采用耐冷强化活性纳米垃圾堆肥用于草皮冬季生产储藏的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于环境保护技术领域，涉及一种采用耐冷强化活性纳米垃圾堆肥用于草 皮冬季生产储藏的方法。
【背景技术】
[0002] 纳米科学技术（Nano-ST)是20世纪80年代末期崛起的一项新科技，它主要研究 结构尺度在（l〇 7-l〇9m)范围内物质的性质及其应用。因为纳米材料具有界面表面界面 效应、小尺寸效应、宏观量子隧道效应和量子尺寸效应等基本特征，所以，出现了许多传统 材料不具备的奇异特性。纳米材料在吸收、催化、磁效应和敏感特性方面都表现出不同于传 统材料的特性，可与多个领域高度交叉，包括物理、化学、电子学、材料科学和生物学，在高 科技应用上显示出广大的潜力，所以，纳米材料的应用已经愈来愈受到科学家的关注。我国 政府十分重视纳米技术的研究，并将纳米结构和纳米材料视为纳米技术的关键而加以优先 支持。2012年，中国工业和信息化部根据《国家"十二五"战略性新兴产业发展规划》的精 神，发布《新材料产业"十二五"发展规划》，将纳米材料列为前沿新材料领域，并明确指出： 中国将加大纳米技术研究，积极地推动纳米材料在新能源、环境治理、节能减排和生物医用 等领域的研究利用。
[0003] 国外对于纳米材料的研究主要集中于对纳米材料安全性的研究，主要研究的五大 问题是：皮肤对纳米材料的吸收及其对皮肤的伤害；饮用含纳米颗粒水的后果；纳米颗粒 对动物肺部的影响；已变成水中沉积物的纳米颗粒对周围环境的影响2005年5月1日至4 日，欧共体内部在德国波恩举行"欧洲纳米生物效应会议"。会议讨论了纳米颗粒的形成、释 放，在环境中的运动和检测方法，它的急性毒害作用、慢性毒害作用以及细胞水平和分子水 平的影响，如对血细胞、肺部细胞、免疫细胞、DNA损伤、基因表达的影响等。国内还发展了 纳米材料对植物的影响，纳米肥料由中国农科院土壤肥料研究所张夫道研究员提出，并在 国家"863"项目中立项。纳米肥料是纳米生物科技的一个分支，是用纳米材料技术和医药 微胶囊技术构建改性而制成的全新肥料，分为纳米材料包膜、胶结缓释控释肥料与纳米结 构肥料。众所周知，滥用肥料导致的地下水污染已越来越严重，如何提高肥料利用率成为解 决问题的重点，纳米材料表面原子数目占完整粒子原子总数的80%以上，因为表面原子周 围缺少相邻的原子，含有许多悬空键，所以具有不饱和性，很容易与其他原子相结合而稳定 下来，从而表现出非常高的化学活性。与肥料结合能明显提高肥料的利用率，一方面是由于 纳米材料的磁效应，能够促进养分被植物吸收，刺激植物生长发育，并且还能提高植物体内 多种酶的活性。另一方面，是因为其表面效应，使纳米肥料表面能和表面结合能增大，帮助 其在土壤环境中被植物根系吸收，肥料使用的效果得到提高。有研究表明，添加纳米碳肥料 增效剂能有效减缓土壤有效养分的下降，提高水稻产量，增产幅度在1. 9% -3. 5%之问。纳 米碳对水稻产量与氮肥利用率的影响，也证明了施用纳米碳粉可显著提高水稻产量，同时， 在适宜施氮量条件下，加施纳米碳粉有助于水稻氮肥利用率的提高。纳米材料胶结包膜型 缓/控释肥料对作物产量和品质的影响，结果表明，纳米材料胶结包膜型缓/控释肥料均有 助于小麦和玉米子粒产量和蛋白质产量的提高。目前研究的纳米肥料多数为纳米材料增效 肥或纳米材料包膜肥，而将肥料本身加工到纳米粒径应用于草坪植物逆境胁迫的研究，尚 无文献报道。
[0004] 微生物肥料又称为菌肥、生物肥料，主要作用表现在帮助作物营养吸收、提升化肥 利用率和农产品品质、增强作物抗逆性等方面。微生物肥料一般可分为两类，一类是微生物 通过自身的生命活动，增加可供植物吸收的营养元素；另一类，能够通过微生物生命活动的 次生代谢分泌激素，来促进植物生长和提高植物的抗逆性。如固氮微生物能够通过固氮作 用增加土壤氮素含量，微生物可以通过生命活动提高土壤中营养元素的转化和吸收，是大 多数微生物肥料的主要功能。此外，一些有益微生物可以通过自身的代谢活动产生多种糖 类物质，这些糖类物质不仅能与土壤中的胶类物质有机结合在一起，同时还可以与植物自 身产生的粘液结合在一起，起到改良土壤的作用。微生物菌剂还具有改善作物生长状况，增 强植物抗性等作用。目前大多数研究已表明，微生物制剂能促进植物生长和营养元素的吸 收。有研究者将其应用于水稻研究，结果表明，与常规施肥相比，施加生物菌肥能有效促进 水稻产量的增加。也有人将筛选出的七种植物促生真菌应用于向日葵的培养研究发，结果 证明，真菌可以明显促进其初期生长，并能有效抑制霜霉病的发生。综上所述，目前有关微 生物的研究多侧重于有益微生物的提取、鉴定及应用，但将有益微生物进一步强化后应用 于草坪植物逆境生长的研究尚无文献报道。
[0005] 草坪建植体系是集生态调控、美化环境和文化娱乐等多种功能为一体的生态工 程。作为城市园林绿化的重要组成部分，草坪绿地是衡量经济发展程度的标准之一，也是衡 量现代化城市的标准之一，是现代城市社会发展与经济实力的一个有力体现，草坪建植体 系的构建对于改善城市投资环境、招商引资、促进旅游等各个方面都起着不可忽略的作用。 草坪在带来景观和美化效果的同时，在维系生态系统平衡方面也发挥着重要作用。首先，它 能够净化空气、杀菌消毒，草坪通过光合作用吸收CO 2放出0 2保持空气中CO 2和0 2的平衡， 草坪还能稀释、分解、吸收和固定大气中的有毒气体、致癌物质和某些重金属气体等有毒物 质，通过光合作用变害为利。其次，草坪能够保持水土、维持生态平衡。草坪能致密覆盖地 表的草层，并且密集的根系能有效固着表土，防止地表径流的形成，降低表土被带走的可能 性。另外，草坪还可以减缓太阳辐射，有效降低地表温度、增加空气湿度。
[0006] 随着环境的不断恶化，城市绿化越来越受到重视，铺设草坪因其见效快，易操作等 特点被广大绿化工作者普遍接受，从而草皮生产需求不断增加。但冬天，由于低温条件的限 制，影响草皮的生产周期，一般在五、六月份第一批草皮卷才可上市。另外，在中国北方的一 些寒冷地区，由于年平均气温低，往往影响草坪草的应用范围，甚至造成许多草种难以种植 或越冬。低温胁迫会导致植物保护酶活性降低，叶绿素分解，质膜相对透性增大，进而植物 细胞受到损伤。有人研究了低温胁迫对高羊茅生长的影响，结果表明，随着温度的降低和胁 迫时间的加长，高羊茅叶片中的叶绿素含量也随之降低，脯氨酸含量增加明显。草坪生产及 应用受到低温的直接限制，研究草坪草在低温胁迫下的适应能力，有助于延长草坪绿期，缩 短其生产周期，帮助提早上市，可大幅提高草皮卷的市场竞争力，具有重要的经济价值。另 外，草坪草抗逆性的提高对低温胁迫下草坪建植也具有重要意义。纳米肥料是一种特殊的 高效肥料，其粒子的表面积、表面能及表面结合能都相对较大，有助于其在土壤环境中被植 物的根毛或根尖部分吸附，其特有性能有可能解决肥料利用率、作物增产与植物抗性等问 题。目前关于纳米肥料的研究多数为纳米材料增效肥或纳米材料包膜肥，而将肥料本身加 工到纳米粒径应用于草坪植物的研究，尚无文献报道。
[0007] 生活垃圾堆肥是一个高渗体系，其中的微生物对逆境有一定的适应能力，将其中 有益微生物菌剂进一步强化后应用于草坪逆境建植具有重要意义。基于以上考虑，为了研 究纳米堆肥及其有益微生物在草坪建植中的应用效果，本技术将垃圾堆肥经纳米加工技术 加工到30nm左右，并从生活垃圾堆肥中分离提取出合适的有益