專利名稱：采用鑭提高垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗鹽性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及以城市生活垃圾堆肥作為基質(zhì)培養(yǎng)黑麥草的方法。更具體的說(shuō)是一種采用鑭提高垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗鹽性的方法。
背景技術(shù)：
城市生活垃圾堆肥含有豐富的有機(jī)質(zhì)和氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，可用作草皮培養(yǎng)基質(zhì)，用于城市草坪建植。將城市生活垃圾堆肥用于草皮培養(yǎng)基質(zhì)，即解決了傳統(tǒng)草皮生產(chǎn)耗費(fèi)肥沃土壤的問(wèn)題，節(jié)約農(nóng)用土地資源，緩解目前人口壓力大，土地資源緊張的現(xiàn)狀，又拓寬了垃圾堆肥的應(yīng)用途徑，減少垃圾處理的費(fèi)用以及垃圾堆肥向外地運(yùn)輸?shù)入y題，同時(shí)也有利于城市草坪建植體系的完善。草坪是由人工建植或人工養(yǎng)護(hù)管理并能夠提供人們休閑、游樂(lè)和適度體育運(yùn)動(dòng)的坪狀草地。草坪作為城市園林綠化的重要組成部分，對(duì)人類生存環(huán)境綠化、美化、保護(hù)和改善的作用日趨突出和重要，草坪綠化已日益受到人們的重視。國(guó)內(nèi)外研究表明生活垃圾堆肥可作為一種肥料來(lái)改善草坪草觀賞特征和質(zhì)量特征，對(duì)黑麥草生長(zhǎng)以及質(zhì)量的提高有明顯促進(jìn)作用。Landschoot研究發(fā)現(xiàn)，與空白對(duì)照相比，垃圾堆肥可以降低土壤容重，提高土壤滲透性，而且至少在兩個(gè)生長(zhǎng)季內(nèi)能為草坪生長(zhǎng)提供大部分所需的營(yíng)養(yǎng)元素。垃圾堆肥及其復(fù)合肥與化肥相比能明顯促進(jìn)黑麥草的莖與根系的生長(zhǎng)，提高生物量，改善葉片的色澤和整齊度，提高草坪的密度和質(zhì)量；促進(jìn)黑麥草對(duì)氮的吸收，葉片中氮和葉綠素含量明顯高于化肥與空白處理。但需要指出的是，堆肥也有含大量污染物，對(duì)草坪植物的生長(zhǎng)也會(huì)造成不利影響，因此，添加外源物質(zhì)，來(lái)改善堆肥這一性狀具有重要意義。目前我國(guó)草皮的生產(chǎn)存在著諸多問(wèn)題，無(wú)法滿足城市草坪建植的需要，而其中草皮基質(zhì)的研制和供應(yīng)不足就是一個(gè)重要的限制因素。在草皮生產(chǎn)中，每完成一次草皮生產(chǎn)過(guò)程，至少要鏟去2 cm以上的熟土，連續(xù)的3 4次操作，肥沃的農(nóng)田即遭到破壞。要恢復(fù)表土肥力，短則需幾年，多則幾十年、上百年。為此，研制新的人工草坪基質(zhì)以代替肥沃的表土具有較強(qiáng)的實(shí)際意義。在城市草坪建植中，各種逆境條件的脅迫(干旱脅迫、鹽脅迫、酸雨脅迫和低溫脅迫等)不利于草皮的培植及草坪建植。草坪缺水問(wèn)題一直存在，因?yàn)槿斯げ萜焊递^淺，不足以在土壤中吸收足夠的水分，只能靠人工澆灌，尤其在我國(guó)北方城市，每年要消耗大量的水養(yǎng)護(hù)草坪，年灌水量大約為O. 6 1. O m3/m2。土壤鹽潰化是限制草坪草生長(zhǎng)的主要因素之一，鹽脅迫幾乎影響植物所有的重要生命過(guò)程，鹽脅迫下，植物細(xì)胞的代謝過(guò)程受阻，導(dǎo)致活性氧積累和離子失衡，植株生長(zhǎng)受抑制，嚴(yán)重時(shí)造成細(xì)胞死亡。酸雨污染的日趨嚴(yán)重越來(lái)越受到人們的廣泛關(guān)注，已成為當(dāng)代國(guó)際性的重大生態(tài)環(huán)境問(wèn)題之一，對(duì)自然環(huán)境造成極大危害，影響草坪草的生長(zhǎng)。此外，我國(guó)北方地區(qū)冬季寒冷，草坪草越冬困難，在春秋兩季又常受寒流侵襲而造成泛斑、生長(zhǎng)不良等現(xiàn)象，影響草坪的美觀，降低草坪的利用價(jià)值。目前,全球鹽堿地面積已達(dá)9. 5億hm2,中國(guó)鹽堿地約2. OX IO8 hm2,占總耕地面積的10%，土壤鹽堿化已成為重要的環(huán)境問(wèn)題之一。且隨著化肥用量增加，土壤次生鹽潰化亦越來(lái)越重，鹽脅迫幾乎影響植物所有的重要生命過(guò)程。鹽脅迫下，植物細(xì)胞的代謝過(guò)程受阻，導(dǎo)致活性氧積累和離子失衡，植株生長(zhǎng)受抑制，嚴(yán)重時(shí)可造成細(xì)胞死亡。目前已有一些關(guān)于草坪草抗鹽性的研究，主要集中于闡述抗鹽機(jī)理，但是關(guān)于稀土應(yīng)用于草坪草抗鹽方面的研究還未見(jiàn)報(bào)道
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明以垃圾堆肥為基質(zhì)培養(yǎng)黑麥草，在施加硝酸鑭一段時(shí)間后，將草皮移植到不同含鹽量的鹽堿土上，通過(guò)觀察草坪草生長(zhǎng)情況及測(cè)量抗逆生理指標(biāo)，來(lái)探討稀土鑭對(duì)鹽脅迫下堆肥基質(zhì)黑麥草的影響，為優(yōu)化垃圾堆肥基質(zhì)在草坪建植上的應(yīng)用及提高其抗鹽性提供理論依據(jù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案
一種采用鑭提高垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗鹽性的方法，其特征在于按如下的步驟進(jìn)
行
(1)堆肥選自垃圾堆肥廠發(fā)酵后的垃圾堆肥；
(2)在培養(yǎng)皿中加入上述堆肥20g,加入黑麥草種子O. 4g，播于培養(yǎng)皿中，播種后13 天向培養(yǎng)基中加入O. 2-0. 4g · kg-1的硝酸鑭；加入硝酸鑭后繼續(xù)培養(yǎng)14天；
(3)然后將草坪草留茬高度5cm，將培養(yǎng)皿中的草坪草連同基質(zhì)一起移植到280g鹽堿土上，鹽堿含鹽量分別為O. 5%、0. 8% ;培養(yǎng)期間實(shí)驗(yàn)室溫度為25 32°C，相對(duì)濕度為 40 66% ；
(4)移植培養(yǎng)30天后開(kāi)始測(cè)量生理指標(biāo)。其中的草坪植物為黑麥草。其中兩種含鹽量的鹽堿土 pH分別為7. 84,7. 93，容重分別為I. 04、I. 20 (g/ml)，電導(dǎo)率分別為1.49xl03,1.99xl03 (μ S/cm);持水量分別為I. 04，I. 20 (ml/g);總孔隙度分別為 64. 52，66. 67 (%)。本發(fā)明進(jìn)一步公開(kāi)了所述的方法在緩解鹽脅迫對(duì)黑麥草的傷害增加其抗逆性方面的應(yīng)用。特別是O. 2-0. 4g -kg-1的硝酸鑭在緩解鹽脅垃圾堆肥基質(zhì)草坪植物草皮的抗鹽性方面的應(yīng)用。本發(fā)明更加詳細(xì)的制備方法如下
I材料和方法
I.I實(shí)驗(yàn)材料
本實(shí)驗(yàn)選用草坪草為黑麥草Holium perenne L.)，購(gòu)自北京寰宇綠谷科技有限公司。 稀土元素為硝酸鑭(La (NO3) 3·6Η20)。垃圾堆肥來(lái)自天津市小淀垃圾堆肥廠，垃圾堆肥源為城市日常生活提供服務(wù)活動(dòng)中產(chǎn)生的固體廢物，也包含可回收垃圾、有害垃圾和其他如取暖煤灰等廢棄物。堆肥制備與處理采用德國(guó)工藝技術(shù)與設(shè)備(趙樹(shù)蘭等，2011)，堆肥前將城市生活垃圾中的塑料、金屬、玻璃紙張等可回收利用物質(zhì)進(jìn)行分選后，剩余的物質(zhì)作為堆料。堆肥過(guò)程為好氧發(fā)酵，堆料含水率為45%飛0%，在pH為6. 5-7. 5，溫度為45- 55°C條件下，通風(fēng)供氧，發(fā)酵30 d。發(fā)酵后的垃圾堆肥在利用前要進(jìn)行篩選以進(jìn)一步去除各類塑料、金屬、碎玻璃及磚瓦石塊等雜物，然后對(duì)垃圾堆肥背景進(jìn)行分析。垃圾堆肥主要理化性質(zhì)為有機(jī)質(zhì)12. 12%，pH 7. 62，飽和含水量O. 76 mL /g,容重O. 85g /mL,全氮5. 18%，有效磷 77. 92 mg /kg，全鉀 I. 21%, Ca 含量 30. 62 g /kg, Fel9. 95 g /kg, Mg 5. 78 g /kg, Cu546.15 mg /kg,Zn 534.53 mg /kg,Pb 163.62 mg /kg,Cr 89.87 mg /kg, Ni 76.26 mg / kg，Cd 2. 06 mg /kg, Mn 324.59 mg /kg。鹽堿土取自河北省黃驊市海邊，鹽堿土含鹽量分別為0.5%、0. 8%。兩種含鹽量的鹽堿土 pH分別為7. 84,7. 93，容重分別為I. 04、I. 20 (g/ml)，電導(dǎo)率分別為I. 49xl03,
I.99χ103(μ S/cm);持水量分別為 I. 04，I. 20 (ml/g);總孔隙度分別為 64. 52，66. 67 (%)。I. 2實(shí)驗(yàn)方法
在直徑5. 7 cm的培養(yǎng)皿中加入堆肥20 g。選擇籽粒飽滿的黑麥草種子O. 4g，分別播于各培養(yǎng)皿中。播種后13天向培養(yǎng)基中加入不同濃度水平的硝酸鑭。硝酸鑭設(shè)3個(gè)濃度水平，為0、0. 2,0. 4g · kg—1。加入硝酸 鑭后繼續(xù)培養(yǎng)14天，然后將草坪草留茬高度5cm，將培養(yǎng)皿中的草坪草連同基質(zhì)一起移植到鹽堿土上,鹽堿土裝于直徑7. 2cm、高10. 5cm的塑料杯中，每杯280g，鹽堿土設(shè)2個(gè)鹽濃度梯度，含鹽量分別為O. 5%、0. 8%。移植培養(yǎng)30天后開(kāi)始測(cè)量生理指標(biāo)，實(shí)驗(yàn)期間每10天測(cè)量一次株高。實(shí)驗(yàn)設(shè)3次重復(fù)。培養(yǎng)期間實(shí)驗(yàn)室溫度為25 32°C，相對(duì)濕度為40 66%。I. 3指標(biāo)測(cè)定
(I)生物量的測(cè)定
將草坪植物齊根刈割，地上部分用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干表面水分，然后放入烘箱中，在105°C下殺青I h，80°C烘干至恒重，測(cè)量其地上部分的干重。(2)保護(hù)酶的測(cè)定
粗酶液的提取方法稱取葉片O. 2g，加入pH7. 8的磷酸緩沖液進(jìn)行冰浴研磨，提取勻漿至離心管中，定容至10ml，4°C下離心(10000r/min)20 min，上清液為酶的粗提液，4°C保存?zhèn)溆谩３趸锲缁?SOD)活性的測(cè)定采用NBT光還原法(張志良等，2003)。在盛有 3ml 反應(yīng)混合液(包括 14. 5mmol/L dl-甲硫氨酸、3//mol/L EDTA、2· 25mmol/L NBT, 60// mol/L核黃素溶液)的試管中，加入50// L的粗酶液，混合后放在透明的試管架上，于光照培養(yǎng)箱中在4000 Lx日光燈下準(zhǔn)確照光反應(yīng)20 min，以不加酶液的照光管為光照對(duì)照，同時(shí)將空白對(duì)照管置于暗處(以緩沖液代替酶液)，用做調(diào)零。在560nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值。 SOD活性單位是以抑制NBT光化還原的50%為一個(gè)酶活性單位。過(guò)氧化物酶(POD)活性的測(cè)定采用愈創(chuàng)木酚法(張志良等，2003)取3mL的反應(yīng)混合液于比色皿中，對(duì)照以pH=7. 8磷酸緩沖液代替。加入酶液100//L，立即開(kāi)啟秒表計(jì)時(shí)， 在470 nm波長(zhǎng)下測(cè)量吸光值，每隔O. 5 min讀數(shù)一次。以每分鐘Λ A47tl變化O. 01為一個(gè)過(guò)氧化物酶活性單位。過(guò)氧化氫酶(CAT)活性的測(cè)定采用紫外分光光度法(Maria et a7.，2004)。在試管中加入反應(yīng)混合液(PH7. 8的磷酸緩沖液I. 5ml、酶液O. 2ml、蒸餾水I. Oml)，對(duì)照管用緩沖液代替酶液，然后在測(cè)定管中加入O. 3ml濃度為O. lmol/L的過(guò)氧化氫，同時(shí)立即計(jì)時(shí)， 在240nm波長(zhǎng)下測(cè)量吸光值，每隔O. 5 min讀數(shù)一次。以每分鐘Λ A240變化O. I為一個(gè)過(guò)氧化氫酶活性單位。(3)丙二醛含量的測(cè)定
參考張志良等(2003)的方法取O. 2g草坪植物葉片，用10%TCA研磨勻漿進(jìn)行提取， 定容至10ml, 4000r · mirT1離心IOmin,取上清液2ml,加入2ml O. 6%的TBA沸水浴中反應(yīng)20min，迅速冷卻，離心，取上清液分別于532nm、450nm波長(zhǎng)下測(cè)定吸光值。對(duì)照以2ml水代
替提取液。(4)脯氨酸含量的測(cè)定 參考李合生(2000)的方 法。稱取O. 5g草坪植物葉片并將其剪碎，分別置于大試管中， 然后向各管分別加入5ml 3%的磺基水楊酸溶液，在沸水浴中提取IOmin (提取過(guò)程要 經(jīng)常搖動(dòng))，冷卻后3000 r · mirT1離心IOmin,吸取2ml提取液于另一干凈的帶塞試管中，加入 2ml冰醋酸及2ml酸性茚三酮，在沸水中加熱30min，冷卻后加入4ml甲苯提取，振蕩30s，靜置一夜。以甲苯為空白對(duì)照，取上層液用SHIMADZU產(chǎn)UV-1700型紫外分光光度計(jì)在520nm 波長(zhǎng)下測(cè)吸光值。(5)相對(duì)電導(dǎo)率的測(cè)定
相對(duì)電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀法進(jìn)行測(cè)定(湯章成，1999):將10 ml的無(wú)離子水放入已編號(hào)的試管中，測(cè)定Itl。各樣品稱取葉片O. 2 8，剪成0.5 cm2的小塊置于試管中，準(zhǔn)確加入無(wú)離子水10 ml，浸泡24 h，用DDS-IlD直讀式電導(dǎo)儀測(cè)定電導(dǎo)率為I1。測(cè)定后將試管放在水浴鍋中沸水浴O. 5 h，殺死組織，于室溫下測(cè)12。計(jì)算相對(duì)電導(dǎo)率(W) = (I1-IciVa2-Itl) X 100%。I. 4數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析采用EXCEL和SPSS17. O分析軟件進(jìn)行處理。2結(jié)果與分析
2.I鑭對(duì)鹽脅迫下黑麥草生物量的影響
在鹽脅迫下，草坪草會(huì)出現(xiàn)不同程度的生長(zhǎng)減慢(地上部分)現(xiàn)象(楊富裕等，2001)。 生物量是植物對(duì)鹽脅迫反應(yīng)的綜合體現(xiàn)，是植物耐鹽性的直接指標(biāo)(Vicente et al., 2004)。從圖I可以看出，黑麥草的地上生物量在鹽堿土含鹽量為O. 8%時(shí)低于含鹽量為O. 5% 時(shí)，說(shuō)明鹽脅迫強(qiáng)度增大對(duì)黑麥草的生長(zhǎng)有抑制作用，黑麥草的地上生物量都比不加鑭的有所增加，說(shuō)明稀土鑭能夠緩解鹽脅迫對(duì)黑麥草的傷害，促進(jìn)其生物量的增加，進(jìn)而提高其抗逆性。對(duì)于黑麥草來(lái)說(shuō)，實(shí)驗(yàn)所設(shè)兩種鑭濃度處理效果相近，都比對(duì)照有所提高，但差異不顯著。附表
權(quán)利要求
1.一種采用鑭提高垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗鹽性的方法，其特征在于按如下的步驟進(jìn)行(1)堆肥選自垃圾堆肥廠發(fā)酵后的垃圾堆肥；(2)在培養(yǎng)皿中加入上述堆肥20g,加入黑麥草種子O. 4g，播于各培養(yǎng)皿中，播種后13 天向培養(yǎng)基中加入O. 2-0. 4g · kg—1的硝酸鑭,繼續(xù)培養(yǎng)14天；(3)然后將草坪草留茬高度5cm，將培養(yǎng)皿中的草坪草連同基質(zhì)一起移植到280g鹽堿土上，鹽堿含鹽量分別為O. 5%、0. 8% ;培養(yǎng)期間實(shí)驗(yàn)室溫度為25 32°C，相對(duì)濕度為 40 66% ；(4)移植培養(yǎng)30天后開(kāi)始測(cè)量生理指標(biāo)。
2.權(quán)利要求I所述方法，其中兩種含鹽量的鹽堿土pH分別為7. 84,7. 93，容重分別為 I. 04、I. 20 (g/ml)，電導(dǎo)率分別為 I. 49xl03，I. 99xl03 ( μ S/cm);持水量分別為 I. 04，I.20 (ml/g);總孔隙度分別為 64. 52，66. 67 (%)。
3.權(quán)利要求I所述的方法在緩解鹽脅迫對(duì)黑麥草的傷害增加其抗逆性方面的應(yīng)用。
4.權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其中的抗逆性指的是O.2-0. 4g · kg-1的硝酸鑭在緩解鹽脅垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮的抗鹽性。
5.權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其中硝酸鑭用量在O.2g · kg—1。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用鑭提高垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗鹽性的方法他是在20g堆肥中播撒黑麥草種子0.4g，播種后13天向培養(yǎng)基中加入0.2-0.4g·kg-1硝酸鑭，繼續(xù)培養(yǎng)14天，然后將培養(yǎng)皿中的草坪草連同基質(zhì)一起移植到280g鹽堿土上，鹽堿土分別為0.5%、0.8%，移植培養(yǎng)30天后開(kāi)始測(cè)量生理指標(biāo)。本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明施加鑭可以緩解鹽脅迫對(duì)黑麥草的傷害。鑭處理能夠通過(guò)提高黑麥草的地上生物量，降低質(zhì)膜過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛含量，降低葉片相對(duì)電導(dǎo)率，提高保護(hù)酶活性和脯氨酸含量，增黑麥草在鹽脅迫下的滲透調(diào)節(jié)功能，減輕自由基對(duì)細(xì)胞的傷害，進(jìn)而緩解鹽脅迫對(duì)黑麥草的傷害，增加其抗逆性。
文檔編號(hào)A01G1/00GK102612942SQ20121008113
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者多立安, 李丹, 趙樹(shù)蘭 申請(qǐng)人:天津師范大學(xué)