CN102640648A

CN102640648A - Nta提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果的方法

Info

Publication number: CN102640648A
Application number: CN2012101348588A
Authority: CN
Inventors: 赵树兰; 多立安; 贾丽娜
Original assignee: Tianjin Normal University
Current assignee: Tianjin Normal University
Priority date: 2012-05-04
Filing date: 2012-05-04
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-05-04
Also published as: CN102640648B

Abstract

本发明涉及采用NTA垃圾堆肥基质草皮建植效果的方法，它是在培养皿中加入备好的堆肥20g，在堆肥基质中施加浓度5-15mmol·kg^-1氨羧螯合剂；选择高羊茅种子，每皿50粒；将播有种子的培养皿置于实验室内萌发，每天早晚各浇水1次，经常调换各培养皿的位置，保证光照一致，当萌发第7d时，测定发芽率和发芽指数。本发明的研究结果表明：低浓度NTA可以促进草坪植物萌发，5-10mmol·kg^-1NTA可以提高高羊茅种子的萌发率和发芽指数，但随着NTA浓度再提高，会抑制种子的发芽，当NTA浓度为25mmol·kg^-1时，会显著抑制草坪植物的萌发。

Description

NTA提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果的方法

技术领域

本发明属于垃圾堆肥在城市草坪建植技术领域中的应用，涉及垃圾堆肥重金属在螯合剂的作用下向深层土壤淋溶迁移以及相应的防治。更具体的说是采用NTA提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果的方法。

背景技术

近年来，由生活垃圾引发的环境污染问题已成为社会广泛关注的焦点之一。随着我国人民生活水平的日趋提高，城市生活垃圾产生量也随之增加。将生活垃圾堆肥用作草坪基质，不但可以避开食物链，同时又解决了垃圾的出路问题。垃圾堆肥具有良好的理化性质、丰富的养分，是替代土壤作为草坪基质的较理想材料。在我国人口众多，土地资源相对贫乏，以垃圾堆肥用作草坪基质更具有现实意义。

目前，我国已初步展开了将生活垃圾堆肥用于园林绿地基质或肥料的科研工作，垃圾堆肥通常以肥料的形式加入土壤，可以改善土壤性质，提高草坪草生物量、叶绿素含量等。但垃圾堆肥中含有高浓度的重金属，在其改善土壤、土壤植物和微生物的同时，也对它们产生危害。所以，提出若想将垃圾堆肥应用于实际必须去除其中的重金属的想法。垃圾堆肥施用过程中，如何防止或者减少重金属进入土壤和地下水产生，已成为要解决的一大问题。

螯合诱导修复技术”(chelate-induced phytoremediation)，即通过人工外加螯合剂使被土壤固相结合的重金属重新释放并进入到土壤中。目前常用的螯合剂可以分为3大类：一是人工合成多羧基氨基酸类螯合剂，如EDTA、DTPA、CDTA等；二是天然多羧基氨基酸类螯合剂，如EDDS、NTA；三是天然有机螯合剂，如一些小分子有机酸，包括柠檬酸、苹果酸、组氨酸、草酸等；四是无机络合剂，主要包括硫氰化物、氯化物等。

现有技术研究表明添加EDTA可以显著提高重金属在供试草坪植物中的富集量。但利用EDTA协同植物修复的同时，由于EDTA以及EDTA与重金属螯合形成的复合物具有很强的溶解性和生物毒性，且在土壤中很难被光、化学物质以及生物降解，所以很可能会引起污染深层土壤及地下水污染等环境问题。但是NTA （Nitrilotriacetic acid）氨三乙酸（钠盐），在过去50年一直被应用于除垢剂，在分析化学中用作配位滴定剂和掩蔽剂，在催化动力学分析中常作为活化剂。尽管NTA螯合能力比EDTA要弱，但是和低分子量的有机酸（柠檬酸、苹果酸等）相比，仍是一种较强的螯合剂。因此，低浓度的NTA既可以作为螯合剂促进草坪植物对重金属的吸收又不会抑制植物的生长。

鉴于上述分析，采用螯合剂NTA加入到垃圾堆肥中提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果，是一种意想不到NTA利用途径。也就是说通过这一技术，既能充分满足草坪植物生长需要，提高草皮建植效果，又能解决垃圾堆肥的修复问题。

发明内容

本发明公开了一种采用NTA提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）在直径为6 cm的培养皿中加入备好的堆肥20 g，在堆肥基质中施加浓度为5-15mmol·kg^-1氨羧螯合剂即氨三乙酸（NTA）。

（2）选择籽粒饱满的高羊茅种子，每皿50粒；

（3）将播有种子的培养皿置于实验室内萌发，每天早晚各浇水1次，经常调换各培养皿的位置，保证光照一致，培养期间实验室温度为13.4℃~18.9℃，平均湿度为55.4%，光照强度为450-700μmolm^-2s^-1；

（4）当萌发第7d时，测定发芽率和发芽指数。

本发明所述的堆肥指的是：生活垃圾堆肥，风干后，过2 mm筛，备用。

本发明优选施加氨羧螯合剂的浓度为5-10mmol·kg^-1。更加优选施加氨羧螯合剂的浓度为5 mmol·kg^-1。

本发明进一步公开了5-10mmol·kg^-1氨羧螯合剂在提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果方面的应用。

本发明的研究表明：种植在垃圾堆肥上的高羊茅施加不同浓度的NTA，发现低浓度NTA可以促进草坪植物萌发，5-10mmol·kg^-1NTA可以提高高羊茅种子的萌发率和发芽指数，但随着NTA浓度再提高，会抑制种子的发芽，当NTA浓度为25 mmol·kg^-1时，会显著抑制草坪植物的萌发。

本发明更加详细的制备方法如下：

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

本实验选用我国北方常见的草坪植物，高羊茅（Festuca arundinacea L.）。培养基质为生活垃圾堆肥，风干后，过2 mm筛，备用。堆肥理化性质为：pH 7.62，有机质含量12.12%，全氮5.18%，有效磷77.92 mg·kg^-1，全钾50.83 g·kg^-1，饱和含水量0.76 ml·g^-1，容重0.85 g·ml^-1；重金属（Cd、Cr、Cu、Pb、Zn）含量分别为1.97、67.00、238.73、172.11和496.38 μg·g^-1。

1.2 草坪植物培养

在直径为6 cm的培养皿中加入备好的堆肥20 g。在堆肥基质中施加NTA，其处理水平分别为：0、5、10、15、20和25 mmol·kg^-1堆肥。选择籽粒饱满的高羊茅种子，每皿50粒，实验为3次重复。将播有种子的培养皿置于实验室内萌发，每天早晚各浇水1次，经常调换各培养皿的位置，保证光照一致。培养期间实验室温度为13.4℃~18.9℃，平均湿度为55.4%，光照强度为450-700μmolm^-2s^-1。

1.3研究方法

（1）种子萌发相关指标测定

种子胚根长出并超过种子长度一半视为萌发，当萌发第7d时，测定发芽率和发芽指数。发芽率Gr=（发芽种子数／供试种子数）×100%。发芽指数GI=Σ(Gt/Dt ) ，其中 GI为发芽指数，Gt为在t日的发芽种子数，Dt为相应的发芽天数。

（2）幼苗生长指标测定

发芽后每5d测定一次株高。播种28天后刈割，烘干，测地上和地下部生物量干重。

（3）数据处理

数据分析采用EXCEL 2003和SPSS 11.5分析软件进行处理。

2 结果与分析

2.1 NTA对草坪植物种子萌发的影响

播种后第5天，高羊茅种子开始萌发。施加不同浓度的NTA对高羊茅中的发芽率的影响均呈低浓度促进高浓度抑制的趋势（表2.1）。对于高羊茅，当NTA浓度较低时，随NTA浓度的升高，高羊茅发芽率有所提高，当NTA浓度为10 mmol·kg^-1 时，促进作用最大。当NTA浓度大于20 mmol·kg^-1 时，开始抑制高羊茅种子的萌发，NTA为25mmol·kg^-1 时对高羊茅种子萌发的抑制作用最为显著（p<0.05）。施加5-15 mmol·kg^-1NTA后，对高羊茅种子的发芽指数有所提高，NTA为10在地mmol·kg^-1时发芽指数最高，比对照高出5.3%，当NTA浓度继续增加时，发芽指数下降，同发芽率相似，NTA为25 mmol·kg^-1 时，高羊茅种子的发芽指数显著低于对照（p<0.05），说明当NTA为25 mmol·kg^-1 时，可显著抑制高羊茅种子的萌发。

表1 不同浓度NTA对草坪植物种子萌发指标的影响

注：表中数据以平均值±标准误（SE）表示；同一列中不同字母表示在0.05水平差异显著，相同字母表示差异不显著。（以下表同）。

2.2 NTA对草坪植物株高的影响

各NTA浓度处理下，草坪植物幼苗株高生长见表2。低浓度NTA能提高植物的株高(p<0.05)，在前12 d，当NTA浓度为10 mmol·kg^-1时，对株高的促进达到最大，当NTA浓度再提高，植物株高低于对照。草坪植物生长到22 d后，施加NTA的处理株高均低于对照，并且NTA浓度越高，对草坪植物株高抑制作用越明显。生长到27 d时，除5 mmol·kg^-1NTA对高羊茅株高影响不显著外，其他浓度NTA对草坪植物株高抑制作用显著（p<0.05）。

表2不同浓度NTA对草坪植物株高的影响（cm）

2.3 NTA对草坪植物生物量的影响

不同浓度NTA对高羊茅地上和地下生物量的影响见表3。NTA的施加抑制了高羊茅地上生物量，施加5、10、15、20和25 mmol·kg^-1NTA，分别比对照降低了2.6%、6.5%、15.3%、15.8%和18.4%。当NTA浓度为25 mmol·kg^-1时，显著抑制高羊茅地上生物量的积累（p<0.05）。从表3中可以看出，施加5 mmol·kg^-1能促进高羊茅地下生物的积累，此时地下生物量比对照提高了10.7%，但是当NTA浓度高于5 mmol·kg^-1时，高羊茅下生物量随NTA浓度的增加而降低。

表3 不同浓度NTA对高羊茅生物量的影响（mg/皿）

注：同行不同字母表示差异显著(P<0.05)；下同

3结论

本研究通过对种植在垃圾堆肥上的高羊茅施加不同浓度的NTA，发现低浓度NTA可以促进草坪植物萌发，5-10mmol·kg^-1NTA可以提高高羊茅种子的萌发率和发芽指数，但随着NTA浓度再提高，会抑制种子的发芽，当NTA浓度为25 mmol·kg^-1时，会显著抑制草坪植物的萌发。因此，低浓度NTA对高羊茅的株高影响不大，但植物株高，随NTA浓度升高而降低。NTA的施加也降低了草坪植物的生物量，NTA浓度越高，草坪植物生物量越低。NTA浓度越高，植物生长环境中的金属浓度也越高，所以对植物初期生长产生抑制作用。综合各个指标，得出NTA浓度为5 mmol·kg^-1时，最适宜高羊茅的种子萌发和初期生长。

具体实施方式

下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案，不限制本发明，本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。所用到的试剂有市售。

实施例1

本实验选用我国北方常见的草坪植物，高羊茅（Festuca arundinacea L.）。

培养基质取自天津小淀垃圾堆肥处理厂的生活垃圾堆肥，风干后，过2 mm筛，备用。堆肥理化性质为：pH 7.62，有机质含量12.12%，全氮5.18%，有效磷77.92 mg·kg^-1，全钾50.83 g·kg^-1，饱和含水量0.76 ml·g^-1，容重0.85 g·ml^-1；重金属（Cd、Cr、Cu、Pb、Zn）含量分别为1.97、67.00、238.73、172.11和496.38 μg·g^-1，其它实施例下同。

（1）在直径为6 cm的培养皿中加入备好的堆肥20 g，在堆肥基质中施加浓度为5mmol·kg-1氨羧螯合剂即氨三乙酸（NTA）。

（2）选择籽粒饱满的高羊茅种子，每皿50粒；

（3）将播有种子的培养皿置于实验室内萌发，每天早晚各浇水1次，经常调换各培养皿的位置，保证光照一致，培养期间实验室温度为13.4℃~18.9℃，平均湿度为55.4%，光照强度为450μmolm-2s-1；

（4）当萌发第7d时，测定发芽率和发芽指数。

实施例2

（1）在直径为6 cm的培养皿中加入备好的堆肥20 g，在堆肥基质中施加浓度为10mmol·kg-1氨羧螯合剂；

（2）选择籽粒饱满的高羊茅种子，每皿50粒；

（3）将播有种子的培养皿置于实验室内萌发，每天早晚各浇水1次，经常调换各培养皿的位置，保证光照一致，培养期间实验室温度为18.9℃，平均湿度为55.4%，光照强度为700μmolm-2s-1；

（4）当萌发第7d时，测定发芽率和发芽指数。

实施例3

（1）在直径为6 cm的培养皿中加入备好的堆肥20 g，在堆肥基质中施加浓度为15mmol·kg-1氨羧螯合剂；

（2）选择籽粒饱满的高羊茅种子，每皿50粒；

（3）将播有种子的培养皿置于实验室内萌发，每天早晚各浇水1次，经常调换各培养皿的位置，保证光照一致，培养期间实验室温度为18.9℃，平均湿度为55.4%，光照强度为600μmolm-2s-1；

（4）当萌发第7d时，测定发芽率和发芽指数。

Claims

1. 采用NTA提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）在直径为6 cm的培养皿中加入备好的堆肥20g，在堆肥基质中施加浓度为5-15mmol·kg^-1氨羧螯合剂；

（2）选择籽粒饱满的高羊茅种子，每皿50粒；

（3）将播有种子的培养皿置于实验室内萌发，每天早晚各浇水1次，经常调换各培养皿的位置，保证光照一致，培养期间实验室温度为13.4℃—18.9℃，平均湿度为55.4%，光照强度为450-700μmolm-2s^-1；

（4）当萌发第7d时，测定发芽率和发芽指数。

2.权利要求 1所述的方法，其中的堆肥指的是：生活垃圾堆肥，风干后，过2 mm筛，备用。

3.权利要求 1所述的方法，其中施加氨羧螯合剂的浓度为5-10mmol·kg^-1。

4.权利要求 1所述的方法，其中施加氨羧螯合剂的浓度为5 mmol·kg^-1。

5.权利要求 1所述的方法，其中氨羧螯合剂指的是氨三乙酸（NTA）。

6.权利要求 1所述5-10mmol·kg^-1氨羧螯合剂在提高垃圾堆肥基质高羊茅草皮建植效果方面的应用。