施用排水污泥制有机营养土对国槐和刺槐种子萌发的影响

摘要 [目的]探究城市排水污泥制有机营养土对国槐和刺槐播种育苗及林下自然更新的影响，为其在国槐和刺槐林人工培育中的应用提供科学依据。[方法]将污泥制有机营养土产品与苗圃沙土按不同比例混合，加入蒸馏水浸泡不同天数后并制成浸提液，用作种子发芽试验过程中的营养液，在实验室的人工气候箱中进行种子萌发试验。[结果]添加适量污泥浸提液对国槐种子的发芽率、发芽进程、发芽效率和萌发潜力都有促进作用，大多以污泥产品占比20%影响更为显著，污泥用量过多反而会抑制国槐种子的萌发，总体表现为添加少量污泥促进萌发、过量污泥抑制萌发的效果;与国槐种子的结果相似，当污泥产品占比为20%时，刺槐种子的大多数指标都表现为对种子萌发有促进作用，但污泥施入对刺槐的发芽指数有抑制作用。并且浸提时间越长，对国槐和刺槐种子的萌发更加有益。[结论]城市排水污泥制有机营养土适量用作国槐和刺槐播种育苗的基肥和种肥是可取的，但仍需在实际生产中进行完善，充分考虑其合理用量并应用推广。

关键词 排水污泥制有机营养土;种子萌发;国槐;刺槐

中图分类号 S792.26  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2022）10-0079-08

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.10.020

Effects of Organic Nutrient Soil Made from Urban Sewage Sludge on Seed Germination of Sophora japonica and Robinia pseudoacacia

ZHANG Tian-yu，TANG Jiao，PENG Zuo-deng et al

（The Key Laboratory for Silviculture and Conservation of Ministry of Education，Beijing Forestry University， Beijing 100083）

Abstract [Objective] In order to explore the effect of using organic nutrient soil made from urban sewage sludge on the seed germination of Sophora japonica and Robinia pseudoacacia， and to provide scientific experimental basis for the application of sludge products in the artificial cultivation of Sophora japonica and Robinia pseudoacacia forest. [Method] The organic nutrient soil product made from sludge is mixed with the nursery sand in different proportions， and distilled water is added to soak for different days to make the extract， which is used as the nutrient solution in the process of seed germination test， and the seeds germination test is carried out in the artificial climate box in the laboratory. [Result] The results show that the addition of an appropriate amount of sludge extract can promote the germination rate， germination process， germination efficiency and germination potential of Sophora japonica， and the effect is more significant when the sludge product accounts for 20%. Excessive dosage will inhibit the germination of Sophora japonica. Generally speaking， the effect of adding a small amount of sludge to promote germination and excessive sludge to inhibit germination; similar to the results of Sophora japonica， when the sludge product accounts for 20%， most of the indicators of Robinia pseudoacacia show that the appropriate amount of sludge can promote the germination of Robinia pseudoacacia， but the application of sludge can inhibit the germination index of Robinia pseudoacacia. And the longer the extraction time， the more beneficial to the germination of Sophora japonica and Robinia pseudoacacia. [Conclusion] Appropriate application of urban sewage sludge to make organic nutrient soil is advisable as the base fertilizer and seed fertilizer for Sophora japonica and Robinia pseudoacacia sowing and seedling， but it still needs to be improved in actual production， fully considering its reasonable dosage and applying it.

Key words Organic nutrient soil made from sewage sludge;Seed germination;Sophora japonica;Robinia pseudoacacia

基金项目 国家发改委环境污染第三方治理“北京市污泥资源化苗圃种植项目”;北京生活集团污泥资源化苗圃种植项目（2017HXFWLXY023）。

作者简介 张天昱（1997—），女，天津人，硕士研究生，研究方向：林木种苗培育。通信作者，教授，博士，从事林木种苗培育研究。

收稿日期 2021-08-17

城市排水污泥作为处理城市污水过程中产生的剩余固体废物，对其的处理处置是需要解决的重要环境问题之一[1-2]。随着我国城市化进程的加快及社会经济的快速发展，城市污水的排放量日益增加，作为污水处理副产物的污泥产量也随之增加。污泥成分中含有丰富的氮、磷、钾等植物所需营养元素和有机质[3-8]，但污泥有异味，需要很大的储存空间，且可能含有有毒的有机污染物[9]，未经加工处理的污泥易造成污染地下水，增加土壤中的重金属含量，影响土壤结构和理化性质等环境问题[3]。使用高级厌氧消化技术处理污泥，消化后的污泥易于脱水，能够提高有机物降解率，杀灭病菌和蛔虫卵[10-11]。城市排水污泥的农林土地资源化利用是实现其无害化的重要途径[3-4]。Song等[12]通过试验研究得出，添加污泥能够促进植物对氮素的积累，促进光合作用的进行;王波等[13]从污泥浸提液对蔬菜种子及幼苗生理的影响的角度展开研究，结果显示，污泥浸提液在一定程度上会抑制青菜（Brassica chinensis）和油麦菜（Lactuca sativa）种子的萌发，造成幼苗细胞膜的损伤;乔永等[14]的研究结果表明，施用城市污泥会对桑树（Morus alba）种子的萌发及幼苗的前期生长产生抑制作用，但随着时间的延长会促进桑树幼苗的生长和生物量的积累。

国槐（Sophora japonica）和刺槐（Robinia pseudoacacia）是我国重要的造林绿化树种，国槐在造林中具有成活率高、寿命长、能抵抗有毒气体等优点，刺槐也是保持水土、防风固沙、改良土壤的重要树种，育苗造林绿化范围广泛[15-17]。国槐和刺槐主要通过种子繁殖。种子的萌发和生长是植物接触外界一切反应的开端，也是其对外界刺激最为敏感的阶段[18]。目前，有关高级厌氧消化处理后的污泥对槐类树种种子萌发与苗木生长的影响鲜见报道。为探究经过高级厌氧消化工艺处理的城市排水污泥在国槐和刺槐育苗及林地的应用效果，拓展污泥林地资源化利用的途径，笔者模拟采用处理污泥产品在林地施用后的土壤状态，研究经水浸渍后对种子萌发作用效果，以期为拓展高级厌氧消化污泥在造林绿化树种种子繁殖中的应用前景和途径提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料及来源

国槐种子于2018年11月采自山东菏泽，刺槐种子于2018年10月采自河北平泉。试验所用土壤采自北京市大兴区黄垡苗圃多年育苗地，取40 cm以内耕作表层，土壤基本理化性质：全镉（0.30±0.03） mg/kg，全铬（67.67±7.64） mg/kg，全铅（17.63±0.15） mg/kg，全汞（0.14±0.02）mg/kg，全铜（15.67±0.58）mg/kg，全砷（15.58±0.88） mg/kg，全锌（89.77±27.27）mg/kg，全镍（25.33±4.04） mg/kg，碱解氮（22.00±16.52） mg/kg，速效钾（230.67±69.95） mg/kg，有机质（13.72±1.25） g/kg，pH 8.59±0.11，容重（1.41±0.03） g/cm3，孔隙度（46.96±1.22）%，最大持水量（286.47±3.14） g/kg。

污泥产品由北京排水集团污泥处置分公司提供，采用高级厌氧消化处理污泥制成的有机营养土产品，相关理化性质：全镉0.79 mg/kg，全汞5.57 mg/kg，全铅15.55 mg/kg，全铬72.65 mg/kg，全砷12.25 mg/kg，全铜 208.50 mg/kg，全锌535.00 mg/kg，全镍34.75 mg/kg，全氮（N）3.16%，磷（P2O5）5.42%，钾（K2O）0.71%，含水率 58.40%，pH 7.50，粪大肠菌值>0.111个，未检出蛔虫卵，电导率204.50 mS/m。

供试污泥产品出厂测定各项指标含量均符合国标GB/T 24600—2009《城镇污水处理厂污泥处置 土地改良用泥质》[19]。

1.2 试验设计

1.2.1 种子处理。

分别选取大小均匀一致、颗粒饱满的国槐和刺槐种子，采用0.5% KMnO4溶液消毒预处理2 h，用无菌水冲洗3～5次后，将种子放入较大的容器内，倒入75 ℃的热水至没过全部种子，期间不断进行搅拌至水温降至35 ℃，每12 h换一次水，共计浸泡24 h。

1.2.2 浸提液制备。

将污泥与苗圃土壤过筛后置于3 L塑料桶中，各桶内污泥与土壤总质量均为1.5 kg，并均加入3 L蒸馏水进行充分混合，共计18桶，平均分为3组，分别按15、10、5 d共3个时长进行浸提，分别以A、B、C组表示。每组设定5个污泥质量占比梯度（分别以1～5代表5个占比），其污泥所占质量比依次设置为100%、80%、60%、40%、20%，以纯土壤浸提液为对照（CK），分别标记为A1～A5、B1～B5、C1～C5，对照组分别标记为A0、B0、C0。浸提完成后先用4层纱布滤去残渣，再用2层滤纸过滤后制得浸提液，保存于玻璃瓶中备用[20]。

1.2.3 测定方法。

试验地点在北京林业大学林学实验中心实验室。采用纸上发芽法，对国槐与刺槐种子分别设置4次重复，共计144个培养皿（90 mm），每个培养皿中铺1层滤纸，分别均匀摆放种子，其中，国槐树种各培养皿中摆放15粒种子，刺槐树种各培养皿中摆放20粒种子。分别加入不同处理的浸提液5 mL，于25 ℃恒温培养箱中（16 h光照，8 h黑暗，相对湿度75%）进行发芽试验。发芽试验持续时间为14 d，试验期间每天添加1次浸提液，保持培养皿中浸提液含量的稳定。自第2天开始，每天观察并记录种子的发芽情况和发芽数[21]。