专利名称：采用盐土填充废胶粒提高高羊茅光合能力的方法
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，涉及废胶粒的合理、安全使用方法。更具体的说是一种采用盐土填充废胶粒提高高羊茅光合能力的方法及应用。
背景技术：
土壤盐渍化已成为全球性的热点生态问题之一，受到广泛关注。在土壤盐渍化治 理措施中，用石膏、有机聚合物、废弃物粉煤灰、沙及各类肥料等外源填充材料，可改良盐土 结构，加速排盐，达到促进植物在盐渍化土壤条件下对水分和养分吸收与利用的目的。张凌 云和赵庚星的研究表明，施用盐土壤修复材料，土壤含盐量、容重、PH值都有所降低，土壤的 孔隙度增加，土壤速效N、P、K含量和土壤有机质含量提高，证明盐土壤修复材料能改善滨 海盐渍土的理化性质，达到土壤改良的目的。总之，寻找适宜的土壤外源填充材料，作为压 盐层填充于土壤上层，用于盐土改良，将是一项十分有意义的工作。另一方面，随着废旧橡胶的增多，有关废旧橡胶颗粒资源化利用引起国内外广泛 关注，如废胶粒可以作为路基或建筑材料加以利用；而用废胶粒作为草坪基质的研究已有 报道。国内利用废胶粒填充草坪基质以改善其理化性质和草坪质量特征的研究也取得积极 进展。自然条件下的光合作用和叶绿素荧光有着十分密切的关系。一方面，当植物被暴 露在过强的光照条件下，荧光起着十分重要的保护作用，避免叶绿体吸收光能超过光合作 用的消化能力，将强光灼伤的损失降低到最小；另一方面，一般来说，自然条件下叶绿素荧 光和光合速率是相互负关联的，光合速率高，荧光弱；反之，当光合强度下降时，则荧光的发 射就增强。在低光强下，光化学效率的高低直接决定叶片光合速率的高低。因此，在低光强 下，由于某种原因造成的低光化学效率会成为光合作用的重要限制因子。在光饱和的情况 下，光化学效率的降低不一定会导致光合速率下降。即不一定会成为光合作用的限制因子。 叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配 等方面具有独特的作用，近年来随着叶绿素荧光理论和测定技术的进步，被广泛用于光合 作用机理、植物抗逆生理和作物增产潜力预测等方面的研究。废旧橡胶颗粒有弹性，为了利用这一特性，本发明人多年从事废旧橡胶颗粒用于 草坪，以提高抗践踏性为目的的研究，并关系到废旧橡胶颗粒的安全性的问题。例如，《植物 研究》，第Vol. 27No. 2公开了本发明人“废旧橡胶颗粒填充草坪根带基质及草坪植物生态 响应”的研究论文；《生态学杂志》，2007，26 (6) 886-891公开了本发明人“废橡胶颗粒浸提 液物质释放及其浸种”的研究论文；《生态学报》，29卷第4期公开了本发明人“践踏填充废 胶粒基质草坪黑麦草特征物质与光合性能”;《园艺学报》，2009，36 (2) 233-238公开了本发 明人“草坪基质填充废胶粒对践踏前后黑麦草生物学特性的影响”；公开了专利“废旧橡胶 颗粒在防治草坪基质土壤有害线虫中的应用(200710059787)；这些研究主要是涉及废橡 胶颗粒对草坪耐践踏性、植物生长和安全应用的影响。随着实验的不断深入，本发明人进一 步的研究发现，以废胶粒为压盐层填充土壤可以改善草坪草光和性能，而有关此项目的研究尚未见文献报道。
发明内容
本发明利用光合及叶绿素荧光参数探讨盐胁迫下胶粒对高羊茅的影响，本发明提 供如下的技术方案(1)基质组配将IOOOg沙子置于底层，20g直径为mm和0. 5 Imm废胶粒置于其 上，第三层盐土 1500g，最上面铺一层IOOg壤土 ；其中盐土中含有0. 2% -0. 8% NaCl ；采用 盆栽的方法，待草坪草高羊茅完全萌发出苗稳定后移植到实验地深埋于土中；(2)草坪草生长稳定后，60d后选10株，测定测光合能力，地上以及地下 生物量。3、盐土填充废胶粒在提高高羊茅光合能力方面的应用，其中的盐土中含有 0. 2% -0. 8% NaCl。本发明进一步公开了盐土填充废胶粒在提高高羊茅光合能力方面的应用，其中的 盐土中含有0. 2% -0. 8% NaCl。其中所述的光合能力包括光和参数气孔导度、叶面蒸腾 速率、胞间C02浓度、光合速率方面的应用。本发明通过盆栽土壤基质填充废胶粒，研究了将废胶粒填充于草坪基质中，以废 胶粒为压盐层填充土壤上层以提高草坪草抗盐能力的方法，探讨废胶粒在草坪NaCl胁迫 中的根际调控作用，为废胶粒盐渍化土壤建植高质量草坪提供理论依据。实验结果表明在含盐的土壤中加入废胶粒后，高羊茅的叶片光合生理功能得到 增强，其净光合速率加大；气孔导度的变化幅度也加大。正是本发明的处理生态适应性强；叶片的光合速率与气孔导度的变化有着一定的 规律，气孔导度大，净光合速率高，气孔导度大，蒸腾速率也相应变快，但细胞间C02浓度则 降低。加入胶粒后，叶片净光合速率最高，与对照差异显著，其细胞间C02浓度则明显降低， 表明此处理光合能力比其他处理强。说明盐土填充废胶粒能有效地提高高羊茅光合能力。 为了更加清楚的说明本发明的积极效果，现提供如下的试验方法1材料与方法1.1试验材料废胶粒颗粒直径为0. 5 1mm。草坪植物选用高羊茅(Festuca arundinacea L.)。 供试盐土有三种浓度0. 2%、0. 5%和0. 8%，进行轻度、中度和重度三种盐胁迫。1. 2试验设计与试验地概况试验采用盆栽的方法，选用直径为17cm，高15cm的圆柱形塑料容器。基质组配将 IOOOg沙子置于容器底层，20g胶粒置于其上，第三层是盐土 1500，最上面铺一层IOOg壤土 以利于种子萌发。不铺胶粒为对照。每盆高羊茅的播种量为3g。实验为三次重复。实验前 期在室内进行。待完全萌发以后，出苗稳定后(IOd)移植到田间深埋于土中，以保持植物生 长环境与试验地土壤环境一致。实验地设在天津师范大学校园内，地理位置为北纬39° 13'、东经117° 2'，属 暖温带半湿润季风型气候，年平均气温12. 3°C，平均降水量550 680mm。整个实验周期为 d，实验期间平均气温23. 7°C，平均降水量380 560mm。试验区采用随即区组设计(图1)。1. 3指标测定1.3. 1形态指标的测定
从播种开始40d后，即草坪生长稳定后随机选10株测株高，60d后测光合，之后刈 割地上部分，留茬高度3cm。草坪植物进行恢复生长，于来年安全过冬后，随机选10株测定 二茬株高并刈割后测二茬草的地上生物量以及地下生物量。1. 3. 2光和参数气孔导度(Gs)、叶面蒸腾速率(Tr)、胞间C02浓度(Ci)、光合速率 (Pn)的测定采用美国LI-COR公司产的Li-6400便携光合仪测定，每个处理先各测3个叶片， 每次测量10个数据，3次重复分3个循环测完，测定时间为上午9:00-10:30，CO2浓度为 400 + 50 μ mo 1 CO2Iiior1，光照强度为 900 士 30 μ mol · πΓ2 · s\
60d后对草坪植物进行光合指标的测定；在自然光照下，从上午8 00到下午18 00 用LI-6400光合测定系统每隔2h随机测定各处理及对照的气孔导度(Gs)、胞间602浓 度(Ci)、净光合速率(Pn)及叶面蒸腾速率(Tr)等指标的变化，测定期间空气相对湿度在 10. 62% 51. 07%之间，早晨10:00最高，午后17:00最低(10. 62% )。大气温度变化范围 在20. 16 33. 03°C之间。每个处理先各测3个叶片，，每个叶片每次测量10个数据，实验 共设3次重复，每个重复测定10个数据。在测定上述指标的同时，自动记录光合有效辐射 (PAR)、空气温度、叶片温度、空气湿度、空气CO2的日变化。1. 3. 3 叶绿素荧光参数 Fv/Fm、Fv，/Fm，、qP、qN、ΦPS II、ETR 的测定用美国LI-COR公司产的Li-6400光合仪换上6400-40叶绿素荧光叶室测定。测 量前一天晚上将实验苗用黑色塑料膜全部盖上，第二天凌晨开始测，先在盖上黑色塑料膜 的暗环境下测得Fv/Fm值，再揭开黑色塑料膜在光下测得Fv’/Fm’、OPS II、qP、qN及ETR。 每个处理重复测定10次。1.3. 4数据分析数据采用SPSS 12. 0和MICROSOFT EXCEL 2003软件进行两样本的独立数据t检 验分析。2研制结果分析2. 1添加胶粒后高羊茅的光合作用参数的日进程的影响情况2. 1. 1测定期间环境因子的变化见图2，图3。2. 1.2添加胶粒后对草坪植物叶片净光合速率的日进程的影响情况，见图 4(1-3).2. 1.3添加胶粒后对高羊茅叶面蒸腾速率的日进程的影响情况见图4(4-6)2. 1. 4添加胶粒后对高羊茅胞间CO2浓度(CO2) Ci ( μ mol -mol-1)的日进程的影响 情况见图5(1-3)。2. 1. 5添加胶粒后对高羊茅气孔导度的日进程的影响情况见图6(1-3)。2. 2添加胶粒后高羊茅的叶绿素荧光参数的变化情况2. 2. 1添加胶粒后高羊茅的原初光化学速率Fv/Fm的变化情况见图7，其中Fv/Fm 表示最大光化学量子产量，反映PS II反应中心内禀光能转换效率。2. 2. 2添加胶粒后高羊茅的有效光化学量子产量Fv’/Fm’的变化情况见图8，其中 Fv' /Fm’表示实际光化学量子产量，它反映PSII反应中心在部分关闭情况下的实际原初光 能捕获效率。2. 2. 3添加胶粒后高羊茅的光化学猝灭系统qP的变化情况见图9，其中qP，光化学淬灭系数，表示Ps II反应中心开放部分的比例。2. 2. 4添加胶粒后高羊茅的非光化学猝灭系统qN的变化情况，见图10，其中qN，非 光化学淬灭系数，表示Ps II反应中心吸收的光能不能用于光合电子传递，而以热的形式耗 散掉的光能部分。2. 2. 5添加胶粒后高羊茅的PS II实际光化学量子效率ΦΡΞ II的变化情况，见图 11，其中ΦΡΞ II，实际光化学效率，代表线性电子传递的量子效率。
2. 2. 6添加胶粒后高羊茅的相对光合电子传递效率ETR的变化情况见图11，其中 ETR,相对光合电子传递效率。3研制结论总的看来，盐土加入胶粒后，高羊茅的叶片光合生理功能得到增强，其净光合速率 加大；气孔导度的变化幅度也加大，这说明这个处理生态适应性强；叶片的光合速率与气 孔导度的变化有着一定的规律，气孔导度大，净光合速率高，气孔导度大，蒸腾速率也相应 变快，但细胞间C02浓度则降低。加入胶粒后，叶片净光合速率最高，与对照差异显著，其细 胞间C02浓度则明显降低，表明此处理光合能力比其他处理强。这可能是因为胶粒释放的 物质促进了气孔开放，进一步促使了气体交换，从而影响了叶片的净光合速率。这说明盐土 填充废胶粒能有效地提高高羊茅光合能力
图1为实验地小区设计，注1 低II 低胶III 中IV 中胶V 高VI 高胶图2为空气相对湿度和空气温度的日变化；图3为光合有效辐射和空气二氧化碳浓度的日变化；图4为胶粒对盐胁迫下高羊茅叶片净光合速率日进程的影响。图5为胶粒对盐胁迫下高羊茅胞间C02浓度日进程的影响；图6为胶粒对盐胁迫下高羊茅气孔导度日进程的影响；图7为胶粒对盐胁迫下高羊茅Fv/Fm的变化情况；图8为胶粒对盐胁迫下高羊茅Fv’ /Fm’变化情况；图9为胶粒对盐胁迫下高羊茅qP的变化情况；图10为胶粒对盐胁迫下高羊茅qN的变化情况；图11为胶粒对盐胁迫下高羊茅OPS II的影响；图12为胶粒对盐胁迫下高羊茅ETR的影响。
具体实施例方式为了更充分的解释本发明的实施，提供下述制备方法实施实例。这些实施实例仅 仅是解释、而不是限制本发明的范围。实施例1(1)基质组配将IOOOg沙子置于容器底层，20g废胶粒置于其上，第三层是盐土 1500g，最上面铺一层IOOg壤土 ；其中盐土浓度为0. 2% NaCl ；采用盆栽的方法，实验地年 平均气温12. 3°C，平均降水量550mm，实验期间平均气温23. 7°C，平均降水量380m待完全萌 发出苗稳定后移植到实验地深埋于土中；废胶粒直径为0. 5mm ；草坪草为高羊茅；
(2)草坪草生长稳定后随机选10株测株高，60d后测光合，之后刈割地上部分，留 茬高度3cm，进行恢复生长，于来年安全过冬后，随机选10株测定二茬株高并刈割后测二茬 草的地上生物量以及地下生物量。实施例2(1)基质组配将IOOOg沙子置于容器底层，20g废胶粒置于其上，第三层是盐土1500g，最上面铺一层IOOg壤土 ；其中盐土浓度为0. 8% NaCl ；采用盆栽的方法，实验地年 平均气温15°C，平均降水量680mm，实验期间平均气温24. 5°C，平均降水量560mm待完全萌 发出苗稳定后移植到实验地深埋于土中；其中废胶粒直径为Imm;草坪草为高羊茅。(2)草坪草生长稳定后随机选10株测株高，60d后测光合，之后刈割地上部分，留 茬高度3cm，进行恢复生长，于来年安全过冬后，随机选10株测定二茬株高并刈割后测二茬 草的地上生物量以及地下生物量。实施例3(1)基质组配将IOOOg沙子置于容器底层，20g废胶粒置于其上，第三层是盐土 1500g，最上面铺一层IOOg壤土 ；其中盐土浓度为0. 4% NaCl ；采用盆栽的方法，实验地年 平均气温15°C，平均降水量680mm，实验期间平均气温24. 5°C，平均降水量560mm待完全萌 发出苗稳定后移植到实验地深埋于土中；其中废胶粒直径0. 4mm。(2)草坪草生长稳定后随机选10株测株高，60d后测光合，之后刈割地上部分，留 茬高度3cm，进行恢复生长，于来年安全过冬后，随机选10株测定二茬株高并刈割后测二茬 草的地上生物量以及地下生物量。本发明公开的废胶粒为压盐层填充土壤改善草坪草抗盐性能的方法，本领域技术 人员可通过借鉴本文内容，适当改变原料、工艺参数等环节实现。本发明的方法已通过较佳 实施例子进行了描述，相关技术人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所 述的方法进行改动或适当变更与组合来实现本发明技术。特别需要指出的是，所有相类似 的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，他们都被视为包括在本发明精神、范 围和内容中。
权利要求
一种盐土填充废胶粒提高高羊茅光合能力的方法，其特征在于按如下的步骤进行(1)基质组配将1000g沙子置于底层，20g直径为mm和0.5～1mm废胶粒置于其上，第三层盐土1500g，最上面铺一层100g壤土；其中盐土中含有0.2％-0.8％NaCl；采用盆栽的方法，待草坪草高羊茅完全萌发出苗稳定后移植到实验地深埋于土中；(2)草坪草生长稳定后，60d后选10株，测定测光合能力，地上以及地下生物量。
2.盐土填充废胶粒在提高高羊茅光合能力方面的应用，其中的盐土中含有 0. 2% -0. 8% NaCl。
3.权利要求3所述应用，其中所述的盐土填充废胶粒在提高高羊茅的光合能力的指标 包括光和参数气孔导度、叶面蒸腾速率、胞间CO2浓度、光合速率方面的应用。
全文摘要
本发明涉及盐土填充废胶粒提高高羊茅光合能力的方法，其特征在于按如下的步骤进行(1)基质组配将1000g沙子置于底层，20g直径为0.5～1mm废胶粒置于其上，第三层盐土1500g，最上面铺一层100g壤土；其中盐土中含有0.2％-0.8％NaCl；采用盆栽的方法，待草坪草高羊茅完全萌发出苗稳定后移植到实验地深埋于土中；(2)草坪草生长稳定后，60d后选10株，测定测光合能力，地上以及地下生物量。
文档编号A01G1/00GK101805614SQ20101013359
公开日2010年8月18日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者多立安, 赵树兰 申请人:天津师范大学