採用細微垃圾堆肥提高幹旱基質高羊茅耐旱性的方法
2023-10-08 04:51:14
專利名稱：採用細微垃圾堆肥提高幹旱基質高羊茅耐旱性的方法
技術領域：
本發明屬於環境保護技術領域，涉及城市生活垃圾堆肥的合理、安全使用方法。更具體的說是一種採用細微垃圾堆肥提高幹旱基質高羊茅耐旱性的方法。
背景技術：
草坪是指草本植物經人工建植和天然草地經人工改造形成後的具有美觀與觀賞 效果，並能供人休閒、娛樂和適度體育運動的坪狀草地。施肥處理是草坪養護管理體系中最 重要的管理手段之一，為了及時補充草坪土壤中養分供應的不足，常常以施肥來使草坪質 量保持在一個較高的水平。但城市人工草坪不像天然草地那樣耐旱，尤其是耐渴能力很差。 草坪根系較淺，不足以在土壤中吸收足夠的水分，只能靠人工澆灌。在旱季草坪每天要澆一次水，即使在雨季，每月至少也要澆兩次水。一旦缺水 會導致草坪生長不良。尤其是在我國北方城市，每年要消耗大量的水，年灌水量大約為 0.6-1. 0m3/m2。所以每年每平方米草坪的用水成本為4. 5元左右。草坪水分管理的高成本 往往使得我國北方城市草坪水分不足，使得草坪的質量下降。長期供水不足，草坪就會慢慢 的退化，從而導致草坪失去了原有的價值和功能，這個時候人們的選擇只能是放棄草坪。因 此，在人類面臨水資源匱乏的今天，水資源的調配與利用將是草坪建植和管理上人們面臨 的最大挑戰。在城市綠地上如何經濟合理地利用水資源已成為一個熱點研究問題。當今城 市草坪綠地面積不斷增長，其用水問題也就越來越受到關注，草坪綠地均面臨不同程度的 水分脅迫。保水劑和保水肥料的使用能在一定程度上緩解水分脅迫草坪植物的傷害，但不 能從根本上解決草坪的乾旱問題。草坪傳統節水方式是通過抗旱品種的選育、草坪經濟灌溉量及灌溉方式的選擇等 方法；目前，草坪節水技術有了新的發展保水肥料的引進在一定程度上促進了草坪的節 水能力。焦晉川等研究了鉀肥對黑麥草抗旱性的影響，以黑麥草種子的發芽率、葉片厚度和 根冠比為評價指標，來篩選出適宜草坪草生長的鉀肥施量，提高其抗旱能力。王生銀等研究 了矽肥對草地早熟禾抗旱性的效應及機制影響。薛波等(2008)研究了氯化鈣、水楊酸和保 水劑對珙桐幼苗抗旱性的影響。目前，城市生活垃圾堆肥作為基質用於草坪建植的研究有一定的報導。此外，未經 處理的城市生活垃圾粗堆肥在草坪抗旱中應用已有報導，但效果不佳，沒有從根本上解決 問題。從已有的研究來看，以前對於垃圾堆肥的研究多集中在粗堆肥的整體利用上，這樣粗 放的做法如果長期應用於土壤或植物的生長，不但會破壞土壤的微環境，而且對於提高資 源的利用效率也是不利的。如果將生活垃圾堆肥經過粉碎機處理形成不同的粒徑，從而去 除堆肥某些粒徑中積累過多的有害物質，保留為植物生長提供養分以及改善土壤理化性質 的堆肥顆粒，將經過處理的堆肥用於草坪抗旱節水，可以發揮堆肥特定顆粒中有機質和營 養元素豐富的優勢，調節土壤的物理結構，達到優化土壤理化性質，改良土壤的作用，或許 會起到抗旱節水的作用。有關這一方法目前國內外尚無文獻報導。
發明內容
本發明提出對粗堆肥進行不同時間的打磨並通過電鏡分選出不同粒徑的堆肥以達到細化利用的思路；結合多項堆肥特性測定實驗以及水分脅迫下對草坪植物以不同方式 施加不同粒徑堆肥的實驗，來檢驗不同粒徑堆肥對草坪植物水分脅迫緩解的實際效果，為 今後垃圾堆肥的實際應用及開發利用抗旱肥料提供實際經驗和數據支持，同時也為提高草 坪植物的抗旱能力和保護生態環境提供參考，為實現上述目的，本發明提供了如下的技術 方案—種採用細微生活垃圾堆肥提高幹旱基質高羊茅耐旱性的方法，其特徵在於(1)先由人工撿去城市生活垃圾堆肥中的雜物，然後在105°C條件下烘乾8h至恆 重，篩分出1700nm粒徑的堆肥；將1700nm粒徑堆肥在24000轉/分下粉碎，製備出1200nm、 600nm和300nm的垃圾微肥；(2)將粒徑分別為1200nm、600nm和300歷的垃圾微肥均勻撒於土壤表面，最後在 其上均勻覆蓋20g 土壤；其中粒徑與土壤的重量份數比為1 60-80倍。(3)然後播種高羊茅0. 5g，控制溫度為20 26°C，相對溼度為40 60%，光照為 透入室內的自然光；(4)播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期的生長，兩個星期以後 按照田間持水量的55-65%每一至兩天稱重澆水，以維持在脅迫範圍內，第44d開始測定各 指標生物量、根系系統、葉綠素及基質含水量；其垃圾堆肥理化性質為有機質含量22. 00%，容重0. 79g. cnT3，pH值7. 62，孔隙 度67. 98 %，飽和含水量66. 58 %，全氮0. 57 %，全磷0. 34 %，全鉀1. 21 % ；供試土壤性質為 ρΗ7· 44，有機質含量4. 68%,全氮0. 21%,有效磷22. 03mg. kg—1，飽和含水量0. 58ml. g-1，土 壤質地為壤土。本發明的具體實驗方法如下1研製材料與方法1.1 材料本實驗選自北方比較常見的多年生高羊茅(Festuca-arundinaceaL.)實驗材 料。實驗採用杯栽的方法，杯子規格為250ml。供試垃圾堆肥取自天津市小澱生活垃圾堆 肥處理廠，先由人工撿去垃圾堆肥中的各類木頭、塑料、玻璃、金屬等雜物，然後在105°C條 件下烘乾8h至恆重，採用不同孔徑的標準篩進行篩分，選出粒徑為60目的堆肥。其基本 理化性質為有機質含量22. 00%，容重0. 79g. cm—3，pH值7. 62，孔隙度67. 98%，飽和含水 量66. 58 %，全氮0. 57 %，全磷0. 34 %，全鉀1. 21 %。供試土壤取自天津師範大學實驗地 0 20cm深的表層土壤。其土壤性質為pH7. 44，有機質含量4. 68%，全氮0.21%，有效磷 22. 03mg. kg、飽和含水量0. 58ml. g4，土壤質地為砂質粘土。1. 2不同粒徑堆肥製備及其粒徑電鏡分析實驗所用堆肥先去除其中的各類木頭、塑料、玻璃、金屬等雜物，然後在105°C條件 下烘乾至恆重，篩分出1700nm粒徑的堆肥.將1700nm粒徑堆肥在24000轉/分下粉碎，時 間分別為lmin(1200nm)、2min(600nm)和3min(300nm)以製備出不同粒徑的垃圾微肥，用 S4800場發射掃描電鏡(S4800，JAPAN)粒徑分別為1200nm、600nm和300nm。1.3草坪植物建植
利用不同粒徑的堆肥進行植物培養，草坪植物培養基質重量為每盆180g底土，然 後將3g打磨的城市生活垃圾堆肥均勻撒於土壤表面，最後在其上均勻覆蓋20g 土。每盆播 種高羊茅0. 5g，每個處理重複4次。試驗在天津師範大學實驗室進行，溫度為20 26°C， 相對溼度為40% 60%，光照為透入室內的自然光。 其次是水量的控制本實驗從2008年11月25日開始至2009年1月8日結束，共 持續44天。播種初期，每盆充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期的生長，兩個星期以 後按照脅迫程度定量給水。到12月9日達到田間持水量的55% -65% (乾旱脅迫)，田間 持水量為43. 54%，以後每一至兩天稱重澆水，以維持在脅迫範圍內，水量的控制採用稱重 法。第44d開始測定各指標生物量、根系系統、葉綠素及基質含水量。1. 3指標測定方法1. 3. 1高羊茅生物量的測定幼苗經乾旱脅迫處理後，在第44天進行採樣，用自來 水洗去基質，用蒸餾水衝洗乾淨，用吸水紙擦乾植物表面水分，將植物的根部和地上部分分 開，分別稱量鮮重Wf，測定根長，然後在烘箱中105°C殺青10min，75°C烘乾48h，然後稱量幹
重Wd。1. 3. 2幼苗生長指標測定葉綠素含量的測定取0. 2g植物葉片，剪碎，置於50ml 的小燒杯，加入比例為4 1的80%丙酮和乙醇25ml，密封，暗處靜置24h，充分浸提葉片中 的葉綠素，然後用VIS-7200分光光度計在波長為633nm和645nm下測量吸光值，並根據公 式計算葉綠素含量。1. 3. 3 土壤需水量的測定每天早上定點測一下盆栽的重量，然後按照脅迫的持 水量定量澆水，到第二天早上定點再測量盆栽的重量，來確定盆栽每天的耗水量。每十天為 一個時間段，測定澆水量，取其平均值。2數據處理數據分析採用EXCEL和SPSS11. 5分析軟體進行處理。3研製結果分析3. 1細微堆肥對乾旱脅迫下高羊茅植株地上部分的影響乾旱脅迫期間，不施肥植株葉片逐漸變黃，中午有萎蔫現象，生長緩慢，施肥植株 的症狀有所減輕。施堆肥植株的鮮重高於不施肥植株，可能是不施肥植株土壤本身由於有 機質含量低，養分缺乏，鮮重降低。施3min堆肥高羊茅植株的鮮重較為突出，比不施肥時提 高了 10. 5%;乾重以60目堆肥為效果最好，比對照高出6. 25% (表1)，但細微堆肥對高羊 茅植株地上部分乾重和鮮重的影響都未達到顯著水平。各處理的乾鮮比都比對照低，但施 3min的堆肥植株的乾鮮比最低，說明施用3min堆肥的植株葉片的水分含量高於其它植株， 表明施細微堆肥的減輕了乾旱脅迫對高羊茅植株的不利影響，並且這種效應與施堆肥的粒 徑大小基本呈正相關趨勢。表1不同處理對草坪植物地上部分生長的影響 注同一欄中不同小寫字母表示差異顯著(P > 0. 05)下同。3. 2細微堆肥對乾旱脅迫下高羊茅植株根系的影響在乾旱脅迫下施入不同粒徑的堆肥對高羊茅植株的根重、根長和鬚根數都比對照 高且有明顯的增加(表2)。另外，對根重的影響以施2min堆肥效果最好，比不施肥植株提 高了 34.7%，且各處理間差異顯著。施3min堆肥高羊茅植株的根長和鬚根數長勢最好，分 別是不施肥植株的25. 8%和27. 8%。說明3min堆肥對高羊茅植株地下部分生物量積累的 促進作用最大，比其它粒徑堆肥效果更好。表2不同處理對草坪植物根系生長的影響 3. 3細微堆肥對乾旱脅迫下高羊茅植株葉綠素含量的影響葉綠素含量與光合作用密切相關，是衡量環境脅迫對植株影響的重要指標。在施 用3min堆肥時，高羊茅的葉綠素a和總葉綠素含量都達到最高，分別比不施肥高出37.3%、 5.5%;方差分析表明，各處理間葉綠素a和葉綠素b含量差異顯著(表3)。各個處理的葉 綠素a/b的比值都比對照高，其中尤以施3min堆肥時最高，比對照高出284. 6%，說明對草 坪植物施用不同粒徑的堆肥能明顯的增加草坪植物對光能的吸收和轉化效率。表3不同細化堆肥對草坪植物葉綠素含量的影響
6 3. 4基質含水量的變化情況表4的試驗結果可以看出，土壤需水量隨乾旱天數的增加而逐漸升高，控水處理 造成了明顯的土壤水分脅迫。施用3min堆肥的土壤需水量在脅迫處理20d、30d時比對照 分別降低了 36. 8%U8. 2% ；施用2min堆肥的土壤需水量在脅迫處理20d、30d時比對照分 別降低了 15. 8%、13. 6%。從表4也可以看出各處理的需水量明顯低於對照，並且4種處理植物的土壤含水 量變化趨勢基本一致，且沒有明顯的差異，說明乾旱脅迫處理是一致的。因此，本次試驗測 定的其它生理指標之間的差異應是由植物所施用的細化程度不同的堆肥所引起的。表4基質含水量的變化 4研製結論城市生活垃圾堆肥對植物生物量積累的促進作用已被一些研究所證實，而在乾旱 脅迫下，細微堆肥對植物深層生理生態影響的相關文獻報導較少。本研究結果表明，乾旱脅 迫下細微堆肥對高羊茅的生物量有一定的增加，施3min堆肥高羊茅植株的鮮重、根長和須 根數較為突出，分別比對照提高了 10.5%、25.8%和27.8%。這與劉強等施用汙泥堆肥配 比能顯著的提高高羊茅的生物量、趙樹蘭等堆肥組配基質培植草皮，能夠滿足草坪植物根 系生長的研究結果基本相一致。葉綠素含量與光合作用密切相關，是衡量環境脅迫對植株影響的重要指標。李良 的研究表明汙泥堆肥及複合肥的施用使草坪草的葉綠素含量增加，汙泥堆肥施用量高的 葉綠素含量明顯高於其它處理。本研究發現，葉綠素a/b的比值都比對照高，說明對草坪植 物施用不同粒徑的堆肥能明顯的增加草坪植物對光能的吸收和轉化效率，這與實驗中施用 3min堆肥高羊茅的葉綠素a和總葉綠素含量都達到最高，分別比不施肥高出37. 3%,5. 5% 的實驗結果相一致。
具體實施例方式為了更充分的解釋本發明的實施，提供下述製備方法實施實例。這些實施實例僅 僅是解釋、而不是限制本發明的範圍。實施例1(1)先由人工撿去垃圾堆肥中的雜物，然後在105°C條件下烘乾8h至恆重，篩分出1700nm粒徑的堆肥；將1700nm粒徑堆肥在24000轉/分下粉碎，製備出1200nm、600nm和 300nm的垃圾微肥；(2)在180g 土壤上，將3g粒徑分別為1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均勻撒
於土壤表面，最後在其上均勻覆蓋20g 土壤；(3)然後播種高羊茅0. 5g，控制溫度為20°C，相對溼度為40%，光照為透入室內的 自然光；(4)播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期的生長，兩個星期以後 按照田間持水量的55%每一至兩天稱重澆水，以維持在脅迫範圍內，第44d開始測定各指 標生物量、根系系統、葉綠素及基質含水量；其垃圾堆肥理化性質為有機質含量22. 00%,容重0. 79g. cm"3, pH值7. 62，孔隙 度67. 98 %，飽和含水量66. 58 %，全氮0. 57 %，全磷0. 34 %，全鉀1. 21 % ；供試土壤性質為 ρΗ7· 44，有機質含量4. 68%,全氮0. 21%,有效磷22. 03mg. kg—1，飽和含水量0. 58ml. g-1，土 壤質地為砂質粘土(以下相同)。實施例2(1)先由人工撿去垃圾堆肥中的雜物，然後在105°C條件下烘乾8h至恆重，篩分出 1700nm粒徑的堆肥；將1700nm粒徑堆肥在24000轉/分下粉碎，製備出1200nm、600nm和 300nm的垃圾微肥；(2)在180g 土壤上，將3g粒徑分別為1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均勻撒
於土壤表面，最後在其上均勻覆蓋20g 土壤；(3)然後播種高羊茅0. 5g，控制溫度為26°C，相對溼度為60%，光照為透入室內的 自然光；(4)播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期的生長，兩個星期以後 按照田間持水量的50%每一至兩天稱重澆水，以維持在脅迫範圍內，第44d開始測定。實施例3(1)先由人工撿去垃圾堆肥中的雜物，然後在105°C條件下烘乾8h至恆重，篩分出 1700nm粒徑的堆肥；將1700nm粒徑堆肥在24000轉/分下粉碎，製備出1200nm、600nm和 300nm的垃圾微肥；(2)在180g 土壤上，將3g粒徑和300nm的垃圾微肥均勻撒於土壤表面，最後在其 上均勻覆蓋20g 土壤；(3)然後播種高羊茅0. 5g，控制溫度為25°C，相對溼度為50%，光照為透入室內的 自然光；(4)播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期的生長，兩個星期以後 按照田間持水量的55%每一至兩天稱重澆水，以維持在脅迫範圍內，第44d開始測定，結果乾旱脅迫下細微堆肥對高羊茅的生物量有一定的增加，施3min堆肥高羊茅植株的鮮 重、根長和鬚根數較為突出，分別比對照提高了 10. 5%、25. 8%和27.8%。說明堆肥組配基 質培植草皮，能夠滿足草坪植物根系生長。
權利要求
一種採用細微城市生活垃圾堆肥提高幹旱基質高羊茅耐旱性的方法，其特徵在於(1)先由人工撿去城市生活垃圾堆肥中的雜物，然後在105℃條件下烘乾8h至恆重，篩分出1700nm粒徑的堆肥；將1700nm粒徑堆肥在24000轉/分下粉碎，製備出1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥；(2)將粒徑分別為1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均勻撒於土壤表面，其中粒徑與土壤的重量份數比為1∶60-80倍。(3)然後播種高羊茅0.5g，控制溫度為20～26℃，相對溼度為40～60％，光照為透入室內的自然光；(4)播種初期，充分澆水，保證種子能順利萌發和幼苗初期的生長，兩個星期以後按照田間持水量的55-65％每一至兩天稱重澆水，以維持在脅迫範圍內，第44d開始測定各指標生物量、根系系統、葉綠素及基質含水量；其垃圾堆肥理化性質為有機質含量22.00％，容重0.79g.cm-3，pH值7.62，孔隙度67.98％，飽和含水量66.58％，全氮0.57％，全磷0.34％，全鉀1.21％；供試土壤性質為pH7.44，有機質含量4.68％，全氮0.21％，有效磷22.03mg.kg-1，飽和含水量0.58ml.g-1，土壤質地為壤土。
全文摘要
本發明涉及利用城市生活垃圾細微堆肥提高幹旱基質高羊茅耐旱性的方法。它是在土壤上，將粒徑分別為1200nm、600nm和300nm的垃圾微肥均勻撒於土壤表面，其中粒徑與土壤的重量份數比為1∶60-80倍。制溫度為20～26℃，相對溼度為40～60％，光照為透入室內的自然光；播種初期，充分澆水，兩個星期以後按照田間持水量的55-65％每一至兩天稱重澆水，以維持在脅迫範圍內，第44d開始測定各指標。結果表明乾旱脅迫下細微堆肥對高羊茅的生物量有一定的增加，說明堆肥組配基質培植草皮，能夠滿足草坪植物根系生長的研究結果基本相一致。
文檔編號A01G1/00GK101869031SQ20101019124
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月4日 優先權日2010年6月4日
發明者多立安, 趙樹蘭 申請人:天津師範大學