本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術領域，涉及一種采用碳納米材料提高草坪堆肥基質木霉培養(yǎng)數量的方法。

背景技術：

碳納米材料是三維結構中至少有一個小于100 nm的材料。碳納米材料具有尺寸小，比表面積大，表面能高，表面原子比例大的特點，在力學、光學、熱學、電學等方面表現出了優(yōu)異性能。納米顆粒存在很多微界面, 各種界面反應可以通過其強化, 在土壤重金屬污染以及污水凈化方面發(fā)揮著顯著的作用。

碳元素在自然界含量非常高，對于有機物和生命體也非常重要。1985 年，科學家發(fā)現了由60 個C原子組成的C₆₀。隨后碳納米管和石墨烯等也相繼被發(fā)現。2004年, Geim等人成功制備出了單層石墨烯。之后隨著石墨烯在光、電、熱、磁上的特殊性質被陸續(xù)發(fā)現, 有關碳材料的研究又進入了一個全新的領域。

隨著科學技術、現代工業(yè)的快速發(fā)展以及人口的不斷增加，世界上很多國家都呈現出水體、土壤以及大氣污染日益嚴重的趨勢。報道指出，中國50%的河流以及80%以上的湖泊已經遭受到了污染，地表水的Ⅲ類水質標準中國的許多湖泊已經達不到了。全國的耕地中有8000萬hm ²以上受到了不同程度的污染, 而其中最突出的問題就是有機污染物以及重金屬的污染, 這一情況已經嚴重制約了中國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實施，甚至威脅到了國人的健康。

傳統的水體修復技術比如截污、底泥疏浚等雖然暫時能夠起一些作用，但是都治標不治本，而生物修復限制因素有很多，比如環(huán)境溫度和酸堿性等, 這就使得生物修復客觀上存在著很大的局限性。作為傳統的污染土壤修復方法，客土法、淋濾法費時費力，并且對于大面積的修復起不到很好的作用。與傳統的環(huán)境修復方法相比較, 將納米材料用于重金屬修復，因其超強的吸附能力和超大的比表面積，不僅不存在傳統方法的缺點，還表現出極高的修復效率。另外大氣污染方面形勢也是十分嚴峻，空氣中超標的SO₂、 CO和NO_x等時刻威脅著我們的身體健康。納米材料具有極佳的催化效率，甚至能夠催化極不易發(fā)生的反應為解決產生大氣污染問題提供了新的方法和思路。因此，利用納米材料解決水體和土壤以及大氣的污染問題越來越值得人們關注。而碳納米材料的研究又是其中極有發(fā)展前景的領域。

近年來的研究發(fā)現碳納米管能夠有效的吸附水體中重金屬離子。Li 等的實驗表明碳納米管能夠吸附水體中的鉛離子，并且與溶液的PH值有很大的相關性。隨著溶液 pH值的增加，碳納米管對鉛離子的吸附能力也隨之增大。Langmuir和 Freundlich 模型可以解釋這個吸附過程。隨后，Li 等還研究了不同氧化方式處理的碳納米管對鎘離子的吸附效果比較，發(fā)現經過氧化處理后，碳納米管的比表面積顯著增加，表面官能團的數量也有明顯增多。具體來說，碳納米管經KMnO₄氧化之后的吸附效果明顯高于 H₂O₂和 HNO₃的氧化效果。另外，Li 等人接下來又進行了碳納米管吸附銅離子的實驗、研究了不同形態(tài)的碳納米管對鉛離子的吸附比較、碳納米管對鉛離子的吸附動力學性質以及解吸附的情況，并且討論了碳納米管對鉛離子、銅離子以及鎘離子在相同溶液中的競爭吸附情況。研究發(fā)現，碳納米管對對溶液中以上三種不同離子的吸附順序為Pb²⁺＞Cu²⁺＞Cd²⁺， 其中對鉛離子（Pb²⁺）、銅離子（Cu²⁺）的吸附可以用Langmuir 方程解釋。

李延輝等利用HNO₃氧化處理的碳納米管進行了對Pb²⁺的吸附實驗。研究發(fā)現HNO₃氧化處理之后的碳納米管表面積明顯增大，另外-OH、-CO、-COOH等官能團被引入到了碳納米管的表面。這能夠明顯增強碳納米管吸附Pb²⁺的作用面積以及作用力，從而提高碳納米管對Pb²⁺的吸附量。結果表明，吸附量隨著溫度的升高而升高，這說明碳納米管對Pb²⁺的吸附是一個放熱過程。再生試驗表明，吸附效果隨pH值的增加而顯著增加。當pH低至2時，碳納米管上吸附的Pb²⁺脫附率到了85%，從而為實現碳納米管吸附材料的循環(huán)利用提供了理論依據。

除此之外，石墨烯和氧化石墨烯對于有機物污染以及由石油泄露造成的環(huán)境污染也有很強的修復作用。石墨烯改性之后對環(huán)境中污染物的吸附效果更佳，并且吸附量增大、性能更加穩(wěn)定。Chen 等人^]制備出的三維多孔氧化石墨烯薄膜在選擇吸附方面表現出了巨大的潛力。它吸附機油的重量能夠達到自身重量的37 倍，吸附有機溶劑的重量則大于自身重量的 26 倍，它的吸附效果相比片狀石墨烯和泡沫石墨烯高很多。除此之外，該多孔氧化石墨烯薄膜的性質十分穩(wěn)定，可利用己烷去除表面的吸附物質之后循環(huán)利用。較高的吸附量和較長的循環(huán)使用次數使得該三維多孔氧化石墨烯薄膜去除有機物以及清理石油污染方面表現出了極大的應用前景。

上述分析表明，石墨烯和碳納米管等碳納米材料在環(huán)境領域的應用主要在土壤、水體以及大氣污染修復方面，而作為生物調控劑進行應用，尤其碳納米材料在堆肥草坪基質中作為微生物調控劑，研究目前尚無文獻報道。

隨著我國經濟增長和城市化速度的加快，城市生活和生產過程中產生的垃圾廢物呈現顯著增加的趨勢。與此同時，生活垃圾的配套處理卻還不夠完備，大量垃圾暴露在城市中，對環(huán)境造成了很大的影響。堆肥化處理是城市生活垃圾處理及資源化比較便捷的方式，這不僅能夠消化城市中的生活垃圾，緩解了生活垃圾帶來的城市環(huán)境壓力，同時也生產出了大量堆肥肥料供給農業(yè)生產。

生活垃圾中含有大量植物生長所必需的營養(yǎng)元素，因此將生活垃圾堆肥化處理并將堆肥用于農業(yè)生產是其資源化利用的有效途徑。

研究發(fā)現將適量垃圾堆肥添加到土壤當中能夠有效增加作物產量。因土壤理化性質以及作物類型不同，其增幅也存在顯著差異。周德智等^]研究了添加垃圾堆肥后，黃棕壤、潮土以及紅壤中種植的小麥產量變化。結果顯示，添加適量垃圾堆肥后，作物均有增產效果，其中紅壤土效果最好。賀立源等研究發(fā)現，小白菜的產量隨著垃圾堆肥施用量的提高而增加，且與對照相比差異達到顯著水平。此外，堆肥的施用不僅對作物產量有影響，對作物的品質也有顯著的提高效果。方亭等人的研究發(fā)現，將垃圾堆肥添加到棕紅壤土中，土壤作物油菜的籽粒中蛋白質的含量顯著升高，大豆籽粒中所含的蛋白質明顯增加。

然而，近些年來人們也開始意識到垃圾堆肥中不僅含有營養(yǎng)物質，同時還含有一定量的重金屬，如果長期施用會增加土壤中重金屬的含量。因此,將堆肥用于農業(yè)生產可能會帶來一系列的食品安全問題?？梢?，避開食物鏈實現垃圾堆肥的資源化利用意義重大。不僅如此，為防止堆肥利用導致土壤重金屬污染，甚至給生態(tài)環(huán)境帶來威脅，在應用的同時必須考慮重金屬修復的問題。

傳統的草皮生產通常是利用優(yōu)質土壤。這會對土壤的物理性質產生很大的影響，導致肥力下降。另外草皮生產時2 cm以上的耕層土壤會被帶走，肥沃的耕層土壤進入城市生態(tài)系統，而經過幾次的草皮生產之后，農田土壤將變得越來越貧瘠，以致于最終無法再進行農業(yè)生產, 這是對國土資源極大的浪費。如果草坪建植以生活垃圾堆肥作為基本體系，不僅能夠消化城市垃圾，還能夠減輕草坪生產帶給耕層土壤的破壞作用。

納米技術近年來發(fā)展十分迅速，在材料、信息、環(huán)境等方面均表現出了廣闊的應用前景。雖然已經有一些研究理論研究，表明納米材料會對微生物的生長產生不同程度的影響，但應用其調控作用，還尚無相關技術報道。

真菌屬于真核微生物，在自然界中的分布非常廣泛，真菌的多樣性對于生物圈的穩(wěn)態(tài)和平衡發(fā)揮著重要的作用，同時真菌也為人類提供了大量的生物資源。在生物量方面，土壤中的真菌占了重要的部分。其中有200 多種為條件致病菌。真菌能夠分解土壤當中的有機質形成腐殖質，為植物提供養(yǎng)分，供給土壤動物的生長，并且真菌也是生態(tài)環(huán)境指標的重要衡量標準。農田、草地、林地等等地方我們都能夠輕易找到真菌的身影，但是由于其所處的環(huán)境不同，在不同的環(huán)境因子影響下，土壤中真菌的菌落組成、分布都會出現不同的規(guī)律。研究發(fā)現真菌在環(huán)境中發(fā)揮著各式各樣的功能，比如講解纖維素、螯合金屬離子等等，這些功能也使真菌生態(tài)環(huán)境中處于具足輕重的地位。

技術實現要素：

碳納米材料因其特殊的結構具有很大的應用范圍，吸附水體和土壤中的重金屬就是其中一項重要的應用。本發(fā)明從基質微生物角度出發(fā)，以生活垃圾堆肥和土壤混合物為草坪基質材料，以向其中混合四種不同碳納米材料作為處理組，通過草坪植物培養(yǎng)，將碳納米材料添加進草坪建植體系后木霉數量變化的分析，為碳納米材料在垃圾堆肥草坪基質中木霉數量調控應用提供技術支撐。

為實現上述目的本發(fā)明公開了如下的內容：

一種采用碳納米材料提高草坪堆肥基質木霉培養(yǎng)數量的方法，其特征在于按如下的步驟進行：

（1）實驗材料

實驗用土壤取自天津師范大學校園0-20 cm表層土壤，基本性質為：含水量19.4%，pH 7.27，電導率2250 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為52.3、3.75、2.15 g/kg。

實驗用生活垃圾堆肥來自天津市小淀垃圾處理廠。pH為7.49，電導率2300 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為132、6.81、25.1 g/kg。重金屬Cr、Cu、Pb、Zn、Cd含量分別為703、341、217、677、5.01 mg/kg。

供試納米炭黑（CB）購于天津秋實炭黑廠，粒徑為20~70 nm，比表面積為 1200 m²/g，pH 值為7.0，實驗前利用KMnO₄對其改性處理。

石墨烯(G)微片購于南京吉倉納米科技有限公司，結構為黑色薄片狀，微片尺寸0.5-20 um，厚度5-25 nm，比表面積40-60 m²/g，密度約2.25 g/cm³，電導率 8000-10000 S/m，含碳量>99.5%。

氧化石墨烯(GO)購于蘇州恒球納米公司，為黑色或褐黃色粉末，平均厚度3.4-7 nm，片層直徑10-50 μm，比表面積100-300 m²/g，純度>90%。

碳納米管(CNT)購于北京博宇高科技新材料技術有限公司，直徑20-40 nm，長度10-30 um，-COOH含量1.43%，純度>90wt%，灰粉<8wt%，比表面積>110 m²/g，導電：>102 s/cm。

（2）實驗方法：

取土后立即測量土壤含水量，計算得到土壤干重與濕重的比例。按照比例算得干重1500 g所對應的濕土重量。稱得相應重量的濕土與30 g垃圾堆肥混合，攪拌均勻，裝入內徑15 cm高20 cm的塑料花盆中，共裝15盆。

實驗共設5個處理，石墨烯（G）、氧化石墨烯(GO)、碳納米管(CNT)、改性納米炭黑(CB)按干土重1%的比例分別加入到混合基質中，以不添加碳納米材料的處理為對照（CK），添加碳納米材料后充分混勻，每盆播種高羊茅種子5g。培養(yǎng)期間溫度為 19~27 ℃，相對濕度為 60~72%，每天給土壤補充水分，使土壤濕度保持在土壤持水量的70%。培養(yǎng)130d后，將盆中0-5cm深度土壤取出混勻，過60目篩，冰箱-20℃保存，供微生物分離與計數分析。

本發(fā)明更進一步公開了采用碳納米材料提高草坪堆肥基質真菌培養(yǎng)數量的方法在提高草坪堆肥基質木霉數量方面的應用；以及在降低致病菌鐮刀菌屬數量方面的應用，其中的碳納米材料指的是KMnO₄改性的納米炭黑、石墨烯、碳納米管和氧化石墨烯。實驗結果顯示：碳納米管處理的真菌總數最多，而納米碳黑和氧化石墨烯處理中真菌總數相對較少。本發(fā)明在添加納米材料后，木霉菌屬數量升高，而致病菌鐮刀菌屬數量下降，很可能是因為碳納米材料的加入加強了木霉菌對鐮刀菌的拮抗作用。

本發(fā)明更加詳細的描述如下：

1研制材料與方法

1.1實驗材料

實驗用土壤取自天津師范大學校園0-20 cm表層土壤，基本性質為：含水量19.4%，pH 7.27，電導率2250 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為52.3、3.75、2.15 g/kg。

實驗用生活垃圾堆肥來自天津市小淀垃圾處理廠。pH為7.49，電導率2300 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為132、6.81、25.1 g/kg。重金屬Cr、Cu、Pb、Zn、Cd含量分別為703、341、217、677、5.01 mg/kg。

供試納米炭黑（CB）購于天津秋實炭黑廠，粒徑為20~70 nm，比表面積為 1200 m²/g，pH 值為7.0，實驗前利用KMnO₄對其改性處理。

石墨烯(G)微片購于南京吉倉納米科技有限公司，結構為黑色薄片狀，微片尺寸0.5-20 um，厚度5-25 nm，比表面積40-60 m²/g，密度約2.25 g/cm³，電導率 8000-10000 S/m，含碳量>99.5%。

氧化石墨烯(GO)購于蘇州恒球納米公司，為黑色或褐黃色粉末，平均厚度3.4-7 nm，片層直徑10-50 μm，比表面積100-300 m²/g，純度>90%。

碳納米管(CNT)購于北京博宇高科技新材料技術有限公司，直徑20-40 nm，長度10-30 um，-COOH含量1.43%，純度>90wt%，灰粉<8wt%，比表面積>110 m²/g，導電：>102 s/cm。

技術設計

取土后立即測量土壤含水量，計算得到土壤干重與濕重的比例。按照比例算得干重1500 g所對應的濕土重量。稱得相應重量的濕土與30 g垃圾堆肥混合，攪拌均勻，裝入內徑15 cm高20 cm的塑料花盆中，共裝15盆。

實驗共設5個處理，石墨烯（G）、氧化石墨烯(GO)、碳納米管(CNT)、改性納米炭黑(CB)按干土重1%的比例分別加入到混合基質中，以不添加碳納米材料的處理為對照（CK），每個處理三次重復。添加碳納米材料后充分混勻，每盆播種高羊茅種子5g。培養(yǎng)期間溫度為 19~27 ℃，相對濕度為 60~72%，每天給土壤補充水分，使土壤濕度保持在土壤持水量的70%。培養(yǎng)130d后，將盆中0-5cm深度土壤取出混勻，過60目篩，冰箱-20℃保存，供微生物分離與計數分析。

研制方法

1.3.1真菌培養(yǎng)基配制方法

培養(yǎng)真菌用孟加拉紅培養(yǎng)基，具體配方為蛋白胨 5g、葡萄糖 10g、磷酸二氫鉀 1g、硫酸鎂(MgSO₄·7H₂O) 0.5g、瓊脂 20g、1%的孟加拉紅溶液 3.3mL、蒸餾水 1000mL。121℃滅菌20分鐘，室溫晾至50-60℃時加入1%鏈霉素3ml，充分混勻，之后將其倒入培養(yǎng)皿，備用。鏈霉素的加入能夠有效地抑制培養(yǎng)基中真菌的生長。

真菌培養(yǎng)最適濃度的確定

根據微生物學實驗指導以及以往培養(yǎng)經驗初步確定真菌培養(yǎng)觀察的最適濃度在10^-2-10^-3之間。取0.5g對照組中的基質土壤倒入裝有50ml無菌水的錐形瓶中，制成10^-2濃度的土壤浸出液，封口后置于搖床上，以 150 rpm 振蕩 20 min。振蕩停止后靜置 10 S。吸取l mL土壤浸出液移入試管中并添加9 mL 無菌水，將其稀釋10倍，制成10^-3濃度的土壤浸出液，充分混勻。分別取200ul土壤浸出液均勻涂布到LB培養(yǎng)基上，將培養(yǎng)皿倒置放入28度的恒溫培養(yǎng)箱中，避光培養(yǎng)。連續(xù)觀察真菌生長情況，待其大小適宜數量穩(wěn)定后進行計數。預實驗的結果發(fā)現10^-2這一濃度為草坪堆肥基質中真菌培養(yǎng)觀察的最適濃度。培養(yǎng)時間為兩天時最適宜計數。

真菌平板計數方法

實驗采用稀釋平板涂布法分離基質中的真菌，具體操作過程為：稱取0.5 g草坪堆肥基質倒入裝有 50 mL 無菌水的錐形瓶中，將錐形瓶封口后置于搖床上以 150 rpm 振蕩 20 min，得到10^-2濃度的土壤懸濁液。取土壤懸濁液 200ul注射到固體孟加拉紅培養(yǎng)基上并涂布均勻，之后將培養(yǎng)皿倒置于 28 ℃恒溫培養(yǎng)箱內培養(yǎng)2d，選擇菌落數在 30-300個范圍內的平板進行分離計數，并按菌落特征歸類、編號。用平板劃線法對分離到的真菌進行純化，并置于 4℃冰箱中保存?zhèn)溆谩?/p>

真菌群落多樣性方法

采用Microsoft Excel 2007和 SPSS 17. 0軟件對數據進行統計分析，使用單因素方差分析( one-way ANOVA) 檢驗各項特征指標的差異，用 Duncan 新復極差法分析其差異顯著性(α=0.05) 。采用香農（Shannon-Wiener index）多樣性指數(H)、均勻度（Pielou）指數 (E)和豐富度（Margalef）指數 (D)表示真菌多樣性, 其公式為:

是群落中第個物種的個體數占群落中總個體數的比例，個物種的個體數，H為實際觀察的種類多樣性，為最大的種類多樣性，S是群落中的物種數，N為群落中個體的總數。

2 研制結果分析

2.1草坪堆肥基質中可培養(yǎng)真菌總數

不同處理基質中可培養(yǎng)真菌菌落總數見圖1。添加碳納米材料各處理組中可培養(yǎng)真菌數量沒有發(fā)生明顯的變化。不同碳納米材料影響的程度不同，其中碳納米管處理相比對照組真菌總數有所升高，但差異不顯著。納米碳黑和氧化石墨烯處理相比對照組真菌總數有所降低，無明顯差異；但相比碳納米管處理組，其真菌總數明顯降低，差異顯著（P＜0.05）。對照組可培養(yǎng)真菌總數與石墨烯處理組相同，都是1.93×10⁴ cfu·g^-1。5個處理組中數量最多的是碳納米管處理組，數量達到了2.27×10⁴cfu·g^-1，是對照組的1.17倍。納米碳黑處理組和氧化石墨烯處理組總數分別占對照組的73.5%和72.8%。

2.2 草坪堆肥基質中可培養(yǎng)真菌多樣性

將菌株統計結果進行群落多樣性運算，結果如圖2所示。添加碳納米材料后，基質中可培養(yǎng)真菌多樣性沒有明顯變化。

對照組處理真菌的香農威納多樣性指數最高為3.11，石墨烯處理組、碳納米管處理組、納米碳黑處理組和氧化石墨烯處理組的多樣性指數分別3.11、3.05、2.92、2.99，分別占對照組的99.86%、98.03%、93.90%、95.95%，與對照組差異不顯著。

對照組處理組豐富度指數較低，為2.55。四個碳納米處理組中納米碳黑處理組的豐富度指數最高，為2.94，是對照組的1.15倍。石墨烯處理組以及氧化石墨烯處理組的豐富度指數為2.83和2.77，分別是對照組的1.11和1.08倍。碳納米管處理組則占對照組的99.48%，以上幾個處理組之間均沒有明顯差異。

對照組處理的均勻度指數最低，為0.54。石墨烯處理組、碳納米管處理組、納米碳黑處理組和氧化石墨烯處理組的均勻度指數分別為0.60、 0.56、 0.60和0.56，分別是對照組的1.10、1.03、1.10和1.03倍，各個處理組之間差異不顯著。

草坪堆肥基質中真菌菌落組成

不同處理基質中的菌落組成及其所占比例見表1。雖然各個處理組之間可培養(yǎng)真菌的總數差異不明顯，但是各處理中可培養(yǎng)真菌的優(yōu)勢種發(fā)生了明顯改變。經過18SrDNA測序發(fā)現，本技術分離出的19株不同形態(tài)的真菌分屬7個屬。CK處理優(yōu)勢種為鐮刀菌屬，其數量最多。碳納米材料處理木霉菌屬在數量上表現出了顯著優(yōu)勢，成為優(yōu)勢種。這表明碳納米吸附材料的加入可能會影響基質真菌的組成，進而改變基質中真菌的優(yōu)勢種。

表1 不同處理土壤中可培養(yǎng)真菌組成及比例（%）

3 研制結論

添加納米材料后，不同基質中可培養(yǎng)真菌的數目，相比對照組沒有顯著差異。具體來說，碳納米管處理的真菌總數最多，而納米碳黑和氧化石墨烯處理中真菌總數相對較少。木霉菌生存能力非常強，是一種廣譜性的拮抗菌，廣泛存在于土壤及其它基質中。能夠對鐮刀菌、腐霉菌等多種病原真菌產生拮抗作用。統計發(fā)現，木霉菌至少能夠表現出對29種病原真菌的拮抗活性。赤霉病是由鐮刀菌感染引起的植物典型病害，能夠對禾谷類作物生長造成很大的影響。其影響不僅表現在導致作物減產上，谷物的品質及食用價值也表現出明顯降低。除此之外病菌產生的多種毒素能夠通過食物鏈傳遞到其他動植物甚至是人類的體內，嚴重威脅著人類和動物的健康。因此，國內外對鐮刀菌的研究均十分重視。本技術在添加納米材料后，木霉菌屬數量升高，而致病菌鐮刀菌屬數量下降，很可能是因為碳納米材料的加入加強了木霉菌對鐮刀菌的拮抗作用。

附圖說明:

圖1為不同處理基質中可培養(yǎng)真菌菌落總數（單位：×10³cfu·g-1）；

圖2 為不同處理基質中可培養(yǎng)真菌菌落多樣性指數。

具體實施方式：

下面通過具體的實施方案敘述本發(fā)明。除非特別說明，本發(fā)明中所用的技術手段均為本領域技術人員所公知的方法。另外，實施方案應理解為說明性的，而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的實質和范圍僅由權利要求書所限定。對于本領域技術人員而言，在不背離本發(fā)明實質和范圍的前提下，對這些實施方案中的物料成分和用量進行的各種改變或改動也屬于本發(fā)明的保護范圍。本發(fā)明所用原料、試劑均有市售。

實施例1

（1）實驗材料

實驗用土壤取自天津師范大學校園10 cm表層土壤，基本性質為：含水量19.4%，pH 7.27，電導率2250 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為52.3、3.75、2.15 g/kg。

實驗用生活垃圾堆肥來自天津市小淀垃圾處理廠。pH為7.49，電導率2300 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為132、6.81、25.1 g/kg。重金屬Cr、Cu、Pb、Zn、Cd含量分別為703、341、217、677、5.01 mg/kg。

供試納米炭黑（CB）購于天津秋實炭黑廠，粒徑為20 nm，比表面積為 1200 m²/g，pH 值為7.0，實驗前利用KMnO₄對其改性處理。

石墨烯(G)微片購于南京吉倉納米科技有限公司，結構為黑色薄片狀，微片尺寸0.5 um，厚度5 nm，比表面積40 m²/g，密度約2.25 g/cm³，電導率 8000 S/m，含碳量>99.5%。

氧化石墨烯(GO)購于蘇州恒球納米公司，為黑色或褐黃色粉末，平均厚度3.4-7 nm，片層直徑10μm，比表面積100 m²/g，純度>90%。

碳納米管(CNT)購于北京博宇高科技新材料技術有限公司，直徑20 nm，長度10um，-COOH含量1.43%，純度>90wt%，灰粉<8wt%，比表面積>110 m²/g，導電：>102 s/cm。

（2）實驗方法：

取土后立即測量土壤含水量，計算得到土壤干重與濕重的比例。按照比例算得干重1500 g所對應的濕土重量。稱得相應重量的濕土與30 g垃圾堆肥混合，攪拌均勻，裝入內徑15 cm高20 cm的塑料花盆中，共裝15盆。

實驗共設5個處理，石墨烯（G）、氧化石墨烯(GO)、碳納米管(CNT)、改性納米炭黑(CB)按干土重1%的比例分別加入到混合基質中，以不添加碳納米材料的處理為對照（CK），添加碳納米材料后充分混勻，每盆播種高羊茅種子5g。培養(yǎng)期間溫度為 19 ℃，相對濕度為 60%，每天給土壤補充水分，使土壤濕度保持在土壤持水量的70%。培養(yǎng)130d后，將盆中1cm深度土壤取出混勻，過60目篩，冰箱-20℃保存，供微生物分離與計數分析。

實施例2

（1）實驗材料

實驗用土壤取自天津師范大學校園20 cm表層土壤，基本性質為：含水量19.4%，pH 7.27，電導率2250 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為52.3、3.75、2.15 g/kg。

實驗用生活垃圾堆肥來自天津市小淀垃圾處理廠。pH為7.49，電導率2300 μS/cm，有機質、全磷、全氮分別為132、6.81、25.1 g/kg。重金屬Cr、Cu、Pb、Zn、Cd含量分別為703、341、217、677、5.01 mg/kg。

供試納米炭黑（CB）購于天津秋實炭黑廠，粒徑為70 nm，比表面積為 1200 m²/g，pH 值為7.0，實驗前利用KMnO₄對其改性處理。

石墨烯(G)微片購于南京吉倉納米科技有限公司，結構為黑色薄片狀，微片尺寸20 um，厚度25 nm，比表面積60 m²/g，密度約2.25 g/cm³，電導率 10000 S/m，含碳量>99.5%。

氧化石墨烯(GO)購于蘇州恒球納米公司，為黑色或褐黃色粉末，平均厚度7 nm，片層直徑50 μm，比表面積100-300 m²/g，純度>90%。

碳納米管(CNT)購于北京博宇高科技新材料技術有限公司，直徑40 nm，長度30 um，-COOH含量1.43%，純度>90wt%，灰粉<8wt%，比表面積>110 m²/g，導電：>102 s/cm。

（2）實驗方法：

取土后立即測量土壤含水量，計算得到土壤干重與濕重的比例。按照比例算得干重1500 g所對應的濕土重量。稱得相應重量的濕土與30 g垃圾堆肥混合，攪拌均勻，裝入內徑15 cm高20 cm的塑料花盆中，共裝15盆。

實驗共設5個處理，石墨烯（G）、氧化石墨烯(GO)、碳納米管(CNT)、改性納米炭黑(CB)按干土重1%的比例分別加入到混合基質中，以不添加碳納米材料的處理為對照（CK），添加碳納米材料后充分混勻，每盆播種高羊茅種子5g。培養(yǎng)期間溫度為 27 ℃，相對濕度為 72%，每天給土壤補充水分，使土壤濕度保持在土壤持水量的70%。培養(yǎng)130d后，將盆中5cm深度土壤取出混勻，過60目篩，冰箱-20℃保存，供微生物分離與計數分析。