專利名稱：采用鑭增強垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗酸雨的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護技術(shù)領(lǐng)域，涉及以城市生活垃圾堆肥作為基質(zhì)培養(yǎng)黑麥草的方法。更具體的說是一種采用鑭增強垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗酸雨的方法。
背景技術(shù)：
城市生活垃圾堆肥含有豐富的有機質(zhì)和氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，可用作草皮培養(yǎng)基質(zhì)，用于城市草坪建植。將城市生活垃圾堆肥用于草皮培養(yǎng)基質(zhì)，即解決了傳統(tǒng)草皮生產(chǎn)耗費肥沃土壤的問題，節(jié)約農(nóng)用土地資源，緩解目前人口壓力大，土地資源緊張的現(xiàn)狀，又拓寬了垃圾堆肥的應(yīng)用途徑，減少垃圾處理的費用以及垃圾堆肥向外地運輸?shù)入y題，同時也有利于城市草坪建植體系的完善。但需要指出的是，堆肥也有含大量污染物，對草坪植物的生長也會造成不利影響，因此，添加外源物質(zhì)，來改善堆肥這一性狀具有重要意義。草坪是由人工建植或人工養(yǎng)護管理并能夠提供人們休閑、游樂和適度體育運動的坪狀草地。草坪作為城市園林綠化的重要組成部分，對人類生存環(huán)境綠化、美化、保護和改善的作用日趨突出和重要，草坪綠化已日益受到人們的重視。國內(nèi)外研究表明生活垃圾堆肥可作為一種肥料來改善草坪草觀賞特征和質(zhì)量特征，對黑麥草生長以及質(zhì)量的提高有明顯促進作用。Landschoo研究發(fā)現(xiàn)，與空白對照相比，垃圾堆肥可以降低土壤容重，提高土壤滲透性，而且至少在兩個生長季內(nèi)能為草坪生長提供大部分所需的營養(yǎng)元素。垃圾堆肥及其復(fù)合肥與化肥相比能明顯促進黑麥草的莖與根系的生長，提高生物量，改善葉片的色澤和整齊度，提高草坪的密度和質(zhì)量；促進黑麥草對氮的吸收，葉片中氮和葉綠素含量明顯高于化肥與空白處理。近年來，隨著各國經(jīng)濟的發(fā)展與進步，酸雨污染的日趨嚴重越來越受到人們的廣泛關(guān)注，已成為當代國際性的重大生態(tài)環(huán)境問題之一，對自然環(huán)境造成極大危害。關(guān)于酸雨對植物的影響已有大量研究報道。但關(guān)于酸雨對草坪草的影響很少。吳杏春等研究了模擬酸雨對草坪草若干生理指標的影響，結(jié)果表明在酸雨影響下，草坪草葉綠素含量、保護酶活性隨PH下降呈下降趨勢。程澄研究了模擬酸雨對草坪草種子萌發(fā)及幼苗生長的影響，結(jié)果表明4種草坪草的細胞膜透性和丙二醛含量隨脅迫加強而增加。隨著經(jīng)濟發(fā)展和社會進步，草坪日益成為現(xiàn)代人類生活環(huán)境與現(xiàn)代文明的重要組成部分，有關(guān)環(huán)境變化對草坪草品質(zhì)的影響越來越引起人們的關(guān)注。因此研究酸雨脅迫下如何提高草坪草抗逆性意義重大
發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在培養(yǎng)皿中以垃圾堆肥為基質(zhì)培養(yǎng)草坪草，在施加稀土鑭后進行人工模擬酸雨的脅迫，通過測定葉綠素、保護酶、丙二醛、脯氨酸和相對電導(dǎo)率的變化來探討稀土鑭對酸雨脅迫下堆肥草坪草抗逆性的影響，以期為稀土應(yīng)用于草坪建植以及優(yōu)化以垃圾堆肥為基質(zhì)的草坪建植提供理論依據(jù)。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下的技術(shù)方案
一種采用鑭增強垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗酸雨的方法，其特征在于按如下的步驟進
行
(1)堆肥選自垃圾堆肥廠發(fā)酵后的垃圾堆肥；
(2)在塑料杯中加入上述堆肥60g，選擇籽粒飽滿的黑麥草種子，稱取黑麥草種子
O.4g，播種于杯中，于室溫下在實驗室中培養(yǎng)；
(3)17天后施加O.2-0. 4 g -kg^1濃度的稀土鑭，繼續(xù)培養(yǎng)10天，培養(yǎng)期間實驗室溫度為23 30°C，相對濕度為35 70% ；
(4)然后開始噴灑酸雨酸雨一次噴灑12ml，每5天噴灑一次，共噴灑5次，然后將黑麥草齊根刈割，地上部分用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干表面水分，稱量鮮重，然后放入烘箱中， 在105°C下殺青l(xiāng)h，80°C烘干至恒重，測量各項指標。本發(fā)明所述的方法，其中酸雨的配制是SO42' NO' NH4+、Mg2+、Ca2+、Cl' K+和Na+分別為 14. 96,6. 54,3. 71,0. 82、I. 38、I. 68,0. 64 和 O. 78 mg ·Γ，通過酸度計用 HCl 調(diào)節(jié)酸雨 pH 分別為 ρΗ=5· 0、ρΗ=4· O。本發(fā)明進一步公開了所述方法在制備稀土鑭緩解酸雨脅迫對黑麥草傷害方面的應(yīng)用。其中稀土鑭的用量為O. 2-0. 4 g*kg'優(yōu)選稀土鑭的用量為O. 4 g*kg'本發(fā)明更加詳細的制備方法如下
I材料和方法
I.I實驗材料
本實驗選用草坪植物為黑麥草(lolium perenne L.)，購自北京寰宇綠谷科技有限公司。稀土元素為硝酸鑭[La(NO3)3 ·6Η20]。垃圾堆肥來自天津市小淀垃圾堆肥廠，垃圾堆肥源為城市日常生活提供服務(wù)活動中產(chǎn)生的固體廢物，也包含可回收垃圾、有害垃圾和其他如取暖煤灰等廢棄物。堆肥制備與處理采用德國工藝技術(shù)與設(shè)備，堆肥前將城市生活垃圾中的塑料、金屬、玻璃紙張等可回收利用物質(zhì)進行分選后，剩余的物質(zhì)作為堆料。堆肥過程為好氧發(fā)酵，堆料含水率為45%飛0%，在pH為6. 5-7. 5，溫度為45- 55°C條件下，通風供氧，發(fā)酵30 d。發(fā)酵后的垃圾堆肥在利用前要進行篩選以進一步去除各類塑料、金屬、碎玻璃及磚瓦石塊等雜物，然后對垃圾堆肥背景進行分析。垃圾堆肥主要理化性質(zhì)為有機質(zhì) 12. 12%, pH 7. 62，飽和含水量 O. 76 mL /g，容重 O. 85g /mL，全氮 5. 18%，有效磷 77. 92 mg /kg，全鉀 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. 62 mg /kg,Cr 89. 87 mg /kg, Ni 76. 26 mg /kg , Cd 2. 06 mg /kg, Mn 324.59 mg /kg。I. 2實驗方法
在高5. 7cm，直徑5cm的塑料杯中加入堆肥60g，選擇籽粒飽滿的黑麥草種子，稱黑麥草種子O. 4g，分別播于各杯中，于室溫下在實驗室中培養(yǎng)。17天后施加不同濃度水平的稀土鑭。鑭施加濃度設(shè)為3個水平,為0、0. 2、0. 4 g · kg'加入稀土鑭后繼續(xù)培養(yǎng)10天,之后開始噴灑酸雨。酸雨的配制是根據(jù)天津市2006年降雨離子組分平均值(韓毓，2008)，利用 Na2SO4, (NH4) 2S04、Mg (NO3) 2、K2SO4' Ca (NO3) 2、Mg (NO3) 2、H2SO4' HCl 配制 SO42' NO3' NH4+、Mg2+、 Ca2+、Cl'K+、Na+分別為 14. 96,6. 54,3. 71,0. 82、I. 38、I. 68,0. 64 和 O. 78 mg · L-1 的酸雨。 通過酸度計(PHS-3E型)用HCl調(diào)節(jié)酸雨pH，本實驗設(shè)酸雨pH為兩個水平，分別為pH=5.0、pH=4.0。酸雨一次噴灑12ml，每5天噴灑一次，共噴灑5次。實驗設(shè)3次重復(fù)。培養(yǎng)期間實驗室溫度為23 30°C，相對濕度為35 70%。I. 3指標測定 Cl)生物量的測定
將黑麥草齊根刈割，地上部分用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干表面水分，稱量鮮重，然后放入烘箱中，在105°c下殺青I h，80°C烘干至恒重，測量其地上部分的干重。(2)葉綠素含量的測定
葉綠素含量測定參考張志良等(2003)編寫的《植物生理學實驗指導(dǎo)》(第三版)取
O.2g黑麥草地上部分置于研缽中，加入少量石英砂和80%丙酮，進行充分研磨提取，將勻漿轉(zhuǎn)入離心管中，用適量80%丙酮洗滌缽體，一并轉(zhuǎn)入離心管中，定容至10ml，離心后棄沉淀取上清液，以80%丙酮作為對照，用SHIMADZU產(chǎn)UV-1700型紫外分光光度計分別測定在 663nm、645nm波長處的吸光度值。(3)丙二醛(MDA)含量的測定
參考張志良等(2003)的方法取O. 2g黑麥草葉片，用10%TCA研磨勻漿進行提取，定容至10ml, 4000r .mirf1離心IOmin,取上清液2ml,加入2ml O. 6%的TBA沸水浴中反應(yīng)20min, 迅速冷卻，離心，取上清液分別于532nm、450nm波長下測定吸光值。對照以2ml水代替提取液。(4)脯氨酸含量的測定
參考李合生(2000)的方法。稱取O. 5g黑麥草葉片并將其剪碎，分別置于大試管中，然后向各管分別加入5ml 3%的磺基水楊酸溶液，在沸水浴中提取IOmin (提取過程要經(jīng)常搖動)，冷卻后3000 r *min_1離心IOmin,吸取2ml提取液于另一干凈的帶塞試管中，加入2ml 冰醋酸及2ml酸性茚三酮，在沸水中加熱30min，冷卻后加入4ml甲苯提取，振蕩30s，靜置一夜。以甲苯為空白對照，取上層液用SHIMADZU產(chǎn)UV-1700型紫外分光光度計在520nm波長下測吸光值。(5)相對電導(dǎo)率的測定
相對電導(dǎo)率采用電導(dǎo)率儀法進行測定(湯章成，1999):將10 ml的無離子水放入已編號的試管中，測定Itl。各樣品稱取葉片O. 2 8，剪成0.5 cm2的小塊置于試管中，準確加入無離子水10 ml，浸泡24 h，用DDS-IlD直讀式電導(dǎo)儀測定電導(dǎo)率為I1。測定后將試管放在水浴鍋中沸水浴O. 5 h，殺死組織，于室溫下測12。計算相對電導(dǎo)率(W) = (I1-IciVa2-Itl) X 100%。(6)保護酶的測定
粗酶液的提取方法稱取葉片O. 2g，加入pH7. 8的磷酸緩沖液進行冰浴研磨，提取勻漿至離心管中，定容至10ml，4°C下離心(10000r/min)20 min，上清液為酶的粗提液，4°C保存?zhèn)溆谩?超氧化物歧化酶(SOD)活性的測定采用NBT光還原法(張志良等，2003)。在盛有 3ml 反應(yīng)混合液(包括 14. 5mmol/L dl-甲硫氨酸、3// mol/L EDTA、2· 25mmol/L NBT, 60// mol/L核黃素溶液)的試管中，加入50// L的粗酶液，混合后放在透明的試管架上，于光照培養(yǎng)箱中在4000 Lx日光燈下準確照光反應(yīng)20 min，以不加酶液的照光管為光照對照，同時將空白對照管置于暗處(以緩沖液代替酶液)，用做調(diào)零。在560nm波長下測定吸光值。 SOD活性單位是以抑制NBT光化還原的50%為一個酶活性單位。
過氧化物酶(POD)活性的測定采用愈創(chuàng)木酚法(張志良等,2003)取3mL的反應(yīng)混合液于比色皿中，對照以pH=7. 8磷酸緩沖液代替。加入酶液100//L，立即開啟秒表計時， 在470 nm波長下測量吸光值，每隔O. 5 min讀數(shù)一次。以每分鐘Λ A47tl變化O. 01為一個過氧化物酶活性單位。過氧化氫酶(CAT)活性的測定采用紫外分光光度法(Maria et a7.，2004)。在試管中加入反應(yīng)混合液(PH7. 8的磷酸緩沖液I. 5ml、酶液O. 2ml、蒸餾水I. Oml)，對照管用緩沖液代替酶液，然后在測定管中加入O. 3ml濃度為O. lmol/L的過氧化氫，同時立即計時， 在240nm波長下測量吸光值，每隔O. 5 min讀數(shù)一次。以每分鐘Λ A240變化O. I為一個過氧化氫酶活性單位。I. 4數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)分析采用EXCEL和SPSS17. O分析軟件進行處理。2結(jié)果與分析
2. I鑭對酸雨脅迫下黑麥草生物量的影響
由表I可知鑭對酸雨脅迫下黑麥草生物量的影響。從表中可以看出，酸雨脅迫強度加大對黑麥草的損傷也加大，進而影響其生物量的積累。施加鑭后緩解了酸雨脅迫帶來的影響，提高了黑麥草的生物量。在酸雨pH為5. O時，鑭用量在O. 4 g · kg—1時黑麥草地上鮮重、地上干重和干鮮比分別比對照高出18. 3%、31. 4%、10. 4%。在酸雨pH為4. O時，鑭用量在
O.4 g · kg—1時黑麥草地上鮮重、地上干重和干鮮比分別比對照高出12. 5%、18. 2%、4. 2%。表I鑭對酸雨脅迫下黑麥草生物量的影響
權(quán)利要求
1.一種采用鑭增強垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗酸雨的方法，其特征在于按如下的步驟進行(1)堆肥選自垃圾堆肥廠發(fā)酵后的垃圾堆肥；(2)在塑料杯中加入上述堆肥60g，選擇籽粒飽滿的黑麥草種子，稱取黑麥草種子O.4g，播種于杯中，于室溫下在實驗室中培養(yǎng)；(3)17天后施加O.2-0. 4 g -kg^1濃度的稀土鑭，繼續(xù)培養(yǎng)10天，培養(yǎng)期間實驗室溫度為23 30°C，相對濕度為35 70% ；(4)然后開始噴灑酸雨一次噴灑12ml，每5天噴灑一次，共噴灑5次，然后將黑麥草齊根刈割，地上部分用蒸餾水沖洗干凈，吸水紙吸干表面水分，稱量鮮重，然后放入烘箱中，在 105°C下殺青I h，80°C烘干至恒重，測量各項指標。
2.權(quán)利要求I所述的方法,其中酸雨的配制是SO42'NO' NH4+、Mg2+、Ca2+、Cl' K+和Na+ 分別為 14. 96,6. 54,3. 71,0. 82、I. 38、I. 68,0. 64 和 O. 78 mg ·Γ，通過酸度計用 HCl 調(diào)節(jié)酸雨 pH 分別為 ρΗ=5· O、ρΗ=4. O。
3.權(quán)利要求I所述方法在制備稀土鑭緩解酸雨脅迫對黑麥草傷害方面的應(yīng)用。
4.權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其中稀土鑭的用量為O.2-0. 4 g · kg'
5.權(quán)利要求3所述的應(yīng)用，其中稀土鑭的用量為O.4 g*kg'
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用鑭增強垃圾堆肥基質(zhì)黑麥草草皮抗酸雨的方法，它在塑料杯中加入垃圾堆肥60g，選擇籽粒飽滿的黑麥草種子，稱取黑麥草種子0.4g，播于杯中，于室溫下在實驗室中培養(yǎng)；17天后施加0.2-0.4g·kg-1濃度的稀土鑭，繼續(xù)培養(yǎng)10天，培養(yǎng)期間實驗室溫度為23~30℃，相對濕度為35~70%；然后開始噴灑酸雨一次噴灑12ml，每5天噴灑一次，共噴灑5次，然后經(jīng)過處理后測量各項指標。本發(fā)明的實驗結(jié)果表明在酸雨脅迫下，稀土鑭能緩解酸雨脅迫對黑麥草傷害，提高其細胞內(nèi)滲透調(diào)節(jié)物質(zhì)，抑制細胞膜脂過氧化作用，維持細胞膜穩(wěn)定性，提高葉綠素含量，增強其光合作用，積累光合產(chǎn)物，進而提高了黑麥草的抗逆性。
文檔編號A01G7/06GK102612941SQ20121008113
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者多立安, 李丹, 趙樹蘭 申請人:天津師范大學