专利名称：采用镧提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮抗盐性的方法
技术领域：
本发明属于环境保护技术领域，涉及以城市生活垃圾堆肥作为基质培养高羊茅的方法。更具体的说是一种采用镧提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮抗盐性的方法。
背景技术：
城市生活垃圾堆肥含有丰富的有机质和氮、磷、钾等营养元素，可用作草皮培养基质，用于城市草坪建植。将城市生活垃圾堆肥用于草皮培养基质，即解决了传统草皮生产耗费肥沃土壤的问题，节约农用土地资源，缓解目前人口压力大，土地资源紧张的现状，又拓宽了垃圾堆肥的应用途径，减少垃圾处理的费用以及垃圾堆肥向外地运输等难题，同时也有利于城市草坪建植体系的完善。但需要指出的是，堆肥也有含大量污染物，对草坪植物的生长也会造成不利影响，因此，添加外源物质，来改善堆肥这一性状具有重要意义。草坪是由人工建植或人工养护管理并能够提供人们休闲、游乐和适度体育运动的坪状草地。草坪作为城市园林绿化的重要组成部分，对人类生存环境绿化、美化、保护和改善的作用日趋突出和重要，草坪绿化已日益受到人们的重视。国内外研究表明生活垃圾堆肥可作为一种肥料来改善草坪草观赏特征和质量特征，对高羊茅生长以及质量的提高有明显促进作用。Landschoot研究发现，与空白对照相比，垃圾堆肥可以降低土壤容重，提高土壤渗透性，而且至少在两个生长季内能为草坪生长提供大部分所需的营养元素。垃圾堆肥及其复合肥与化肥相比能明显促进黑麦草的茎与根系的生长，提高生物量，改善叶片的色泽和整齐度，提高草坪的密度和质量；促进黑麦草对氮的吸收，叶片中氮和叶绿素含量明显高于化肥与空白处理。目前我国草皮的生产存在着诸多问题，无法满足城市草坪建植的需要，而其中草皮基质的研制和供应不足就是一个重要的限制因素。在草皮生产中，每完成一次草皮生产过程，至少要铲去2 cm以上的熟土，连续的3 4次操作，肥沃的农田即遭到破坏。要恢复表土肥力，短则需几年，多则几十年、上百年。为此，研制新的人工草坪基质以代替肥沃的表土具有较强的实际意义。在城市草坪建植中，各种逆境条件的胁迫(干旱胁迫、盐胁迫、酸雨胁迫和低温胁迫等)不利于草皮的培植及草坪建植。草坪缺水问题一直存在，因为人工草坪根系较浅，不足以在土壤中吸收足够的水分，只能靠人工浇灌，尤其在我国北方城市，每年要消耗大量的水养护草坪，年灌水量大约为O. 6 1. O m3/m2。土壤盐溃化是限制草坪草生长的主要因素之一，盐胁迫几乎影响植物所有的重要生命过程，盐胁迫下，植物细胞的代谢过程受阻，导致活性氧积累和离子失衡，植株生长受抑制，严重时造成细胞死亡。酸雨污染的日趋严重越来越受到人们的广泛关注，已成为当代国际性的重大生态环境问题之一，对自然环境造成极大危害，影响草坪草的生长。此外，我国北方地区冬季寒冷，草坪草越冬困难，在春秋两季又常受寒流侵袭而造成泛斑、生长不良等现象，影响草坪的美观，降低草坪的利用价值。目前,全球盐碱地面积已达9. 5亿hm2,中国盐碱地约2. OX IO8 hm2,占总耕地面积的10%，土壤盐碱化已成为重要的环境问题之一。且随着化肥用量增加，土壤次生盐溃化亦越来越重，盐胁迫几乎影响植物所有的重要生命过程。盐胁迫下，植物细胞的代谢过程受阻，导致活性氧积累和离子失衡，植株生长受抑制，严重时可造成细胞死亡。目前已有一些关于草坪草抗盐性的研究，主要集中于阐述抗盐机理，但是关于稀土应用于生活垃圾堆肥基质草坪草抗盐方面的研究还未见报道。
发明内容
本发明以垃圾堆肥为基质培养高羊茅，在施加硝酸镧一段时间后，将草皮移植到不同含盐量的盐碱土上，通过观察草坪草生长情况及测量抗逆生理指标，来探讨稀土镧对盐胁迫下堆肥基质高羊茅的影响，为优化垃圾堆肥基质在草坪建植上的应用及提高其抗盐性提供理论依据。为实现上述目的，本发明提供如下的技术方案
一种采用镧提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮抗盐性的方法，其特征在于按如下的步骤进
(1)堆肥选自垃圾堆肥厂发酵后的垃圾堆肥；
(2)在培养皿中加入上述堆肥20g,加入高羊茅种子O. 4g，播于培养皿中，播种后13 天向培养基中加入O. 2-0. 4g · kg—1的硝酸镧；加入硝酸镧后继续培养14天；
(3)然后将草坪草留茬高度5cm，将培养皿中的草坪草连同基质一起移植到280g盐碱土上，盐碱含盐量分别为O. 5%、0. 8% ;培养期间实验室温度为25 32°C，相对湿度为 40 66% ；
(4)移植培养30天后开始测量生理指标。其中两种含盐量的盐碱土 pH分别为7. 84,7. 93，容重分别为I. 04、I. 20 (g/ml)，电导率分别为1.49xl03,1.99xl03 (μ S/cm);持水量分别为I. 04，I. 20 (ml/g);总孔隙度分别为 64. 52，66. 67 (%)。本发明进一步公开了所述的方法在缓解盐胁迫对高羊茅的伤害增加其抗逆性方面的应用。特别是O. 2-0. 4g -kg-1的硝酸镧在缓解盐胁垃圾堆肥基质高羊茅草皮的抗盐性方面的应用。本发明更加详细的制备方法如下
I材料和方法
I.I实验材料
本实验选用草坪草为高羊茅。稀土元素为硝酸镧(La(NO3)3·6Η20)。垃圾堆肥来自天津市小淀垃圾堆肥厂，垃圾堆肥源为城市日常生活提供服务活动中产生的固体废物，也包含可回收垃圾、有害垃圾和其他如取暖煤灰等废弃物。堆肥制备与处理采用德国工艺技术与设备，堆肥前将城市生活垃圾中的塑料、金属、玻璃纸张等可回收利用物质进行分选后，剩余的物质作为堆料。堆肥过程为好氧发酵，堆料含水率为 45% 60%，在pH为6. 5-7. 5，温度为45- 55°C条件下，通风供氧，发酵30 d。发酵后的垃圾堆肥在利用前要进行筛选以进一步去除各类塑料、金属、碎玻璃及砖瓦石块等杂物，然后对垃圾堆肥背景进行分析。垃圾堆肥主要理化性质为有机质12. 12%，pH 7. 62，饱和含水量
O.76 mL /g，容重 0.85g /mL，全氮 5. 18%，有效磷 77.92 mg /kg，全钾 I. 21%，Ca 含量 30. 62 g /kg,Fel9. 95 g /kg, Mg 5. 78 g /kg,Cu 546.15 mg /kg,Zn 534.53 mg /kg,Pb 163.62mg /kg, Cr 89.87 mg /kg, Ni 76.26 mg /kg , Cd 2. 06 mg /kg, Mn 324.59 mg /kg。盐碱土取自河北省黄骅市海边，盐碱土含盐量分别为0. 5%、0.8%。两种含盐量的盐碱土 pH分别为7. 84,7. 93，容重分别为I. 04、I. 20 (g/ml)，电导率分别为I. 49xl03,
I.99χ103(μ S/cm);持水量分别为 I. 04，I. 20 (ml/g);总孔隙度分别为 64. 52，66. 67 (%)。I. 2实验方法
在直径5. 7 cm的培养皿中加入堆肥20 g。选择籽粒饱满的高羊茅种子O. 4g，分别播于各培养皿中。播种后13天向培养基中加入不同浓度水平的硝酸镧。硝酸镧设3个浓度水平，为0、0. 2,0. 4g · kg—1。加入硝酸镧后继续培养14天，然后将草坪草留茬高度5cm，将培养皿中的草坪草连同基质一起移植到盐碱土上,盐碱土装于直径7. 2cm、高10. 5cm的塑料杯中，每杯280g，盐碱土设2个盐浓度梯度，含盐量分别为O. 5%、0. 8%。移植培养30天后开始测量生理指标，实验期间每10天测量一次株高。实验设3次重复。培养期间实验室温度为25 32°C，相对湿度为40 66%。I. 3指标测定
(I)生物量的测定
将草坪植物齐根刈割，地上部分用蒸馏水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，然后放入烘箱中，在105°C下杀青I h，80°C烘干至恒重，测量其地上部分的干重。(2)保护酶的测定
粗酶液的提取方法称取叶片O. 2g，加入pH7. 8的磷酸缓冲液进行冰浴研磨，提取匀浆至离心管中，定容至10ml，4°C下离心(10000r/min)20 min，上清液为酶的粗提液，4°C保存备用。超氧化物歧化酶(SOD)活性的测定采用NBT光还原法(张志良等，2003)。在盛有 3ml 反应混合液(包括 14. 5mmol/L dl-甲硫氨酸、3// mol/L EDTA、2· 25mmol/L NBT, 60// mol/L核黄素溶液)的试管中，加入50// L的粗酶液，混合后放在透明的试管架上，于光照培养箱中在4000 Lx日光灯下准确照光反应20 min，以不加酶液的照光管为光照对照，同时将空白对照管置于暗处(以缓冲液代替酶液)，用做调零。在560nm波长下测定吸光值。 SOD活性单位是以抑制NBT光化还原的50%为一个酶活性单位。过氧化物酶(POD)活性的测定采用愈创木酚法(张志良等,2003)取3mL的反应混合液于比色皿中，对照以pH=7. 8磷酸缓冲液代替。加入酶液100//L，立即开启秒表计时， 在470 nm波长下测量吸光值，每隔O. 5 min读数一次。以每分钟Λ A47tl变化O. 01为一个过氧化物酶活性单位。过氧化氢酶(CAT)活性的测定采用紫外分光光度法(Maria et a7.，2004)。在试管中加入反应混合液(PH7. 8的磷酸缓冲液I. 5ml、酶液O. 2ml、蒸馏水I. Oml)，对照管用缓冲液代替酶液，然后在测定管中加入O. 3ml浓度为O. lmol/L的过氧化氢，同时立即计时， 在240nm波长下测量吸光值，每隔O. 5 min读数一次。以每分钟Λ A240变化O. I为一个过氧化氢酶活性单位。(3)丙二醛含量的测定
参考张志良等(2003)的方法取O. 2g草坪植物叶片，用10%TCA研磨匀浆进行提取， 定容至10ml, 4000r · mirT1离心IOmin,取上清液2ml,加入2ml O. 6%的TBA沸水浴中反应 20min，迅速冷却，离心，取上清液分别于532nm、450nm波长下测定吸光值。对照以2ml水代替提取液。(4)脯氨酸含量的测定
参考李合生(2000)的方法。称取O. 5g草坪植物叶片并将其剪碎，分别置于大试管中， 然后向各管分别加入5ml 3%的磺基水杨酸溶液，在沸水浴中提取IOmin (提取过程要经常摇动)，冷却后3000 r · mirT1离心IOmin,吸取2ml提取液于另一干净的带塞试管中，加入 2ml冰醋酸及2ml酸性茚三酮，在沸水中加热30min，冷却后加入4ml甲苯提取，振荡30s，静置一夜。以甲苯为空白对照，取上层液用SHIMADZU产UV-1700型紫外分光光度计在520nm 波长下测吸光值。(5)相对电导率的测定
相对电导率采用电导率仪法进行测定(汤章成，1999):将10 ml的无离子水放入已编号的试管中，测定Itl。各样品称取叶片O. 2 8，剪成0.5 cm2的小块置于试管中，准确加入无离子水10 ml，浸泡24 h，用DDS-IlD直读式电导仪测定电导率为I1。测定后将试管放在水浴锅中沸水浴O. 5 h，杀死组织，于室温下测12。计算相对电导率(%) = (I1-Itl)/(I2-Itl) X 100%。I. 4数据处理数据分析采用EXCEL和SPSS17. O分析软件进行处理。2结果与分析
2.I镧对盐胁迫下高羊茅生物量的影响
在盐胁迫下，草坪草会出现不同程度的生长减慢(地上部分)现象(杨富裕等，2001)。 生物量是植物对盐胁迫反应的综合体现，是植物耐盐性的直接指标(Vicente et al., 2004)。从图I可以看出，高羊茅的地上生物量在盐碱土含盐量为O. 8%时低于含盐量为 O. 5%时，说明盐胁迫强度增大对高羊茅的生长有抑制作用。施加稀土镧处理，高羊茅的地上生物量都比不加镧的有所增加，说明稀土镧能够缓解盐胁迫对高羊茅的伤害，促进其生物量的增加，进而提高其抗逆性。对于高羊茅来说，实验所设的两种浓度处理中，镧用量在 O. 4g · kg—1时效果较好，在含盐量分别为O. 5%和O. 8%的情况下，其地上生物量分别比不加镧处理的提高了 9. 7%和12. 5%。附表
I ■浓度地上干重綱^-
I (g*kgiy ,_T3
_0.5%^_0.8%^
Op 0.387±0.048a^ 0.33±0.035a*'
OJr 0,43±0.006a.' 0.39±0.021ab ' _0.4<;'_0,467±0.027y_0.45±0.036b*') *.
附表
权利要求
1.一种采用镧提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮抗盐性的方法，其特征在于按如下的步骤进行(1)堆肥选自垃圾堆肥厂发酵后的垃圾堆肥；(2)在培养皿中加入上述堆肥20g,加入高羊茅种子O. 4g，播于培养皿中，播种后13 天向培养基中加入O. 2-0. 4g · kg—1的硝酸镧,继续培养14天；(3)然后将草坪草留茬高度5cm，将培养皿中的草坪草连同基质一起移植到280g盐碱土上，盐碱含盐量分别为O. 5%、0. 8% ;培养期间实验室温度为25 32°C，相对湿度为 40 66% ；(4)移植培养30天后开始测量生理指标。
2.权利要求I所述方法，其中两种含盐量的盐碱土pH分别为7. 84,7. 93，容重分别为 I. 04、I. 20 (g/ml)，电导率分别为 I. 49xl03，I. 99xl03 ( μ S/cm);持水量分别为 I. 04，I.20 (ml/g);总孔隙度分别为 64. 52，66. 67 (%)。
3.权利要求I所述的方法在缓解盐胁迫对高羊茅的伤害增加其抗逆性方面的应用。
4.权利要求3所述的应用，其中的抗逆性指的是O.2-0. 4g · kg-1的硝酸镧在缓解盐胁垃圾堆肥基质高羊茅草皮的抗盐性。
5.权利要求3所述的应用，其中硝酸镧用量在O.4g · kg—1。
全文摘要
本发明公开了一种采用镧提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮抗盐性的方法他是在20g堆肥中播撒高羊茅种子0.4g，播种后13天向培养基中加入0.2-0.4g·kg-1硝酸镧，继续培养14天，然后将培养皿中的草坪草连同基质一起移植到280g盐碱土上，盐碱土分别为0.5%、0.8%，移植培养30天后开始测量生理指标。本发明的实验结果表明施加镧可以缓解盐胁迫对高羊茅的伤害。镧处理能够通过提高高羊茅的地上生物量，降低质膜过氧化产物丙二醛含量，降低叶片相对电导率，提高保护酶活性和脯氨酸含量，增高羊茅在盐胁迫下的渗透调节功能，减轻自由基对细胞的伤害，进而缓解盐胁迫对高羊茅的伤害，增加其抗逆性。
文档编号A01B79/02GK102577689SQ20121008114
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月26日 优先权日2012年3月26日
发明者多立安, 李丹, 赵树兰 申请人:天津师范大学