CN103283442B - 一种采用风干污泥调节草坪植草丙二醛、细胞膜透性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用风干污泥调节草坪植物丙二醛、细胞膜透性的方法。所述的风干污泥组合基质，它是由污泥∶土壤=1∶3-7组成；实验结果表明：风干污泥可明显促进草坪草植物的生长，本实验中，高羊茅和黑麦草在污泥与土壤比为1:3条件下，风干污泥调节MDA含量和相对电导率的作用明显。

Description

一种采用风干污泥调节草坪植草丙二醛、细胞膜透性的方法

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市绿化，特别是一种利用风干污泥调节草坪植物丙二醛、细胞膜透性的方法。

背景技术

城市污泥是城市污水处理厂经各级处理净化污水而产生的沉积物，其组成与污水的来源、处理工艺以及城市居民的生活水平和饮食结构等有关。但大多数城市污泥均含有大量有机质，同时含有有利于植物生长所需的营养成分。研究表明：我国16个城市的29个污水处理厂污泥中含有的营养成分和有机质含量有所差异，经济欠发达地区城市污泥中有机质、氮、磷、钾含量普遍偏低，而经济发达地区城市污泥中有机质和大量营养元素含量偏高。在我国城市污泥中，有机质含量最高达到696 g/ kg，有机质平均含量也在384 g/ kg，与纯猪粪中的有机质含量相比，相当于后者有机质平均含量的54%；其中82%的城市污泥有机质含量超过猪厩肥，城市污泥有机质的平均含量比猪厩肥高27.2%。随着我国城市生活水平的提高，城市污泥中有机质和养分含量也必然上升。

堆肥处理就是将城市污泥进行堆肥达到稳定化的处理方式。污泥的堆肥处理是污泥达到较高的稳定化、无害化水平，经处理的污泥无味、无害同时具有较高的肥效。有研究指出，污泥堆肥在城市园林绿地施用可促进树木、花卉及草坪的生长，同时污泥堆肥能够改善土壤的理化性质，例如：土壤的容重下降，持水量、孔隙度及渗水率增加；当施用量小于120 t/ ha，随污泥带入的盐分和重金属对植物并未产生危害，对环境质量影响很小。但堆肥过程需要较大面积的专用场地，同时需要较高运输以及处理费用。而我国人均耕地少、资金短缺的发展中国家，利用大批专门场地进行堆肥化处理并不利于可持续发展。

尽管如此，污泥堆肥化处理利用，存在耗时长，并需要大量的人类、物力和财力；同时，在处理工程中，污泥的营养成分也会存在损失。因此，污泥堆肥化处理利用，会大大增加了其利用成本，这也在很大程度上限制也高效和广泛的利用。可见，研制一种有效的低成本利用污泥的方法，已成为当务之急。

草坪对人类赖以生存的环境起着美化、保护和改善的良好作用。在城市绿地建设中，草坪成为绿地建设的重要部分，城市草坪需求量增加，也因此推动了以经营草坪事业为主的专业企业。目前国内草坪生产普遍采用成坪草皮卷直接铺设，可使业主在短期内获得成坪整齐的草坪，但这种方式会带走肥沃的表层土壤，造成了土壤耕作层的在传统的草皮生产中，为保证草皮品质，每完成一次草皮生产过程，至少要铲去2 cm以上的熟土，在同一地块连续生产3~4茬草皮之后，肥沃的农田即遭到破坏，土壤最肥沃的有机质层就被剥离干净，形成大量的低洼地，造成土地贫瘠；在一些地势低的地区，由于进一步下挖造成下部盐碱化。一座面积与北京相似的城市，一年草皮铺植面积为600万~700万m²，如果每次草皮出圃都起掉3cm厚土壤，其所使用的有土草皮一年就剥离土壤表土18万~21万m³，这给我们国家宝贵的土地资源造成了极大的浪费。草坪草栽培基质是草坪草生长的基础和介质，也是无土草皮种植成败的关键因素。

因此，本发明在反复实验的基础上，对污水处理厂处理后剩余的生污泥进行自然风干处理后的可利用进行研究。将污水处理厂的脱水污泥经过自然风干处理后，直接应用于草坪植物培植，既缩短了污泥再利用的时间，同时节约了大量的人力资源，降低了污泥再利用的成本。

发明内容

本发明的目的在于将污水处理厂的脱水污泥经过自然风干处理后，直接应用于草坪植物培植，以调节草坪植物丙二醛、细胞膜透性，而这一技术国内外尚无文献报道。

为此，本发明公开了一种采用风干污泥调节草坪植物丙二醛、细胞膜透性的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）采集土壤放置于塑料布，摊平碾碎，过2 mm筛，放置于通风口处2～3天，自然条件下风干，土壤有机质含量4.68%，全氮量0.21%，有效磷22.03 mg/kg，全钾量324.3 mg/kg，pH 7.44，饱和含水率0.58 ml/g；供试污泥采自天津纪庄子污水处理厂，采集后的污泥碾碎过2mm筛，平铺于塑料布放置于通风口处2～3天，自然条件下风干，污泥有机质含量18.21%，全氮量1.41%，有效磷含量187 mg/kg，全钾量652.9 mg/kg，含水量为2.13%。

（2）草坪植物盆栽实验：将风干污泥与土壤按以下配比进行基质组配：

1）污泥100 g+土壤700 g；2）污泥150 g + 土壤650 g；3）污泥200g+土壤600g；将上述组配基质分别装入高8.5cm、直径9.3 cm聚乙烯塑料盆中；高羊茅和黑麦草的播种量分别为3 g/盆和1.8 g/盆；

（3）实验3月中旬开始至4月下旬结束，实验期间环境条件：温度15℃～25℃，相对湿度为42%～65%，光照为透入室内的自然光，经常调换盆的位置以保证光照一致，栽种期间每天定量给水，以保证植物生长所需水分；

（4）播种后第10天进行第一次株高测量，之后每隔5天测定一次，共测定6次。每一个盆中随机选取三株长势匀称的植株，取其平均株高作为当日测量值；

（5）生物量的测定：播种40天后进行刈割，置于烘箱108℃杀青2 h后，80℃烘干至恒重后进行测定。

本发明进一步公开了采用此方法直接应用于调节草坪植物丙二醛、细胞膜透性方面的应用。

本发明更加详细的制备方法如下：

1 研制材料和方法

1.1 试验材料

 选用我国北方比较常见的黑麦草 ( Lolium perenne L.) 和高羊茅 ( Festuca arundinacea L.) 为试验材料。

供试土壤为天津师范大学校内园土，采集土壤放置于塑料布，摊平碾碎，过2 mm筛，放置于通风口处2～3天，自然条件下风干。土壤有机质含量4.68%，全氮量0.21%，有效磷22.03 mg/kg，全钾量324.3 mg/kg，pH 7.44，饱和含水率0.58 ml/g。供试污泥采自天津纪庄子污水处理厂，采集后的污泥碾碎过2mm筛，平铺于塑料布放置于通风口处2～3天，自然条件下风干。污泥有机质含量18.21%，全氮量1.41%，有效磷含量187 mg/kg，全钾量652.9 mg/kg，含水量为2.13%。

1.2研制方法

1.2.1 草坪植物盆栽实验

将风干污泥与土壤按以下配比进行基质组配，共设4个处理：①对照（CK）：土壤800 g；②污泥100 g+土壤700 g（简称为S100，泥土比1:7）；③污泥150 g + 土壤650 g（S150，泥土比3:13）；④污泥200g+土壤600g（S200，泥土比1:3）。将上述组配基质分别装入高8.5 cm、直径9.3 cm聚乙烯塑料盆中。高羊茅和黑麦草的播种量分别为3 g/盆和1.8 g/盆，每个处理3次重复。

1.2.2 环境条件

实验从2012年3月中旬开始至2012年4月下旬结束，实验期间环境条件：温度15℃～25℃。相对湿度为42%～65%，光照为透入室内的自然光，经常调换盆的位置以保证光照一致。栽种期间每天定量给水，以保证植物生长所需水分。

1.2.3指标测定

株高动态的测定：播种后第10天进行第一次株高测量，之后每隔5天测定一次，共测定6次。每一个盆中随机选取三株长势匀称的植株，取其平均株高作为当日测量值。

生物量的测定：播种40天后进行刈割，置于烘箱108℃杀青2 h后，80℃烘干至恒重后测其干重。

叶绿素含量测定叶绿素含量的测定：取0.1 g叶片，剪成1-2 mm碎片，浸泡于丙酮:乙醇（V:V=1:1）溶液中24小时，浸泡液为待测液。用分光光度计于波长633 nm和645 nm下测量吸光值，并根据公式计算叶绿素含量。

结果计算：

其中，A663、A645—分别为叶绿素提取液在663nm和645nm处的吸光率

      V—叶绿素提取液体积 ml

      W—材料重(g)。

MDA采用硫代巴比妥酸法：称取0.5 g叶片，用10%TCA提取，定容10 ml，4000 r·min-1离心10 min，取上层液2 ml再加入2 ml的0.6%TBA，沸水中15min，离心10 min，取上清液于532 nm和450 nm下测吸光值。

叶片质膜透性采用相对电导率法进行测定：将10 ml的无离子水放入已编号的试管中，测定I₀。各样品称取叶片0.2 g，剪成0.5 cm²的小块置于试管中，准确加入无离子水10 mL，浸泡2-4 h，用DDS-11D直读式电导仪测定电导率测得为I₁。测定后将试管放在沸水浴0.5h，杀死组织，于室温下测I₂。

计算相对电导率(%)=(I₁-I₀)/(I₂-I₀)×100%。

1.3 数据分析处理

数据分析采用SPSS12.0统计软件进行单因素Duncan的多重分析。

2 研制结果分析

2.1 风干污泥组配基质对草坪植物地上生物量的影响

在土壤中加入风干污泥，黑麦草、高羊茅的地上生物量有显著的增加（表1）。与对照相比，黑麦草处理组S100、S150、S200的地上生物量分别增加148.8%、154.7%和193.0%，且地上生物量随污泥用量的增加而增加，在S200处理达到最大。高羊茅S100、S150、S200三个处理地上生物量分别比对照增加148.6%、159.6%和157.8%，各处理组之间无显著差异。结果表明，风干污泥对黑麦草和高羊茅地上生物量有显著的促进作用，且在S100处理下，即污泥用量在栽培土量的14.3%左右，对植物地上生物量的促进作用已达到显著水平（P<0.05）。

表1 不同处理对草坪植物地上生物量的影响（g/盆）

注：同行数据不同字母表示差异显著P<0.05

CK：园土800g；S100：污泥100g+土壤700g；S150：污泥150g+土壤650g；S200：污泥200g+土壤600g

2.2 风干污泥组配基质对植株株高动态的影响

 黑麦草和高羊茅的株高生长动态见表2。生长期间，除播种后10天的高羊茅S100处理外，两种草坪草污泥组配基质处理株高显著高于对照，但各污泥处理间差异不显著。黑麦草的对照处理，从生长第10天到35天，株高仅增加了6.14 cm，而污泥组配基质各处理株高在25天增加均超过11.62 cm，以S200处理株高增加最多，为12.93 cm。相类似，高羊茅污泥基质处理株高增长速度也显著快于对照处理，但以S100处理株高增加最多，为12.2 cm。

表2 不同处理对草坪植物株高动态的影响（cm）

注：同草种同列数据不同字母表示差异显著P<0.05 

2.3 风干污泥组配基质对草坪草叶绿素含量的影响

风干污泥的施入显著提高了两种草坪草叶绿素a、叶绿素b以及总叶绿素含量（表3）。黑麦草S150和S200 的总叶绿素含量要显著高于S100处理，以S150处理为最高，较对照增加103.0%。高羊茅3个污泥组配基质处理间总叶绿素含量差异不显著，S100、S150和S200处理总叶绿素含量较对照分别高出44.8%、44.8%和54.5%。说明污泥的施入可明显增强草坪草对光能的吸收和利用，提高草坪草叶绿素含量。

表3 不同处理对草坪植物叶绿素含量的影响（mg.g^-1 FW）

注：同草种同列数据不同字母表示差异显著P<0.05

2.4风干污泥组配基质对丙二醛、细胞膜透性的影响

植物器官遭受伤害处于逆境环境，体内活性氧含量升高，产生膜脂过氧化，MDA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。从表4可以看出，高羊茅丙二醛含量各污泥基质处理与对照之间无显著性差异，说明污泥的加入并未对高羊茅造成伤害。

相对电导率是反映植物细胞膜透性的常用指标之一。高羊茅S100处理较对照无显著差异，S150、S200处理较对照分别增加64%和127.3%，说明在S100处理即泥土比1:7条件下，污泥的施加未对高羊茅造成伤害。

表4 不同处理对草坪植物MDA含量、相对电导率的影响

注：同行数据不同字母表示差异显著P<0.05

3 研制结论

风干污泥可明显促进草坪草植物的生长，但对于不同草坪植物污泥的添加量不同，本实验中，黑麦草在泥土比1:3条件下，酶活性增强，叶绿素含量增加，且与对照呈显著性差异。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

实施例1

（1）采集土壤放置于塑料布，摊平碾碎，过2 mm筛，放置于通风口处3天，自然条件下风干，土壤有机质含量4.68%，全氮量0.21%，有效磷22.03 mg/kg，全钾量324.3 mg/kg，pH 7.44，饱和含水率0.58 ml/g；供试污泥采自天津纪庄子污水处理厂，采集后的污泥碾碎过2mm筛，平铺于塑料布放置于通风口处3天，自然条件下风干，污泥有机质含量18.21%，全氮量1.41%，有效磷含量187 mg/kg，全钾量652.9 mg/kg，含水量为2.13%。

（2）草坪植物盆栽实验：将风干污泥与土壤按以下配比进行基质组配：

1）污泥100 g+土壤700 g；2）污泥150 g + 土壤650 g；3）污泥200g+土壤600g；将上述组配基质分别装入高8.5cm、直径9.3cm聚乙烯塑料盆中；高羊茅和黑麦草的播种量分别为3 g/盆和1.8 g/盆；

（3）实验3月中旬开始至4月下旬结束，实验期间环境条件：温度18℃，相对湿度为55%，光照为透入室内的自然光，经常调换盆的位置以保证光照一致，栽种期间每天定量给水，以保证植物生长所需水分；

（4）播种后第10天进行第一次株高测量，之后每隔5天测定一次，共测定6次。每一个盆中随机选取三株长势匀称的植株，取其平均株高作为当日测量值；

（5）生物量的测定：播种40天后进行刈割，置于烘箱108℃杀青2 h后，80℃烘干至恒重后进行测定。

实施例2

（1）采集土壤放置于塑料布，摊平碾碎，过2 mm筛，放置于通风口处2天，自然条件下风干，土壤有机质含量4.68%，全氮量0.21%，有效磷22.03 mg/kg，全钾量324.3 mg/kg，pH 7.44，饱和含水率0.58 ml/g；供试污泥采自天津纪庄子污水处理厂，采集后的污泥碾碎过2mm筛，平铺于塑料布放置于通风口处2天，自然条件下风干，污泥有机质含量18.21%，全氮量1.41%，有效磷含量187 mg/kg，全钾量652.9 mg/kg，含水量为2.13%。

（2）草坪植物盆栽实验：将风干污泥与土壤按以下配比进行基质组配：

1）污泥100 g+土壤700 g；2）污泥150 g + 土壤650 g；3）污泥200g+土壤600g；将上述组配基质分别装入高8.5cm、直径9.3 cm聚乙烯塑料盆中；高羊茅和黑麦草的播种量分别为3 g/盆和1.8 g/盆；

（3）实验3月中旬开始至4月下旬结束，实验期间环境条件：温度25℃，相对湿度为42%，光照为透入室内的自然光，经常调换盆的位置以保证光照一致，栽种期间每天定量给水，以保证植物生长所需水分；

（4）播种后第10天进行第一次株高测量，之后每隔5天测定一次，共测定6次。每一个盆中随机选取三株长势匀称的植株，取其平均株高作为当日测量值；

（5）生物量的测定：播种40天后进行刈割，置于烘箱108℃杀青2 h后，80℃烘干至恒重后进行测定。

Claims (1)

1.一种采用风干污泥调节草坪植物丙二醛、细胞膜透性的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）采集土壤放置于塑料布，摊平碾碎，过2 mm筛，放置于通风口处2～3天，自然条件下风干，土壤有机质含量4.68%，全氮量0.21%，有效磷22.03 mg/kg，全钾量324.3 mg/kg，pH 7.44，饱和含水率0.58 ml/g；供试污泥采自天津纪庄子污水处理厂，采集后的污泥碾碎过2mm筛，平铺于塑料布放置于通风口处2～3天，自然条件下风干，污泥有机质含量18.21%，全氮量1.41%，有效磷含量187 mg/kg，全钾量652.9 mg/kg，含水量为2.13%；

（2）草坪植物盆栽实验：将风干污泥与土壤按以下配比进行基质组配：

1）污泥100 g+土壤700 g；2）污泥150 g + 土壤650 g；3）污泥200g+土壤600g；将上述组配基质分别装入高8.5cm、直径9.3 cm聚乙烯塑料盆中；高羊茅和黑麦草的播种量分别为3 g/盆和1.8 g/盆；

（3）实验3月中旬开始至4月下旬结束，实验期间环境条件：温度15℃～25℃，相对湿度为42%～65%，光照为透入室内的自然光，经常调换盆的位置以保证光照一致，栽种期间每天定量给水，以保证植物生长所需水分；

（4）播种后第10天进行第一次株高测量，之后每隔5天测定一次，共测定6次；

每一个盆中随机选取三株长势匀称的植株，取其平均株高作为当日测量值；

（5）生物量的测定：播种40天后进行刈割，置于烘箱108℃杀青2 h后，80℃烘干至恒重后进行测定。