CN101884278B - 在干旱条件下提高高羊茅保护酶活性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在干旱条件下采用细微生活垃圾堆肥提高高羊茅抗氧化酶活性的方法。通过盆栽试验，采用直径7cm，高10cm的塑料盆，每盆150g土壤，播种草坪植物0.5g/盆，将3g的1200nm、600nm和300nm粒径的城市生活垃圾细微堆肥均匀撒于土壤表面，最后在其上均匀覆盖20g土壤；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；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：细微堆肥使高羊茅植物能够较好地保护自身免遭活性氧自由基的伤害，减轻了干旱胁迫对植物的逆境胁迫。

Description

在干旱条件下提高高羊茅保护酶活性的方法

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使用。更具体的说是一种在干旱条件下采用细微生活垃圾堆肥提高高羊茅保护酶活性的方法。

背景技术

草坪对城市绿化、环境保护和生态平衡起着重要的作用。草坪草的种植和保养需要大量的水分；而草坪对灌溉用水的大量需求使得草坪的养护成本极高，这对于淡水资源相对贫乏的中国来说无疑是一个承重的负担，也限制了草坪业的发展。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高羊茅抗旱性的影响，以高羊茅种子的发芽率、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。有关这一方法目前国内外尚无文献报道。

发明内容

本研究着眼于不同粒径垃圾堆肥农用对整个土壤-草坪植物系统的影响，通过4种细微堆肥在土壤干旱条件下对细微堆肥对干旱胁迫下高羊茅保护酶活性、MDA和脯氨酸的调控进行研究。通过对草坪植物保护酶的研究，不仅为我国开发经济、复合微肥提供基础数据支持，而且为经济、安全使用垃圾堆肥实现城市生活垃圾资源化提供依据。

本发明提供了一种在干旱条件下提高高羊茅保护酶活性的方法：其特征在于；

(1)将生活垃圾堆肥先去除各类杂物，然后在105℃条件下烘干至恒重，选出粒径为60目的堆肥；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和300nm不同粒径的垃圾微肥；

(2)将粒径分别为1200nm、300nm的其中一种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；

(3)采用直径7cm，高10cm的塑料盆，每盆150g土壤，播种高羊茅0.5g/盆，播种初期，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；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％浇水，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定MDA和脯氨酸指标；

其堆肥中有机质含量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％。所述的在干旱条件下提高高羊茅保护酶活性的方法，其中的土壤质地为壤土。

鉴于上述研究，利用研磨方法以制备出不同粒径的垃圾微肥，以解决垃圾堆肥质地松散问题，并改善细微堆肥对干旱胁迫下高羊茅保护酶活性、MDA和脯氨酸的调控能力，而有关这一方法国内外尚无文献报道！针对这种情况，研究生活垃圾生产地毯式草皮环境生态工程基质选配，目的在于使生活垃圾得到充分有效的利用，减少环境污染，拓宽环保新产业，以符合一个理想城市的基本条件：既要进行有效的垃圾处理，又要有足够的优质绿地面积。本研究是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。本发明的详细方法如下：

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-arundinacea L.)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、2min和3min，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

利用不同细微的堆肥进行植物培养，草坪植物用直径7cm，高10cm的塑料盆，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。田间持水量为55％-65％(干旱胁迫)，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、叶绿素、保护酶、脯氨酸、丙二醛以及基质含水量。

1.4指标测定方法

1.4.1脯氨酸含量的测定

磺基水杨酸法：称取0.5g叶片剪碎，分别置于大试管中，然后分别加入10ml3％的黄基水杨酸，沸水提取10min，冷却后吸取2ml于另一干净带塞试管，加入2ml冰醋酸及2ml酸性茚三酮，沸水中加热30min，冷却用4ml甲苯提取，3000rmin^-1离心5min，取上层液用UV-1700型紫外分光光度计于520nm下测吸光值。

1.4.2丙二醛(MDA)含量测定

硫代巴比妥酸法：称取0.5g叶片，用10％TCA提取，定容10ml，4000r.min^-1离心10min，取上层液2ml再加入2ml的0.6％TBA，沸水中15min，离心10min，取上清液用UV-1700型紫外分光光度计于532nm和450nm下测吸光值。

1.4.3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叶片丙二醛和脯氨酸含量的影响

几乎所有的逆境都会引起脯氨酸含量的积累，尤其干旱胁迫下脯氨酸的积累最多。通过表1可以看出：干旱胁迫下，施用3min、1min和60目堆肥的高羊茅植物脯氨酸比不施堆肥的下降了1.75％、0.88％和2.63％；但2min相反，其植株脯氨酸含量增加，高出对照1.75％。细微堆肥对干旱胁迫下高羊茅植物的脯氨酸含量产生不同的影响，施3min、1min和60目堆肥减轻干旱胁迫对细胞膜的损伤，可施2min堆肥却加速了其损伤。

干旱胁迫下，施细微堆肥与不施堆肥高羊茅植株叶片MDA含量变化与脯氨酸变化趋势基本相同。本研究表明：细微堆肥有效地抑制了干旱胁迫下高羊茅植株膜脂过氧化水平，这是细微堆肥增强高羊茅植株抗旱能力、缓解干旱胁迫伤害的重要证据。

表1细微堆肥对植物丙二醛和脯氨酸含量的影响

3.2基质含水量的变化情况

表2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6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2基质含水量的变化

4研制结论

MDA和脯氨酸是膜脂过氧化的最终产物，其含量的增加被看作衡量活性氧对植物体防御系统破坏程度一个准确指标。本研究发现，在干旱胁迫下对高羊茅植株施用不同粒径的堆肥MDA和脯氨酸含量有所下降，说明细微堆肥使高羊茅植物能够较好地保护自身免遭活性氧自由基的伤害，减轻了干旱胁迫对植物的逆境胁迫，与前面的生物量增加相吻合。施用60目堆肥高羊茅植株的MDA含量最低，说明60目堆肥降低了高羊茅叶片细胞膜的过氧化程度，可能由于没有60目堆肥的粗粒径阻塞了基质中的某些毛管，减少了水分的蒸发使高羊茅受到逆境胁迫减轻，从而导致MDA在植物体内的含量减少。除施2min堆肥外，其它堆肥都能降低脯氨酸的含量；可见，堆肥对高羊茅植株脯氨酸含量的影响与粒径不同有关。

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)将生活垃圾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、2min和1min，以制备出不同粒径的垃圾微肥，用S4800场发射扫描电镜(S4800，JAPAN)微细城市生活垃圾堆肥粒径分别为1200nm、600nm和300nm。然后在105℃条件下烘干至恒重，采用不同孔径的标准筛进行筛分，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不同粒径的垃圾微肥；

其中堆肥中有机质含量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％。

(2)采用直径7cm，高10cm的塑料盆，分别将3g，1200nm、600nm或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；

(3)每盆播种高羊茅0.5g，控制温度为20℃，相对湿度为60％，光照为透入室内的自然光；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％浇水，以后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；

其堆肥中有机质含量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％。

实施例2

其他同实例1然后采用直径7cm，高10cm的塑料盆，在每盆180g土壤中，分别将3g，1200nm、600nm或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；每盆播种高羊茅0.5g，控制温度为26℃，相对湿度为40％，光照为透入室内的自然光；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65％浇水，以后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。

Claims (2)

1.在干旱条件下提高高羊茅保护酶活性的方法，其特征在于；

(1)将生活垃圾堆肥先去除各类杂物，然后在105℃条件下烘干至恒重，选出粒径为60目的堆肥；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和300nm不同粒径的垃圾微肥；

(2)将粒径分别为1200nm、300nm的其中一种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；

(3)采用直径7cm，高10cm的塑料盆，每盆150g土壤，播种高羊茅0.5g/盆，播种初期，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；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％浇水，以后每一至两天称重浇水，以维持在胁迫范围内，第44d开始测定MDA和脯氨酸指标；

其堆肥中有机质含量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％。

2.权利要求1所述的在干旱条件下提高高羊茅保护酶活性的方法，其中的土壤质地为壤土。