利用园林绿化废弃物生产种苗基质关键技术研究与应用示范

摘要：将园内集中收集的枯枝、落叶经过破碎、调制、发酵、干燥、粉碎、包装等工艺生产出适合于花卉苗木容器苗培养的专用基质，筛选出适合园林废弃物发酵的优良复合菌种及氮源补充辅助材料，对生产的基质按不同比例组合进行了苗木繁殖试验，研究表明：经过邓恩桉、红叶石楠、红豆杉组培苗等苗木的培植试验，该基质可完全替代泥炭土，综合基质成本下降40%～50%；苗木培植基质最佳组合比例为70%基质+30%种植土 （体积比）。

关键词：园林废弃物；种苗基质；泥炭土；复合菌种；基质组合

中图分类号：TU986文献标识码：A文章编号：1674—9944（2014）09—0129—03

1引言

早在20世纪90年代，国外大多数国家就对园林有机废弃物提出了填埋和焚烧禁令。1999年欧盟明确提出到2006年城市可降解城市废弃物填埋量是1995年填埋的75%，到2009年填埋量则为1995年的50%，到2016年则为1995年的35%。在美国，园林有机废弃物的收集处置不仅是园林部门自身的问题，美国环境保护署将园林有机废弃物作为城市固体废弃物的重要组成部分，从环境立法角度确保园林有机废弃物资源化利用。与之配套的还有一系列的补贴和鼓励政策，这些措施促进了园林有机废弃物的堆肥处置率和资源化利用率的提高。美国园林有机废弃物用于堆肥的比例从1990年的12.4%上升到2005年的62%，增加了4倍，堆肥的比例逐年上升。

国外利用园林有机废弃物进行堆肥处置是从20世纪30年代开始的，进入90年代以后，由于对园林有机废弃物等城市垃圾再生利用的广泛重视，欧美等发达国家开始进行园林有机废弃物的循环利用加工工艺研究，相继开发出适宜在园林花卉上使用的产品如花卉专用栽培基质、土壤高效改良剂、喷播纤维等产品，这些产品目前已经进入我国并得到应用。加拿大、美国、日本和德国等发达国家均非常重视利用堆肥技术处置园林有机废弃物，这样不仅能解决园林有机废弃物堆放、填埋和焚烧所带来的污染问题，同时又能生产出园林绿化急需的土壤改良剂和有机质，使城市生态进入良性循环。从20世纪90年代开始，国外一些研究机构已开始利用微生物有氧发酵技术处置园林有机废弃物，并利用处置后的产物加工园林专用种植基质、土壤改良剂和喷播纤维等产品。例如德国生产的“富利禾”系列产品就是利用园林有机废弃物经过微生物发酵后加入禽畜粪便，再经二次发酵后形成的，由于其有机质含量高，达到90%以上，施入土壤能够显著改善土壤结构，增强土壤微生物活性，因此具有明显的改土效果，除用于园林绿化，也广泛应用于高档蔬菜的生产中。

目前，我国对园林绿化废弃物的资源化利用正处于起步阶段，虽然部分省市做了有益的尝试，但产业链条尚未形成，使得产业发展受到一定阻碍。认真梳理园林绿化废弃物资源化利用产业发展中存在的问题，分析诸问题之间的关系并寻找解决途径，对该产业的发展是非常有益的。枯枝、落叶、草屑及其他绿化修剪物等园林绿化废弃物在传统观念中被当作“废弃物”处理，大部分的园林绿化废弃物与生活垃圾一起进入填埋场，这样做既增加了垃圾的处理成本，又浪费了有限的土地资源，还会污染地下水、土壤及大气，对环境产生长久的危害。园林绿化废弃物的简单处理不能适应可持续发展的要求，无害化、资源化处理是其必然趋势。开发利用城市园林绿化废弃物，对于改善城乡生态环境、构建和谐城市、增加就业和促进经济发展意义重大，必将产生显著的生态效益、社会效益和经济效益。北京、上海的有关部门自2007年起也根据当地实际情况开展了园林有机废弃物的资源化利用研究并开发出各种产品，应用于绿化前、后的土壤改良，能提高园林植物的成活率，提高园林绿化的生态效益，间接降低绿化成本；应用于立体绿化，可替代常用的泥炭等轻型基质；还可以应用于容器苗木集约化种植。

2材料和方法

2.1试验区概况

基质科研与生产区位于长沙市雨花区省森林植物园内，试验区总面积1000m2左右，建有200余m2简易大棚一座；高速公路生态修复示范推广区在湖南宁道高速公路27、29合同段、湖南道贺高速公路12合同段、湖南怀通高速公路50合同段，推广示范面积10万m2；红豆杉、邓恩桉等容器苗培植、佛甲草草毯及屋顶绿化生产示范区位于植物园内。

2.2材料及设备

主料是园林绿化废弃物，辅料是鸡粪、牛粪等。主要是利用园内每年进行的专类园改造、树木修剪、自然灾害等遗留的枯枝、落叶等，也有少部分利用城市行道树修剪主动送来的废弃物。

破碎机为美国产VermeerBC600XL；粉碎机为中国河南产500型树枝粉碎机；复合菌种为四川产美博士、河南产BM秸秆腐熟剂、广东产农冠和金葵子、广西产百惠群林等。

对不同菌种、不同菌种组合、不同氮源辅助材料等进行了试验。同时，生产的基质按不同的比例组合与泥炭土对比应用于高速公路生态修复工程、苗木栽植、屋顶绿化、佛甲草草毯等项目。

3基质生产工艺流程及关键步骤说明

3.1工艺流程

枯枝、落叶收集→分拣→破碎→粉碎→加入复合肥、过磷酸钙等→加入菌种及辅助材料→翻动拌匀→放入发酵池→加水→盖薄膜→高温阶段通气降温→第一次发酵完成→第二次发酵→烘干→检测理化指标→调制→包装→成品入库。

3.2关键步骤说明

（1）枯枝及落叶收集，为了降低成本，可预先联系园林部门、苗圃及有关单位，希望在树木修剪、大树移植及枯枝落叶清理过程中将园林废弃物集中送达至指定的地方，这样可以节省人工及运输成本，同时，为了不占用太多的空间，应随到随处理。

（2）原料破碎、粉碎，在原料破碎前必须进行分拣处理，一则为了安全必须清理石块、铁丁及白色垃圾，二则为了不同的质量要求必须将竹类、较大的枝条等难破碎、难发酵的物料分拣出来，有条件的可将树叶、灌木整形修剪、机械打草后遗留的草末等容易发酵的集中收集处理。同时，为了生产出高端的园艺种苗基质，还必须进行第二次粉碎，筛网直径为0.6～0.8cm，也可以发酵完成后再进行二次粉碎。

（3）加入复合肥、过磷酸钙，加入复合肥的目的一则是补充微生物繁殖所需的氮源，二则是经过有益微生物的发酵使得不易被植物利用的矿物质成分变成易被植物吸收的矿质元素如磷、镁等。在发酵前合理、适量的加入复合肥及其他矿物质是确保发酵后的基质营养更全面、更接近或超过泥炭土或草炭的关键。根据多次试验：每5m3发酵物料加入复合肥5kg、干鸡粪40～50kg、过磷酸钙10kg为适宜，复合肥最好用溶解性好的俄罗斯复合肥，N∶P∶K=16∶16∶16。

（4）通气降温，在物料发酵进入高温阶段进行降温、通气是必不可少的，是确保有益微生物活性并使发酵得以完成的关键，以往大多数小企业都是通过人工或机械每隔几天翻动一次的办法，不仅劳动强度大、成本高，而且效果不理想，因为翻动只能零时起到降温的作用，通气的效果就更不理想。因为物料发酵一旦进入高温区以后好氧微生物大量繁殖，不仅使物料温度急剧上升需要进行降温处理，要不然大量不耐高温的有益复合菌将被杀死。同时，也消耗了大量的氧气需要进行及时补充，要不然微生物就变成了厌氧呼吸，将严重影响基质的最终品质。经过多年的试验：在发酵池内预先用孔径40cm或50cm的PVC硬塑管或透水管，并用电钻打孔（孔径10～12mm、两孔间隔10～20cm）；安装的高度应在离池底略低一点的位置（离顶部1/3～1/4的位置）。为了确保通风效果，一台鼓风机只能一次满足5～10m3物料的通气，每天可通气50m3物料，如果规模扩大可加大鼓风机功率及管道直径，原则上每次通气1～2h，每1～2d通气一次就能实现降温的效果。

（5）第二次发酵，由于园林绿化废弃物主要的成分是纤维素、半纤维素、木质素等，尤其是木质素很难降解。以前往往靠一次发酵很难达到高端基质的要求，必须进行第二次发酵，最好是采用换池的办法，在原来的一组发酵池边留一个空池，通过换池一则可以使处于休明的复合菌在换池过程中得到激活，二则在换池的同时也要及时补充通过扩繁的菌种并添加辅助材料以调节C/N比，根据需要还要补充适当的水分，这样才能确保第二次发酵顺利完成。

（6）调制，对于烘干后的基质经过检测后根据产品的不同要求，可适当添加微量元素及其他辅助材料，以满足不同客户、不同档次及不同用途的要求。

4结果与分析

不同菌种对发酵结果的影响见表1。

时间/d1基质感官性状金葵子141151311大部分发黑、有菌丝、有少量刺激味农冠151121301大部分发黑、有菌丝、有少量刺激味BM秸秆腐熟剂131151291全部发黑、有大量菌丝、有少量刺激味美博士131171251全部发黑、有大量菌丝、无气味百惠群林151101321大部分发黑、有菌丝、无气味

添加不同辅助材料对发酵结果的影响见表2。

从表1、表2可以看出：添加四川产美博士复合菌种，同时以干鸡粪、俄罗斯产复合肥为氮源补充材料，最终形成的基质产品从外观上看腐熟度明显优于其他几组处理；而对于苗木的栽植对比试验也证明了这一点。其中，在红豆杉、邓恩桉、红叶石楠的容器苗培植中，以菌种为美博士复合菌种，基质配比以70%基质+30%种植土（体积比）效果最好。

0%种植土；处理6 100%泥炭土（东北泥炭），红豆杉为组培苗，以上为上盆后10个月的记录情况。

5问题与讨论

（1）在发酵前合理、适量的加入复合肥及其他矿物质是确保基质品质的关键技术之一，能使难以溶解、难以被植物吸收的养分通过有益微生物酶的作用下变成易溶解、易吸收的矿物质，确保发酵后的基质营养更全面、更接近或超过泥炭土或草炭。

（2）在高温发酵阶段通过简易的通风装置使降温效果更好，能平均缩短发酵周期5～7d，使综合成本下降40%～45%。通过通风装置降温后的基质无论从检测结果还是从外观上看腐熟效果（腐熟度）都比人工翻动降温好。如果将通风装置再加以适当改进，对今后社区、小企业甚至家庭热心从事园林废弃物的再利用工作将提供强有力的技术支撑，这项工作发达国家已早早走在前面了，如果有政府相应的法律政策支持，加之人们环保意识的不断加强，园林废弃物的再利用将形成“燎原之势”。

2014年9月绿色科技第9期（3）园林废弃物由于采集地不同，加之分拣工作是一项很繁重、很复杂的工作，如果稍微疏忽或者怕麻烦，很可能造成很多白色垃圾、有毒物质混入到物料里面，虽然大量的有益微生物通过一系列酶的神奇作用能吸收、降解一部分毒素，但还是有一部分会遗留在最后的基质产品里面，如果作为蔬菜或者水果的基质，今后还有可能被人体吸收，将对人体健康造成极大的危害。因此，必须借鉴发达国家的经验，必须把分拣工作作为一项很重要的工作来抓，同时，如果将基质用于蔬菜或水果，则必须先进行严格的重金属及有毒成分的检测，或者尽量只限于作为花卉栽培、苗木移植、屋顶绿化等的基质。

（4）由于园林绿化废弃物主要的成分是纤维素、半纤维素、木质素等，虽然有机质含量极高，但很难彻底降解，尤其是木质素很难降解。单靠一种复合菌很难发酵彻底，从而难以满足高端花卉、珍贵苗木对基质的品质要求。因此，有必要进行更深入的研究，通过改进工艺，尤其能找到更多的降解木质素的优势复合菌种很有必要，确保基质产品质量更稳定，从而最终替代进口泥炭，以缓解我国在高品质花卉、珍贵苗木的生产中需要大量进口优质泥炭土的压力。这样不仅能极大地改善人们生活居住的环境，而且能产生很好的经济和生态效益，为实现中国梦作出应有的贡献。

参考文献：

[1] 吕子文，方海兰，黄彩娣.美国园林园林有机废弃物的处置及对我国的启示[J].中国园林，2007（8）：90～94.

[2] 江定钦，徐志平，阮琳.园林垃圾堆肥化过程中理化性质的变化及堆肥对几种园林植物生长的影响[J].中国园林，2004（8）：63～65.

[3] 梁晶，吕子文，方海兰.园林绿色废弃物堆肥处置的国外现状与我国的出路[J].中国园林，2009（4）：1～6.

[4] 周肖红.绿化废弃物堆肥化处理模式和技术环节的探讨[J].中国园林，2009，25（4）：7.

[5] 艾碧英，张俊，叶玮.生活垃圾处理技术的初步探讨[J].科技信息，2008（20）：19.

[6] 梁晶，吕子文，方海兰.园林绿色废弃物堆肥处理的国外现状与我国的出路[J].中国园林，2009，25（4）：1.

[7] 孙克君，阮琳，林鸿辉.园林有机废弃物堆肥处理技术堆肥产品的应用[J].中国园林，2009，25（4）：14.

[8] 周宝国.园林生态系统中废弃物的可利用性思考[J].中国园林，2002（5）.

[9] 张庆费，辛雅芬.城市枯枝落叶的生态功能与利用[J].上海建设科技，2005（2）：40～41.

[10] 徐凯，黄明勇，邳学杰.园林废弃有机物堆肥化处置的初步研究[J].天津农业科学，2008，14（3）：40～42.

[11] 于鑫，孙向阳.北京市园林绿化废弃物现状调查及再利用对策探讨[J].山东林业科技，2009（4）.