提要:泥炭在我国屋顶绿化基质中的应用非常广泛，但泥炭属于不可再生资源。为了探索合适的营养土来替代泥炭，本研究选取园林废弃物堆肥、泥炭、蛭石和砂土四种原料，并将其按不同体积比制备成6种栽培基质T1～T6，以屋顶绿化常用植物佛甲草作为供试植株，通过盆栽实验研究不同处理基质理化性状的差异以及对佛甲草生长的影响，采用熵权系数与TOPISIS集成评价法对各项指标进行综合评价，筛选出最佳基质配方。研究结果表明:添加园林废弃物堆肥可提高基质的容重、持水孔隙，降低基质的总孔隙和通气孔隙;还可提高基质的pH、EC值、有机碳、全氮、有效磷和速效钾的含量。同时，添加园林废弃物堆肥能显著提高佛甲草株高和叶片叶绿素含量(P<0.05)，对佛甲草生长具有明显的促进作用。通过综合评价得出最佳基质配方为T3，即园林废弃物堆肥:蛭石:砂土体积比为6:4:1，可作为佛甲草栽培的替代基质。
关键词:屋顶绿化;园林废弃物堆肥;盆栽实验;佛甲草
佛甲草(SedumlineareThunb)，景天科景天属多年生草本植物，具有极强的耐旱、耐贫瘠性，在屋顶、墙上、河堤坝、斜坡路等硬质界面上以及大部分花草因干旱难于生存的地方，它都能正常生长，常年只靠自然降雨，几乎不用人工施水浇灌，经驯化培育后被大量用于干旱地区的地面覆盖及城市屋顶绿化，表现出广阔的应用前景[1]。
屋顶绿化对改善城市生态环境具有重要作用，而栽培基质是屋顶绿化成功实施的一个关键因素。由于受屋顶承重、排水等条件的限制，屋顶绿化基质需满足质轻、保水、通透性好、性状稳定且环保等要求[2]，而自然土壤无法满足屋顶绿化的需求。因此，性状良好的泥炭作为栽培基质成为屋顶绿化的首选，然而泥炭是不可再生资源，过度开发不仅会破坏泥炭地的生态环境，而且会导致自然资源的迅速枯竭，因此，亟需寻找其他可替代资源[3]。园林废弃物主要是指园林植物自然凋落或人工修剪所产生的植物残体，主要包括乔灌木修剪物(间伐物)、草坪修剪物、杂草、落叶、枝条、花园和花坛内废弃花草等[4]，具有易获取且来源广泛、质轻、可再生、可生物降解等优点[5]。园林废弃物经堆肥化处理，即将园林废弃物经过粉碎处理至一定粒径后，加入微生物菌剂，调节堆体水分含量、C/N比，再加入外源调节剂，在有氧发酵作用下有机物质分解，形成大量营养元素和腐殖质物质增加的有机产品是一种潜在理想栽培基质，可以作为土壤调节剂和植物营养源，能有效地改善土壤结构、提高土壤肥力[6]。翟军等[7]研究发现，在西北干旱区(克拉玛依农业开发区)，添加园林废弃物堆肥可有效改善土壤有机质含量偏低，缺磷少氮，肥力较低的问题，对干旱荒漠区造林以及贫瘠土地改良有着重要的应用价值。张璐等[8]等研究发现，园林废弃物堆肥对青苹果竹芋具有明显的促进作用，可用作青苹果竹芋无土栽培的代用基质。然而目前将园林废弃物堆肥用作土壤改良剂、一般栽培基质或育苗基质的研究较多，在屋顶绿化栽培基质的研究方面却鲜有报道。文中将园林绿化废弃物堆肥、泥炭、蛭石和砂土以体积比制备成6种混合栽培基质，以屋顶绿化常用植物佛甲草作为供试植株，研究园林绿化废弃物堆肥作为屋顶绿化基质的栽培效果，为园林废弃物堆肥的资源化利用提供科学的理论依据。
1材料和方法
1.1供试材料与试验设计
供试园林植物为佛甲草，购自北京市丰台区四环花木中心，泥炭、蛭石和砂土购自上海小凡园林绿化有限公司，园林废弃物堆肥取自北京花乡苗木集团有限公司。园林废弃物堆肥中pH值为8.59，EC值为195mS/m，有机质含量为500g·kg-1，全氮含量为18.3g·kg-1，全磷含量为7.2g·kg-1，全钾含量为11.6g·kg-1，其余各指标均符合《园林绿化废弃物堆肥技术规程》(DB11/T840-2011)。
在前期试验的基础上，将园林废弃物堆肥、泥炭、蛭石和砂土以体积比制备成6种混合基质(T1～T6)。其中，T1～T3作为实验组，主添加物料为园林废弃物堆肥，添加量占基质总体积的比例逐渐增大，分别为44.5%、50.0%、54.5%，蛭石分量分别占基质总体积的33.3%、20.0%、36.4%;砂土分量分别占基质总体积的22.2%、30.0%、9.1%;T4～T6作为对照组，主添加物料为泥炭，具体情况见表1。在植物栽植前先采集各处理基质样品并测其理化性状，测定指标包括容重、总孔隙、通气孔隙、持水孔隙、pH值、EC值、有机碳含量以及全氮、速效磷、速效钾含量，每个处理的测定重复3次。然后于2017年7-10月在北京林业大学八家苗圃进行植物盆栽试验。选取株高约3～4cm，生长健壮、根系完整且大小一致的佛甲草幼苗栽植于塑料花盆内，每盆栽植3株，每个处理设5个重复。花盆统一规格为上口内径23cm、高25cm、底部内径20cm，基质容积占花盆总容积的90%。试验期间给花盆中定期定量浇水，不施肥。
1.2试验方法
试验中其观测指标基质容重、总孔隙、持水孔隙、通气孔隙、水气孔隙比特性的测定参照田赟等[9]的方法。pH和EC值(电导率)用MP521-台式pH和电导测量仪(上海信仪表厂)测定，基质有机碳、全氮、速效磷和速效钾含量参照鲍士旦[10]的方法测定。
株高的测定:于2017年7月份开始，每隔15d用钢卷尺测量一次自然生长状态下各处理植物的株高，到9月底结束，共测量6次。
叶绿素含量的测定:于2017年9月底的一个晴天上午9:00至11:00，用SPAD-502叶绿素仪(日本柯尼卡美能达生产)测定植物叶片叶绿素含量，测定时避开叶片中部的主脉，每株测定3个叶片，每枚叶片测定3次，结果取平均值。
1.3数据处理
采用MicrosoftExcel2010进行数据整理，利用SPSS19.0软件对数据进行单因素方差分(one-wayANOVA)析和Duncan多重极差检验法比较不同处理间的差异，显著水平设置为P<0.05。采用熵权系数与TOPISIS集成评价法对不同基质的理化性状以及佛甲草的生长状况进行综合评价，得出最优的基质。
2结果分析
2.1不同处理基质理化性状分析
不同处理下基质的容重、总孔隙、通气孔隙、持水孔隙和水气孔隙比等物理性状如表2所示。对于屋顶绿化基质来说，基质的物理性状指标尤为重要。容重是基质的基本物理性状，直接影响基质的蓄水性和通气性，并间接影响基质肥力和植物生长状况[11]。基质的容重不能太大或太小，若容重过大，会增加屋顶负荷，若容重过小，则失去了对植物的支撑作用。理想基质的容重应该在0.1～0.8g·cm-3[12]。由表2可知，不同处理下基质容重大小排序为T2>T1>T5>T3>T4>T6，园林废弃物堆肥组基质的容重明显高于泥炭组，各处理基质容重在0.31～0.44g·cm-3，均在理想基质范围之内。
孔隙度能很好地反映基质的通气和水分平衡状况，孔隙度越大，基质容纳的空气和水越多，通气孔隙度反映的是基质的排水能力，持水孔隙度反映的是基质的保水能力[13]。水气孔隙比能够反映基质间水和气的状态，如果水气孔隙比大，说明基质持水量大，贮水力强，通气性就弱;反之，持水量小，贮水力弱，通气性就强[14]。一般理想基质要求总空隙在70%～90%，通气孔隙大于15%，水气孔隙比在1.5～4:1[15]。本试验中T1、T2、T5的总孔隙分别为67.50%、66.45%、68.30%，略低于理想基质范围，T3、T4、T6的总孔隙分别为70.19%、71.32%、72.08%均在理想基质范围之内。各处理通气孔隙在17.54%～25.92%，持水孔隙在46.16%～49.40%，水气孔隙比在1.78～2.79，均在理想基质要求范围之内。园林废弃物堆肥组总孔隙和通气孔隙低于泥炭组，而持水孔隙高于泥炭组，表明园林废弃物堆肥替代泥炭后基质的透气性有所降低，但提高了基质的保水能力，能够减少植物在生长过程中受干旱胁迫的影响程度。
不同处理下基质的pH、EC值(电导率)、有机碳、全氮、速效磷和速效钾等化学性状如表3所示。pH值是影响植物生长和养分吸收的重要环境因素之一，过高或过低会严重影响作物的生长和品质。一般理想基质的pH值应该在6.0～7.5[16]，由表3可知，各处理基质pH值大小排序为T3>T2>T1>T4>T5>T6，添加园林废弃物堆肥可提高基质的pH，本试验中各处理基质pH为6.00～7.03，均在理想范围之内。
EC值是基质浸提液中可溶性盐浓度指标，反映基质中可溶性养分含量，EC值过高会构成渗透逆境导致植物盐害。有研究认为[17]理想基质EC值≤2600μS·cm-1，本试验中不同处理下基质EC值为522.40～1325.00μS·cm-1，均在这一范围之内。各处理基质EC值大小排序为T3>T2>T1>T6>T5>T4，园林废弃物堆肥组基质的EC值明显高于泥炭组，说明园林废弃物堆肥能提供更多的可溶性盐含量方便植物吸收利用，有利于植物的生长。
有机质是衡量基质肥力的重要指标之一，由表3可知，不同处理下基质有机碳含量大小排序为T3>T2>T1>T6>T5>T4，各处理基质有机碳含量在156.59g·kg-1～251.96g·kg-1，添加园林废弃物堆肥可显著提高基质的有机碳含量。
全氮是植物生长所需氮素的重要来源，氮素与植物叶绿素、光合作用等过程具有紧密作用[18]。磷对植物体内许多重要化合物的合成具有重要作用，促进植物体内碳水化合物和蛋白质的合成过程和运输过程，有助于提高植物的抗寒性和抗病能力[19]。钾元素对植物积累有机物、合成蛋白质具有重要作用，能增强植物对低温、干旱等不利气候环境及病虫害的耐性和抗逆性，促进植物茎秆粗壮生长[20]。本试验中，不同处理下基质全氮、有效磷、速效钾含量大小排序为T3>T2>T1>T6>T5>T4，各处理全氮、有效磷和速效钾分别为7.58～16.24g·kg-1、306.37～715.14mg·kg-1和529.70～1003.83mg·kg-1，添加园林废弃物堆肥可显著提高基质的全氮、有效磷和速效钾含量。
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