堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面的應用的製作方法

2023-09-22 19:26:20

專利名稱：：堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面的應用的製作方法
技術領域：
：本發明屬於環境保護
技術領域：
，涉及生活垃圾堆肥淋洗液的利用及淋洗液修復治理方法，更具體的說是生活垃圾堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面的應用。
背景技術：
：隨著我國城市數量增加，城市化進程加快、規模擴大，認可增多及人民生活水平的提高和生活方式的改變，城市生活垃圾產量以年均增長率8%~10%的速度迅猛增加，垃圾的成分構成與特性同時也發生著明顯的變化。將生活垃圾進行堆肥化處理既可解決城市垃圾的出路問題，又可達到再資源化的目的，具有一定的經濟效益和社會效益，並且目前世界各國都把城市固體廢棄物的"無害化、減量化、資源化"的"三化"方針作為綜合解決城市垃圾的原則，從這一發展趨勢上看，採用堆肥法處理城市垃圾符合這一方向，並被視為處理城市生活垃圾、下水汙泥的一條值得重視的途徑。有研究表明，將垃圾堆肥施於土壤表層0~20cm，對表層土壤的酸度影響較大，隨垃圾堆肥施用量的增加，交換性酸和交換性鋁的比值明顯降低；使用垃圾堆肥量為90^180t/hi^條件下，連續施用兩年以後，土壤容重由1.31.27g/cmS降至U1.26~1.10g/cm3，並且田間持水量與總孔隙度隨堆肥用量的增大而增大，隨垃圾堆肥用量的增加，l~0.01mm粒徑的土壤顆粒都隨之增加，0.01mm以下的物理粘粒隨著垃圾堆肥施用量的增加而減少。在生活垃圾轉化高效生物有機肥料的肥效研究中指出，垃圾複合肥能提高土壤中速效氮、磷、鉀、有機質等的含量，可以提高土壤肥力、改善土壤的理化性質。生活垃圾堆肥有良好的養分供應力，有利於草坪草對養分的吸收和利用，由於垃圾堆肥中含有大量的有機質和微生物，因此對改善土壤肥力、提高養分含量具有重要的作用。植物水分是決定植物分布與作物生產力的主要因素之一。水分缺乏可引起植物生命活動的各個方面,包括生長發育、形態解剖與生理代謝等的改變，但是它的最主要而直接的影響是對生長發育的改變。生長調節物質對植物的生長發育有廣泛的調節作用。垃圾堆肥淋洗法是對垃圾堆肥進行修復的一種可行處理方式。本發明人在前期研究中發現生活垃圾堆肥淋洗液可以合理利用於培植無土草皮而不影響草坪植物發芽率，並且在最適濃度條件下淋洗液可以提高植株高度、地上生物量和葉綠素含量(多立安等，2007)。在鞏宗強等(2002)的研究綜述中指出，土壤淋洗法由於需要消耗大量的淋洗液，而且這種方法是將汙染物轉入淋洗液中，因此對於淋洗液進行再處理和循環利用是十分必要的，並且可以更好的發揮淋洗法的優勢。因為經過淋洗處理後會改變堆肥基質體系中團粒之間的作用力，改變其中物質的溶解性和移動性，可能導致一些有毒物質的暴露及活化重金屬的溶出，也會對環境造成汙染風險，因此如何合理使用淋洗液，特別是經過EDTA處理的淋洗液在對草坪植物培植中的水分利用效率影響方面，未見文獻報導。
發明內容本發明提供了一種堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面的應用，其目的在於綜合考慮堆肥淋洗液對草坪植物水分利用效率的影響，揭示堆肥淋洗液對草坪植物其中所述的草坪植物水分利用效率包括淨光合速率和蒸騰速率的影響情況，最終達到堆肥淋洗液在草坪植物領域更廣泛的應用提供理論依據。為實現上述目標，本發明提供了如下的技術方案堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面的應用；其中所述的堆肥淋洗液是由垃圾堆肥以1:1-3重量份數的水淋洗後，加入5-15mmol/LEDTA組成，其中堆肥淋洗液5-15mmol/LEDTA的重量份數比為1:0.01-0.03。本發明所述的草坪植物為黑麥草或高羊茅。所述的草坪植物水分利用效率還包括蒸騰速率的影響。本發明所述的堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面方面的使用方法(1)在塑料網上以40g/平方米播種黑麥草或高羊茅，澆灌Hoagland營養液；(2)待種子培養30天後，將營養液全部倒出，用施加含有EDTA的垃圾堆肥淋洗液替代營養液，繼續對草坪植物進行無土培養萌發；(3)早晚各一次來補充由蒸發而散失的垃圾堆肥淋洗液，每周更換一次垃圾堆肥淋洗液；(4)經垃圾堆肥淋洗液處理7天-60天後對黑麥草或高羊茅進行收穫，測定草坪植物光合利用效率的情況。本發明所述的應用，包括不同水和堆肥質量比淋洗液施加5-15mmol/LEDTA對草坪植物淨光合速率。本發明所述的應用，包括不同水和堆肥質量比淋洗液施加5-15mmol/LEDTA對草坪植物蒸騰速率的影響。本發明考慮草坪植物的生長因素，在淋洗垃圾堆肥後的淋洗液施加EDTA培植草坪植物的處理中應根據不同的草坪植物種類來選擇適宜的水和堆肥質量比淋洗處理和EDTA施加濃度。本發明探討了在經過不同水和堆肥質量比淋洗處理垃圾堆肥後的淋洗液施加EDTA來培植草坪植物，其淨光合速率和蒸騰速率特徵的生態響應，以期進一步為草坪植物應用於生活垃圾堆肥淋洗液的植物修復和垃圾堆肥淋洗液培植無土草皮的研究中提供水分利用效率特徵參數方面的數據支持。本發明實驗結果表明在高羊茅施加15mmol/LEDTA、水和堆肥質量比為3:1的淋洗處理中，其葉片水分利用效率最低，僅為對照的9.38%;黑麥草試驗組中，其葉片水分利用效率的最低值出現在10mmol/LEDTA、水和堆肥質量比為2:1的淋洗處理中，為對照的35.26%。在對照組中，高羊茅的水分利用效率要高於黑麥草，但是在加入不同水和堆肥質量比的淋洗液及不同濃度的EDTA處理之後，黑麥草葉片的水分利用效率要比高羊茅的變化幅度小，表明黑麥草在水分利用效率方面對淋洗液處理後受到的損傷要小於高羊茅，以維持穩定的葉片水分利用效率。具體實施例方式為了簡單和清楚的目的，下文恰當的省略了公知技術的描述，以免那些不必要的細節影響對本技術方案的描述。以下結合實例對本發明做進一步的說明。實施例l(1)在塑料網上以40g/平方米播種黑麥草或高羊茅，澆灌Hoagland營養液；(2)待種子培養30天後，將營養液全部倒出，用施加5mmol/EDTA的垃圾堆肥淋洗液替代營養液，繼續對草坪植物進行無土培養萌發；其中堆肥淋洗液5mmol/LEDTA的重量份數比為1:0.01。(3)早晚各一次來補充由蒸發而散失的垃圾堆肥淋洗液，每周更換一次垃圾堆肥淋洗液；5(4)經垃圾堆肥淋洗液處理7天後對黑麥草或高羊茅進行收穫，測定草坪植物水分利用效率的情況，試驗結果見實施例2。實施例2(1)試驗材料本試驗選用我國北方比較常見的多年生黑麥草(￡o//w//e^7weL.)和高羊茅(屍e^MCflarM"A"ac^L)為試驗材料。生活垃圾堆肥來自天津市小澱堆肥廠，其基本理化性質見第三章表3.1。Hoagland，s營養液組成母液l:Ca(N03)2'4H20118g/L;母液2:KNO350.5g/L;KH2P0413.6g/L;母液3:MgS047H2024.6g/L;母液4:H3BO33.09g/L;MnCl2.4H200.9g/L;ZnS04-7H201.1g/L;CuS045H207.5mg/L;(NH4)2Mo04124mg/L;母液5:EDTA-Na23.72g/L;FeCl3'6H202.70g/L。母液配好後，倒入貼有各自標籤的瓶中，放入冰箱中保存備用。營養液現用現配，配製時母液l、2、3分別取10mL，母液4、5分別取lmL，混合然後用蒸餾水定容至1000mL。(2)試驗方法草坪植物的水培培養草坪植物在試驗前期採用Hoagland's營養液進行水培培養，以備後續試驗使用。用橡皮筋將塑料紗網固定在100ml的燒杯上，將網面用手指下壓使得其向燒杯內方凹陷，然後在塑料紗網上覆蓋兩層醫用紗布，作為草坪植物種子的發芽床，向燒杯中加入配製好的Hoagland營養液約85ml，然後在每個燒杯中分別播種高羊茅和黑麥草籽粒飽滿的種子約150粒，為配合下一步採用淋洗液替換營養液的處理，每一種草坪植物要設置30個處理，總計60個營養液水培處理。燒杯中營養液的液面處用記號筆畫上記號，在草坪植物的培養期間每日早晚各添加一次蒸餾水至畫記號處，以此來補充由於正常蒸發而散失的水分。利用營養液對草坪植物的初期建植培養在實驗室內自然光條件下進行，光照強度為600~800/miOl*m-2*S—'。燒杯放置於實驗室中靠近窗戶的實驗臺上，並且經常更換燒杯的擺放位置以保證每個燒杯是在均勻、一致的光照條件下生長，每星期更換一次營養液，營養液水培培養30天，培養期間環境的平均溫度為24.5°C，平均溼度為56.5%。淋洗裝置的設計及形態指標的測定在草坪植物水培培養期間同時進行不同水和堆肥質量比淋洗處理垃圾堆肥的試驗。淋洗裝置採用高15cm，內徑llcm的PVC管，在底部裝100g沙子，上置500g堆肥，用四層醫用紗布將PVC管底部封住，以支撐管中的沙子和堆肥，並且在管的下方分別配備有接收淋洗液的容器。堆肥和沙子在PVC管中的高度約為7cm，整個淋洗試驗在實驗室內自然光條件下進行。第一次滴加相當於堆肥飽和持水量60%的自來水，平衡一夜，然後進行不同水和堆肥質量比下的淋洗處理，水質量堆肥質量為1:1、2:1、3:1，即自來水的量取500g、1000g、1500g;連續進行三天的淋洗試驗，然後分別收集不同水和堆肥質量比淋洗處理後得到的淋洗液，將各自三天得到的淋洗液混合均勻。淋洗試驗期間實驗室內的平均溫度為27.8°C，平均溼度為42.6%。在三種不同水和堆肥質量比條件下淋洗處理垃圾堆肥得到的淋洗液中分別施加5mmol/L、10mmol/L、15mmol/L的EDTA，成為兩因素隨機區組試驗，試驗設置3次重複。在草評植物利用營養液水培培養30天後，將營養液全部倒出，用施加EDTA後的淋洗液替代營養液加入到燒杯中繼續對草坪植物進行無土培養，以繼續使用營養液進行培養的處理作為空白對照。在進行淋洗液施加EDTA處理7天後對草坪植物開始進行收穫，對其地上部進行株高的測量；地下部分進行最長鬚根長的測量，然後將草坪植物置於80°C的烘箱中烘乾至恆重，測定其乾重。(3)指標測定在草坪植物培養第34天，即用施加了EDTA後的淋洗液替代營養液培植草坪植物的第4天進行光合指標的測定。採用美國LI-COR公司產Li-6400便攜光合測定系統(PortablePhotosynthesisSystem)，利用儀器自身發射出的紅藍光控制不同強度的光合有效輻射，進行葉面蒸騰速率(Tr)等指標進行了測定。水分利用效率用公式"水分利用效率=淨光合速率/蒸騰速率"計算(鄭國琦等，2002)。數據處理數據分析採用EXCEL和SPSS14.0分析軟體進行處理。(4)結果與分析不同水和堆肥質量比淋洗液施加EDTA對草坪植物葉面蒸騰速率的影響不同水和堆肥質量比淋洗液施加EDTA處理下對兩種草坪植物蒸騰速率的影響見表1~3，兩種草坪植物中除高光合有效輻射條件下高羊茅施加5mmol/LEDTA的處理外，其餘都是在對照組中有蒸騰速率的最大值，並且蒸騰速率值也都是隨著EDTA施加濃度的升高而隨之降低。5mmol/LEDTA處理中，高羊茅試驗組在水和堆肥質量比為2:1、光合有效輻射為1500/miOPm—2*S—'時有最大值，然後隨著光強的增加高羊茅葉片的蒸騰速率又降低；在低濃度EDTA處理中，水和堆肥質量比為1:1的處理高羊茅的葉面蒸騰速率最低，與另外兩種淋洗處理之間差異顯著(/K0.05)，隨著EDTA施加濃度的升高，各不同水和堆肥質量比淋洗處理之間的差異不明顯。在黑麥草試驗組中，水和堆肥質量比為2:1的處理中隨著光照強度的升高，黑麥草葉片蒸騰速率也一直升高，但當EDTA施加濃度升高時，黑麥草水和堆肥質量比為2:的處理蒸騰速率下降的最快，以3:1的水和堆肥質量比淋洗處理下的黑麥草葉片蒸騰速率維持最為穩定；在低濃度EDTA處理時，水和堆肥質量比為1:1的處理，黑麥草葉面蒸騰速率值顯著(,0.05)低於另外兩種條件的淋洗處理，中等濃度EDTA處理時，水和堆肥質量比1:1和2:1的淋洗處理中黑麥草葉面蒸騰速率值顯著(/K0.05)低於3:1的淋洗處理，高濃度EDTA處理時，各不同水和堆肥質量比淋洗處理之間的差異均不明顯。表1不同水和堆肥質量比淋洗液施加5mmol/LEDTA對草坪植物蒸騰速率(mmol'm-2's")的影響tableseeoriginaldocumentpage8表2不同水和堆肥質量比淋洗液施加10mmol/LEDTA對草坪植物蒸騰速率(mmol'mAs")的影草坪植物光合有效輻射水和堆肥質量比(/ffliol'ttT2.s-1)CK1:12:120001.06土0.09b0.74±0.19ab0.69±0.06ab0.40±0.10b1500l.76±0.05a0.93士0.26b0.82±0.10b0.45±0.11b12002.12土0.09a0.75±0.1%0.71±0.10b0.45±0.13b畫2.36士0.07a0.64士0.15b0.66±0.09b0.41±0.13b向8002.40i0.05a0.54士0.11b0.61±0.09b0.37±0.10b羊6002.34±0.05a0.46土0.09b0.54±0.11b0.34±O.08b茅4002.23±0.06a0.41±0.08b0.53±0.11b0.34±0.06b2002.07±0.06a0.36士0.06b0.50±0.10b0.32±0.04b1001.86±0.07a0.33士0.05b0.46±0.10b0.29±0.06b501.61土0.08a0.29i0.04b0.40±0.08b0.28土0.05b01.31±0.06a0.27士0.03b0.37±0.09b0.23±0.05b20005.19±0.09a1.23±0.27c0.92±0.38c2.60±0.54b15005.38±0.21al廉0.24cl.U±0.51c2.82±0.62b副5.40i0.20a1.23土0.18c1.14±0.44c2.57土0.63b畫5.41±0.14a1.12士0.12c1.06±0.40c2.38土0.62b黑8005.31±0.12a0.99i0.12c0.93±0.31c2.22土0.62b麥6005.17±0.09a0.85士0.12c0.78±0.28c2.03土0.57b草4004.98±0.09a0.74±0.10c0.72±0.25c1.83±0.47b2004.62±0.05a0.64±0.07c0.63±0.19c1.53土0.38b1004.25±0.05a0.54±0.04c0.59±0.15bcU9i0.33b503.73±0.15a0.44±0.03b0.50±0.nb0.95±0.26b03,02i0.20a0.33±0.01b0.47±0.09b0.75士0.19b表3不同水和堆肥質量比淋洗液施加15mmol/LEDTA對草坪植物蒸騰速率(mmol'm'2's")的影響草坪植物光合有效輻射水和堆肥質量比(//mol'nT2.s-1)CK1:12:13:120001.06i0.09a0.35士0.06b0.57±0.20b0.46土0.04b15001.76i0.05a0.50i0.14b0.57±0.17b0.51±0.06b12002.12土0.09a0.37士0.10b0.52i0.15b0.51土0.08b咼10002.36i0.07a0.31士0.07b0.5純15b0.48±0.07b8002.40±0.05a0.30i0.07b0.48士0.15b0.45士0.05b羊6002.34土0.05a0.29士0.07b0.45i0.15b0.41士0.05b茅4002.23土0.06a0.26士0.06b0.41土0.14b0.39±0.05b2002.07土0.06a0.25士0.06b0.41±0.11b0.35士0.05b1001.86土0.07a0.23士0.06b0.36i0.11b0.32士0.03b501.61土0.08a0.19i0.04b0.38士0.11b0.32士0.04b01.31土0.06a0.27士0.07b0.32土0.08b0.30土0.03b9tableseeoriginaldocumentpage10不同水和堆肥質量比淋洗液施加EDTA對草坪植物水分利用效率的影響不同水和堆肥質量比淋洗液施加EDTA對草坪植物水分利用效率的影響見表4。淋洗液施加EDTA的處理降低了高羊茅的水分利用效率，水分利用率的值均低於對照組。在高羊茅試驗組中，淋洗液施加5mmol/LEDTA處理下高羊茅的水分利用效率最高，且隨著水和堆肥質量比的升高，高羊茅葉片的水分利用效率隨之降低，且與水和堆肥質量比為2:1和3:1的淋洗處理間有顯著(pO.05)差異；在黑麥草試驗組中，低濃度EDTA處理，黑麥草葉片水分利用效率隨著水和堆肥質量比的升高而升高，並且各水和堆肥質量比淋洗處理間有顯著(,0.05)差異，高濃度EDTA處理，不同水和堆肥質量比淋洗處理之間及與對照間的黑麥草葉片水分利用效率差異均不明顯。表4不同水和堆肥質量比淋洗液施加EDTA對草坪植物水分利用率(％)的影響tableseeoriginaldocumentpage10結論考慮草坪植物的生長及光合生理指標等因素，在淋洗垃圾堆肥後的淋洗液施加EDTA培植草坪植物的處理中應根據不同的草坪植物種類來選擇適宜的水和堆肥質量比淋洗處理和EDTA施加濃度。水分利用效率是由植物的淨光合速率和蒸騰速率決定的，即消耗單位重量的水植物所固定的營養物質量；在高羊茅施加15mmol/LEDTA、水和堆肥質量比為3:1的淋洗處理中，其葉片水分利用效率最低，僅為對照的9.38%;黑麥草試驗組中，其葉片水分利用效率的最低值出現在10mmol/LEDTA、水和堆肥質量比為2:1的淋洗處理中，為對照的35.26%。在對照組中，高羊茅的水分利用效率要高於黑麥草,但是在加入不同水和堆肥質量比的淋洗液及不同濃度的EDTA處理之後，黑麥草葉片的水分利用效率要比高羊茅的變化幅度小，表明黑麥草在光合生理方面對淋洗液處理後受到的損傷要小於高羊茅，以維持穩定的葉片水分利用效率。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，凡是依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。權利要求1、堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面的應用；其中所述的堆肥淋洗液是由垃圾堆肥以1∶1-3重量份數的水淋洗後，加入5-15mmol/LEDTA組成，其中堆肥淋洗液∶5-15mmol/LEDTA的重量份數比為1∶0.01-0.03。2、權利要求l所述的應用，其中所述的草坪植物為黑麥草或高羊茅。3、權利要求1所述的應用，其中所述的草坪植物水分利用效率還包括蒸騰速率的影響。4、權利要求1所述的堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面方面的使用方法(1)在塑料網上以40g/平方米播種黑麥草或高羊茅，澆灌Hoagland營養液；(2)待種子培養30天後，將營養液全部倒出，用施加含有EDTA的垃圾堆肥淋洗液替代營養液，繼續對草坪植物進行無土培養萌發；(3)早晚各一次來補充由蒸發而散失的垃圾堆肥淋洗液，每周更換一次垃圾堆肥淋洗液；(4)經垃圾堆肥淋洗液處理7天-60天後對黑麥草或高羊茅進行收穫，測定草坪植物光合利用效率的情況。全文摘要本發明公開了堆肥淋洗液在提高草坪植物水分利用效率方面的應用；其中所述的堆肥淋洗液是由垃圾堆肥以1∶1-3重量份數的水淋洗後，加入5-15mmol/LEDTA組成，其中堆肥淋洗液5-15mmol/LEDTA的重量份數比為1∶0.01-0.03。本發明探討了在經過不同水和堆肥質量比淋洗處理垃圾堆肥後的淋洗液施加EDTA來培植草坪植物，其水分利用特徵的生態響應，以期進一步為草坪植物應用於垃圾堆肥淋洗液培植無土草皮技術中水分利用環節及堆肥淋洗液的植物修複方面提供數據支持。文檔編號C05G3/00GK101595830SQ20091006957公開日2009年12月9日申請日期2009年7月6日優先權日2009年7月6日發明者青劉,多立安,趙樹蘭申請人:天津師範大學