CN101869031A - 采用细微垃圾堆肥提高干旱基质高羊茅耐旱性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用城市生活垃圾细微堆肥提高干旱基质高羊茅耐旱性的方法。它是在土壤上，将粒径分别为1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均匀撒于土壤表面，其中粒径与土壤的重量份数比为1∶60-80倍。制温度为20～26℃，相对湿度为40～60％，光照为透入室内的自然光；播种初期，充分浇水，两个星期以后按照田间持水量的55-65％每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定各指标。结果表明干旱胁迫下细微堆肥对高羊茅的生物量有一定的增加，说明堆肥组配基质培植草皮，能够满足草坪植物根系生长的研究结果基本相一致。

Description

采用细微垃圾堆肥提高干旱基质高羊茅耐旱性的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市生活垃圾堆肥的合理、安全使用方法。更具体的说是一种采用细微垃圾堆肥提高干旱基质高羊茅耐旱性的方法。

背景技术

草坪是指草本植物经人工建植和天然草地经人工改造形成后的具有美观与观赏效果，并能供人休闲、娱乐和适度体育运动的坪状草地。施肥处理是草坪养护管理体系中最重要的管理手段之一，为了及时补充草坪土壤中养分供应的不足，常常以施肥来使草坪质量保持在一个较高的水平。但城市人工草坪不像天然草地那样耐旱，尤其是耐渴能力很差。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。

在旱季草坪每天要浇一次水，即使在雨季，每月至少也要浇两次水。一旦缺水会导致草坪生长不良。尤其是在我国北方城市，每年要消耗大量的水，年灌水量大约为0.6-1.0m³/m²。所以每年每平方米草坪的用水成本为4.5元左右。草坪水分管理的高成本往往使得我国北方城市草坪水分不足，使得草坪的质量下降。长期供水不足，草坪就会慢慢的退化，从而导致草坪失去了原有的价值和功能，这个时候人们的选择只能是放弃草坪。因此，在人类面临水资源匮乏的今天，水资源的调配与利用将是草坪建植和管理上人们面临的最大挑战。在城市绿地上如何经济合理地利用水资源已成为一个热点研究问题。当今城市草坪绿地面积不断增长，其用水问题也就越来越受到关注，草坪绿地均面临不同程度的水分胁迫。保水剂和保水肥料的使用能在一定程度上缓解水分胁迫草坪植物的伤害，但不能从根本上解决草坪的干旱问题。

草坪传统节水方式是通过抗旱品种的选育、草坪经济灌溉量及灌溉方式的选择等方法；目前，草坪节水技术有了新的发展：保水肥料的引进在一定程度上促进了草坪的节水能力。焦晋川等研究了钾肥对黑麦草抗旱性的影响，以黑麦草种子的发芽率、叶片厚度和根冠比为评价指标，来筛选出适宜草坪草生长的钾肥施量，提高其抗旱能力。王生银等研究了硅肥对草地早熟禾抗旱性的效应及机制影响。薛波等(2008)研究了氯化钙、水杨酸和保水剂对珙桐幼苗抗旱性的影响。

目前，城市生活垃圾堆肥作为基质用于草坪建植的研究有一定的报道。此外，未经处理的城市生活垃圾粗堆肥在草坪抗旱中应用已有报道，但效果不佳，没有从根本上解决问题。从已有的研究来看，以前对于垃圾堆肥的研究多集中在粗堆肥的整体利用上，这样粗放的做法如果长期应用于土壤或植物的生长，不但会破坏土壤的微环境，而且对于提高资源的利用效率也是不利的。如果将生活垃圾堆肥经过粉碎机处理形成不同的粒径，从而去除堆肥某些粒径中积累过多的有害物质，保留为植物生长提供养分以及改善土壤理化性质的堆肥颗粒，将经过处理的堆肥用于草坪抗旱节水，可以发挥堆肥特定颗粒中有机质和营养元素丰富的优势，调节土壤的物理结构，达到优化土壤理化性质，改良土壤的作用，或许会起到抗旱节水的作用。有关这一方法目前国内外尚无文献报道。

发明内容

本发明提出对粗堆肥进行不同时间的打磨并通过电镜分选出不同粒径的堆肥以达到细化利用的思路；结合多项堆肥特性测定实验以及水分胁迫下对草坪植物以不同方式施加不同粒径堆肥的实验，来检验不同粒径堆肥对草坪植物水分胁迫缓解的实际效果，为今后垃圾堆肥的实际应用及开发利用抗旱肥料提供实际经验和数据支持，同时也为提高草坪植物的抗旱能力和保护生态环境提供参考，为实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案：

一种采用细微生活垃圾堆肥提高干旱基质高羊茅耐旱性的方法，其特征在于：

(1)先由人工捡去城市生活垃圾堆肥中的杂物，然后在105℃条件下烘干8h至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥；将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥；

(2)将粒径分别为1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均匀撒于土壤表面，最后在其上均匀覆盖20g土壤；其中粒径与土壤的重量份数比为1∶60-80倍。

(3)然后播种高羊茅0.5g，控制温度为20～26℃，相对湿度为40～60％，光照为透入室内的自然光；

(4)播种初期，充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长，两个星期以后按照田间持水量的55-65％每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定各指标：生物量、根系系统、叶绿素及基质含水量；

其垃圾堆肥理化性质为：有机质含量22.00％，容重0.79g.cm^-3，pH值7.62，孔隙度67.98％，饱和含水量66.58％，全氮0.57％，全磷0.34％，全钾1.21％；供试土壤性质为：pH7.44，有机质含量4.68％，全氮0.21％，有效磷22.03mg.kg^-1，饱和含水量0.58ml.g^-1，土壤质地为壤土。

本发明的具体实验方法如下：

1研制材料与方法

1.1材料

本实验选自北方比较常见的多年生高羊茅(Festuca-arundinaceaL.)实验材料。实验采用杯栽的方法，杯子规格为250ml。供试垃圾堆肥取自天津市小淀生活垃圾堆肥处理厂，先由人工捡去垃圾堆肥中的各类木头、塑料、玻璃、金属等杂物，然后在105℃条件下烘干8h至恒重，采用不同孔径的标准筛进行筛分，选出粒径为60目的堆肥。其基本理化性质为：有机质含量22.00％，容重0.79g.cm^-3，pH值7.62，孔隙度67.98％，饱和含水量66.58％，全氮0.57％，全磷0.34％，全钾1.21％。供试土壤取自天津师范大学实验地0～20cm深的表层土壤。其土壤性质为：pH7.44，有机质含量4.68％，全氮0.21％，有效磷22.03mg.kg^-1，饱和含水量0.58ml.g^-1，土壤质地为砂质粘土。

1.2不同粒径堆肥制备及其粒径电镜分析

实验所用堆肥先去除其中的各类木头、塑料、玻璃、金属等杂物，然后在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥.将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为1min(1200nm)、2min(600nm)和3min(300nm)以制备出不同粒径的垃圾微肥，用S4800场发射扫描电镜(S4800，JAPAN)粒径分别为1200nm、600nm和300nm。

1.3草坪植物建植

利用不同粒径的堆肥进行植物培养，草坪植物培养基质重量为每盆180g底土，然后将3g打磨的城市生活垃圾堆肥均匀撒于土壤表面，最后在其上均匀覆盖20g土。每盆播种高羊茅0.5g，每个处理重复4次。试验在天津师范大学实验室进行，温度为20～26℃，相对湿度为40％～60％，光照为透入室内的自然光。

其次是水量的控制：本实验从2008年11月25日开始至2009年1月8日结束，共持续44天。播种初期，每盆充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长，两个星期以后按照胁迫程度定量给水。到12月9日达到田间持水量的55％-65％(干旱胁迫)，田间持水量为43.54％，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，水量的控制采用称重法。第44d开始测定各指标：生物量、根系系统、叶绿素及基质含水量。

1.3指标测定方法

1.3.1高羊茅生物量的测定：幼苗经干旱胁迫处理后，在第44天进行采样，用自来水洗去基质，用蒸馏水冲洗干净，用吸水纸擦干植物表面水分，将植物的根部和地上部分分开，分别称量鲜重W_f，测定根长，然后在烘箱中105℃杀青10min，75℃烘干48h，然后称量干重W_d。

1.3.2幼苗生长指标测定：叶绿素含量的测定：取0.2g植物叶片，剪碎，置于50ml的小烧杯，加入比例为4∶1的80％丙酮和乙醇25ml，密封，暗处静置24h，充分浸提叶片中的叶绿素，然后用VIS-7200分光光度计在波长为633nm和645nm下测量吸光值，并根据公式计算叶绿素含量。

1.3.3土壤需水量的测定：每天早上定点测一下盆栽的重量，然后按照胁迫的持水量定量浇水，到第二天早上定点再测量盆栽的重量，来确定盆栽每天的耗水量。每十天为一个时间段，测定浇水量，取其平均值。

2数据处理：数据分析采用EXCEL和SPSS11.5分析软件进行处理。

3研制结果分析

3.1细微堆肥对干旱胁迫下高羊茅植株地上部分的影响

干旱胁迫期间，不施肥植株叶片逐渐变黄，中午有萎蔫现象，生长缓慢，施肥植株的症状有所减轻。施堆肥植株的鲜重高于不施肥植株，可能是不施肥植株土壤本身由于有机质含量低，养分缺乏，鲜重降低。施3min堆肥高羊茅植株的鲜重较为突出，比不施肥时提高了10.5％；干重以60目堆肥为效果最好，比对照高出6.25％(表1)，但细微堆肥对高羊茅植株地上部分干重和鲜重的影响都未达到显著水平。各处理的干鲜比都比对照低，但施3min的堆肥植株的干鲜比最低，说明施用3min堆肥的植株叶片的水分含量高于其它植株，表明施细微堆肥的减轻了干旱胁迫对高羊茅植株的不利影响，并且这种效应与施堆肥的粒径大小基本呈正相关趋势。

表1 不同处理对草坪植物地上部分生长的影响

注：同一栏中不同小写字母表示差异显著(P＞0.05)下同。

3.2细微堆肥对干旱胁迫下高羊茅植株根系的影响

在干旱胁迫下施入不同粒径的堆肥对高羊茅植株的根重、根长和须根数都比对照高且有明显的增加(表2)。另外，对根重的影响以施2min堆肥效果最好，比不施肥植株提高了34.7％，且各处理间差异显著。施3min堆肥高羊茅植株的根长和须根数长势最好，分别是不施肥植株的25.8％和27.8％。说明3min堆肥对高羊茅植株地下部分生物量积累的促进作用最大，比其它粒径堆肥效果更好。

表2 不同处理对草坪植物根系生长的影响

3.3细微堆肥对干旱胁迫下高羊茅植株叶绿素含量的影响

叶绿素含量与光合作用密切相关，是衡量环境胁迫对植株影响的重要指标。在施用3min堆肥时，高羊茅的叶绿素a和总叶绿素含量都达到最高，分别比不施肥高出37.3％、5.5％；方差分析表明，各处理间叶绿素a和叶绿素b含量差异显著(表3)。各个处理的叶绿素a/b的比值都比对照高，其中尤以施3min堆肥时最高，比对照高出284.6％，说明对草坪植物施用不同粒径的堆肥能明显的增加草坪植物对光能的吸收和转化效率。

表3 不同细化堆肥对草坪植物叶绿素含量的影响

3.4基质含水量的变化情况

表4的试验结果可以看出，土壤需水量随干旱天数的增加而逐渐升高，控水处理造成了明显的土壤水分胁迫。施用3min堆肥的土壤需水量在胁迫处理20d、30d时比对照分别降低了36.8％、18.2％；施用2min堆肥的土壤需水量在胁迫处理20d、30d时比对照分别降低了15.8％、13.6％。

从表4也可以看出各处理的需水量明显低于对照，并且4种处理植物的土壤含水量变化趋势基本一致，且没有明显的差异，说明干旱胁迫处理是一致的。因此，本次试验测定的其它生理指标之间的差异应是由植物所施用的细化程度不同的堆肥所引起的。

表4 基质含水量的变化

4研制结论

城市生活垃圾堆肥对植物生物量积累的促进作用已被一些研究所证实，而在干旱胁迫下，细微堆肥对植物深层生理生态影响的相关文献报道较少。本研究结果表明，干旱胁迫下细微堆肥对高羊茅的生物量有一定的增加，施3min堆肥高羊茅植株的鲜重、根长和须根数较为突出，分别比对照提高了10.5％、25.8％和27.8％。这与刘强等施用污泥堆肥配比能显著的提高高羊茅的生物量、赵树兰等堆肥组配基质培植草皮，能够满足草坪植物根系生长的研究结果基本相一致。

叶绿素含量与光合作用密切相关，是衡量环境胁迫对植株影响的重要指标。李良的研究表明：污泥堆肥及复合肥的施用使草坪草的叶绿素含量增加，污泥堆肥施用量高的叶绿素含量明显高于其它处理。本研究发现，叶绿素a/b的比值都比对照高，说明对草坪植物施用不同粒径的堆肥能明显的增加草坪植物对光能的吸收和转化效率，这与实验中施用3min堆肥高羊茅的叶绿素a和总叶绿素含量都达到最高，分别比不施肥高出37.3％、5.5％的实验结果相一致。

具体实施方式

为了更充分的解释本发明的实施，提供下述制备方法实施实例。这些实施实例仅仅是解释、而不是限制本发明的范围。

实施例1

(1)先由人工捡去垃圾堆肥中的杂物，然后在105℃条件下烘干8h至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥；将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥；

(2)在180g土壤上，将3g粒径分别为1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均匀撒于土壤表面，最后在其上均匀覆盖20g土壤；

(3)然后播种高羊茅0.5g，控制温度为20℃，相对湿度为40％，光照为透入室内的自然光；

(4)播种初期，充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长，两个星期以后按照田间持水量的55％每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定各指标：生物量、根系系统、叶绿素及基质含水量；

其垃圾堆肥理化性质为：有机质含量22.00％，容重0.79g.cm^-3，pH值7.62，孔隙度67.98％，饱和含水量66.58％，全氮0.57％，全磷0.34％，全钾1.21％；供试土壤性质为：pH7.44，有机质含量4.68％，全氮0.21％，有效磷22.03mg.kg^-1，饱和含水量0.58ml.g^-1，土壤质地为砂质粘土(以下相同)。

实施例2

(1)先由人工捡去垃圾堆肥中的杂物，然后在105℃条件下烘干8h至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥；将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥；

(2)在180g土壤上，将3g粒径分别为1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均匀撒于土壤表面，最后在其上均匀覆盖20g土壤；

(3)然后播种高羊茅0.5g，控制温度为26℃，相对湿度为60％，光照为透入室内的自然光；

(4)播种初期，充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长，两个星期以后按照田间持水量的50％每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定。

实施例3

(1)先由人工捡去垃圾堆肥中的杂物，然后在105℃条件下烘干8h至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥；将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥；

(2)在180g土壤上，将3g粒径和300nm的垃圾微肥均匀撒于土壤表面，最后在其上均匀覆盖20g土壤；

(3)然后播种高羊茅0.5g，控制温度为25℃，相对湿度为50％，光照为透入室内的自然光；

(4)播种初期，充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长，两个星期以后按照田间持水量的55％每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定，结果：干旱胁迫下细微堆肥对高羊茅的生物量有一定的增加，施3min堆肥高羊茅植株的鲜重、根长和须根数较为突出，分别比对照提高了10.5％、25.8％和27.8％。说明堆肥组配基质培植草皮，能够满足草坪植物根系生长。

Claims (1)

1.一种采用细微城市生活垃圾堆肥提高干旱基质高羊茅耐旱性的方法，其特征在于：

(1)先由人工捡去城市生活垃圾堆肥中的杂物，然后在105℃条件下烘干8h至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥；将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥；

(2)将粒径分别为1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均匀撒于土壤表面，其中粒径与土壤的重量份数比为1∶60-80倍。

(3)然后播种高羊茅0.5g，控制温度为20～26℃，相对湿度为40～60％，光照为透入室内的自然光；

(4)播种初期，充分浇水，保证种子能顺利萌发和幼苗初期的生长，两个星期以后按照田间持水量的55-65％每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定各指标：生物量、根系系统、叶绿素及基质含水量；

其垃圾堆肥理化性质为：有机质含量22.00％，容重0.79g.cm^-3，pH值7.62，孔隙度67.98％，饱和含水量66.58％，全氮0.57％，全磷0.34％，全钾1.21％；供试土壤性质为：pH7.44，有机质含量4.68％，全氮0.21％，有效磷22.03mg.kg^-1，饱和含水量0.58ml.g^-1，土壤质地为壤土。