盾构余泥用作3种绿化植物种植基质的改良处理及可行性评价

摘要  ［目的］研究城市固体废弃物盾构余泥的资源化处理方式，为盾构余泥的资源最大化利用和多元化利用提供参考。［方法］将盾构余泥和园林废弃物按不同比例配制成复合基质，通过盆栽试验研究不同基质的pH、容重、孔隙度、阳离子交换量、有效氮、有效磷、速效钾含量等基本理化性质，及各处理的发芽情况，分析不同基质对种子萌发的影响，探究适合用于绿化种植的基质配比。［结果］各改良基质处理下3种植物的综合评价指数不尽相同。熵权TOPSIS集成评价法分析结果显示，T40-5对盐肤木和草决明的综合评价指数最高，T50-3对刺槐的综合评价指数最高。［结论］盐肤木和草决明的最佳基质配方为：40%盾构余泥+40%园林废弃物+8%生物炭+10%膨润土+2%缓释颗粒肥；刺槐的最佳基质配方为：50%盾构余泥+30%园林废弃物+10%生物炭+8%膨润土+2%缓释颗粒肥。

关键词  盾构余泥；改良；种植基质；发芽指数；评价

中图分类号  S688  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）05-0212-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.050

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Improvement Treatment and Feasibility Evaluation of Shield Muck as Planting Substrate for Three Kinds of Green Plants

CHENG Yan1，2， XU Yong1，2， LI Lang1，2 et al

（1. Shenzhen Wenke Landscape Co.， Ltd.， Shenzhen， Guangdong 518000;2. Guangdong Landscape Architecture and Ecological Restoration Engineering Technology Research Center， Shenzhen， Guangdong 518026）

Abstract  ［Objective］ Search for a resource-oriented mode of shield muck， providing a reference for the maximum and diversified utilization of shield muck resources. ［Method］ Through pot experiment， the shield muck and garden waste compost were prepared into compound substrates according to different proportions， analyzing basic physical and chemical properties such as pH value， bulk density， porosity， CEC（cation exchange capacity）， available nitrogen， available phosphorus， available potassium content the and seeds germination of each treatment， so as to explore the suitable substrate ratio for green planting. ［Result］ The comprehensive evaluation indexes of the three plants under different ameliorated substrate treatments are different. The results of entropy weight TOPSIS integrated evaluation method show： T40-5 has the highest comprehensive evaluation index for Rhus chinensis and Cassia tora， and T50-3 has the highest comprehensive evaluation index for Robinia pseudoacacia. ［Conclusion］ Suitable formula for Rhus chinensis and Cassia tora is： 40% shield muck+40% garden waste compost+8% biochar+10% bentonite+2% slow-release fertilizer pellet;suitable formula for Robinia pseudoacacia is： 50% shield muck+30% garden waste compost+10% biochar+8% bentonite+2% slow-release fertilizer pellet.

Key words  Shield muck;Amelioration;Planting substrate;Germination index;Evaluation

基金项目  深圳市科技计划项目（KCXFZ202002011006491）。

作者简介  程艳（1994—），女，湖北荆州人，助理工程师，硕士，从事土壤改良及污染土壤修复研究。

*通信作者，高级工程师，硕士，从事园林景观与生态恢复研究。

收稿日期  2023-02-18；修回日期  2023-04-13

城市绿化种植用土广泛采用客土，客土质量良莠不齐，优质的种植土十分稀缺。另一方面，城市轨道交通不断延伸扩张，盾构弃土余泥产生量逐年增长。盾构余泥通常外运至渣土场填埋处理［1］，我国部分城市如深圳市现有填埋场容纳量已基本饱和［2］。部分企业将盾构余泥弃土烧结制砖，实现了盾构余泥的资源化利用。但在碳中和目标下，烧结工艺产生及排放的废气对工业碳减排造成了较大压力，难以大规模推广应用。盾构余泥透水性差、黏重紧实，不宜直接用作园林种植土。添加环境友好的改良材料是改良土壤养分状况及结构的有效途径。近年来，部分研究者开展了关于种植基质的材料、基质配比［3-6］方面的研究，大部分研究以泥炭、珍珠岩、椰糠为主要材料［7-10］。少部分研究开始关注园林废弃物作为基质材料的可行性，园林废弃物经堆肥化处理后，腐殖质物质和有效营养元素增加，可提高土壤的肥力，促进土壤团粒结构的形成，增加土壤孔隙［11］，在边坡绿化、植物栽培中均表现出了较好的使用效果［12-14］。已有研究提出，将园林废弃物堆肥制品用作土壤改良剂［15］。然而，以消纳和改良盾构余泥为目的的相关研究及应用仍较少。

为解决盾构余泥的就近处置，同时实现盾构余泥和园林废弃物这2种城市固体废弃物的资源化利用，笔者以盾构余泥为原料，将已粉碎腐熟的园林废弃物、生物炭、膨润土以不同比例调配种植基质，与中国城镇建设行业绿化种植土壤标准（CJ/T 340—2016）中各项指标及含量要求进行对比，并开展植物发芽试验，以期获得适用于城市绿化的优质种植土配比方案，为2种城市固体废弃物的资源化利用提供新的方法和思路，推动城市固体废弃物的资源化利用和无废城市建设。

1  材料与方法

1.1  试验材料

供试园林废弃物主要为城市绿化修剪产生的树枝粉和碎木屑，经高温腐熟消毒处理，各项指标均符合《园林绿化废弃物堆肥技术规程》（DB11/T 840—2011）。生物炭为自制，粒径0.08～0.25 mm。盾构余泥来源于深圳市后海地铁站盾构工程废弃余泥渣土，基本理化性质如下：pH 8.36、电导率（EC）0.622 mS/cm、容重0.967 g/cm3、有机质10.68 g/kg、有效氮2.57 mg/kg、有效磷12.33 mg/kg、速效钾10.07 mg/kg、阳离子交换量（CEC）14.34 cmol+/kg。膨润土购自广鑫源化工厂，粒径0.075 mm。生物炭颗粒缓释肥为自制，粒径3～4 mm，有效氮含量67.8 mg/kg、有效磷含量10.7 mg/kg、速效钾含量47.1 mg/kg，各项指标均符合中华人民共和国国家标准《缓释肥料》（GB/T 23348—2009）。

刺槐、盐肤木、草决明种子购自深圳市花卉批发市场。

1.2  试验设计

试验于2020年12月在深圳文科园林股份有限公司实验室塑料大棚进行。将盾构余泥、园林废弃物、生物炭、膨润土以不同体积比制备成6种改良配方。试验以盾构余泥为对照，共7个处理。其中，T40-1、T40-3、T40-5园林废弃物添加量均为40%，生物炭添加量分别为18%、10%和8%，膨润土添加比例逐渐增大，分别为0、8%、10%；T50-1、T50-3、T50-5园林废弃物添加量均为30%，生物炭添加量分别为18%、10%和8%，膨润土添加比例逐渐增大，分别为0、8%、10%，6组混合基质均添加2%的生物炭缓释颗粒肥，详见表1。

发芽试验容器为盆口直径26 cm、高22 cm的塑料花盆。基质经80%多菌灵800倍液喷洒消毒后装入花盆，基质容积占花盆总容积的90%。刺槐、盐肤木、草决明种子经85 ℃热水浸泡24 h后均匀撒入花盆，每处理3次重复，共63盆。每盆撒种量为50粒。15 d后统计种子发芽率和根长。

1.3  指标测定方法

试验对照组及添加园林废弃物、生物炭和膨润土的6个改良试验组，测定pH、容重、孔隙度、阳离子交换量（CEC）、有效氮、有效磷、速效钾含量等基本理化性质。pH、电导率（EC）、阳离子交换量分别参照国家林业标准LY/T 1239—1999中规定的电位法，国家林业标准LY/T 1251—1999中规定的电导法，国家环境保护标准HJ 889—2017中规定的三氯化六氨合钴-分光光度法；容重、孔隙度参照董爱香等［16］的方法。有效氮、有效磷、速效钾、有机质含量的测定参照鲍士旦的《土壤农化分析》［17］。

发芽率及发芽指数（GI）的测定：播种15 d后统计种子发芽率，并用游标卡尺测量种子根长。发芽指数（GI）的计算参照下式：

发芽指数（GI）=试验组发芽率×试验组平均根长对照组发芽率×对照组平均根长

1.4  数据分析

采用Excel 2013对试验数据进行整理，SPSS19.0对数据进行方差分析（one-way ANOVA）和多重比较（Duncan），显著水平设置为P<0.05。采用熵权TOPSIS集成评价法对试验组的基本理化性状和GI指数进行综合评价，得出最优的改良配方。

2  结果与分析

2.1  不同改良基质的基本理化性状分析

改良基质的pH、电导率、容重、阳离子交换量等基本性状如表2所示。pH一般在6.0～7.5［18］，过低、过高都会影响植物的生长。由表2可见，各处理pH差异显著，余泥添加量40%组明显高于余泥添加量50%组，但均在适宜范围内。

电导率（EC）是衡量基质可溶性养分含量的重要物理指标，通常不宜超过2.6 mS/cm［19］，各处理电导率差异显著，在0.6～0.9 mS/cm，属植物生长安全范围内。