城市污泥用作草坪基质 目前有哪些研究进展？
针对城市污泥堆肥特点，阐述了国内外城市污泥堆肥用作草坪基质的研究现状。总结了污泥堆肥用于草坪生产存在的问题，并认为研究重点应放在污泥堆肥混合基质的组成，水肥管理技术、草种的筛选、规范堆肥生产和草坪质量综合评价标准及可能存在的环境问题等方面，另外，需要加大高新技术的投入促进产业化，以便为污泥堆肥用作草坪基质提供确实的理论指导和技术支持。
随着城镇化的快速发展，人们对草坪需求量和档次要求日益提高，绿色城市建设需求提高。优质草皮的生产不仅与草品种有关，而且与草坪栽培基质的选择也密切相关。传统草坪生产基质一般取自农田，对土壤结构破坏严重，而且病虫害和杂草难以控制，生产周期长。有些城市采用建筑垃圾作为种植土，但由于忽略园林绿化用土的标准和要求，营养物质匮乏，容重较大导致土壤质量普遍下降并出现植物长势不良、养护管理困难等问题。为有效解决传统草坪的弊病，无土草皮应运而生。常规的无土草坪栽培基质如蛭石、岩棉等虽具有理想的理化性状，但因其养分不足、价格昂贵，在实际生产中并未得到推广和普及。
随污水处理量的增加，污泥产量日益剧增，据估计2013年中国的污泥产量将达到3000万吨。而堆肥资源化利用成为污泥处理的主要方式之一。与泥炭相比，污泥堆肥具有轻质、无害、富含氮磷等养分的特点，是一种潜在的理想草坪基质。用其生产草坪时税后利润和净现值均为传统生产模式的3.3倍，从经济性上是显著可行的。因此，用污泥堆肥替代土壤或无机栽培基质生产无土草坪可提高草坪品质，节约成本，还可以有效消纳污泥，缓解园林基质匮乏的压力，是一个极具应用价值，可持续的污泥资源化途径。
1国内外的研究现状
国外研究较多的是将污泥堆肥与土壤或砂石等按一定比例混合建立草坪草，即将其作为中等肥料，调节剂或土壤改良剂使用的。我国以污泥堆肥为主的草皮栽培基质的开发起步较晚，一般是将污泥堆肥与生活垃圾，工农业废弃物等混合进行草坪草的研究。如陈同斌等将城市污泥、秸秆等经堆肥化处理后加入蛭石、钾肥等配料开发的地毯式草皮基质便得到了广泛应用。
2目前污泥堆肥用作草坪基质存在的问题
2.1污泥堆肥混合基质筛选
污泥堆肥混合基质包括有机-有机，有机-无机两种类型，这些复合基质综合了各种组成物料优良的理化性质，有利于提高栽培效果。选择能够循环利用、就地取材，不污染环境、栽培效果好的陪选料是污泥堆肥混合基质草坪利用的发展方向。但是，组成物料的选择必须具有科学性，并应根据不同基质材料理化性质及不同植物幼苗生物学特性进行配比，否则污泥堆肥混合基质生长效果不如单一基质。各地的气候、资源等因素不同，使得各地对基质的要求不同，陪选料的选用地域性很强。长途调运不仅增加成本，而且一种陪选料在某一地区使用较好不代表其具有普遍适用性。如黑龙江省，可以重点发展以木屑、稻壳、秸秆、落叶、炉渣等陪选料为主的污泥堆肥混合基质。既避免了环境污染及资源浪费，又能产生更多的经济效益、实现草业可持续发展。
在草坪生产中，污泥堆肥对草种的发芽有一定的延迟作用。然而，掺入污泥堆肥利于促进草坪根系生长，显著增加地上生物量，使成坪速度加快，从而缩短了成坪周期。因此，从污泥堆肥影响草坪草总生物量和生产周期的角度分析，无论其与何种陪选料混合，污泥堆肥的施用量都有一个最佳范围。另外，由于城市污泥堆肥来源和处理程度差异较大，所以污泥堆肥混合基质不像广泛的无土栽培基质那样具有固定的理化性质，其与陪选料的准确配比也会因地而异。
2.2发芽率低的问题
对草坪而言，污泥堆肥中盐分含量通常偏高，超过植物生长适宜范围会抑制种子发芽。国内外学者认为随着灌溉和降水，这种抑制作用会逐渐减小，发芽率最终会达到正常水平。另外，污泥堆肥的养分组成也可能存在不平衡的问题，甚至对植物根系造成直接伤害。虽可采用2~3倍水量淋洗的方法消除盐分对幼苗的毒害。但这样处理会消耗大量的水资源，方法可行但与目前节约用水的政策相悖。但也有研究发现，与园土相比，堆肥可增加土壤可溶解有机碳含量和土壤微粒结构，倾向于降低土壤的电导率，其在酸性土壤中具有一定的缓冲能力，有助于缓解土壤盐碱度，而且不存在盐分毒害问题。因此，关于盐分是否毒害幼苗的问题需要进行进一步的论证。
另外，其他因素对草坪草发芽及生长也会产生一定的影响，例如播种方式、播种位置等。而且从植物生理的角度来说，也可以采用生根粉，矮壮素等植物生长调节剂对草坪草的萌发及生长加以调节。
2.3草种的筛选
盐胁迫是限制草坪草生长的主要环境因子，除了将污泥堆肥与其他物质混合加以调节外，选择耐盐草种也非常关键。而研究草坪草的抗盐机理及其对盐分的适应和调节机制，对于筛选适合不同城市污泥堆肥盐浓度的草坪草种有重要的意义。例如，碱茅草对土壤中的Na+有较强的抗性，常用于盐碱土地区草坪的建植和公路护坡，将其用作污泥堆肥基质生产无土草坪是一个不错的选择。刘一明在比较盐胁迫下光合生理及根系蛋白的表达差异下，得出了抗盐性与其较高的POD，APX活性及ATP合成能力有关的结论，为研究草坪草的抗盐机理方面做出了积极贡献。
不同草种对污泥堆肥的敏感性大有不同。如最适合高羊茅无土草毯配方为50%污泥堆肥+20%河沙+30%珍珠岩和60%污泥堆肥+20%河沙+20%珍珠岩，而马尼拉结缕草无土草毯优化配方为50%菇渣+20%河沙+30%污泥堆肥或40%菇渣+20%河沙+40%污泥堆肥。未来可全面系统地对各地的气候、土壤等自然条件进行草坪草质资源剖析或者在逆境胁迫等恶劣条件下进行品种选育，不断优化草种种质，使污泥堆肥混合基质无土草坪的应用范围更加广泛。
2.4用水量大的问题
在水资源日益紧张的城市地区，无土草坪成坪过程中浇水次数频繁，节约用水已是不可忽略的问题。建设节水型草坪已然成为草坪业的发展的一个重要方向。而污泥堆肥会增加土壤孔隙度及土壤的蓄水保水能力，并且随污泥堆肥施用量的增加，土壤的水分含量和持水量明显增加。因此，污泥堆肥不仅显著增强了栽培基质的保水性能，还有利于提高随后的抗旱能力。
不同灌溉水平下，不同草坪草的耐旱能力不同。未来可加强在干旱条件下草坪草生理生化和耐旱机理的研究，以便于区分不同草坪草间的抗性差异，深入了解其抗性机理和外在表现之间的关系，从而根据草坪草外观表现采取相应的栽培措施和灌溉方案。
保水剂具有保水，保肥，刺激植物根系生长和发育，在干旱条件下保持较好长势等功能。在草坪建植时，将保水剂和污泥堆肥进行混施可减少浇水次数，提高草坪草的出苗率，还可明显降低草坪草的蒸散量。另外，采用先进的灌溉技术如膜下滴灌技术，也可为水资源匮乏地区人工草坪建植提供技术保障。
2.5评价标准不一
在污泥堆肥效果方面，由于污泥堆肥来源与处理方法差异较大。目前还没有建立一个系统的数据化标准，只有感官标准，随意性太大，产品质量不稳定，这些都不利于污泥堆肥混合基质用于草坪的工厂化生产和推广。因此，我们需要同生产实践相结合，根据基质产品的不同用途划分产品类型，并制定相应的产品质量标准。分别对腐熟度、盐分、重金属和耗氧速率等进行规定，为基质产品的科学合理使用提供技术保障。
在草坪综合质量评价方面，国家还未建立全面系统、简便易行的草坪质量评价体系。在做比较，判断，决策时，密度，盖度，质地，色泽等指标的重要性(即权重值问题)往往难以量化，这给应用一般的数学方法解决草坪质量评价问题带来本质上的困难，由于目前没有统一的参照标准，意见往往不一致，使权重值的确定带有较大的主观性。可采用模糊关系矩阵和层次分析法原理结合构造数学模型综合评价草坪质量。草坪质量评价体系是否合理直接影响到草坪整体性状的评定，成坪后的经济，社会及生态效益，也直接影响到基质优劣的筛选。因此，需要采用科学的方法对数据进行分析，尽量减少人为主观因素的影响。
由于草坪生产者和致力于污泥堆肥草地利用的研究人员考虑的出发点不同，对于污泥堆肥混合基质的筛选结果也会略有所不同。可分别从基质的理化性状、基质选材成本、草坪整体质量、尽量使用污泥堆肥、草坪生产周期长短以及基质的理化性状与草坪草的生长指标结合等角度来评价基质的优劣。
2.6可能的环境问题
污泥堆肥作为草坪基质最基本要求是对草坪草生长有益而无害。在植物性毒素对草坪草影响方面，国内外研究成果比较一致，污泥堆肥混合基质可显著缩短草坪成坪时间，明显提高草坪质量，高的重金属含量对植物生长没有负面影响，长期施用时植物没有出现镉、汞毒害等现象。
由于重金属具有难降解性和相对稳定性，人们普遍担心重金属会对环境和人类健康产生不良影响。针对此问题，国内外学者开展了大量研究，在堆肥过程中加入生物炭、石灰等钝化剂可明显降低重金属的生物有效性。长期研究发现，污泥堆肥后有机质的矿化虽会增加重金属活动性，但地面径流和渗滤水中重金属含量均未明显增加，也未发现重金属活性随时间延长而增加的现象。污泥堆肥中高有机物含量也可促进植物对重金属的吸收和固定，可根据不同草对重金属的吸收特性选择草种净化污泥，减少污染物对土壤和地下水的负面效应，如利用超积累植物来清除基质中重金属等。因此，为安全起见，通过采用各种规避措施，并且严格控制污泥堆肥的使用量，污泥堆肥将不会对地表水和地下水产生不良影响，其中的重金属和有机污染物也不会对径流和渗滤产生明显的不良影响。
污泥堆肥富含养分，草坪铺设后，若这些营养未被草及时吸收，会增加淋溶和径流损失造成地下水二次污染。研究发现，在严重干旱条件下，污泥堆肥基质中的微生物活动始终保持较高。在浇灌条件下，其中的脲酶、磷酸酶等酶活性以及微生物属性被激发，可促进营养物质再利用。而且随着灌溉和降雨表层土壤中全盐量会明显下降，即使堆肥用量较大，其表层土壤中全盐量也可降至较低水平。另外，即使地下水中硝态氮的含量有可能超过地下水质标准，也可采用多次少量施用的方法解决营养成分过剩的问题。
2.7其他方面
传统有土草坪杂草问题比较严重，针对此问题，国内学者对工程化污泥堆肥生产草坪中杂草问题进行了深入分析，掺入污泥堆肥会增加伴生杂草总量和密度。为显著降低杂草密度，通常采用预喷施除草剂的方法，而适当增加污泥堆肥的施用深度或改变污泥堆肥施用方式也可达到相同的效果，如覆盖处理能显著抑制草坪杂草生长，抑制杂草率可达90%以上，这对有效解决杂草问题和指导草坪大规模生产有重要的意义。
污泥堆肥混合基质用作生产草坪还停留在人工操作，甚至是实验室短期试验研发阶段，并没有深入开展机械化生产研究。一方面是计算机技术，遥感技术，地理信息系统技术等高新技术在草坪研究中应用较少。另一方面是缺乏对不同地区、不同品种的草坪栽培与养护的指导和操作规范。在未来的草坪生产中，需要不断增加高新技术的投入，同时研究不同生物气候带城市中不同草种的水肥需求机制及相应的调控措施，以利于污泥堆肥混合基质草坪的产业化发展。
3结语
污泥堆肥用作草皮栽培基质可大幅度地缓解园林绿化基质匮乏的压力，具有较好的经济效益，环境效益和社会效益。为更加有效地促进产业化生产，需要加大高新技术的渗入。另外，污泥堆肥混合基质中堆肥与陪选料的配比，水肥管理，杂草、病虫害防治以及草种的筛选等还需要在实验以及生产中不断探索和总结，而且对于一些病原菌、重金属污染及其他可能的污染问题仍存在争议，研究尚未得出确切结论，污泥的草地利用研究应该继续深入，以便为污泥堆肥用作草坪基质提供确实的理论指导和技术支持。
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