ee x a m i n a t i o n ，f o u r t r e a t m e n t sa d d e ds l u d g ec o m p o s t i n ga m o n g s e v e nt r e a t m e n t s ( r n j x e d b yv o l u m er a t i o s ) f o rf e r t i l i z e re x a m i n a t i o n ，t h r e e 仃e a t n l e n t sa d d e ds l u d g e c o m p o s t i n ga m o n gf i v et r e a t m e n t s ，a d o p t i n gt h es a m en u t r i e n tc o n t e n te x a n l i n a t i o n ，i m p a t i e n s b a l s a m i n ea n dc a m a t i o nf l o w e rw e r et w ot a 喀e tf l o w e r s t h er e s u l t ss h o w e dt h a tc o n t e n to fo 唱a n i cm a t t er n i t r o g e n ，p h o s p h o r u sa i l dk a h u mi ns l u d g e c o m p o s to fc h o n g q i n gw a l s4 7 8 6 0 舭g ，11 5 6g l ( g ，7 6 2g i ( ga n d9 7 2g l ( g ，r e s p e c t i v e ly h i g h e r n u t r i e n tc o n t e n ti n d i c a t e dm a tt l l i ss l u d g ew a saf a v o u r a b l eo 唱a j l i cm a n u r er e s o u r c e t h ep h 柚d c e cv a l u ew e r ea c c o r d i n gw i t l lb 船i cr e q u i r eo fs u b s 仃a t e b u tt h eb u l kd e n s i t yw a sj u s t0 17 9 c m ， a n di tw a sp r o n et ol o d g ew h e np l a n t i n ga ss i n g l e n e s ss u b s t r a t e ，w h i c hc a na d do t l l e rs u b s t i a t e st o i n c r e a s eb u l kd e n t i s t e cv a l u ew 弱舔h i g ha sl4 5 0 m s c m ，i ts h o u l db ed i l u t e do rw 孙h e db e f o r e u s i n g a n a l y s e dt h ec h e m i c a la i l dp h y s i c a lp r o p e r t i e so fs e v e n 仃e a t m e n t sf o rs u b s t r a t ee x a l l l i n a t i o n ， c o n s i d e rf 如mn u 硒e n tc o n t e n t s ，h e a v ym e t a l sa j l db u l kd e n t i s t ，e a c hm i x e ds u b s t r a t ew e r ea e r a t e d ， h a v eg o o dw a t e r h o l d i n gc h a r a c t e r i s t i c ，b u l kd e n t i s ta n ds o 订p o r o s i t yw e r ea p p r o p r i a t ef o rp l a n t i n g h i g hc o n t e n to fo r g a n i cc o m p o u n d ， n i t r o g e na n dp h o s p h o n j sb u tl o wc o n t e n to fh e a v yn l e t a l s a m o n gt l l e m ，m i x e ds u b s 仃a t e ( s l u d g ec o m p o s t i n g ：p e r l i t e ：v e r m i c u l i t e = 3 ：1 ：1 ) w 弱t 1 1 eb e s to n e a c c o r d i n gt ot h e o r y n e x tw 弱m i 】【e ds u b s n a t e ( s l u d g ec o m p o s t i n g ：l e a fm o l d ：p e r l i t e ：v e 订n i c u l i t e = 2 ：l ：l ：1 ) 1 西南大学硕士学位论文 a b s 姻c t r e s u l t so np o te x p e r i m e n ts h o w e dm a tp l a n t 掣o w nb e t t e rf o rs u b s t r a t ec o n t a i n ss l u d g ec o m p o s t ， b u tr e s t r a i nf o ri m p a t i e n sb a l s a m i n ew h e nj u s tc o n t a i n i n gs l u d g ec o m p o s t i n g v 撕a n c ea n a l y s i sw 硒 c o n d u c t e do ft h ed a t ao fi n c r e m e n tf o rp l a n th e i g l l t 甜l db r a n c h ，n o r e s c e n c e ，m a x i m u ml e a fl e n g t l l a j l dl e a fw i d t h ，锄o u n ta n d行e s hw e i g h to fn o w e r e d u c e dt h a te x c e l l e n to n ew a sm i x e d s u b s t r a t e ( s l u d g ec o m p o s t i n g ：l e a fm o l d ：p e r l i t e ：v e 咖i c u l i t e = 2 ：l ：1 ：1 ) s u b s t r a t e e l e v a t e dn o t o n l yf o ri m p a t i e n sb a l s a m i n e ，b u ta l s of o rc a r n a t i o nf l o w e r ，w h i c hi n d i c a t e dt i l a t t h i so n ew a s a p p l i c a b l e f o rg e n e r a l s l u d g ec o m p o s t i n gf o rs u b s t r a t e ，s u b s t i t u t ef o rt u r f ys o i l ，i s ar e a s o n a b l e m e t h o d a n a l y s e dn u t e n ta 1 1 dh e a _ v ) rm e t a l sc o n t e n t sa r e rp l a n t i n g ，s u b s t m t e sc o n t a i n e ds l u d g e c o m p o s t i n gc o u l dr e u s e d r e s u l to n 厅o mt h ee x p e m e n t sw h e ns l u d g ec o 唧o s tw a su s e da sf e r t i l i z e rs h o w e dt h a t ， f e r t i l i z e dw i t hs l u d g ec o m p o s tw a sb e t t e rm a nc o n t r a s t e ds o i l v a r i a n c ea n a l y s i sw a sc o n d u c t e do f t h ed a t ao fi n c r e m e n tf o rp l a n th e i g h ta n db r 锄c h ，n o r e s c e n c e ，m a x i m u ml e a fl e n g t ha j l dl e a fw i d t l l ， a m o u n ta n df r e s hw e i g h to fp l a n te d u c e dt 1 1 a tn o w e rf e r t i l i z e dw i t hs l u d g ec o m p o s t i n gi n c r e a s e d p l a n th e i g h ta n da m o u n t ，p r e d a t e di n i t i a lt i m eo fn o w e n n g ，i m p r o v e do m a m e n t a lv a l u e g r o w t l l e f r e c tw a sw o r s et h a ns o 订f e n i l i z e db yc h e m i c a lf e r t i l i z e rc o n t a i n st h es a m en u t r i e n tc o n t e n t ，b u t c o m p a r a b l ew h e nn u t r i e n tc o n t e n t sw e r et w i c e s l u d g ec o m p o s t i n gc o u l de d u c et l l es 锄ee f f e c t w i t hf e r t i l i z e rs of 打a s 锄o u n ta n dr a t i ow e r ea p p r o p r i a t e k e yw o r d s ：s l u d g ec o m p o s t f i o w e rs u b s t r a t ef e r t i i i z e r i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得西南大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一 同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示谢意。 学位论文作者：声善乏 签字日期：狁叼占年月p 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解西南大学有关保留、使用学位论文的规 定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许论文被查阅和借阅。本人授权西南大学研究生院可以将学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书，本论文：口不保密， 口保密期限至年月止) 。 学位论文作者签名：乡刍支导师签名：趑秀兰 签字日期：垆哆年多月d 日签字日期：乙。d 孑年月，o 日 学位论文作者毕业后去向： 通讯地址： 邮编： 保护知识产权声明 本人完全了解西南大学关于对研究生在本校攻读学位期间撰写的 论文知识产权保护的规定。本人撰写的论文是在导师具体指导下，并 得到相关研究经费支持下完成的。具体数据和研究成果归属于导师和 作者本人，知识产权单位属西南大学。本人保证毕业后，以本论文数 据和资料发表论文或使用论文工作成果时，署名第一单位仍然为西南 大学。 论文作者签名：夕事车 日期：2 0 0 8 年f 芹d 日 西南大学硕士学位论文第l 章文献综述 第1 章文献综述 1 1 城市污泥的组成及处置方式 1 1 1 城市污泥的来源及组成 1 1 1 1 城市污泥的来源 城市污泥( s e w a g es l u d g e ) 是城市污水处理厂经各级处理净化污水而产生的沉积物，是 处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，是污水处理过程中的必然产物( 刘红梅， 2 0 0 7 ) 。 随着我国国民经济的高速发展，城市化和小城镇建设步伐的不断加快，公众对环境质量 的要求日益提高，环保意识不断增强，环境保护与污染治理成了国家可持续发展的必然要求。 大量的污水处理厂不断建成并投入使用，随之而来的污泥量( 包括排水管道、泵站及污水处 理厂的污泥) 越来越人( 陈红英，2 0 0 7 ) 。污泥量通常l 与污水量的o 3 加5 ，约占污水处理 量的l 2 ，如果属于深度处理，污泥量会增加o 5 l 倍，污水处理效率的提高必然导致污 泥数量的增加。据统计，截止2 0 0 4 年底，我国共建成城市污水处理厂7 0 8 座，城市污水处理 能力达7 3 8 7 1 0 7 m 3 d 。到2 0 1 0 年的目标是新建成城市污水处理1 0 0 0 余座，污水处理能力增 加5 1 0 7 6 1 0 7 m 3 d ( 刘红梅，2 0 0 7 ) 。据预测，2 0 1 0 年污水排放量将达4 4 0 1 0 1 0 t a ，而2 0 2 0 年约为5 3 6 1 0 0t a 。因此，污水处理厂的污泥必须及时处理处置，才能保证各个单位污水处 理装置的正常远行，消除二次污染，保护环境( 徐明德，2 0 0 7 ) 。 1 1 1 2 城市污泥的组成 城市污泥的成分很复杂，是由多种微生物形成的菌胶团及其吸附的有机质和无机物组成 的集合体，除含有人鼍的水分外( 可高达9 9 以上) ，还含有大量的有机物和丰富的氮、磷等 营养物质，同时含有难降解的有机物、重金属和盐分，以及少量的病原微生物和寄生虫卵等 ( 张清敏，2 0 0 0 ) 。城市污泥一般由四部分物质组成：具有代谢功能活性的微生物群体， 微生物( 土要是细菌) 内代谢、自身氧化的残留物，由原污水挟入的难降解的惰性有机物， 由污水挟入的无机物质( 曹秀芹2 0 0 2 ) 。如果任意排放不加处理，不仅对环境造成污染，同 时又是对资源的严重浪费( 袁守军，2 0 0 1 ) 。因而，如何将产量大、成分复杂的污泥，经过科 学处理后使其减量化、无害化、资源化和稳定化，已成为世界各国广泛关注的课题。 1 1 2 城市污泥的处置方式 污水厂污泥的处置与利用方法很多，目前世界各国主要采用填地、焚烧、投海、十地利 用等方式处理污泥( 熊帆，2 0 0 5 ) 。 海洋倾倒操作简单，对丁沿海城市来说其处理费用较低。但是污泥海洋倾倒对海洋生态 可能存在影响，美国在1 9 8 8 年已禁止污泥海洋倾倒，从1 9 9 8 年底，欧共体城市废水处理法 西南大学硕士学位论文 第1 章文献综述 令( 9 l 2 7 1 e c ) 已经禁止其成员国向海洋倾倒污泥。我国也于1 9 9 4 年初接受3 项国际协议， 承诺于1 9 9 4 年2 月2 0 日起不在海上处置工业废物和污水污泥，因此陆地上处理污泥量大大 增加。城市污泥的卫生填埋会对生态环境造成不可避免的影响，在将来的发展趋势是填埋场 逐渐减少，只对不能资源化而必须从使用循环中排出的废物进行最终的填埋( 李国强，2 0 0 4 ) 。 焚烧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。 而城市污泥的土地利用具有投资少、能耗低、运行费用低、有机部分可转化成土壤改良剂成 分和收益高等优点，主要施用于农田、林地、草地、垦荒地、育苗、观赏植物、草皮、公园、 高速公路绿化带和高尔夫球场以及尾矿堆、采石场、露天矿坑的固定，固定海滩及用于恢复 植被、建筑供游乐的海岛等等( s a j w a l l ，2 0 0 3 ) 。如能合理利用，将是非常有价值的资源。但 污泥成分及来源相当复杂，在含有营养成分同时，不可避免的也会含有一些有害成分，如不 经处理就利用，将会导致土壤或水体污染( 马娜，2 0 0 3 ) 。 污泥资源化利用还有其他技术，如污泥低温热解制油技术、污泥合成燃料技术、污泥堆 肥土地利用技术等等( 翟云波，2 0 0 4 ) 。近年来，一些学者研究发现，来源于污泥热解的衍 生材料可以作为很好的吸附荆( b a g r e e v ，2 0 0 1 ) 。我国的学者也从污水污泥中制取了吸附材 料，虽然从相关参数上比较不如商业活性炭，但应用效果却与商业活性炭接近，甚至有时会超 过( 马志毅，1 9 9 7 ) 。 1 1 3 城市污泥的堆肥化处理 2 0 世纪7 0 年代以后。由于污泥产生的环境问题和填埋技术的缺点日益突出，污泥堆肥化 技术引起世界各国的j “泛关注已成为环保领域内的一个研究热点。目前许多国家将污泥堆 肥处理作为对污泥进行稳定化处理的主要方法。城市污泥也是我国当前亟待解决的问题，污 泥堆肥化处理后再进行十地应用是污泥无害化和资源化的重要途径之一( 冯磊，2 0 0 5 ) 。 堆肥化是在有控制的条f ，l ：f ，使有机废弃物在微生物作用下发生降解，并同时使有机物 向稳定的腐殖质方向转化的过程( b e r t m n ，2 0 0 4 ) 。堆肥化过程可分为好氧堆肥和厌氧堆肥。 污泥堆肥采用的是好氧堆肥，是通过在污泥中加入一定比例的蓬松剂和调理剂，利刖污泥中 的微生物对有机物进行氧化分解，最终转化为稳定性较高的类腐殖质的过程。在堆肥的过程 中，主要控制因素有堆料的含水率、温度、p h 、辅料、通风量等( d e b o s z ，2 0 0 2 ) 。污泥经堆 肥处理后，不仅可以消除污泥本身的臭味，而且堆肥过程中产生的高温可以杀死污泥中人部 分病原菌和寄生虫，达剑无害化的目的( 文炎，2 0 0 7 ) 。另外，堆肥后污泥中的有机质分解形 成的速效养分更利于植物吸收，堆肥产生的腐殖质能改良土壤( 李铁民，2 0 0 5 ) ，可作为优良 的农田肥料( 张宗国，2 0 0 4 ) 。污泥堆肥即可充分利用污泥又可将污泥作最终处置。 1 2 污泥堆肥作为栽培基质的理化性质研究现状 用作基质的堆肥应有高的成熟度以及适当的物理、化学性质( 薛澄泽，1 9 9 7 ) ，例如： 2 西南大学硕士学位论文 第1 章文献综述 颗粒大小、孔隙度、持水力、气容量、电导率( e c ) 及p h 值等，这些性质甚至比养分的浓度 更重要，因为后者可以通过施肥来增加。堆肥通常表现出高孔隙度、气容量以及低持水力的 特征，盐分和养分含量也可能较高。当把堆肥用作园艺植物和幼苗的基质时，e c 是影响作物 生长的一个重要因素。w i l l i o n ( 1 9 9 8 ) 认为，适宜的作物生长，要求基质必须具有四个方面 的性质：供给水分，供给养分，保证根际的气体交换，为植物提供支撑。这些性质 是由栽培基质本身的物理特性与化学特性所决定的。不同特性的基质会影响植物的生长以及 其水分与施肥管理( 康红梅，2 0 0 5 ) 。迄今为止，还没有一种栽培介质，在一种管理方式下， 可以适合所有作物的生长，所以只有理想的栽培基质而没有完美的栽培基质。 1 2 1 污泥堆肥作为栽培基质的物理性状 与土壤类似，结构决定基质水分养分的吸附性能和空气的含量，从而影响水分养分的供 应、吸收甚至运输。对栽培作物影响较大的基质物理性状主要有容重、总孔隙度、持水量、 大小孑l 隙比( 气水比) 和粒径等。 1 2 1 1 容重 指自然状态下，单位容积基质的干重，其大小与基质的松紧程度密切相关。一般认为， 小于o 2 5 c m 属于低容重基质，o 2 5 o 7 5 c m 属丁：中容重基质，大于o 7 5 咖m 属于高容重基 质，( 郭世荣，2 0 0 3 ) 。基质的容重可以反映基质的疏松、紧实程度。容重过大。则基质过 于紧实，通气透水性能较差，易产生基质内渍水，对作物生长不利：而容重过小，则表示基 质过丁疏松，通气透水性能较好，有利于作物根系伸展，但不易固定植物，易倾倒。一般基 质容重理想容重为o 1 o 8g c m 3 ，最好容重为0 5g c m 3 ( 高丽红，2 0 0 4 ) 。 1 2 1 2 总孔隙度 总孔隙度是指基质中包括通气孔隙和持水孔隙在内的所有孔隙的总和，它以占有基质体 积的百分数( ) 来表示。总孔隙度大的基质较轻，基质疏松，较为有利于作物根系生长，但 固定和支撑作物的效果较差，容易造成植物倒伏：而总孔隙度小的基质较重，水、气的总容 量较少( 康红梅，2 0 0 5 ) 。在基质种类的划分中，人孔隙r 1 1 。5 3 0 的基质属于中等孔隙度， 小于5 的属低孔隙度，而火丁3 0 的属高孔隙度。一般来说，基质的孔隙度在5 4 9 6 范围 内即可。最适宜的基质孔隙度状况是同时提供2 0 的空气和2 0 3 0 易利用水，孔隙比在l ： 2 q 范围为宜( 郭世荣，2 0 0 3 ) 。 1 2 1 3 颗粒大小 固体基质颗粒的大小( 即粗细程度) 是以颗粒直径( m m ) 来表示的。它直接影响到其容 重、总孔隙度、大小孔隙度及大小孔隙比等其它物理性状( 郭世荣，2 0 0 2 ) 。同一种固体基 质其颗粒越细，则容重越小，总孔隙度越人：反之，如果颗粒越粗，则容重越大，总孔隙度 越小。因此，为了使基质既能够有足够火的通气孑l 隙以满足植物根系吸收氧气的要求，义能 够在基质中吸持一定量的水分供植物根系对水分的要求，同时又能够满足管理上方便的要求， 3 西南大学硕士学位论文第l 章文献综述 基质的颗粒不能太粗大，也不能过于细小，应适中为度。也就是说，如果不能够选择一个颗 粒粗细适中的基质，就要尽量选择不同粗细的基质互相搭配，以保证基质中通气和持水容量 均保持在一个较为适中的水平。 1 2 2 污泥堆肥作为栽培基质的化学性状 基质的化学性状是指影响基质p h 值和养分含量的因子，主要有基质的化学组成及稳定性、 酸碱性、阳离子交换量( c e c ) 、缓冲能力、含盐量等。它们相互作用、共同影响基质的化学 性质( 康红梅，2 0 0 1 ) ，但是这些因子的影响效应并不是同时或同等的。 1 2 2 1p h 值 栽培基质的p h 值应保持相对稳定，最好呈中性或微酸性，基质的p h 值超过7 以上时，f e ”， m n 2 + ，z n ”，c u 2 + 将生成氢氧化物沉淀成为无效离子。一般要求基质的p h 值在6 o 7 0 之间， 可以满足绝大多数作物的生长( 张世超，2 0 0 6 ) 。 1 2 2 2 阳离子交换量( c e c ) 阳离子交换量反映了基质对养分的吸附保持能力及其供植物吸收利用养分的能力，对基 质本身的p h 值变化和浇灌营养液的酸碱反应也有一定的缓冲作用。阳离子交换量高，说明具 有较强的养分保持和酸碱缓冲性能( 张世超，2 0 0 6 ) 。通常情况下，基质的阳离子交换量在 1 0 l o oc m o l ( + ) l ( g 比较适宜，小于1 0c m o l ( + 洮g 偏低人_ 丁1 0 0c m o l ( + ) l ( g 偏高。若c e c 较 低，n h 。+ 等元素容易被淋洗，需要补充氮素以维持植物健康生长( 麦德恩，2 0 0 2 ) 。 1 2 2 3 电导率( e c ) 电导率( e c 值) 是栽培基质重要的化学性状。它反映基质内可电离盐类的溶液浓度，反 映了基质中可溶性盐分的多少，直接影响浇灌营养液的平衡。基质的可溶性盐含量不宜超过 1 0 0 0m g l ( g ，最好小于或等于5 0 0m g l ( g ( 张世超，2 0 0 6 ) 。基质的e c 值超过1 2 5m s c m 。便需 要淋洗盐分，以免对植物构成渗透逆势。一般在花卉栽培时，当电导率处于o 3 7 0 5m s c m j 时，一般不再施肥，并且最好淋洗盐分( 郭世荣，2 0 0 3 ) 。 1 3 污泥堆肥作为基质的研究现状 随着我国栽培面积的扩大，无土栽培越来越多的得到了运用。它不受地方的限制，节省 养分、水分、清洁卫生，病虫害少，基质轻便，产品质量高，这些优点使其得到了极大的推 j “，而基质栽培义是无土栽培中最经济的一种方式，有着非常好的发展前景。在目前市场上 的一些常规基质中，以有机废弃物堆肥的价格最低( 李天林，1 9 9 9 ) 。 1 3 1 污泥堆肥作为容器育苗基质的研究现状 容器育苗的基质( 李艳霞，1 9 9 5 ) 国外均采用泥炭十，价格及运费均较高。全球泥炭士 资源义有限，短时间无法更新。沼泽泥炭土可以制定空气中的c 0 2 ，大量开采泥炭土会使火气 4 西南大学硕士学位论文第l 章文献综述 c 0 2 浓度升高，使地球变暖，所以应用受到限制。我国多用森林腐殖士来代替，但它破坏林区 表层土壤，易导致水_ 十流失，而且收集及运输费用也较高。 污泥堆肥具有充足的养分，并且在将污泥与调理剂及膨胀剂混合，在一定的条件下进行 好氧发酵时，产生的高温可杀死病原菌、寄生虫( 卵) 及杂草种子，发酵过程可使有机物降 解，形成类似腐殖质的产物，养分转变为植物易于利用的形态( 李艳霞，2 0 0 0 ) 。堆肥化的 产品为棕黑色，疏松的且具有土壤气味的生物固体。将它代替泥炭土，用于容器育苗基质应 该是可行的，国外曾有试验，国内报道很少。 张增强( 2 0 0 0 ) 等曾先后对西安市的污泥以及家畜排泄物进行堆肥处理，并把它们用于 容器育苗基质进行了研究。该成果应用于陕西省林业厅的渭北造林“中德合作科技推广项目” 中，取得了满意的结果。李艳霞等( 2 0 0 0 ) 对污泥、垃圾堆肥作为林木容器育苗基质，部分 地替代泥炭用于工厂化育苗的可行性进行了试验研究。研究结果表明，污泥和垃圾堆肥作为 容器育苗基质使用，不但为城市【司体废弃物找到了一种出路，同时也可降低育苗成本，适合 于工厂化生产，环境效益和经济效益俱佳。 对丁观赏植物曾有报道，用5 0 污水污泥和杨树皮制得的堆肥利于幼苗生长，由生物固 体和废料制成的1 0 0 堆肥能够成功地培育风仙花和金鱼草( 卜兆君，2 0 0 5 ) 。 1 3 2 污泥堆肥作为栽培基质的研究现状 国内外的专家学者对污泥堆肥作为栽培基质的研究结果表明，污泥堆肥用作园林栽培基 质是可行的。污泥堆肥h j 作1 f 洲菊栽培基质，其中以5 0 污泥堆肥+ 2 0 河砂+ 3 0 珍珠岩和 6 0 污泥堆肥+ 2 0 河砂+ 2 0 珍珠岩的非洲菊营养生长及开花最好( 秦涛，2 0 0 7 ) ，这与b a n i s t e l ( 1 9 9 3 ) 等的研究结果接近，即白蜡树、械树以在5 0 污泥堆肥+ 5 0 泥炭的混合基质中生长 最佳，增加堆肥的苗会减缓一些敏感植株的生长。有学者研究认为，在含有3 3 5 0 的污泥堆 肥( 体积比) 的生长基质中猩猩木( 一品红) 、菊花以及百合花盼长势较对照好，它们的花径 大、开花量多、花色艳丽，花期也长( z h i l l a n ，2 0 0 2 ) 。好品质的花坛植物可以在含有3 3 5 0 ( 体积比) 的污泥堆肥基质中得到，特别是当该基质中含有2 5 3 0 的泥煤时。 曾有学者进行了污泥堆肥作为传统的花卉栽培基质泥煤藓的替代品的研究，结果认为可 以从含有污泥堆肥的基质中得到品质好的菊花切花( g e o r a g e ，1 9 9 8 ) 。但是也有学者的研究指 出( n a v a s ，1 9 9 8 ) ，生长下污泥堆肥基质中的菊花无论时花的高度、茎秆重量还是花径都比 生长于泥煤藓基质中的小。同时还对金鱼藻、e 笛t e r 百合和天竺葵进行了研究，结果表明，生 长于污泥堆肥基质中的金鱼藻早期小茵的老叶出现了变色病、“烧伤”及叶斑病。它们的高度、 花头长和茎秆重茎秆长之比比生长于泥煤藓基质重的略小。生长于污泥堆肥基质中的e 勰t e r 百合的高度和平均每株开花量都比泥煤藓基质的大。生长于污泥堆肥基质中的大竺葵其干重 比生长丁泥煤藓基质中的小，不过在外观上两者并无多大差别。 由l 丁构成污泥的组分不同，污泥堆肥产品的差异很大，其施甩量应以有利丁生产而定。 5 西南大学硕士学位论文 第l 章文献综述 污泥经过堆肥化处理后，植物可利用形态养分增加，重金属的生物有效性减小。此外也应考 虑基质的有机质及速效n 、p 、k 等养分含量，它们含量较高时，有利于植物幼苗的生长发育。 1 3 3 污泥堆肥林地应用的研究现状 污泥堆肥在林地应用方面的研究国外比较多，国内也有报道。研究表明( 周立祥，1 9 9 9 ) ： 林地施用城市污泥堆肥后，土壤肥力、水稳定性、团聚体、孔隙度、持水量随着污泥施用量 的增加而增大；对灰化十等十壤上生长的云杉和松树生长都有显著促进作用，能加速树木的 生长和发育，增加树高和地径( 薛澄泽，1 9 9 7 ) 。在松树、橡树和黄杨树等林地上，每公顷 施用4 6t 污泥堆肥，与施用化肥相比，树高度增加4 6 4 8 9 ，直径增加5 0 4 5 3 ，生 物量增加4 2 6 6 l 。张大红( 1 9 9 4 ) 等对杨树、泡桐和油松在施用污泥后的生长响应进行 了研究，结果表明，供试树种的高、地径均随污泥施用量的增大而增大。新西兰林地污泥试 验表明( 张增强，1 9 9 5 ) ，施用污泥后，森林地表枯枝落叶中氮的积累增加，土壤中可利用 性n 含量有较大的提高。利用污泥进行火柜松施肥试验研究表明，污泥没有对术材机械质量 产生影响( b o r k e n ，2 0 0 2 ) 。l a b r e c q u e ( 1 9 9 8 ) 等施用污泥对柳树这类快速生长树种进行试 验，试验污泥为干污泥和湿污泥两种，有效氮施用量为o 、4 0 、8 0 、1 2 0 、1 6 0 、2 0 0k g 1 1 m2 ， 结果表明，总生物量增长与污泥施用量成正比，植物吸收c d 和z n 比n i 、h g 和p b 要强，证 明柳树林地可以作为污水污泥的过滤器。污泥土地利用，可不同程度地提高土壤n 、p 及有机 质含量，不同处理的有机质含量比对照增加1 6 3 9 和6 3 0 5 ，全n 、全p 含量比对照增加 6 1 9 、1 3 2 6 ；1 2 4 8 、2 9 3 6 ，t 壤中各种养分含量呈明显递增的趋势( b b r e c u q e ，1 9 9 8 ) 。 因此，对于低肥力的森林十壤，通过施用城市污泥堆肥，可提高林地土壤肥力如十壤有机质 和有效养分，显著提高人l ：林十壤肥力和木材产量，促进土壤微生物的活动，从而改善卜壤 结构，促进十壤团粒形成，有效地促进树木的生长发育，如增加株高和地径( s p e i r ，2 0 0 3 ) 。 对林中的灌木和草本层植被也有促进和改善作用，同时也为污泥处置找到了一条理想的途径 ( 尹守东，2 0 0 4 ) 。 1 3 4 污泥堆肥用于花卉栽培基质的优点 污泥作为有机废弃物的一部分，其堆肥用作栽培基质具有明显的优点( 刘秀梅，2 0 0 2 ) 。 ( 1 ) 由污泥堆肥的组分可知，污泥堆肥中含有相当于厩肥的氮、磷，也含有钾、钙、铁、 硫、镁等大量元素的营养成分，还含有锌、铜、硼、锰、钼等微量元素的营养成分。而且， 氮、磷多为有机态，可以缓慢释放而具有长效性。 ( 2 ) 与大田作物和蔬菜不同，花卉植物脱离了人们的食物链，为城市园林绿地提供了客 观的有机肥。 ( 3 ) 栽培基地多在市郊，污泥堆肥使用地离污泥的产生地和制造堆肥的场地均很近，运 输费用低；污泥堆肥密度小，运输较方便；获得途径也广泛。 6 西南大学硕士学位论文第l 章文献综述 ( 4 ) 污泥中含有病原菌及寄生虫卵，但经过堆肥化处理，微生物作用产生的高达几百度 的高温杀死这些病虫害，因此污泥堆肥基本无菌，可用于无土栽培。 ( 5 ) 以污泥堆肥替代化肥或部分营养液，既可节约化肥或营养液用量，又可为污泥找到 一个较好的出路，不仅具有较好的经济效益，更有显著的环境效益和社会效益( w i l s o n ，2 0 0 1 ) 。 因此，相对于大田作物和蔬菜而言，污泥堆肥更适合用于花卉植物，尤其是用作栽培基质。 1 4 污泥堆肥作为肥料的研究现状 污泥堆肥不仅是一种良好的栽培基质和土壤添加物，还可视为一种缓效肥料。将污泥堆 肥进行干燥及颗粒化变为硬而干的小球或颗粒，它易于与其它肥料混合便于使用。根据污泥 堆肥的养分含量、土壤养分状况及植物对养分的需求，给其中加入一定量的化肥，并补充必 要的微量元素，制成复合有机肥；污泥堆肥与圆褐固氮菌及辅料按一定比例充分混合，制成 污泥生物肥，用于沾根、灌根、追肥及拌种等，均可达到促进作物生长和增产的目的( 、斩1 s o n ， 2 0 0 1 ) 。在美国已有不少：【i 厂以污泥为原材料进行堆肥，制成颗粒肥料，并以商品在市场上出 售。据悉，在我国的深圳已将污泥与畜禽粪混合出售( 刘加，2 0 0 7 ) 。 利用污泥制造有机复合肥的过程是将污泥经8 0 0 l o o o 高温烘干，杀灭病菌、虫卵， 保存有机成分不受破坏且除去有害菌( 进行无害化处理) ，接入有益菌培养，消除污泥的臭味， 增加污泥中的营养元素，再添加氮、磷、钾有效成分，增加污泥中的养分含量，经造粒、低 温烘干等工艺将污泥制成具有生物活性、全营养、无公害的有机复合肥。研究表明，利用污 泥开发制造有机复合肥不仅在经济上是可行的，具有显著的经济效益，而且试验还表明污泥 处理后作为肥料使用是安全的( 张婷，2 0 0 7 ) 。 施用污泥复合肥可提高十壤速效养分水平，促进了十壤有效n 和有效p 含量的提高，其 效果与市售复合肥效果相当，明显优丁等养分的化肥。将污泥制成污泥复混肥料或污泥生物 复混肥料，可用于农田、植树造林、园林绿化及贫瘠地等领域。研究表明，好氧堆肥后的污 泥与化肥混合，经过二次烘干、造粒等制成一种复合化肥，复合化肥的各项指标都符合国家 标准。利用复合化肥进行水稻的田间试验，水稻的各项指标都有提高，亩产量平均提高1 1 4 ( 聂锦旭，2 0 0 6 ) 。污泥有机复混肥料具有有机质含量高、养分全面的优点，对改良十壤促进 作物生长的作用极大，但不能由此片面夸人污泥肥料的作用，常规污泥有机复混肥肥效迟缓， 肥料中氮的利用率低( 约2 0 3 0 ) ，一般作基肥施用，在作物旺盛生长期，使用有机复混肥 料往往不能及时供给养分，为了提供作物充足的养分，常常需要追施化学肥料( 曾祥文，2 0 0 7 ) 。 1 5 污泥堆肥土地利用潜在的环境问题及展望 1 5 1 污泥堆肥土地利用潜在的环境问题 1 5 1 1 重金属的影响 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 7 西南大学硕士学位论文 第l 章文献综述 堆肥中1 0 种重金属a s 、c d 、c r 、c u 、p b 、h g 、a g 、n i 、s e 、z n 的最大含量，许多州也通过 了它们自己标准( 薛栋森，1 9 9 1 ) 。吴光程( 2 0 0 6 ) 通过城市绿地施用不同用量污泥堆肥的渗 滤池和小区模拟试验表明： ( 1 ) 表层土壤中镉、铅、铜、锌、镍、铬等重金属元素的含量是随着污泥堆肥用量的增 加而明显提高的，但对于地面径流和土壤渗滤水无明显不良影响。即使污泥堆肥用量高达2 0 0 恤1 2 时，其径流和渗滤水中6 种元素的含量均未超过农田灌溉水质标准。 ( 2 ) 城市绿地施用污泥堆肥时实行总量控制，只要每h m 2 城市绿地长期累计用量不超过 3 4 0 t 时，污泥堆肥中的重金属不会对土壤和周围环境产生明显不良影响。 张天红( 1 9 9 4 ) 等将污泥堆肥施于杨树土壤年后，虽然土壤o 2 0 c m 土层中的镉、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 5 1 2 盐分的影响 由于污泥堆肥中的含盐量较高，污泥堆肥的施用必然会使士壤中的全盐含量增高，当污 泥堆肥用量5 0 2 0 0t 1 1 m 2 时，表层士壤的盐分大约增加2 4 倍，但随着污泥堆肥施用时间的 增长，受降雨和灌溉的影响，表层土中全盐含量会明显卜降，大约经过3 5 个月，即使污泥 堆肥高达2 0 0 讹m 2 ，其表层土壤中全盐亦可降至o 1 以下。陈同斌( 2 0 0 2 ) 的研究表明，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，在第二个生长季节，土壤中 的盐分对大多数植物都可以忍耐。 1 5 1 3 硝酸盐问题 污泥含氮量高时，因硝化作用生成的n 0 3 。易丁淋火，如果十质疏松，地下水位浅，就可 能向十壤下层移动而污染地下水，也可能随地面径流而流火。阏人量施用污泥，导致地下水 n o ，的增加的现象有不少报道。张天红在娄七林区观察了一年内十壤剖面中n 0 3 的动态变化， 结果表明，施用污泥未对地下水造成污染。而污、泷堆肥化后，氮含量大大下降，如用作盆栽 基质，硝酸盐污染地下水的可能性大人减少( 张天红，