1、 粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石基质对大白菜生长的影响粉煤灰是我国燃煤电厂的主要固体废弃物,其年排放量高达 3 000 万 t,年增储灰场用地逾 3.3 万 hm2,给环境和土地资源均带来巨大的压力1 。目前,对于粉煤灰的利用途径主要包括农用、建筑用料和环保材料等几个方面。农用粉煤灰,主要用于改良退化土壤2-4、生产肥料5;建筑用料方面,粉煤灰可作为建设道路、桥梁的主要材料6;粉煤灰用于环保领域,可作为吸附剂、中和剂在污水处理和废气净化方面进行应用7-8。粉煤灰具有疏松多孔、透气保水的特性,而且含有大量的植物中、微量营养元素9,在理想的基质与人造土壤的基本原材料。该研究将粉煤灰作为一种主料按一定
2、比例配制基质,观测大白菜在基质上的生长情况,评估粉煤灰添加效果,旨在为粉煤灰的资源化利用开拓新途径。1 材料与方法1.1 试验材料试验于 2013 年 11 月 28 日至 2014 年 1 月 3 日在扬州大学环境科学与工程试验中心进行。试验中所用的基质原材料包括粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣、蛭石。粉煤灰取自扬州华电发电厂,蚯蚓粪取自扬州大学有机固废蚯蚓消解基地,木薯渣来自江苏沃绿宝有机农业发展有限公司,蛭石来自石家庄灵寿县,市售基质来自于江苏科力农业资源科技有限公司。具体试验处理如表 1 所示。1.2 试验方法按照体积进行配比,将材料混合均匀,放入直径为 15cm 的花盆中,每个处理 3 次重复
3、,相对含水率控制在 60%90%。将已育好的大小一致的大白菜苗移栽到花盆中,在相同的光照、温度、水分条件下进行培养,35d 后采样测定。1.3 项目测定移栽 35d 后测定大白菜株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数和叶绿素含量。其中,株高、茎粗、叶宽、叶长、伸展度采用直尺测量法,叶片数直接计数,采用 SPDA 分析仪对 3 片老叶的叶绿素含量进行测定。1.4 数据分析采用 Office 2003 软件和 SPSS 18.0 软件对试验数据进行处理和统计分析。2 结果与分析2.1 不同基质配比对大白菜生长的影响由表 2 可知,不同处理之间株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数均有一定的差异性,在粉煤灰添加
4、量为 50%时各项指标总体最佳。其中,处理 T1、T2 长势较好,株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数均在 T2 时达到最大值,T9 处理各项指标值最小,最大值分别比最小值高出了 83.3%、66.6% 、58.2% 、58.8%、36.4%。株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数的大小与粉煤灰、蚯蚓粪、木薯渣比例表现出一定的相关性,相关系数如表 3 所示。由表 3 可知,大白菜叶宽、叶长、伸展度和叶片数与粉煤灰加入量呈显著的负相关性,叶宽、叶长、伸展度与蚯蚓粪加入量有显著的正相关性;叶宽、叶长、伸展度和叶片数与木薯渣有显著的正相关性;株高的变化与 3 种原料加入量的相关性均未达到显著水平。2.2 不同
5、基质配比对大白菜叶绿素的影响由表 4 可知,大白菜前 3 叶叶片的 SPAD 值在不同处理之间差异有一定差异,在粉煤灰添加量为 50%(T1、T2)时叶绿素含量相对较高,光合能力较强。前 3 叶叶片的 SPAD 值与基质配料的加入量之间也有一定的相关性,其相关系数如表 5 所示。由表 5 可以看出,大白菜前 3 叶的 SPAD 值与粉煤灰的添加比例呈负相关性,其中第 1 叶达到显著水平,第 2 叶与第 3 叶达到极显著水平。前 3 叶的 SPAD 值与蚯蚓粪的添加比例均呈极显著正相关性。第 2 叶 SPAD 值与木薯渣添加比例呈显著的正相关性,第 3 叶 SPAD值与木薯渣添加比例呈极显著的正
6、相关性,而第 1 叶 SPAD 值与木薯渣添加比例相关性不显著。2.3 粉煤灰基质与市售普通基质的效果对比在试验过程中,同时也采用市售普通基质进行对比试验,栽培管理措施完全相同,其数据如表 6 所示。由表 6 可知,大白菜在粉煤灰基质与市售普通基质育苗,其生长形态指标和叶绿素含量均有明显差异。粉煤灰基质所育大白菜的株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数分别高于市售普通基质上的16.7%、1.3%、27.2%、19.8%和 15.4%;而大白菜前 3 叶叶绿素含量明显小于市售普通基质,第 1 叶、第 2 叶、第 3 叶的叶绿素含量分别是市售普通基质育苗的 42.0%、75.0%、68.9%。从第 1
7、叶与第 3 叶叶绿素的相对含量来看,市售普通基质为 0.30,而粉煤灰基质为 0.18,可见粉煤灰基质存在导致大白菜叶片过早黄化的问题。3 讨论与结论该试验结果表明,粉煤灰基质能够促进大白菜的生长,其叶宽、叶长、株高、伸展度、叶片数均高于对照。首先,粉煤灰能改善基质的物理性质,增加了基质的持水性和透气性10。其次,能增加基质的阳离子交换量11和植物生长所必需的部分大、中、微量元素,如P、K、Ca 、Mg 、B 等元素 12;最后,粉煤灰作为一种多孔性物质4,为微生物的繁殖提供了良好的场所13,土壤酶活性增加,有利于土壤中多种养分的有效化。粉煤灰常用于土壤改良、有机堆肥生产等,而将粉煤灰作为基质
8、材料的研究较少。高祥伟等14利用 1%粉煤灰+有机肥处理改良重金属污染的土壤,取得了良好的效果。Niina 等15 利用粉煤灰处理餐饮垃圾,能够显著增强发酵过程中氧气的利用率,减少恶臭气体的排出。李珊等16利用粉煤灰分别与粘土、砂土、秸秆按照 31 的比例混合,作为黑麦草育苗基质,得出粉煤灰+粘土为黑麦草的最佳生长基质。因此,粉煤灰农用是其资源化处理的一种重要途径,利用粉煤灰复配新型基质是可行的。由试验结果可知,与市售基质相比,粉煤灰基质所育大白菜叶片的叶绿素含量明显偏低。粉煤灰经过是燃煤经过充分燃烧的产物,含氮、硫等营养成分很少;粉煤灰 pH 值一般在 81117,木薯渣 pH 值一般在 4
9、.0 左右18,二者混合可以在一定程度上中和彼此的酸碱性,但木薯渣添加比例偏低,难以使混合基质 pH 值下降至作物最适范围;粉煤灰含有多种金属矿物质元素,如 Ca、Mg、Fe 等营养元素比例偏高,甚至可能还含有有害重金属元素 Pb 等,对植物生长所产生的影响作用尚存在不确定性。在该试验研究中,粉煤灰添加比例与多种作物生长指标间呈显著的负相关关系,试验处理的粉煤灰基础用量可能偏高,应继续增加木薯渣的用量。Menzies 等19得出当粉煤灰添加量为 10%时,显著促进了土豆和马铃薯的生长,当粉煤灰添加量大于 20%时抑制了植物的生长;Belyaeva 等20研究表明,在堆肥过程中粉煤灰添加量超过 25%时,没有提高堆肥质量参数的效果。因此,在进一步深入研究时可适当减少粉煤灰的添加比例。粉煤灰作为一种工业废弃物,用于新型基质配伍加以资源化利用具有一定的环保生态与经济意义。粉煤灰基质能显著提高大白菜的株高、叶宽、叶长、伸展度、叶片数等指标,但降低叶片叶绿素含量。在今后的研究中建议适当减少粉煤灰的添加量,减少粉煤灰对作物可能造成的不良影响。
