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标题

草皮种植土中添加废弃物补充基质对草坪草根系的影响

范文

白冬梅多立安刘特于光

摘 ? ?要：为解决大田草皮生产方式造成的土壤板结、通气性差影响草坪草根系发育等问题，试验将锯末、草絮、当年玉米秸秆、腐熟玉米秸秆和污泥营养土分别按10 kg·m-2的量均匀掺入草皮种植土0～15 cm的耕层中，以未添加废弃物基质作为对照，研究添加废弃物基质对草坪根系生长发育的影响。结果表明：各处理草坪草根系生物量和根系总体积均随着土壤深度增加而减少，且随着草龄增大而增加（除污泥营养土处理在2015年10月—2016年5月略有降低外）;与对照相比较，添加废弃物补充基质的处理在各生长期（2015年10月、2016年5月、2016年8月）不同耕层（0～5 cm、5～10 cm）根系生物量和根系体积均增加，其中污泥营养土和腐熟玉米秸秆处理根系总生物量和根系总体积、当年玉米秸秆根系总生物量与2016年8月根系总体积、草絮处理在2016年8月根系总体积均增加显著（P<0.05）。由此可见，添加废弃物补充基质对草坪根系发育有一定的促进作用，本试验所用5种基质中以污泥营养土综合效果最好，其次是腐熟玉米秸秆。

关键词：草皮生产;废弃物基质;草坪草根系

中图分类号：S688.4; S141.8 ? ? ? ? 文献标识码：A ? ? ? ? ? DOI 编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.10.013

Abstract： In order to solve the problems of soil compaction and poor ventilation caused by the field turf production methods， 5 kinds agriculture waste resources including sawdust， turfgrass clippings， corn straw， decomposed corn straw and sewage sludge were evenly mixed into the 0～15 cm turf planting soil by the amount of 10 kg·m-2 respectively， and no waste matrix was as the control， the effects of adding waste matrix on root growth of lawn were studied. The results showed that the total biomass and root volume of grass roots decreased with increasing soil depth， and increased with grass age increasing except for a slight reduction in sewage sludge treatment between October 2015 and May 2016. Compared to the control， the root biomass and root volume of different soil layers （0～5 cm， 5～10 cm） in each adding waste treatment increased in different growing seasons （October 2015， May 2016， August 2016）， among which the total root biomass and volume of sewage sludge and decomposed corn treatment， the total root biomass and total root volume （August 2016） of corn straw treatment， and the total volume（August 2016） of turfgrass clippings treatment increased significantly（P<0.05）. In this experiment， the treatment of sewage sludge adding had the best effects of the five matrixes， followed by the decomposed corn straw treatment.

Key words： sod production; waste substrate; lawn root system

我國草皮产业迅速发展过程中暴露出一些问题：首先，草皮生产企业多，准入门槛低，市场竞争激烈，生产相关法律法规及标准不健全，对草皮生产企业缺乏有效的引导与约束。目前我国草皮生产多数为大田生产，占用大量耕地，对土地资源过度利用现象严重，生产商为了提高生产率，大量使用化肥农药等造成土壤结构恶化，养分不均衡。其次，每收获一茬草皮，耕层沃土随草皮一并被带走（1～2 cm厚），以每年收获一茬计，5～10年土壤耕层将流失10～15 cm的优质土。长期进行草皮生产的耕地不仅会对土地资源造成极大的消耗，也使种植土壤的板结现象越来越严重，影响草坪根系生长发育[1]。

根系是草坪吸收、贮存营养的重要器官，根系发育的好坏直接影响到整个植株的物质积累。成文竞等[2]对高羊茅、多年生黑麦草和草地早熟禾的成熟草坪根系分布特征进行了研究，并对比分析了3种草坪地下生物量;付婷婷等[3]对腐熟稻草基质和土壤基质上种植的高羊茅草的根际微生物群落数量进行对比研究，从微生物数量方面分析腐熟稻草作为草坪基质的优越性;王允飞等[4]研究了锯末等有机基质对番茄根系活力的影响。但将秸秆等废弃物资源应用到草皮种植土中研究其对草坪根系生长发育的影响鲜有报道。

本课题通过研究在草皮种植土中添加草絮、污泥营养土、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆、锯末等基质对草坪根系生长发育的影响，对草坪草地下生物量、根系体积等指标进行评价，分析不同处理对草坪根系生长发育的影响，旨在为锯末、草絮、污泥营养土和秸秆等废弃物资源直接应用于草皮建植体系提供理论依据，也为我国草皮产业的健康可持续发展和废弃物循环利用提供借鉴和参考。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验地位于天津宁河潘庄农场天津红港绿茵花草有限公司草坪基地，地处东经117.83°，北纬39.33°。试验地块面积1 500 m2，南北长24 m，东西宽63 m，该地块前茬种植高羊茅草皮。清除地表杂物后将试验地深翻30 cm，晾晒1个月后破碎土块并平整。将平整后的土地按照试验设计进行区划分割，将准备好的不同补充基质依照设计用量均匀铺洒在相应区划内，再耕翻充分混匀至0～15 cm土层内，细坪至待播种状态。

1.2 供试材料

供试草种为高羊茅（Festuca arundinace）的凌志Ⅱ（Barlexas-Ⅱ），草种纯净度98%，草种发芽率85%。供试补充基质材料如下：污泥营养土是腐熟污泥，为经条垛式翻堆好氧发酵处理的污泥产品，其含水量为35%;草絮为草皮生产过程中刈割的高羊茅草絮，经过堆垛自然通风好氧环境下存放6～8个月的风干草絮，其含水量为15%;锯末为松木锯末，含水量为13%，使用前经过筛处理，去除石块、铁钉等杂物;腐熟玉米秸秆+玉米穗轴（简称腐熟玉米秸秆），是将2013年秋收玉米经脱粒机脱粒后的玉米穗轴、玉米秸秆分别粉碎至3～5 cm粒径后按照体积比1∶1混合后堆放在潮湿低洼窖池中苫盖塑料膜，自然腐熟16个月后风干使用，含水量16%;未腐熟玉米秸秆+玉米穗轴（简称当年玉米秸秆），是将2014年秋收玉米经脱粒机脱粒后的玉米穗轴、玉米秸秆分别粉碎至3～5 cm粒径后按体积比1∶1混合后直接使用，含水量14%。

1.3 试验方法

试验设6个处理，其中1个处理土壤不掺任何基质作为对照，其他5个处理在种植土壤中掺拌污泥营养土、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆、草絮、锯末5种废弃物补充基质，每个处理均按10 kg·m-2的用量添加基质（对照除外），每个处理设3次重复，共计18个小区;每个小区（除对照外）的面积均为（宽）12 m×（长）5 m=60 m2，对照的3个小区面积均为（宽）21 m×（长）9 m=189 m2。

播种日期2015年4月23日，播种量35 g·m-2，播后立即镇压、浇水。连续浇灌直至各处理均出苗，出苗后正常养护管理，草坪成坪前根据天气情况平均每5～7 d浇1次水，草坪成坪后进行干旱胁迫，延长浇水间隔，判断是否浇水以干旱不致死为标准。整个生长过程中不施肥、不进行病虫害防治处理，按照正常养护管理定期修剪。

1.4 样品采集及指标测定

1.4.1 地下生物量 ? ?根系的發达程度和空间分布状况直接反应栽培基质的结构。地下生物量的测定采用适于细根研究的钻土芯法（Soil coring）。土钻规格为直径3.8 cm，H=25 cm。取样时间分别在2015年10月、2016年5月、2016年8月，每个处理取3次重复。用土钻钻取草皮柱，取出后从上到下（靠近地上部分的一端为上）依次截成0～5 cm、5～10 cm的土柱分别装入带标记的自封袋带回实验室，分层冲洗。草坪根系冲洗过程：首先去除样品中的枯叶、石块等杂物，然后将样品放入大的烧杯中，并向盛有样品的烧杯中加入自来水泡2～3 h，然后将烧杯中浸泡好的样品和水一起倒入直径为0.5 mm的土筛，用自来水反复冲洗筛中的样品，直到将粘附在根系的泥土冲洗干净为止，并用镊子将混杂在根系中的枯叶、砂粒、碎石等杂物摘出，将洗干净的根系收集到铝盒，放入烘箱，温度控制在80 ℃，连续烘干24 h，取出后冷却30 min，用千分之一的电子天平称重。

1.4.2 根系体积 ? ?根系体积的测定方法采用排水法，取样时间分别安排在2016年5月和2016年8月。用铁楸挖取大于10 cm×10 cm×10 cm的样方，每个处理取3个重复，然后用刀片将多余的部分去除，将处理好的样方装入预先准备好的自封袋带回实验室。先将每个样方用水浸泡2 h，冲洗掉根部的泥土，用剪刀将草坪草地上部分与根系分离，将分离出的根系在室温下自然晾干，达到根系表面无水但不萎缩的状态待测，用精度为1 mL的量筒测量，测量时先在量筒中加水并记录水的体积，记做V（水），然后将处理好的根系全部放入水中，这时的体积记做V（根+水），则根系的体积V（根）= V（根+水）- V（水）。

1.5 数据统计与分析

试验数据采用SPSS 22软件进行处理与分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理不同耕层深度内草坪草根系分布状况

由图1可知，各个生长期内各处理的草坪草根系在空间上的分布均呈现出根系生物量随着土壤深度的增加而减少的特点。2015年10月，在0～5 cm和5～10 cm土层深度内草坪根系生物量均表现为污泥营养土处理最高，其次是腐熟玉米秸秆，二者差异不显著（P>0.05），但均显著高于对照、锯末、草絮3个处理（P<0.05），当年玉米秸秆与各处理差异均不显著（P>0.05）;2016年5月，在0～5 cm和5～10 cm土层深度内草坪根系生物量均表现为污泥营养土、腐熟玉米秸秆和当年玉米秸秆处理显著高于对照、锯末、草絮3个处理（P<0.05），与2015年10月结果相比，当年玉米秸秆处理的作用提升，应该是与当年玉米秸秆随着时间的推移腐熟程度增加有关;2016年8月，在5～10 cm土层深度内差异情况结果同2015年10月，但在0～5 cm的土层深度内草坪根系生物量表现为污泥营养土处理最高，与腐熟玉米秸秆处理差异不显著（P>0.05），但显著高于当年玉米秸秆处理（P<0.05），三者均显著高于对照、锯末、草絮3个处理（P<0.05）。

2.2 不同处理在不同生长期的草坪草根系总生物量的变化

由图2可以看出，各处理的草坪草根系总生物量在不同生长期的变化比较明显，总体趋势是各处理的根系总生物量均在2016年8月最高，2015年10月最低（除了污泥营养土处理外）;处理间草坪草根系总生物量在污泥营养土、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆处理各生长期内均显著高于草絮、锯末、对照处理（P<0.05）。

2.3 不同处理在不同生长期草坪根系生物量的垂直分布规律

由图3可以看出，不同生长期各处理在0～5 cm耕层的根系生物量均占到根系总生物量的73%以上，对照0～5 cm耕层根系生物量在各个生长期均占到82%以上，其中2015年10月占比高達92%;与2015年10月相比较，同一处理在2016年5月和8月5～10 cm耕层根系生物量占比均增加;同一生长期同一处理的0～5 cm与5～10 cm耕层间的根系生物量占比之差在2015年10月表现为当年玉米秸秆<腐熟玉米秸秆<污泥营养土<锯末<草絮<对照，在2016年5月表现为污泥营养土<当年玉米秸秆<腐熟玉米秸秆<锯末<草絮<对照，在2016年8月表现为当年玉米秸秆<腐熟玉米秸秆<污泥营养土<草絮<对照<锯末。

2.4 不同处理不同耕层深度根系体积

根系体积直接反映了植物根系与土壤的接触面积，接触面积越大，植物根系吸收养分和水分的能力就越强，但测定根系体积的研究方法应用比较少，因为少量大根系与大量小根系具有相同的体积，本研究采用分层研究的方法，一方面研究用的高羊茅草坪草主根与须根的体量区别不明显，5～10 cm的耕层内多以细小须根为主，所以分层研究能更好地反映实际情况。由表1可知，污泥营养土处理每一个耕层深度内的根系体积均显著高于对照和锯末在相应生长期相同耕层内的根系体积（P<0.05），其余4个处理与对照组差异均不显著（P>0.05）。

由图4可以看出，与根系生物量变化趋势一致，2016年8月各处理的根系总体积均显著高于2016年5月;同一生长期内不同处理根系总体积均表现为污泥营养土>腐熟玉米秸秆>当年玉米秸秆>草絮>锯末>对照，其中2016年5月污泥营养土与其他处理及腐熟玉米秸秆与锯末和对照差异显著（P<0.05），2016年8月污泥营养土与其他处理及腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆和草絮与锯末和对照差异显著（P<0.05）。

3 结论与讨论

根系是草坪吸收、贮存营养物质的重要器官。根系发育的好坏直接影响到整个草坪植株的物质积累，根系的体积直接反映草坪根系与土壤的接触面积，接触面越大，植物根系吸收水分养分的能力就越强[5]。与对照相比，添加污泥营养土、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆、锯末、草絮后，在各生长期0～5 cm和5～10 cm的耕层内根系体积及0～10 cm耕层内根系总体积均增加，且污泥营养土处理各耕层根系体积及根系总体积均显著增加（P<0.05），腐熟玉米秸秆的根系总体积显著增加（P<0.05），当年玉米秸秆和草絮在2016年8月根系总体积显著增加（P<0.05）;同一处理在0～10 cm耕层内根系总体积随草龄增大而增加。草坪草的根系主根少、须根多，在测定时少量的大根系与大量的小根系具有相同的体积，单纯测定根系体积来反映根系发育状况有一定的局限性，所以本试验又进一步对根系的生物量进行了分析。分析结果表明，各个生长期内各处理的草坪根系在空间上的分布均呈现出根系生物量随着土壤深度的增加而出现明显减少的特点，各处理的草坪的根系生物量73%以上分布在0～5 cm的耕层内，不同生长阶段的测试结果均体现这一分布规律，这与丁莎等[6]的研究结论一致;添加污泥营养土、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆的处理在各生长期（当年玉米秸秆2015年10月除外）0～5 cm和5～10 cm耕层内的根系生物量及0～10 cm耕层内根系总生物量均显著高于对照、锯末和草絮处理（P <0.05），锯末、草絮也高于对照但差异均不显著（P>0.05）;同一处理的在0～10 cm耕层内根系总生物量随草龄增大而增加，这与韩朝和常智慧[7]研究的污泥营养土对绿地植物的影响一文结论相似。影响草坪根系分布的因素主要包括土壤通气性、水分、养分、温度等，试验中各处理管理水平相同，即各处理在具有相同的水分和温度条件下造成上述差异的主要影响因素是土壤的通气性和养分供应。根系生物量增大说明土壤养分相对较高，同时根系生物量增大则根系吸收养分的能力会随根表面积的增加而增加，进而促进了根系向更深的耕层内发育[8-23]。

综上所述，各项指标的变化表明在草坪基质中添加锯末、草絮、腐熟玉米秸秆、当年玉米秸秆和污泥营养土后，能促进草坪的根系向更深层次发展，增加根系与土壤接触面积，增强根系吸收水分养分的能力。不同基质因其自身特性不同对草坪草根系生长发育的影响存在差异，本文所选用的5种基质中以污泥营养土的综合效果最好，其次是腐熟玉米秸秆。

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