本发明属于环境污染植物修复技术领域，特别涉及一种水砂培育杨树幼苗的方法。
背景技术：
随着城市化进程的加快和经济的迅速发展，来自生活废水和企业废水的城市污水量越来越大。尽管大量的污水经城市污水管网能够进入城市污水处理厂被集中处理，但处理后的城市尾水中仍然存在一定量的重金属、硼和易引起水体富营养化的氮、磷等物质。因此，经集中处理后的城市尾水直接排入与人类关系密切的清水水域，仍然存在较大的危险性。城市尾水中微量有毒污染问题在发达国家日益受到重视。因此，在排入清水环境前，加强对污水处理厂出水为主的城市尾水处置，无论是对消减常规有机污染物或是微量有毒污染物而言都非常重要。以土地处理系统或湿地为基础的，以土壤渗滤、微生物和植物根系吸收等为主的综合性污水生态工程是较理想的尾水处理技术。
植物修复技术被认为是一种十分有前景的、绿色友好型环境污染修复途径。杨树因其生长速度快、生物量大、具有发达的根系，分布广泛且具有很强的适应能力，被越来越多地应用在环境污染修复技术领域的研究中。然而，如何很好地培育出大量的用于水培模拟实验的杨树扦插幼苗，会直接影响到杨树对受污染水体的修复效果和实验结果。现有的普通的直插土壤或基质育苗方法容易因幼苗失去水分平衡、抗逆性弱等，造成幼苗成活率较低，或不便于直接用于水培模拟实验或水环境修复。因此，有必要探索一种更为合适的杨树扦插育苗方法。
技术实现要素：
为克服现有技术的不足，本发明提供一种水砂培育杨树幼苗的方法，该方法既考虑了根呼吸和插穗立地条件，又兼顾水分平衡和养分需求，为杨树在污水生态工程中的应用研究与实践提供便利。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种水砂培育杨树幼苗的方法，包括以下步骤：
步骤1：将水溶性肥料petersprofessionalgeneralpurpose20-20-20和水按1:2000的质量比混合，然后加入nacl和cacl2，得到水培营养液；所述nacl和cacl2在水培营养液中的总浓度为7.97mm/l；
步骤2：剪切得到24.5～25.5cm的插穗，将插穗存放在装有水培营养液的阔口容器内备用；所述插穗的横截面直径为1.5～2cm，下端剪切口和距其最近的芽点的距离为6cm；
步骤3：将高10cm、口径10cm的花盆内装入粒径0.5mm～2mm的粗砂，粗砂的上表面低于盆口边缘1cm，然后将插穗插入盛有粗砂的花盆内；
步骤4：将插有插穗的花盆放入装有水培营养液的敞口托盘内，所述敞口托盘内的水培营养液的液面高度在花盆高度的1/2～2/3处；同时保持插穗良好的通风和光照条件，为防止水培营养液因蒸发而导致液面降低，每天向敞口托盘内添加净化后的自来水以保持液面的高度在花盆高度的1/2～2/3处。
步骤5：通过滴加适量硝酸调整并保持敞口托盘内的水培营养液的ph值为6.5～6.8；
步骤6：在敞口托盘内每列花盆的空隙间依次呈“u”型和倒“u”型交叉布设2～3根水管，每根水管上安装一个小型潜水泵，以维持水培营养液的循环，进而保持水培营养液浓度均匀和氧气的曝入，为杨树根系的发育提供持续的营养条件和适量的氧气。
步骤7：每天对插穗进行均匀喷雾处理两次，持续两周；均匀喷雾处理采用蒸馏水或净化后的自来水。
步骤8：待杨树插穗根系和枝叶长出并进入迅速生长期，取出杨树幼苗，用蒸馏水将杨树幼苗的根部冲洗干净，即可用于杨树水培模拟实验或进行大面积种植。
进一步地，步骤1中所述nacl和cacl2的摩尔比为1:4。
进一步地，步骤2中所述水培营养液的液面高度不超过插穗长度的1/3，通过该步骤保存插穗的时间不超过4天。
进一步地，步骤3中所述花盆在装入粗砂前先在盆底垫上4～6层的细孔砂布，以防砂子漏出，所述细孔纱布的孔径小于0.5mm；所述插穗的底部距离盆底1～2cm，在粗砂的上表面以上插穗保留芽点的数目为2～3个。
进一步地，还包括步骤3～8中插穗培养的温度为22～25℃。
本发明的有益效果在于：
1、利用本发明方法培育杨树幼苗，其成活率最高可达100％，高于现有的扦插育苗技术。
2、杨树插穗从扦插时起到插穗开始生根和展叶时为止，一般需2～4周，此期插穗最容易失去水分平衡，抗逆性很弱，本发明方法充分考虑了插穗生根和展叶期间水分保持和平衡、以及氧气维持的问题。本发明方法能够使杨树提前适应水生环境，便于后期用于水培模拟实验或栽培于湿地用于辅助受污染水体的修复。
3、水培营养液的ph值保持在6.5～6.8的弱酸状态，有利于增强水培营养液的生物有效性，从而有助于杨树对水培营养液中营养元素的吸收利用。
4、敞口托盘内分散布设有小型潜水泵，能够使水培营养液处于一种循环流动的状态，进而保持水培营养液的浓度均匀性和氧气的曝入，为杨树根系的发育提供持续的营养条件和适量的氧气，有助于增强杨树幼苗对水环境的适应性，使其保持良好的生长状态。
5、水培营养液中的肥料petersprofessionalgeneralpurpose20-20-20包含了植物所需的主要营养成分n、p和k，同时也含有植物所需的微量元素mg、b、cu、fe、mn、mo和zn等，将该肥料和水按1:2000的质量比混合后得到的溶液，能够满足杨树生长所需的营养状态；nacl和cacl2使水培营养液的盐度接近但略高于淡水含盐浓度的正常范围，有助于促进杨树根茎的生长。适量cacl2的添加有助于缓解单纯nacl对杨树生长所可能带来的毒性，同时也使得盐度成分更接近于天然水体状态。该水培营养液较通常的hoagland营养液更方便配制，利于大量使用，与传统的化学肥料相比易于植物吸收。
6、采用0.5mm～2mm的粗砂，既有利于满足杨树插穗生长所需的立地条件；又有助于透水透气，便于根呼吸和营养元素的吸收。
附图说明
图1为实施例1中敞口托盘内小型潜水泵和水管布设示意图。
图2为实施例2中不同杨树品种水砂育苗成活率。
图3为实施例2中敞口托盘内小型潜水泵和水管布设示意图。
附图中标记为：1为敞口托盘，2为小型潜水泵，3为第一水管，4为第二水管，5为花盆，6为第三水管。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限定本发明的保护范围。若未特别指明，实施例中所用技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例中所用的6个杨树品种：195-529(p.trichocarpa×p.deltoids)、dtac-1(p.trichocarpa×p.deltoids)、ne-222(p.deltoids×p.nigracv.caudina)、dn-34(p.deltoids×p.nigra)、op-367(p.deltoids×p.nigra)和57-276(p.trichocarpa×p.deltoids)，均购买自美国segalranch公司。
实施例1
利用水砂培育杨树品种dtac-1的幼苗，包括以下步骤：
步骤1：将水溶性肥料petersprofessionalgeneralpurpose20-20-20(配方详见表1)先按1：10(水溶性肥料和水的质量比)的比例配成肥料浓缩液，再按1:200(肥料浓缩液和水的质量比)的比例稀释，然后加入nacl和cacl2，得到水培营养液；所述nacl和cacl2在水培营养液中的总浓度为7.97mm/l；
步骤2：选取杨树品种dtac-1(p.trichocarpa×p.deltoids)，剪切得到24.5cm的插穗100个，将插穗存放在装有水培营养液的阔口容器内备用；所述插穗的横截面直径为1～1.5cm，下端剪切口和距其最近的芽点的距离为6cm；
步骤3：将高10cm、口径10cm的花盆5内装入粒径0.5mm～2mm的粗砂，粗砂上表面低于盆口边缘1cm，然后将插穗插入盛有粗砂的花盆5内；
步骤4：将插有插穗的花盆5放入装有水培营养液的敞口托盘1内，所述敞口托盘1内的水培营养液的液面高度在花盆5高度的1/2～2/3处，同时保持插穗良好的通风和光照条件，为防止水培营养液因蒸发而导致液面降低，每天向敞口托盘1内添加净化后的自来水以保持液面的高度在花盆5高度的1/2～2/3处；
步骤5：通过滴加硝酸调整并保持敞口托盘1内的水培营养液的ph值为6.5；
步骤6：在敞口托盘1内每列花盆5的空隙间依次呈“u”型和倒“u”型交叉布设第一水管3和第二水管4，如图1所示，第一水管3内水流方向为顺时针，第二水管4内水流方向为逆时针，第一水管3和第二水管4上分别安装有一个小型潜水泵2，以维持水培营养液的循环，进而保持水培营养液浓度均匀和氧气的曝入，为杨树根系的发育提供持续的营养条件和适量的氧气；
步骤7：每天上午九点和下午四点对插穗进行均匀喷雾处理，持续两周；均匀喷雾处理采用蒸馏水或净化后的自来水；
步骤8：待杨树插穗根系和枝叶长出并进入迅速生长期，取出杨树幼苗，用蒸馏水将杨树幼苗的根部冲洗干净，即可用于杨树水培模拟实验或进行大面积种植。
结果显示，杨树品种dtac-1(p.trichocarpa×p.deltoids)水砂育苗的成活率为95.92％。
表1水溶性肥料petersprofessionalgeneralpurpose20-20-20配方表
表中所述含量表示该物质在水溶性肥料petersprofessionalgeneralpurpose20-20-20中的质量百分比。
实施例2
利用水砂培育杨树幼苗，包括以下步骤：
步骤1：将水溶性肥料petersprofessionalgeneralpurpose20-20-20(配方详见表1)先按1：10(水溶性肥料和水的质量比)的比例配成肥料浓缩液，再按1:200(肥料浓缩液和水的质量比)的比例稀释，然后加入nacl和cacl2，得到水培营养液；所述nacl和cacl2在水培营养液中的总浓度为7.97mm/l，nacl和cacl2的摩尔比为1:4。
步骤2：选取6个杨树品种：195-529(p.trichocarpa×p.deltoids)、dtac-1(p.trichocarpa×p.deltoids)、ne-222(p.deltoids×p.nigracv.caudina)、dn-34(p.deltoids×p.nigra)、op-367(p.deltoids×p.nigra)和57-276(p.trichocarpa×p.deltoids)，剪切得25cm的插穗，插穗横截面的直径为1.5cm，选取插穗上端第一个侧芽完好、下端剪切口和最近的芽点之间有6cm间距的插穗。每个杨树品种选取50根插穗，共计300根插穗。每个品种25根插穗捆成一捆，并用保鲜膜包裹底端暂时保持水分。然后去掉保鲜膜，将插穗竖直分散放置于装有水培营养液的烧杯中，每个烧杯中放置10个插穗，水培营养液的液面高度不超过插穗长度的1/3，以确保插穗不失水。
步骤3：在高10cm、口径10cm的花盆5盆底垫上5层的细孔砂布，以防砂子漏出，所述细孔纱布的孔径小于0.5mm，接着在花盆5内装入粒径0.5mm～2mm的粗砂，粗砂的上表面低于盆口边缘1cm；同时将杨树插穗插入盛有粗砂的花盆5内，插穗底部距离盆底约1cm，在粗砂的上表面以上插穗保留芽点的数目为2个。
步骤4：将插有杨树插穗的花盆5放置于装有水培营养液的敞口托盘1内，并保持敞口托盘1内的液面高度在花盆5高度的1/2处，同时保持插穗良好的通风和光照条件。为防止水培营养液因蒸发而导致液面降低，每天向敞口托盘1内添加净化后的自来水以保持液面的高度在花盆5高度的1/2处。敞口托盘1为70cm(长)×60cm(宽)×8cm(高)的不透水托盘，每个敞口托盘1内可放置4×4共计16个高10cm、口径10cm的花盆5。
步骤5：每间隔2天用便携式ph计测定敞口托盘1内水培营养液的ph值，通过滴加hno3调整保持敞口托盘1内水培营养液的ph值为6.5～6.8。
步骤6：在敞口托盘1内每列花盆5的空隙间依次呈“u”型和倒“u”型交叉布设有第一水管3、第二水管4和第三水管6，如图3所示，第一水管3和第三水管6内水流方向为顺时针，第二水管4内水流方向为逆时针，第一水管3、第二水管4和第三水管6上分别安装有一个小型潜水泵2，以维持水培营养液的循环，进而保持水培营养液的浓度均匀性和氧气的曝入，为杨树根系的发育提供持续的营养条件和适量的氧气。
步骤7：扦插培育期间，每天上午九点和下午四点，用喷雾水龙头对杨树插穗进行均匀喷雾处理，均喷雾处理采用蒸馏水或净化后的自来水，该处理持续两周。
步骤8：待杨树插穗根系和枝叶长出并进入迅速生长期，小心取出杨树幼苗，用蒸馏水将杨树幼苗的根部冲洗干净，即可用于杨树水培模拟实验或进行大面积种植。
整个实验过程在温室大棚内完成，室内温度保持在25℃。
本实施例中，上述6个杨树品种水砂育苗的成活率分别为96.00％、98.11％、100.00％、97.96％、96.08％、96.15％，如图2所示。
实施例3
利用水砂培育杨树品种57-276(p.trichocarpa×p.deltoids)的幼苗，包括以下步骤：
步骤1：将水溶性肥料petersprofessionalgeneralpurpose20-20-20(配方详见表1)先按1：10(水溶性肥料和水的质量比)的比例配成肥料浓缩液，再按1:200(肥料浓缩液和水的质量比)的比例稀释，然后加入nacl和cacl2，得到水培营养液；所述nacl和cacl2在水培营养液中的总浓度为7.97mm/l，nacl和cacl2的摩尔比为1:4。
步骤2：选取杨树品种57-276(p.trichocarpa×p.deltoids)，剪切得插穗，插穗长度为24.5cm，插穗横截面的直径为1.5cm，选取插穗上端第一个侧芽完好、下端剪切口与最近的芽点之间有6cm间距的插穗100根，每25根插穗捆成一捆，并用保鲜膜裹住底端暂时保持水分。然后去掉保鲜膜，将插穗竖直分散放置于装有水培营养液的烧杯中，每个烧杯中放置10个插穗，水培营养液的液面高度不超过插穗长度的1/3，以确保插穗不失水。
步骤3：在高10cm、口径10cm的花盆5盆底垫上4层的细孔砂布，所述细孔纱布的孔径小于0.5mm，以防砂子漏出，接着在花盆5内装入粒径0.5mm～2mm的粗砂，粗砂的上表面低于盆口边缘1cm；同时将杨树插穗插入盛有粗砂的花盆5内，插穗底部距离盆底约1～1.5cm，在粗砂的上表面以上插穗保留芽点的数目为2个。
步骤4：将插有杨树插穗的花盆5放置于装有水培营养液的敞口托盘1内，并保持敞口托盘1内的液面高度在花盆5高度的2/3处，同时保持插穗良好的通风和光照条件。为防止水培营养液因蒸发而导致液面降低，每天向敞口托盘1内添加净化后的自来水以保持液面的高度在花盆5高度的2/3处。敞口托盘1为70cm(长)×60cm(宽)×8cm(高)不透水托盘，每个敞口托盘1内可放置4×4共计16个高10cm、口径10cm的花盆5。
步骤5：用便携式ph计测定一次敞口托盘1内水培营养液的ph值，通过滴加hno3调整保持敞口托盘1内水培营养液的ph值为6.5～6.8，ph值调整的时间间隔为2天。
步骤6：在敞口托盘1内每列花盆5的空隙间依次呈“u”型和倒“u”型交叉布设第一水管3、第二水管4和第三水管6，第一水管3和第三水管6内水流方向为顺时针，第二水管4内水流方向为逆时针，第一水管3、第二水管4和第三水管6上分别安装有一个小型潜水泵2，以维持水培营养液的循环，进而保持水培营养液的浓度均匀性和氧气的曝入，为杨树根系的发育提供持续的营养条件和适量的氧气。
步骤7：扦插培育期间，每天上午九点左右和下午四点，用喷雾水龙头对杨树插穗进行均匀喷雾处理，均匀喷雾处理采用蒸馏水或净化后的自来水，该处理持续两周。
步骤8：待杨树插穗根系和枝叶长出并进入迅速生长期，小心取出杨树幼苗，用蒸馏水将杨树幼苗的根部冲洗干净，即可用于杨树水培模拟实验或进行大面积种植。
整个实验过程在温室大棚内完成，室内温度保持在22℃。
本实施例中，上述杨树品种57-276(p.trichocarpa×p.deltoids)水砂育苗的成活率为100％。
实施例4
利用水砂培育杨树品种dn-34(p.deltoids×p.nigra)的幼苗，培育方法与实施例3相似，不同之处在于：
步骤2中选取的杨树品种为dn-34(p.deltoids×p.nigra)，插穗长度为25.5cm，插穗横截面的直径为1cm；
步骤3中花盆5盆底垫有6层的细孔砂布，粗砂的上表面以上插穗保留芽点的数目为3个；步骤5中ph值调整的时间间隔为3天。
本实施例中，杨树品种dn-34(p.deltoids×p.nigra)水砂育苗的成活率为98.60％。
以上所述之实施例，只是本发明的较佳实施例而已，仅仅用以解释本发明，并非限制本发明实施范围，对于本技术领域的技术人员来说，当然可根据本说明书中所公开的技术内容，通过置换或改变的方式轻易做出其它的实施方式，故凡在本发明的原理及工艺条件所做的变化和改进等，均应包括于本发明申请专利范围内。