CN101880190B - 混合草皮基质在草坪植物抗旱性方面的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及混合组配的草皮基质在提高草坪植物抗旱性方面的应用。其中混合的草皮基质为300nm垃圾微肥与国槐木屑的粉碎物以重量份数比为28∶2、27∶3、26∶4组配。说明配材能提高基质的保水性能并具有一定的营养效用，并可使草皮的基质与草坪植物根系有较好的粘结效果。

Description

混合草皮基质在草坪植物抗旱性方面的应用

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市生活垃圾堆肥的合理、安全使用方法。更具体的说是一种混合组配的草皮基质在草坪植物抗旱性方面的应用。

背景技术

近年来，随着生活水平的提高，生活垃圾的回收处理与再利用问题已成为环境保护中最有前景的领域，和研究的热点。随着人们生活水平的不断提高，生活垃圾的数量也相应的增长，因此造成了大量的垃圾不合理的堆置于城市的边缘而且会占用大量的土地资源，既不利于城市的美观又对人体健康带来极其不利的影响。

将生活垃圾应用于草坪草的种植，既有利于美化环境使我们赖以生存的空间得到改善，又可达到生活垃圾的回收与利用的目的。同时，生活垃圾应用于草坪的种植，还可以节约出大量可耕作土壤，使农业生态系统买遭破坏。但生活垃圾有其自身的缺点，对草坪的生长有其不利的影响。通过与其他物质进行组配，可以削弱垃圾本身对草的影响。此外，由于组配基质具有保水作用、可以减少总用水量，达到节约用水的目的。并具有一定的养分，可以自身提供营养物质。对于我国北方干旱、半干旱的气候下，草坪植物的生长具有很大的现实意义。因此，选用何种配材与垃圾进行组配，按照何种比例进行组配，对生活垃圾于草坪基质的应用和草坪植物的生长的状况之间的关系有着十分重要的意义。

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。

鉴于上述情况，本发明人开展了利用垃圾废弃物进行地毯式草皮生产的环境生态工程的研究(赵树兰，多立安等，生活垃圾堆肥与园土基质草皮建植体系的生长参数比较.生态学杂志，2008，27；以生活垃圾堆肥为基质的废弃物铺网草皮建植研究.西北植物学报，2007，27)。这些研究表明：生活垃圾堆肥从植物生长营养需求的角度看，能满足植物生长的要求，但最大的问题是：垃圾堆肥质地松散，这使基质很难与草坪植物根系结合在一起，而这样的结果也使这项技术无法在实践获得应用，也就是说，这一技术瓶颈无法突破，就意味这一好的想法就将永远束之高阁。而为了解决这一关键问题，本发明人又展开了利用豆秸，以及利用椴木和桦木混合的锯末木屑等与城市生活垃圾堆肥组配草坪基质的研究，目的以使垃圾堆肥组配的基质能很好地与草坪植物根系结合在一起。这些研究结果表明：①当利用豆秸与城市生活垃圾堆肥组配草坪基质时，草坪植物生长初期有较好的表现{廉菲，赵树兰，多立安，城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)与豆秸复合用作草坪基质及草坪植物的生态响应，农业环境科学学报，2007，26)}，但草坪植物生长后期，需要草坪植物建立庞大根系时候的，根系生长受到抑制，这种现象在其他研究中，也曾经出现过类似情况，如植物残体对某类植物的抑制作用，其机理复杂，这可能与她感作用有关，另外，200目筛过筛的生活垃圾堆肥基质仍有极容易从植物的根系中脱落下来的想象；而这一研究结果最终预示着，利用作物秸秆与城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)组配草坪基质的技术路线将可能难以行通。②当利用椴木和桦木混合的锯末木屑与城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)组配草坪基质(多立安，赵树兰，生活垃圾生产地毯式草皮环境生态工程基质选配研究.应用生态学报，2000，11)；也出现了与“利用豆秸和城市生活垃圾堆肥组配草坪基质时”出现的结果相类似，其机制不得而知，而这一研究结果同样也表明，利用混合的锯末木屑等与城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)组配草坪基质的办法将可能难以行通。

总之，上述系列研究结果给我们一个结论：如果找不到解决垃圾堆肥质地松散问题，也就无法解决基质难与草坪植物根系结合在一起的问题；同样如果找不到适宜的垃圾堆肥草坪基质的配材，基质的性能也无法得到提高。垃圾堆肥在草坪机制中的应用技术也就无法在实践中获得应用。总之，由于上述利用豆秸和城市生活垃圾堆肥组配草皮基质时，应用效果不佳，似乎给出了利用秸秆组配垃圾堆肥草皮基质的路是行不通的。

发明内容

针对这种情况，本发明是以垃圾处理工程与绿化工程相结合的全新环境生态工程的基础，具有重要的理论意义和实际应用价值。本发明旨在找出最佳配比，为生活垃圾应用于草皮基质提供材料。为实现上述目的本发明公开了如下的技术方案：

混合组配的草皮基质在提高草坪植物抗旱性方面的应用；其中混合的草皮基质为300nm垃圾微肥与国槐木屑的粉碎物以重量份数比为28∶2、27∶3、26∶4或25∶5组配。

本发明所述的应用，其中的300nm垃圾微肥是指：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥，然后将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出粒径300nm垃圾微肥。

本发明所述的应用，其中的草坪植物为黑麦草和高羊茅。

本发明进一步公开了混合组配的草皮基质在提高草坪植物抗旱性方面的应用；其中混合的草皮基质为国槐木屑的粉碎物与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶9组配。

本发明进一步公开了混合组配的草皮基质在提高垃圾堆肥与草坪植物根系粘结性方面的应用；中混合的草皮基质为300nm垃圾微肥与国槐木屑的粉碎物以重量份数比为26∶4或25∶5组配。

本发明所述的应用，其中的300nm垃圾微肥是指：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥，然后将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出粒径300nm垃圾微肥。

本发明进一步研究发现：混合组配的草皮基质在促进草坪植物黑麦草种子发芽率方面有着明显的作用。

本发明的研究发现：将腐熟生活垃圾进行常规的处理，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3min，以制备出粒径的300nm垃圾微肥。利用微细城市生活垃圾堆肥粒径加入一定量的国槐木可以促进草坪植物(黑麦草)的生长，说明这配材能提高基质的保水性能并具有一定的营养效用。本发明的下方法如下：

1研制方法

1.1材料

1.1.1草坪草：选用我国北方广泛应用的草坪草种：高羊茅(Festuca arundinacea)和多年生黑麦草(Lolium perenne)。

1.1.2生活垃圾堆肥：取天津小淀垃圾处理厂经过四年堆肥的生活垃圾50kg，带回实验室备用。

1.1.3配材：经粉碎处理国槐的木屑。

1.2研制过程

1.2.1组配基质

将采集来的垃圾堆肥进行初选，除去小块砖瓦石块、玻璃、塑料膜、纤维袋等废弃物。然后将初选好的生活垃圾放入烘箱内，60℃条件下烘干至恒重(约48小时)。将烘好的垃圾堆肥再进行终选，用200目的筛子过滤，再用锤子将筛下物砸碎重复筛，使垃圾中的成分得到有效利用。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3min，以制备出粒径的300nm垃圾微肥，并用S4800场发射扫描电镜(S4800，JAPAN)微细城市生活垃圾堆肥粒径分析。最后得到粒径的300nm垃圾微肥颗粒。垃圾堆肥与粉碎好的国槐木屑的粉碎物的组配比例按：30g+0g(CK)、29g+1g、28g+2g、27g+3g、26g+4g、25g+5g和24g+6g的比例组配成7个不同的基质处理(分别用1，2，3，4……来代表)，4次重复。

1.2.2分数草种：将黑麦草、高羊茅两种草种各分成100粒/组，每个草种分选28份。分选原则是：籽粒饱满、完整。

1.2.3播种管理

将组配好的基质放进直径12cm的培养皿中，100粒草种均匀播种其上。浇水使基质湿润，以保证草种萌发。并定期定量浇水(维持基质略潮湿即可)，每天测定环境温度、湿度，隔3天测一次株高并做好记录。

1.2.4水分胁迫

a.刈割前：当草坪草生长稳定后，(即草的株高在近段时期生长很缓慢或已停止)，对其进行水分胁迫(控制浇水量)。

b.刈割后：在刈割5d后，草坪草生长稳定时，对其进行水分胁迫，胁迫时间为3d。

1.3测定指标

1.3.1萌发率

从实验开始后的第4天开始，每天数出培养皿中草坪草的萌发数，一直到萌发稳定为止。大概需记录18天左右。萌发率＝(最终萌发数/100)×100％

1.3.2株高

待植株生长到一定高度(10mm)后，选取生长较好的三株进行高度测量，其平均高度定为该培养皿的株高，每隔3天测量一次，至刈割时进行最后一次测量。刈割后待植株生长到一定高度(10mm)以后选取生长较好的三株进行高度测量，每隔3日测量一次。

1.3.3单株净光合量

根据计算出的干鲜比和草的总鲜重，可以计算出刈割草的总干重。

单株净光合量＝总地上部分生物量/总株数

1.3.4群体水分利用率(WUE)

计算出自播种之日起到刈割为止各组配基质所用的水份量，但由于各基质均具有一定的保水量，因此，蒸腾量＝总用水量-培养皿中的含水量。培养皿中的含水量依次为：29+1组中含22ml水；28+2组中含23ml；27+3组中含24ml；26+4组中含25ml；25+5组中含26ml；24+6组中含27ml水。

WUE＝DW/T

WUE——群体水分利用率；DW  -地上部分生物量；T——蒸腾量

1.3.5叶绿色含量的测定

根据草坪草生长情况，分别对各组合进行第一次刈割，刈割时留茬高度约1cm左右。将剪下的草坪草数株数，称总鲜重。然后称出0.1g的草坪草，放在研钵中，加入石英砂和碳酸钙少许，进行充分研磨，再加入少许配制好的80％的丙酮，继续研磨，得到深绿色提取液，用漏斗过滤之。再用80％的丙酮反复冲洗2～3次研钵和滤纸，使叶绿素完全被溶解过滤，将提取的色素溶液倒入25ml的容量瓶中，用80％的丙酮定容。叶绿素a、叶绿色b和黄色素的测定采用分光光度法。叶绿色a的最大吸收峰在663nm，叶绿色b的最大吸收峰在645nm，黄色素的最大吸收峰在440nm。根据Lambert-Beer定律，通过以下关系式算出三种色素的浓度，单位为mg/l：

C_a＝12.7OD₆₆₃-2.69OD₆₄₅

C_b＝22.9OD₆₄₅-4.68OD₆₆₃

C_k＝4.7OD₄₄₀-0.27(C_a+C_b)

1.3.6干鲜比

将测量叶绿素后剩余的草坪草放入对应标记的铝盒内，105℃条件下烘干至恒重，约8小时，取出称重，计算其干鲜比：干鲜比＝干重/鲜重×100％

1.3.7脯氨酸的测定

a.脯氨酸的提取：取0.05g叶片，用1.5mL 3％磺基水杨酸提取，移入离心管，沸水浴浸提10min，冷却，离心取上清液1mL待测。

b.制作标准曲线：在1～10μg/mL脯氨酸浓度范围内制作标准曲线。

c.样品测定：将提取后的样品加入显色剂，在沸水浴中显色1h，在520nm下进行吸光度的测定，然后对照标准曲线读取其浓度值。

1.4草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力测定

待个指标测定完毕后，继续进行草皮的培植管理，并正常给水，直至成皮后，再进行草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力的测定。

其草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力可用粘结度(％)来表示，其公式为：

C＝(M2/M1)×100％

上试中C为粘结度，其值越大，表示草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力就越强；M1代表草皮起皮时的重量；M2代表草皮起皮后抛到3米高的运输车辆上，再由运输车辆将草皮抛到地面，草皮散落基质后的草皮重量。

2.研制结果分析

2.1萌发率统计(％)

表1不同组配基质草种萌发率(％)

经过方差分析，黑麦草、高羊茅在不同组配基质中的萌发率都存在显著性差异(p＜0.01)。从表1可以看出，黑麦草在29+1组配基质中萌发率最高；在24+6组配基质中萌发率最低。高羊茅在27+3组配基质中萌发率最高；在ck和24+6组配基质中萌发率最低。分析原因，加木屑可以提高基质保水性，但加入过多也会降低基质透气性而影响了草种萌发率。比较两种草坪草，黑麦草对水分适应性范围比高羊茅要大。

2.2植株高度测定

表2刈割前植株高度(cm)

方差分析得出，黑麦草、高羊茅在7个处理中株高存在极显著性差异(p＜0.01)。黑麦草株高从高到低的次序是25+5＞24+6＞26+4＞27+3＞28+2＞ck＞29+1；高羊茅株高从高到低的次序是24+6＞25+5＞26+4＞27+3＞28+2＞29+1＞ck。

表3刈割后植株高度(cm)

注：(p＜0.01)

由表2，表3可以得出，木屑比例高的基质，草坪草长得高；相反，生长相对缓慢。注：由于刈割后，水分胁迫对二茬草的初期生长影响严重，导致保水性较低的低比例木屑组配基质的草坪草枯萎，其它基质草坪草也较水分胁迫前同期生长缓慢，说明水分胁迫对草坪草早期生长影响较大。

2.3单株净光合量的比较见图1，单株净光合量的比较：(单位：10^-4×纵坐标数值g/株)黑麦草(p＜0.05)，高羊茅(p＜0.01)

2.4群体水分利用率的比较

图2群体水分利用率的比较(10^-4×纵坐标数值DW g/g)

2.5叶绿素含量比较(单位：mg/g FW)

图3叶绿素a含量黑(p＜0.05)，高(p＜0.01)

图4叶绿素b含量黑(p＜0.05)，高(p＜0.01)

2.6脯氨酸含量比较

表4不同组分脯氨酸含量(mg/g DW)

经统计，不同组配基质草坪草脯氨酸含量差异明显。经过水分胁迫，黑麦草脯氨酸含量极值差别相差十倍；高羊茅脯氨酸含量极值差别也相差约十多倍。因为脯氨酸是最有效的渗透调节物质之一，无论那种胁迫，植物体内都积累脯氨酸，尤其是干旱时积均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为23℃，相对湿度为56％。约25天日后刈割，测定种子发芽率。

实施例3

混合组配：玉米秸秆与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶13组配。将100粒种子均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为23℃，相对湿度为56％。约25天日后刈割，测定。

实施例4

混合组配：玉米秸秆与300nm垃圾微肥以重量份数比为4+26组配。将100粒种子均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为23℃，相对湿度为45％。约28日后刈割，测定。日平均单株净光合量为最大，对照组为最小。经检验无显著差异(p＜0.05)，表明此种配材的具有一定的保水作用。

实施例5

混合组配：玉米秸秆的粉碎物与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶5.5组配。将100粒种子均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为23℃，相对湿度为56％。约28日后刈割，测定草皮的基质与草坪植物根系的粘结度。

Claims (3)

1.混合组配的草皮基质在提高草坪植物抗旱性方面的应用；其中混合的草皮基质为300nm垃圾微肥与国槐木屑的粉碎物以重量份数比为28∶2、27∶3、26∶4或25∶5组配；其中的草坪植物为黑麦草和高羊茅。

2.权利要求1所述的应用，其中的300nm垃圾微肥是指：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥，然后将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出粒径300nm垃圾微肥。

3.混合组配的草皮基质在提高垃圾堆肥与草坪植物根系粘结性方面的应用；中混合的草皮基质为300nm垃圾微肥与国槐木屑的粉碎物以重量份数比为26∶4或25∶5组配；所述的草坪植物为黑麦草和高羊茅。