园林绿化废弃物堆肥用作蔬菜育苗基质的效果研究

1、园林废弃物堆肥作为大白菜育苗基质的效果研究王浩1、陈1、周挺1、周根娣2、王凡1、2签收日期：2014年9月基金项目：杭州社会发展科研项目(20120433B16)*通信作者：莉莲，男，副研究员，硕士生导师，主要从事城乡有机废弃物资源化利用的研究电子邮件：,1.杭州师范大学生命与环境科学学院，浙江杭州3100362.杭州师范大学生态保护与恢复杭州重点实验室，浙江杭州310036摘要：园林废弃物是城市有机固体废弃物的重要组成部分，堆肥是其资源化利用的主要途径之一。以景观废弃物为主要原料，添加适当比例的茶渣和猪粪进行混合好氧堆肥，利用堆肥制备育苗基质，并比较大白

2、菜种子与堆肥、菜园土和泥炭的育苗效果。试验结果表明，在调节供氧条件下，堆能快速升温，并保持高温期5天以上。28天后，堆肥达到成熟要求；腐熟堆肥制备的育苗基质基本理化性能符合蔬菜育苗基质行业标准；堆肥基质中绿色蔬菜的出苗率和幼苗生长明显好于菜园土，接近泥炭的育苗效果。关键词：园林绿化废弃物；堆肥；矩阵；育苗；青菜绿色垃圾堆肥作为蔬菜育苗基质的效果王皓1，袁一泉1，王雅琪1，周根德2，王凡1，2*1.杭州师范大学生命与环境科学学院，杭州3100362.杭州师范大学杭州市生态保护与恢复重点实验室，杭州310036绿色废弃物是城市有机固体废弃物的重要组成部分之一。堆肥处理是其资源化利用的主要方法。本研

3、究以绿色废弃物为主要原料，进行混合堆肥制备育苗基质。以及堆肥、菜园土和草坪三种基质的蔬菜播种效果。结果表明，适当比例的茶叶和有机肥堆肥后的绿色废弃物，在适当调整初始含水率和含水率的情况下，能够快速升温并保持高温5天以上。本研究产品的理化性质符合蔬菜育苗基质标准。穴盘育苗的出苗率和利用绿色垃圾堆肥产品的蔬菜生长均优于利用菜园土的出苗率，但接近草坪育苗的结果。关键词：绿色废弃物；堆肥；基底；育苗；蔬菜随着城市建设的快速发展，城市园林绿化会产生大量的废弃物，包括垃圾、树枝、草坪修剪等绿化废弃物。传统上，园林绿化垃圾主要通过焚烧和填埋进行处理，不仅污染环境，而且浪费潜在资源。随着可持续发展意识的逐步提

4、高，城市园林绿化废弃物的资源化利用已成为大势所趋2。美国等国家在园林绿化废弃物的收集和利用方面积累了更多的经验。1994年，美国环境保护署发布了EPA530-R-94-003，对园林绿化废弃物的收集、分类、发酵和后处理过程、相关的激励政策、产品质量标准和应用技术有严格的规定3。因此，堆肥处理因其成本低、除臭、杀菌效果好、能有效改变废弃物的理化性质而备受关注，已成为园林废弃物无害化和资源化利用的重要途径之一2，4。在我国，城市园林绿化废弃物资源化利用的研究起步较晚。目前，我国已有一些关于园林绿化废弃物堆肥的报道，包括堆肥的理化性质和控制参数，主要应用于苗木、草坪、花卉、果树、土壤改良等方面。但较

5、少应用于蔬菜幼苗。一般来说，泥炭是一种优良的蔬菜育苗基质材料，但它是一种不可再生的资源，大量开发泥炭资源也会破坏环境11。因此，无论从循环经济的角度还是从环境保护的角度来看，都有必要开发廉价、营养丰富的蔬菜育苗基质来替代泥炭。基于国内外景观垃圾堆肥及应用的研究现状，本研究以景观垃圾为主要原料，添加茶渣和猪粪进行混合堆肥处理，成熟后制备育苗基质。与菜园土和泥炭一起进行了绿色蔬菜种子穴盘育苗试验，比较了三种基质的育苗效果。探讨了利用景观垃圾堆肥代替园林土壤和泥炭制备育苗基质的可行性，为景观垃圾的资源化利用探索了一条新途径。1材料和方法1.1园林垃圾堆肥试验1.1.1堆肥材料实验中使用的园林绿化废弃

6、物是城市道路绿化中修剪下来的植物枝叶，其主要成分是直径小于3厘米的树叶和树枝。用园艺树枝粉碎机将收集的植物枝叶粉碎成颗粒小于5毫米的混合物。茶渣是茶饮料企业产生的有机废弃物，猪粪是杭州萧山某猪场的新鲜湿猪粪。茶渣和猪粪不需要额外处理。表1主要堆肥原料的基本理化性质Tab。1堆肥材料的基本物理和化学性质堆肥材料水分含量(%)碳含量(%)含氮量(%)C/N公共卫生欧共体(s/cm)单位重量(g/cm3)景观垃圾42.1948.950.9352.626.456800.12湿猪粪77.1744.721.4131.946.664400.34茶渣58.5247.313.5413.476.883400.19

7、自制小型堆肥反应器堆肥控制试验12。反应器是一个垂直圆筒，由厚度为10毫米的有机玻璃制成。圆筒的直径为40厘米，高度为85厘米，体积约为100升。反应器从顶部进料，顶盖中心有一个通风孔。反应器底部设有通气管和渗滤液排放口，通气管上依次连接有气体流量计、气泵和定时器，可以定期定量给反应器通风供氧。在距离反应器底部5厘米的地方有一个可透气的隔板，将烟囱和排气管隔开。反应器筒壁上有三个测温孔，便于测量堆肥内部温度。反应堆被隔热层包裹着。图1自制堆肥反应器图1自制堆肥反应器1.1.2堆肥方法将园林垃圾、茶渣和湿猪粪按重量比2，333，601，333，601放入搅拌机中搅拌均匀，将堆肥原料的初始碳氮比(

8、C/N)调整为30左右，含水量为60%左右，在反应器中进行好氧堆肥。堆肥过程中，每天定时测量温度，根据温度变化，采用变流量循环通风方式。堆肥初始通风速度为240升/小时，第4天调整为280升/小时，第7天调整为260升/小时，第14天调整为240升/小时，保证堆肥温度不超过60。在第1、4、7、14、21和28天进行周转和取样。整个堆肥过程设计为35天，其中反应器内的堆肥周期为28天，反应器外的堆肥周期静置7天。根据堆肥样品的酸碱度、电导率和碳氮比，可以判断堆肥的成熟度13。1.2大白菜种子穴盘育苗试验设计1.2.1苗圃材料育苗材料包括园林垃圾堆肥、花园土壤和泥炭土。其中，菜园土来自城郊菜地土

9、壤，经过干燥和研磨，然后通过2 mm的筛子。草炭是市场上常见的草炭。育苗基质是由大白菜种子育苗试验采用育苗托盘进行14。每个处理有50个孔，每个孔里放2颗白菜种子。育苗时，将秧盘3/4的孔填满，倒水放入种子，然后盖上一层基质，轻轻洒水使基质和种子浸湿，然后将秧盘放入保温保湿透明的秧箱中，每天定期观察出苗情况。育苗期为15天。1.3样品测试和数据分析取样并测试堆肥材料和堆肥过程样品的基本理化性质，包括酸碱度、电导率、堆密度、含水量、含氮量和含碳量等。育苗开始前，测试育苗基质的理化性质，包括酸碱度、电导率、有机质、容重、孔隙度等。育苗后，从各处理中选择生长相同的绿色蔬菜苗，测量叶宽、叶柄长、株高、

10、鲜重等指标，计算绿色蔬菜种子的出苗率和绿色蔬菜苗的活力指数15。参照土壤农业化学分析方法测试基质样品16。2结果和分析2.1园林绿化废弃物的混合堆肥效果2.1.1堆肥过程中的温度变化对于好氧堆肥，堆必须有足够长的高温期来杀死堆中的有害病原菌，这是保证堆肥质量的重要基础17。在堆肥过程中，每天定期监测反应器中的堆肥温度，并与室温进行比较。从图2可以看出，反应器中堆肥物料的温度迅速上升，第三天温度迅速上升到55以上，并可维持一段时间。此后，反应器的温度逐渐降低并进入缓慢分解阶段。国家卫生标准要求堆肥应在50至55的高温下保持5天，或至少在55以上保持3天18。从图2可以看出，该堆肥在50以上的高温

11、期保持了5天，符合国家堆肥卫生标准的要求。图2堆肥过程中的温度变化图2堆肥过程中的温度变化2.1.2堆肥过程中的酸碱度变化在堆肥过程中，堆肥被定期翻转，并对基本的物理和化学性质如酸碱度、电导率和碳氮比进行取样和测量，以评估堆肥的成熟度。研究表明，腐熟的堆肥一般呈弱碱性，酸碱度可作为堆肥的必要条件19。从图3可以看出，该堆肥过程中的pH值先下降后上升，堆肥开始时的pH值接近中性，堆肥后的pH值为碱性。类似的研究表明，在堆肥的早期阶段有更多的能量物质可用，微生物繁殖迅速，其活动产生的有机酸降低了酸碱度；随着堆肥温度的升高，乙酸等有机酸挥发，含氮有机物产生的氨也使堆肥的酸碱度逐渐升高，最终稳定在较高

12、的水平20。图3堆肥过程中的pH变化图3堆肥过程中的酸碱度变化2.1.3堆肥过程中的酶代码变化酶代码是堆肥的另一个必要条件21。当堆肥的电导率小于9.0 ms/cm时，对种子萌发没有抑制作用。图4表明，堆肥过程的电导率先增大后减小，其变化趋势与酸碱度相反。研究表明，微生物在堆肥的早期繁殖迅速，其活动产生的大量有机酸增加了电导率值，并在高温结束时达到峰值；堆肥高温期过后，微生物活性减缓，有机酸和氨离子不断挥发，减少了堆肥中的可溶性离子，而电导率开始缓慢下降并趋于稳定22。图4堆肥过程中电导率的变化图4堆肥过程中酶的变化2.1.4堆肥过程中的碳氮比变化研究表明，碳氮比是反映堆肥腐熟度的重要参考指标之一21。图5显示堆肥过程中的碳氮比呈下降趋势，在约7天内降至20以下，在接下来的几周内稳步降至约15。结果表明，在早期考虑到堆肥过程中温度、pH、EC和C/N的变化，经过28天的堆肥，可以判断园林垃圾达到了腐熟要求，可用于绿色蔬菜育苗试验。2.2大白菜种子穴盘育苗效果比较2.2.1不同处理下育苗基质的基本理化性质育苗基质的理化性质是影响育苗效果的关键因素之一。根据农业部蔬菜育苗基质行业标准(NY/T 2118-2012)23，蔬菜育苗基质理想基质的酸碱度为5.5-7.5，电导率为0.1-0.2 ms/cm，堆积密度为0.2-0.6 g/cm3，总孔隙度大于60%，其中通气孔隙度大于15%