針對(duì)城市污泥堆肥特點(diǎn)，闡述了國(guó)內(nèi)外城市污泥堆肥用作草坪基質(zhì)的研究現(xiàn)狀。總結(jié)了污泥堆肥用于草坪生產(chǎn)存在的問題，并認(rèn)為研究重點(diǎn)應(yīng)放在污泥堆肥混合基質(zhì)的組成，水肥管理技術(shù)、草種的篩選、規(guī)范堆肥生產(chǎn)和草坪質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及可能存在的環(huán)境問題等方面，另外，需要加大高新技術(shù)的投入促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，以便為污泥堆肥用作草坪基質(zhì)提供確實(shí)的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
隨著城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，人們對(duì)草坪需求量和檔次要求日益提高，綠色城市建設(shè)需求提高。優(yōu)質(zhì)草皮的生產(chǎn)不僅與草品種有關(guān)，而且與草坪栽培基質(zhì)的選擇也密切相關(guān)。傳統(tǒng)草坪生產(chǎn)基質(zhì)一般取自農(nóng)田，對(duì)土壤結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，而且病蟲害和雜草難以控制，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。有些城市采用建筑垃圾作為種植土，但由于忽略園林綠化用土的標(biāo)準(zhǔn)和要求，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)匱乏，容重較大導(dǎo)致土壤質(zhì)量普遍下降并出現(xiàn)植物長(zhǎng)勢(shì)不良、養(yǎng)護(hù)管理困難等問題。為有效解決傳統(tǒng)草坪的弊病，無土草皮應(yīng)運(yùn)而生。常規(guī)的無土草坪栽培基質(zhì)如蛭石、巖棉等雖具有理想的理化性狀，但因其養(yǎng)分不足、價(jià)格昂貴，在實(shí)際生產(chǎn)中并未得到推廣和普及。
隨污水處理量的增加，污泥產(chǎn)量日益劇增，據(jù)估計(jì)2013年中國(guó)的污泥產(chǎn)量將達(dá)到3000萬噸。而堆肥資源化利用成為污泥處理的主要方式之一。與泥炭相比，污泥堆肥具有輕質(zhì)、無害、富含氮磷等養(yǎng)分的特點(diǎn)，是一種潛在的理想草坪基質(zhì)。用其生產(chǎn)草坪時(shí)稅后利潤(rùn)和凈現(xiàn)值均為傳統(tǒng)生產(chǎn)模式的3.3倍，從經(jīng)濟(jì)性上是顯著可行的。因此，用污泥堆肥替代土壤或無機(jī)栽培基質(zhì)生產(chǎn)無土草坪可提高草坪品質(zhì)，節(jié)約成本，還可以有效消納污泥，緩解園林基質(zhì)匱乏的壓力，是一個(gè)極具應(yīng)用價(jià)值，可持續(xù)的污泥資源化途徑。
1 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀
國(guó)外研究較多的是將污泥堆肥與土壤或砂石等按一定比例混合建立草坪草，即將其作為中等肥料，調(diào)節(jié)劑或土壤改良劑使用的。我國(guó)以污泥堆肥為主的草皮栽培基質(zhì)的開發(fā)起步較晚，一般是將污泥堆肥與生活垃圾，工農(nóng)業(yè)廢棄物等混合進(jìn)行草坪草的研究。如陳同斌等將城市污泥、秸稈等經(jīng)堆肥化處理后加入蛭石、鉀肥等配料開發(fā)的地毯式草皮基質(zhì)便得到了廣泛應(yīng)用。
2 目前污泥堆肥用作草坪基質(zhì)存在的問題
2.1污泥堆肥混合基質(zhì)篩選
污泥堆肥混合基質(zhì)包括有機(jī)-有機(jī)，有機(jī)-無機(jī)兩種類型，這些復(fù)合基質(zhì)綜合了各種組成物料優(yōu)良的理化性質(zhì)，有利于提高栽培效果。選擇能夠循環(huán)利用、就地取材，不污染環(huán)境、栽培效果好的陪選料是污泥堆肥混合基質(zhì)草坪利用的發(fā)展方向。但是，組成物料的選擇必須具有科學(xué)性，并應(yīng)根據(jù)不同基質(zhì)材料理化性質(zhì)及不同植物幼苗生物學(xué)特性進(jìn)行配比，否則污泥堆肥混合基質(zhì)生長(zhǎng)效果不如單一基質(zhì)。各地的氣候、資源等因素不同，使得各地對(duì)基質(zhì)的要求不同，陪選料的選用地域性很強(qiáng)。長(zhǎng)途調(diào)運(yùn)不僅增加成本，而且一種陪選料在某一地區(qū)使用較好不代表其具有普遍適用性。如黑龍江省，可以重點(diǎn)發(fā)展以木屑、稻殼、秸稈、落葉、爐渣等陪選料為主的污泥堆肥混合基質(zhì)。既避免了環(huán)境污染及資源浪費(fèi)，又能產(chǎn)生更多的經(jīng)濟(jì)效益、實(shí)現(xiàn)草業(yè)可持續(xù)發(fā)展。
在草坪生產(chǎn)中，污泥堆肥對(duì)草種的發(fā)芽有一定的延遲作用。然而，摻入污泥堆肥利于促進(jìn)草坪根系生長(zhǎng)，顯著增加地上生物量，使成坪速度加快，從而縮短了成坪周期。因此，從污泥堆肥影響草坪草總生物量和生產(chǎn)周期的角度分析，無論其與何種陪選料混合，污泥堆肥的施用量都有一個(gè)最佳范圍。另外，由于城市污泥堆肥來源和處理程度差異較大，所以污泥堆肥混合基質(zhì)不像廣泛的無土栽培基質(zhì)那樣具有固定的理化性質(zhì)，其與陪選料的準(zhǔn)確配比也會(huì)因地而異。
2.2發(fā)芽率低的問題
對(duì)草坪而言，污泥堆肥中鹽分含量通常偏高，超過植物生長(zhǎng)適宜范圍會(huì)抑制種子發(fā)芽。國(guó)內(nèi)外學(xué)者認(rèn)為隨著灌溉和降水，這種抑制作用會(huì)逐漸減小，發(fā)芽率最終會(huì)達(dá)到正常水平。另外，污泥堆肥的養(yǎng)分組成也可能存在不平衡的問題，甚至對(duì)植物根系造成直接傷害。雖可采用2~3倍水量淋洗的方法消除鹽分對(duì)幼苗的毒害。但這樣處理會(huì)消耗大量的水資源，方法可行但與目前節(jié)約用水的政策相悖。但也有研究發(fā)現(xiàn)，與園土相比，堆肥可增加土壤可溶解有機(jī)碳含量和土壤微粒結(jié)構(gòu)，傾向于降低土壤的電導(dǎo)率，其在酸性土壤中具有一定的緩沖能力，有助于緩解土壤鹽堿度，而且不存在鹽分毒害問題。因此，關(guān)于鹽分是否毒害幼苗的問題需要進(jìn)行進(jìn)一步的論證。
另外，其他因素對(duì)草坪草發(fā)芽及生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，例如播種方式、播種位置等。而且從植物生理的角度來說，也可以采用生根粉，矮壯素等植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑對(duì)草坪草的萌發(fā)及生長(zhǎng)加以調(diào)節(jié)。
2.3草種的篩選
鹽脅迫是限制草坪草生長(zhǎng)的主要環(huán)境因子，除了將污泥堆肥與其他物質(zhì)混合加以調(diào)節(jié)外，選擇耐鹽草種也非常關(guān)鍵。而研究草坪草的抗鹽機(jī)理及其對(duì)鹽分的適應(yīng)和調(diào)節(jié)機(jī)制，對(duì)于篩選適合不同城市污泥堆肥鹽濃度的草坪草種有重要的意義。例如，堿茅草對(duì)土壤中的Na+有較強(qiáng)的抗性，常用于鹽堿土地區(qū)草坪的建植和公路護(hù)坡，將其用作污泥堆肥基質(zhì)生產(chǎn)無土草坪是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。劉一明在比較鹽脅迫下光合生理及根系蛋白的表達(dá)差異下，得出了抗鹽性與其較高的POD，APX活性及ATP合成能力有關(guān)的結(jié)論，為研究草坪草的抗鹽機(jī)理方面做出了積極貢獻(xiàn)。
不同草種對(duì)污泥堆肥的敏感性大有不同。如最適合高羊茅無土草毯配方為50%污泥堆肥+20%河沙+30%珍珠巖和60%污泥堆肥+20%河沙+20%珍珠巖，而馬尼拉結(jié)縷草無土草毯優(yōu)化配方為50%菇渣+20%河沙+30%污泥堆肥或40%菇渣+20%河沙+40%污泥堆肥。未來可全面系統(tǒng)地對(duì)各地的氣候、土壤等自然條件進(jìn)行草坪草質(zhì)資源剖析或者在逆境脅迫等惡劣條件下進(jìn)行品種選育，不斷優(yōu)化草種種質(zhì)，使污泥堆肥混合基質(zhì)無土草坪的應(yīng)用范圍更加廣泛。
2.4 用水量大的問題
在水資源日益緊張的城市地區(qū)，無土草坪成坪過程中澆水次數(shù)頻繁，節(jié)約用水已是不可忽略的問題。建設(shè)節(jié)水型草坪已然成為草坪業(yè)的發(fā)展的一個(gè)重要方向。而污泥堆肥會(huì)增加土壤孔隙度及土壤的蓄水保水能力，并且隨污泥堆肥施用量的增加，土壤的水分含量和持水量明顯增加。因此，污泥堆肥不僅顯著增強(qiáng)了栽培基質(zhì)的保水性能，還有利于提高隨后的抗旱能力。
不同灌溉水平下，不同草坪草的耐旱能力不同。未來可加強(qiáng)在干旱條件下草坪草生理生化和耐旱機(jī)理的研究，以便于區(qū)分不同草坪草間的抗性差異，深入了解其抗性機(jī)理和外在表現(xiàn)之間的關(guān)系，從而根據(jù)草坪草外觀表現(xiàn)采取相應(yīng)的栽培措施和灌溉方案。
保水劑具有保水，保肥，刺激植物根系生長(zhǎng)和發(fā)育，在干旱條件下保持較好長(zhǎng)勢(shì)等功能。在草坪建植時(shí)，將保水劑和污泥堆肥進(jìn)行混施可減少澆水次數(shù)，提高草坪草的出苗率，還可明顯降低草坪草的蒸散量。另外，采用先進(jìn)的灌溉技術(shù)如膜下滴灌技術(shù)，也可為水資源匱乏地區(qū)人工草坪建植提供技術(shù)保障。
2.5評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一
在污泥堆肥效果方面，由于污泥堆肥來源與處理方法差異較大。目前還沒有建立一個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)化標(biāo)準(zhǔn)，只有感官標(biāo)準(zhǔn)，隨意性太大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，這些都不利于污泥堆肥混合基質(zhì)用于草坪的工廠化生產(chǎn)和推廣。因此，我們需要同生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，根據(jù)基質(zhì)產(chǎn)品的不同用途劃分產(chǎn)品類型，并制定相應(yīng)的產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。分別對(duì)腐熟度、鹽分、重金屬和耗氧速率等進(jìn)行規(guī)定，為基質(zhì)產(chǎn)品的科學(xué)合理使用提供技術(shù)保障。
在草坪綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)方面，國(guó)家還未建立全面系統(tǒng)、簡(jiǎn)便易行的草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)體系。在做比較，判斷，決策時(shí)，密度，蓋度，質(zhì)地，色澤等指標(biāo)的重要性(即權(quán)重值問題)往往難以量化，這給應(yīng)用一般的數(shù)學(xué)方法解決草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)問題帶來本質(zhì)上的困難，由于目前沒有統(tǒng)一的參照標(biāo)準(zhǔn)，意見往往不一致，使權(quán)重值的確定帶有較大的主觀性。可采用模糊關(guān)系矩陣和層次分析法原理結(jié)合構(gòu)造數(shù)學(xué)模型綜合評(píng)價(jià)草坪質(zhì)量。草坪質(zhì)量評(píng)價(jià)體系是否合理直接影響到草坪整體性狀的評(píng)定，成坪后的經(jīng)濟(jì)，社會(huì)及生態(tài)效益，也直接影響到基質(zhì)優(yōu)劣的篩選。因此，需要采用科學(xué)的方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，盡量減少人為主觀因素的影響。
由于草坪生產(chǎn)者和致力于污泥堆肥草地利用的研究人員考慮的出發(fā)點(diǎn)不同，對(duì)于污泥堆肥混合基質(zhì)的篩選結(jié)果也會(huì)略有所不同。可分別從基質(zhì)的理化性狀、基質(zhì)選材成本、草坪整體質(zhì)量、盡量使用污泥堆肥、草坪生產(chǎn)周期長(zhǎng)短以及基質(zhì)的理化性狀與草坪草的生長(zhǎng)指標(biāo)結(jié)合等角度來評(píng)價(jià)基質(zhì)的優(yōu)劣。
2.6可能的環(huán)境問題
污泥堆肥作為草坪基質(zhì)最基本要求是對(duì)草坪草生長(zhǎng)有益而無害。在植物性毒素對(duì)草坪草影響方面，國(guó)內(nèi)外研究成果比較一致，污泥堆肥混合基質(zhì)可顯著縮短草坪成坪時(shí)間，明顯提高草坪質(zhì)量，高的重金屬含量對(duì)植物生長(zhǎng)沒有負(fù)面影響，長(zhǎng)期施用時(shí)植物沒有出現(xiàn)鎘、汞毒害等現(xiàn)象。
由于重金屬具有難降解性和相對(duì)穩(wěn)定性，人們普遍擔(dān)心重金屬會(huì)對(duì)環(huán)境和人類健康產(chǎn)生不良影響。針對(duì)此問題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開展了大量研究，在堆肥過程中加入生物炭、石灰等鈍化劑可明顯降低重金屬的生物有效性。長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，污泥堆肥后有機(jī)質(zhì)的礦化雖會(huì)增加重金屬活動(dòng)性，但地面徑流和滲濾水中重金屬含量均未明顯增加，也未發(fā)現(xiàn)重金屬活性隨時(shí)間延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。污泥堆肥中高有機(jī)物含量也可促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收和固定，可根據(jù)不同草對(duì)重金屬的吸收特性選擇草種凈化污泥，減少污染物對(duì)土壤和地下水的負(fù)面效應(yīng)，如利用超積累植物來清除基質(zhì)中重金屬等。因此，為安全起見，通過采用各種規(guī)避措施，并且嚴(yán)格控制污泥堆肥的使用量，污泥堆肥將不會(huì)對(duì)地表水和地下水產(chǎn)生不良影響，其中的重金屬和有機(jī)污染物也不會(huì)對(duì)徑流和滲濾產(chǎn)生明顯的不良影響。
污泥堆肥富含養(yǎng)分，草坪鋪設(shè)后，若這些營(yíng)養(yǎng)未被草及時(shí)吸收，會(huì)增加淋溶和徑流損失造成地下水二次污染。研究發(fā)現(xiàn)，在嚴(yán)重干旱條件下，污泥堆肥基質(zhì)中的微生物活動(dòng)始終保持較高。在澆灌條件下，其中的脲酶、磷酸酶等酶活性以及微生物屬性被激發(fā)，可促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)再利用。而且隨著灌溉和降雨表層土壤中全鹽量會(huì)明顯下降，即使堆肥用量較大，其表層土壤中全鹽量也可降至較低水平。另外，即使地下水中硝態(tài)氮的含量有可能超過地下水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，也可采用多次少量施用的方法解決營(yíng)養(yǎng)成分過剩的問題。
2.7其他方面
傳統(tǒng)有土草坪雜草問題比較嚴(yán)重，針對(duì)此問題，國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)工程化污泥堆肥生產(chǎn)草坪中雜草問題進(jìn)行了深入分析，摻入污泥堆肥會(huì)增加伴生雜草總量和密度。為顯著降低雜草密度，通常采用預(yù)噴施除草劑的方法，而適當(dāng)增加污泥堆肥的施用深度或改變污泥堆肥施用方式也可達(dá)到相同的效果，如覆蓋處理能顯著抑制草坪雜草生長(zhǎng)，抑制雜草率可達(dá)90%以上，這對(duì)有效解決雜草問題和指導(dǎo)草坪大規(guī)模生產(chǎn)有重要的意義。
污泥堆肥混合基質(zhì)用作生產(chǎn)草坪還停留在人工操作，甚至是實(shí)驗(yàn)室短期試驗(yàn)研發(fā)階段，并沒有深入開展機(jī)械化生產(chǎn)研究。一方面是計(jì)算機(jī)技術(shù)，遙感技術(shù)，地理信息系統(tǒng)技術(shù)等高新技術(shù)在草坪研究中應(yīng)用較少。另一方面是缺乏對(duì)不同地區(qū)、不同品種的草坪栽培與養(yǎng)護(hù)的指導(dǎo)和操作規(guī)范。在未來的草坪生產(chǎn)中，需要不斷增加高新技術(shù)的投入，同時(shí)研究不同生物氣候帶城市中不同草種的水肥需求機(jī)制及相應(yīng)的調(diào)控措施，以利于污泥堆肥混合基質(zhì)草坪的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
3 結(jié)
語
污泥堆肥用作草皮栽培基質(zhì)可大幅度地緩解園林綠化基質(zhì)匱乏的壓力，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，環(huán)境效益和社會(huì)效益。為更加有效地促進(jìn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，需要加大高新技術(shù)的滲入。另外，污泥堆肥混合基質(zhì)中堆肥與陪選料的配比，水肥管理，雜草、病蟲害防治以及草種的篩選等還需要在實(shí)驗(yàn)以及生產(chǎn)中不斷探索和總結(jié)，而且對(duì)于一些病原菌、重金屬污染及其他可能的污染問題仍存在爭(zhēng)議，研究尚未得出確切結(jié)論，污泥的草地利用研究應(yīng)該繼續(xù)深入，以便為污泥堆肥用作草坪基質(zhì)提供確實(shí)的理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。
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