CN101595829A - 修复后的垃圾堆肥在调节草坪植物抗逆性方面的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了修复后的垃圾堆肥在调节草坪植物抗逆性方面的应用；其中所述的修复后的垃圾堆肥是指生活垃圾堆肥以1∶1－3重量份数的水淋洗后所得到堆肥基质，所述的抗逆性是指：脯氨酸、可溶性糖、丙二醛的含量变化。应用技术效果表明：修复后的垃圾堆肥在草坪植物抵御不良生长环境的能力得到增加；这一技术不仅为淋洗后堆肥基质的科学有效地建植环保草坪找到了出路，而且也可达到减少生活垃圾堆肥造成环境污染的目的。

Description

修复后的垃圾堆肥在调节草坪植物抗逆性方面的应用

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市垃圾堆肥的合理、安全使用方法。更具体的说是修复后的垃圾堆肥在调节草坪植物抗逆性方面的应用。

背景技术

随着我国城市数量增加，城市化进程加快、规模扩大，认可增多及人民生活水平的提高和生活方式的改变，城市生活垃圾产量以年均增长率8％～10％的速度迅猛增加，垃圾的成分构成与特性同时也发生着明显的变化。将生活垃圾进行堆肥化处理既可解决城市垃圾的出路问题，又可达到再资源化的目的，具有一定的经济效益和社会效益，并且目前世界各国都把城市固体废弃物的“无害化、减量化、资源化”的“三化”方针作为综合解决城市垃圾的原则，从这一发展趋势上看，采用堆肥法处理城市垃圾符合这一方向，并被视为处理城市生活垃圾的一条值得重视的途径。垃圾堆肥按处理方法，分为露天堆肥法和机械堆肥。堆肥法操作一般分为4步：①预处理，剔出大块的及无机杂品，将垃圾破碎筛分为匀质状，匀质垃圾的最佳含水率为45-60％，达不到需要时可掺进污泥或粪便；②细菌分解(或称发酵)，在温度、水分和氧气适宜条件下，好氧或厌氧微生物迅速繁殖，垃圾开始分解，将各种有机质转化为无害的肥料；③腐熟，稳定肥质，待完全腐熟即可施用；④贮存或处置，将肥料贮存，肥料另作填埋处置。由于城市生活垃圾有机物料中含有丰富的氮、磷、钾，经生物高温发酵技术处理，可将部分有机大分子降解为小分子养分被植物吸收，城市生活垃圾堆肥化利用是一种符合我国国情的化害为利、安全有效、经济实用的资源化利用途径。

但必须指出的是，生活垃圾堆肥在应用中，最大的限制因素就是：生活垃圾堆肥中含有大量的污染物，若使用不当，将不可避免地造成环境污染。因此，垃圾堆肥的科学有效、安全环保地利用则是一项十分有意义的工作。

另一方面，人们已经认识到，我国草坪业发展必须走生态环境保护与建设紧密结合的新型草坪生态产业之路，必须很好地解决当今面临的一个突出生态问题：即如何坚持发展生态型草坪产业(多立安和赵树兰，2003)。目前我国无论是草坪产业化生产还是应用于城市中的草坪景观带的建植，主要还是以土壤为基质的占了大部分，这种方法属于传统的草坪建植方法，应用较为广泛，便于管理，但也存在一些弊端，如：草皮培植体系消耗土壤资源现象较为严重，在草皮生产中，为保证质量，生产草皮的土壤必须理化性质良好，每完成一次草皮生产过程，大约需要5cm厚的耕层土壤，肥沃的农田即遭到破坏。有人对草皮培植区的土壤特征进行了研究，结果表明草皮培植已使表层土壤的厚度减少了近10cm，土壤容重明显增大，土壤孔隙度显著降低。而草皮基质的研制和供应不足，将会成为城市草坪建植及草坪产业化发展的一个重要的限制因素。为了解决该问题，国内外许多学者展开了替代土壤基质的相关研究，同时也受到了越来越多人的关注。

有学者以未修复的生活垃圾堆肥为主体材料组配草皮培植基质，对组配基质生态适宜性展开了研究，证明组配基质适宜草皮培植要求，综合性能指标优于土壤，节水及杂草控制等应用生态性能良好(Duo and Zhao，2000)陈国祥和柳茜(2005)采用地膜为垫底进行培植草皮的研究，形成了有较强弹性、韧性、易运输的草皮。近些年来，围绕秸杆用作草坪培植基质的研究越来越多的被人们所关注，陈秋全等(2002)研究了利用秸秆基质进行了草皮培植的生产技术，还有学者将未修复的城市生活垃圾堆肥与大豆秸秆混合形成复合草坪植物培植基质，也收到了不错的效果(廉菲等，2007)。张万均等(2001)利用海湾泥、粉煤灰及碱渣土3种固体废弃物构配了新型土，以替代土壤进行城市绿化。在替代草皮商用铺网方面，多立安和赵树兰(2000)以纤维网袋、纤维编织袋及窗纱等生活废弃物制成草皮铺网，进行了草皮建植研究，初步证明一些废弃物铺网达到草皮建植指标要求。但目前关于如何直接利用修复后的垃圾堆肥作为草坪植物的基质，调节草坪植物可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量方面的应用的研究，尚未见相关文件的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种修复后的垃圾堆肥在调节草坪植物抗逆性方面的应用。物可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量的调节作用。最终达到资源节约和保护环境的目的。为实现上述目标，本发明提供了如下的技术方案：

修复后的垃圾堆肥在调节草坪植物抗逆性方面的应用；其中所述修复后的垃圾堆肥是指生活垃圾堆肥以1∶1-3重量份数的水淋洗后所得到堆肥基质；所述的抗逆性是指：脯氨酸、可溶性糖、丙二醛的含量变化。

本发明优选的应用方法为：在水和堆肥质量比为1∶1的淋洗处理后的堆肥基质中播种高羊茅植物，此时修复后的垃圾堆肥中的高羊茅体内MDA含量最高。

本发明另一个优选的应用方法为：在水和堆肥质量比为2∶1淋洗后的堆肥基质中播种草坪植物，结果表明：修复后的垃圾堆肥对草坪植物逆境伤害最小。

植物体内的可溶性糖、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸含量同样是反映植物受环境因素影响程度的指标。采用植物体内的可溶性糖、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸含量同样是反映植物受环境因素影响程度的指标。可达到调节可溶性糖、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸含量，实现草坪植物具备强的抗逆性。因此，本发明研究了，直接利用修复后的垃圾堆肥作为草坪植物的基质，分析草坪植物在修复后的垃圾堆肥下的生长、生理生态的适应性响应，探究作为草坪绿地基质的最适的垃圾堆肥使用方法；并最终达到调节可溶性糖、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸含量的目的，实现草坪植物具备强的抗逆性。

本发明所述的应用，其中利用修复后的垃圾堆肥调节草坪植物脯氨酸、可溶性糖、丙二醛含量的方法如下：

(1)将垃圾堆肥经过水和堆肥质量比1∶1-3：淋洗处理，放置一天，备用；

(2)在修复后的垃圾堆肥表面以20-40g/平方米均匀播种草坪植物黑麦草或高羊茅；

(3)浇灌方法为，早晚各浇水一次，保持基质表面湿润；

(4)第30-45d，测定可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量变化，草坪植物便具备较强的抗逆性。

本发明研究了不同水处理垃圾堆肥对草坪植物黑麦草、高羊茅生长状况，调节可溶性糖、丙二醛(MDA)、游离脯氨酸含量方面的变化，实现了草坪植物具备强的抗逆性。

具体实施方式

为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合实例对本发明做进一步的说明。

实施例1

(1)将垃圾堆肥经过水和堆肥质量比1∶1或2∶1淋洗处理，放置一天，备用；

(2)在修复后的垃圾堆肥表面以20g/平方米均匀播种黑麦草；

(3)浇灌方法为，早晚各浇水一次，保持基质表面湿润；

(4)第30d，测定可溶性糖、脯氨酸、丙二醛的各项指标，草坪植物便具备较强的抗逆性。

实施例2

1.材料

本试验选用多年生黑麦草(Lolium perenne L.)和高羊茅(Festuca arundinacea L.)为试验材料。生活垃圾堆肥来自天津市小淀堆肥厂，其基本理化性质及重金属含量背景值见表1。

表1供试生活垃圾堆肥理化性质

测定指标	生活垃圾堆肥
		pH	7.62
饱和含水量ml/g	0.76
		容重g/ml	0.85
全氮％	5.18
		全钾g/kg	50.83
有效磷mg/kg	77.92
		有机质％	12.12
Cu(μg/g)	238.73
		Cd(μg/g)	1.97
Zn(μg/g)	496.38
		Ni(μg/g)	33.42
Pb(μg/g)	172.11
		Cr(μg/g)	67.00

2试验方法

淋洗将经过不同水和堆肥质量比(1∶1，2∶1，3∶1)淋洗处理后的堆肥基质取出，于实验室环境中放置一天后，分别取100g放入大号培养皿中，每皿分别播种黑麦草和高羊茅各200粒于堆肥基质表面，采用蒸馏水浇灌，试验3次重复，以未经淋洗处理的原垃圾堆肥基质作为对照。草坪植物培养在实验室中靠近窗户的实验台上，光照为投入实验室内的自然光，光照强度为600-800μmol·m-2·s-1，经常更换培养皿的摆放位置以保证每个培养皿处于均匀、一致的光照条件。每天早晚各浇一次蒸馏水，提供草坪植物生长的水分条件。草坪植物生长30天后进行叶片生理指标的测定，包括脯氨酸、丙二醛的含量；生长33天后进行草坪植物的收获，进行株高的测量。试验期间实验室内的平均温度为27.2℃，平均湿度为61.3％。

3.指标的测定

丙二醛(MDA)含量的测定

根据硫代巴比妥酸法测定，用解剖剪子剪取0.5g草坪植物叶片，用10％TCA研磨匀浆进行提取，定容至10ml，4000r·min-1离心10min，取上清液即为提取液；在上述2ml上清液中加入2ml 0.6％的TBA沸水浴中反应20min，迅速冷却离心，取上清用SHIMADZU产UV-1700型紫外分光光度计分别于532nm、450nm波长下测定吸光度值。对照以2ml水代替提取液。计算公式：MDA浓度c(μmol/L)＝6.45OD532-0.56OD450，然后以材料鲜重表示丙二醛含量，单位为：μmol/gFW。

脯氨酸含量的测定

称取0.5g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5ml3％的磺基水杨酸溶液，在沸水浴中提取10min(提取过程要经常摇动)，冷却后在3000r·min-1离心10min，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，静置片刻，将上层液取出在3000r·min-1离心5min，然后以甲苯为空白，取离心后上层液用SHIMADZU产UV-1700型紫外分光光度计在520nm波长下测吸光度值。

4.数据处理：数据分析采用Excel软件和SPSS14.0统计分析软件进行。

5.结果与分析

淋洗后堆肥基质对草坪植物丙二醛和脯氨酸含量的影响

当植物器官在重金属离子胁迫下，遭受伤害、处于逆境环境时，体内活性氧含量升高，产生膜脂过氧化，丙二醛(MDA)就是膜脂过氧化作用的分解产物，其含量可以反映植物遭受逆境伤害的程度，即膜透性变化的程度和细胞膜损伤程度的大小。以不同淋洗水量处理后的堆肥对草坪植物体内MDA含量的影响有所不同(见表2)，生长在水和堆肥质量比为1∶1的淋洗处理后的堆肥基质中的高羊茅体内MDA含量最高，高出对照40.2％，方差分析结果表明与对照差异达极显著水平(p＜0.01)；但随着水和堆肥质量比的增加，MDA含量又开始下降，当水和堆肥质量比为2∶1和3∶1的处理中，MDA含量低于对照，差异不显著；对于黑麦草处理，各淋洗处理下其体内MDA含量均极显著(p＜0.01)低于对照处理，但各不同水和堆肥质量比淋洗处理之间无显著差异。

正常状态下脯氨酸以游离状态广泛存在于植物体内，并且还是植物体内重要的渗透调节物质，但当植物受到外界环境胁迫时，植物体内游离脯氨酸积累的量增加；植物体内脯氨酸的增加是植物对逆境胁迫的一种生理反应，其一是细胞结构和功能遭受伤害的反应，其二是植物在逆境下的适应表现，可作为鉴定植物相对抗性的指标，并且已有研究表明几乎所有的逆境条件下都会引起脯氨酸的积累。以不同水和堆肥质量比淋洗处理后堆肥为基质，草坪植物叶片中脯氨酸含量均明显小于原堆肥的对照处理(见表2)，且差异极显著(p＜0.01)。在不同草坪植物的两个对照组中，黑麦草对逆境条件下的变化更加敏感，体内脯氨酸含量对于原堆肥基质的响应水平较高羊茅高，而高羊茅则表现出对逆境环境较好的耐受性。对照组中黑麦草和高羊茅叶片脯氨酸含量分别为淋洗处理后脯氨酸含量最小值的104.2倍和69.1倍。

表2淋洗处理堆肥对草坪植物MDA和脯氨酸含量的影响

结论

堆肥经水和堆肥质量比为1∶1的淋洗处理后，高羊茅体内MDA积累出现一个峰值，这可能是由于少量的淋洗剂打破了原堆肥体系的稳定，水在带走一些有毒物质的同时使得原本稳定于堆肥颗粒间的物质溶出，造成对植物细胞的伤害，以致造成膜脂过氧化加剧和MDA的积累。而对照中由于植株的生长到后期已经变得瘦弱并开始萎蔫以致细胞活性大大下降，所以其MDA积累反倒小于水和堆肥质量比为1∶1的处理。从脯氨酸积累方面来看，也说明经淋洗处理后堆肥基质对草坪植物的胁迫程度显著降低，能保证其更好地生长。相关分析结果表明，3种保护酶活性及脯氨酸含量均与水和堆肥质量比淋洗处理之间有极显著(p＜0.01)的负相关性。综合考虑发芽率、株高等生长指标以及保护酶活性等生理指标，选择水和堆肥质量比为2∶1时淋洗后的堆肥基质建植草坪，对草坪植物逆境伤害最小。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1、修复后的垃圾堆肥在调节草坪植物抗逆性方面的应用；其中所述修复后的垃圾堆肥是指生活垃圾堆肥以1∶1-3重量份数的水淋洗后所得到的垃圾堆肥；所述的抗逆性是指：脯氨酸、可溶性糖、丙二醛的含量变化。

2、如权利要求1所述的应用，其中利用修复后的垃圾堆肥调节草坪植物抗逆的方法如下：

(1)将垃圾堆肥经过水和堆肥质量比1∶1-3淋洗处理，放置一天，备用；

(2)在修复后的垃圾堆肥表面以20-40g/平方米均匀播种草坪植物；

(3)第30-45d，测定可溶性糖、脯氨酸、丙二醛含量变化。

3、如权利要求1所述的应用，其中所述修复后的垃圾堆肥是指生活垃圾堆肥以水和堆肥质量比为2∶1淋洗后的堆肥基质。

4、如权利要求1所述的应用，其中草坪植物为黑麦草或高羊茅。