一種稀釋的無土草皮培養液及培植無土草皮的方法
2023-08-07 00:59:26 1
專利名稱：：一種稀釋的無土草皮培養液及培植無土草皮的方法
技術領域：
：本發明屬於環境保護
技術領域：
，涉及城市富營養化水的治理與綜合利用方法。更具體的說是一種營養化水稀釋的無土草皮培養液及採用培養液培植無土草皮的方法。
背景技術：
：隨著城市和工業的不斷發展，以及農業化肥和含磷洗滌劑的大量使用，大量未經處理的城市生活汙水和工農業汙水流入湖泊和江河中，使湖泊、江河中的氮磷等營養鹽不斷積累，生產力提高，促使部分藻類生物以及其它水生生物異常大量繁殖，造成水體溶解氧量和透明度下降，水質惡化，產生異味，水體功能遭到破壞，進而導致水體的富營養化進程加速發展。嚴重的富營養化可造成水生生態結構的破壞，加快湖泊等水體的老化過程。水體一旦進入富營養階段就會對人們的生活環境產生很大的負面影響，最終影響經濟建設和社會發展。因此如何治理富營養化的水體，減少其中營養物質的含量，恢復水體的綜合功能，已成為當前全球性的環境問題研究熱點。目前我國無論是草坪產業化生產還是應用於城市中的草坪景觀帶的建植，主要還是以土壤為基質的佔了大部分，這種方法屬於傳統的草坪建植方法，應用較為廣泛，便於管理，但也存在一些弊端，如草皮培植體系消耗土壤資源現象較為嚴重，在草皮生產中，為保證質量，生產草皮的土壤必須理化性質良好，每完成一次草皮生產過程，大約需要5cm厚的耕層土壤，肥沃的農田即遭到破壞。有人對草皮培植區的土壤特徵進行了研究，結果表明草皮培植已使表層土壤的厚度減少了近10cm，土壤容重明顯增大，土壤孔隙度顯著降低。而草皮基質的研製和供應不足，將會成為城市草坪建植及草坪產業化發展的一個重要的限制因素。為了解決該問題，國內外許多學者展開了替代土壤基質的相關研究，同時也受到了越來越多人的關注。有學者以生活垃圾堆肥為主體材料組配草皮培植基質，對組配基質生態適宜性展開了研究，證明組配基質適宜草皮培植要求，綜合性能指標優於土壤，節水及雜草控制等應用生態性能良好(DuoandZhao，2000)陳國祥和柳茜(2005)採用地膜為墊底進行培植草皮的研究，形成了有較強彈性、韌性、易運輸的草皮。近些年來，圍繞秸杆用作草3坪培植基質的研究越來越多的被人們所關注，陳秋全等(2002)研究了利用秸稈基質進行了草皮培植的生產技術，還有學者將城市生活垃圾堆肥與大豆秸稈混合形成複合草坪植物培植基質，也收到了不錯的效果(廉菲等，2007)。張萬均等(2001)利用海灣泥、粉煤灰及鹼渣土3種固體廢棄物構配了新型土，以替代土壤進行城市綠化。在替代草皮商用鋪網方面，多立安和趙樹蘭(2000)以纖維網袋、纖維編織袋及窗紗等生活廢棄物製成草皮鋪網，進行了草皮建植研究，初步證明一些廢棄物鋪網達到草皮建植指標要求。王禮莉等(2007)研究發現，將不同粒徑的廢舊橡膠粒與土壤進行混配作為草坪培植基質，可以提高草坪的耐踐踏性，該種方法適合於運動場型草坪的培植。近些年來，國內外對無土栽培技術有了較深入的研究，並已廣泛應用於蔬菜花卉的生產培養中，收到了較好的經濟效益。無土栽培具有產量高、品質好、清潔衛生、降低勞動強度、節省養分水分、減少土壤資源浪費等諸多優點，因此，無土栽培技術應用於草皮培植應具有重要的研發價值。我國將無土栽培技術應用於草皮培植雖已有相關研究，但在進入規模化生產階段與國外相比存在一定差距，李祖祥和夏祖國(2005)通過多年實驗研究，形成了一整套葦狀羊毛的無土栽培技術，是我國無土草皮生產取得了較大進步。除此以外，文亦芾和曹永春(2005)對無土草皮培植研究表明，無土草皮具有成皮時間短、質量輕、可任意剪成任何形狀、起運方便等特徵。Decker(2001)研究了無土基質草皮鋪設高爾夫球場的環境質量效應，應該說，上述嘗試，在草皮培植方式新思路的探討方面，取得了積極有益的進展。鑑於上述分析，利用陸生草坪植物淨化富營養化水既改善了富營養化水水質獲得環境效益，又有利於植物的生長從而得到了經濟效益。儘管營養液無土栽培技術具有廣闊的發展前景，但目前在草皮領域的應用還存在很多局限性。特別是營養化水稀釋的無土草皮培養液以及採用營養化水稀釋的無土草皮培養液培植無土草皮的方法，尚無成熟技術的文獻報導。
發明內容本發明的目的在於提供一種營養化水稀釋的無土草皮培養液及採用無土草皮培養液培植無土草皮的方法。主要考察採用不同濃度、不同水域的富營養化水作為草坪植物的灌溉水源以及將稀釋的富營養化水為營養液的無土栽培技術培植草坪植物的方法。以期解決草坪植物栽培及管理過程中耗水量大、基質選擇不當等諸多限制因素。最終達到資源節約和保護環境的目的。為實現上述目標，本發明提供了如下的技術方案一種稀釋的無土草皮培養液，其特徵在於選用TN為2.3-13.1mg/L;TP為0.5-0.9mg/L;pH值為7.98-8.99的富營養化水。本發明所述的無土草皮培養液，其富營養化水草皮培養液製備是，經自來水稀釋到原濃度50%-75%的富營養化水作為無土草皮的培養液。本發明公開了稀釋的無土草皮培養液製備無土草皮的方法，其特徵在於(1)在塑料網上以20-40g/平方米播種黑麥草或高羊茅，澆灌自來水使種子萌發；(2)待種子萌發後澆灌培養液，然後在塑料網上面覆蓋兩層紗布，作為發芽床；(3)養液施加方法為，早晚各加一次培養液，補充由蒸發及植物吸收而散失的培養液，達到滿足植物生長需要；(4)環境溫度保持在16.8°C-26.5°C，溼度42.5%-68.7%，每天光照的時間為7-8h;(5)營養液更換頻度為每周更換一次；(6)從播種到實驗結束，共培養45-60d,待塑料網底部黑麥草或高羊茅的根錯綜盤結，形成草皮。本發明所述的富營養富營養化水為外環線沿線水域、姚村周邊水域、衛津河河水、師大主校區生活汙水。其中外環沿線水域和衛津河水是市區景觀河道的兩處代表水域；姚村周邊水域緊鄰化工廠，附近有工業廢水排出；師大主校區生活汙水受生活垃圾汙染嚴重。其TN為9.7mg/L-13.1mg/L;TP為0.6mg/L-0.9mg/L;pH值為8.12-8.99。本發明以50%-75%的富營養化水作為黑麥草、高羊茅草坪植物生長的營養液，在不人為添加任何肥料的情況下，均能滿足黑麥草和高羊茅生長需要。在對黑麥草、高羊茅的各項生長指標測定後發現，黑麥草、高羊茅在富營養化水的作用下，都能明顯促進地上部分的生長，特別是對株高有明顯的促進作用，且隨著各富營養化水稀釋濃度的升高，株高的伸長有逐漸增加的趨勢。特別是當外環、衛津河兩處富營養化水稀釋為原濃度的50%時，能明顯促進高羊茅根長的生長，與對照相比顯著增長，分別比對照長出6.6%、17.7%。其具體的實驗方法如下1、實驗材料本實驗選用我國北方常見的陸生草坪植物多年生黑麥草(LoliuraperenneL.)和高羊茅(FestucaarundinaceaL.)。富營養化水選用作為天津市區城市景觀用水的衛津河河水和外環線沿線水域，兩處水域TN分別為9.7mg/L、2.3mg/L;TP分別為0.6mg/L、0.5mg/L;pH值分別為8.12、7.98;參照"國家地表水環境質量標準"(GB3838-2002)，本實驗所用水均超出地表V類水標準，達到富營養化水平。2、實驗方法1)草坪植物無土培養的製備將兩處富營養化水分別用自來水稀釋到原濃度的50%、75%，與未經稀釋的富營養化水(100%)構成3個濃度梯度。以自來水(0%)為對照，每個處理設3次重複。在100ml的燒杯上面覆蓋塑料網，用橡皮筋扎住，讓網面向內凹陷，燒杯內分別加入適量的自來水作為草坪植物種子萌發的培養液，待種子萌發後再將培養液更換為經過稀釋的不同濃度富營養化水，燒杯內液面與塑料網凹面接觸，塑料網上面覆蓋兩層紗布，作為發芽床，讓黑麥草、高羊茅種子在上面萌發。每杯播種150粒籽粒飽滿的草坪植物種子(黑麥草約0.282g，高羊茅約0.376g)。燒杯內加入培養液後，在液面處用記號筆作記號，早晚各加一次培養液來補充由蒸發而散失的水分，每星期更換一次培養液。從播種到實驗結束，共培養45d，然後測定各項指標。2)環境條件植物在天津師範大學生態學實驗室內培養，光照為投射入室內的自然光，平均光量子密度約為600-800)imol'm-2's-l，每天植物能接受到光照的時間為7-8h，經常調換各燒杯位置，使草坪植物光照均勻。室溫平均溫度為21.65°C，平均最高溫度為26.5°C，最低溫度為16.8"C。平均溼度為55.6%,平均最大溼度為68.7%，平均最小溼度42.5%。3、指標測定在每個燒杯內隨機選取5株用釐米刻度尺測定株高；將草坪植物小心地從紗布和塑料網上取下，用自來水清洗根部，用大濾紙吸乾水分後測定根長；將草坪植物齊根剪下，用電子天平分別稱取地上、地下部分鮮重，然後分別將植物地上、地下部分放至烘箱，8(TC烘至恆重，測定其乾重。葉綠素含量測定參考李合生(2000)，即取0.025g植物葉片(幹)於研缽中，加少量石英砂和碳酸鈣以及少許80%丙酮，充分研磨成糊狀，暗處靜置3-5min，然後用濾紙過濾，定容於25ml容量瓶中，用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Chia=12.7XA663-2.59XA645Chib=22.9XA645-4.67XA663Chia+b=Chia+Chib,色素的濃度X提取液體積X稀釋倍數葉綠色含量計算公式(m'g")=樣品鮮重(或乾重)4、結果與分析富營養化水為培養基質對草坪植物地上部分生長的影響採自不同區域的兩處富營養化水稀釋為不同濃度後，作為基質培養草坪植物黑麥草，對其地上生長各項指標的影響與清水栽培下各項指標總體來看較為一致(表l)。黑麥草的地上部分在兩處富營養化水的不同濃度中生長良好，株高均略高於對照，且呈現出隨著稀釋濃度的升高，黑麥草株高逐漸增加的趨勢，但均未與對照形成顯著性差異水平(P>0.05)，最大值都出現在兩處富營養化水的100%濃度處理下，僅比對照分別高出5.1%、7.9%。外環水域和衛津河水域對黑麥草地上部分鮮重、千重的影響不大，但兩者的影響效果存在差異，外環富營養化水作為基質，稀釋為各濃度後，對黑麥草葉片的乾重、鮮重增加均有促進作用，但與對照相比差異不顯著；衛津河水為基質的各濃度處理下，黑麥草葉片的乾重、鮮重均略小於對照，但也未與對照形成顯著差異。兩處富營養化水的各濃度處理，對黑麥草地上部分乾鮮比的影響與對照相比差異都不顯著。表1富營養化水對黑麥草地上生長的影響tableseeoriginaldocumentpage7從表1可以看出富營養化水可以使高羊茅的地上部分正常生長。兩處富營養化水稀釋後的各濃度均對高羊茅株高的伸長有促進作用，且隨著稀釋濃度的升高有逐漸增加的趨勢，在100%濃度處理下，高羊茅株高達最大值，分別比對照組高出15.9%、19.4%。採用外環富營養化水為基質的草坪培養方式，明顯有利於高羊茅地上部分生物量的積累，外環富營養化水稀釋為各個濃度後均能顯著促進高羊茅鮮重、乾重的增加，與對照相比都達到顯著差異水平(P<0.05),且有隨濃度的升高逐漸增大的趨勢，鮮重與乾重都在100%濃度處理下達到最大，分別比對照高出27.6%、51.6%;衛津河富營養化水也能明顯促進高羊茅地上生物量的增加，且隨著稀釋濃度的升高鮮重、乾重逐漸增大，但與對照相比差異均不顯著(表2)。兩處富營養化水的不同濃度培養下都使高羊茅的乾鮮比高於對照，呈現出隨濃度的增加而逐漸變大的趨勢，外環水作為基質的情況下乾鮮比與對照相比差異顯著，衛津河水為基質時與對照相比差異不顯著。表2富營養化水對高羊茅地上生長的影響不同水域處理濃度°/0株高(cm)鮮重(g/杯)乾重(g/杯)乾鮮比外環水域015.74士0.54a1.63士0.11b1.22士0.07b0.75土0.01b5016.98士0.70a1.93士0.31a1.64土0.09a0.85士0.01a7517.94±0.26a1.98土0.03a1.72±0.04a0.87士0.01a10018.24士0.26a2.08士0,05a1.85±0.07a0.89土0.04a衛津河水域015.74±0.54a1.63士0.11a1.22±0.07a0.75土0.01a5016.07士0.07a1.72士0,13a1.40士0.15a0.81士0.02a7517.40±0.45a1.74士0.15a1,45土0.18a0.83土0.03a10018.80士0.68a1.76士0.07a1.46士0.08a0.83士0.01a富營養化水為培養基質對草坪植物根系生長的影響以富營養化水作為基質，培養草坪植物黑麥草對其根系生長狀況的影響見表3。外環和衛津河兩處水域稀釋為不同濃度後，都對黑麥草根長的生長有明顯的抑制作用，與對照相比均顯著小於對照，最小值分別為對照的80.2%、80.6%。外環水域經稀釋後，各濃度對黑麥草根部的鮮重、乾重及乾鮮比的影響規律較為一致，即外環富營養化水在100%濃度處理下，使黑麥草根鮮重、乾重、根冠比都顯著小於對照，而稀釋為原濃度的50%、75%濃度處理下這三項指標與對照相比差異不顯著，同時都呈現出隨稀釋濃度升高而逐漸降低的趨勢；衛津河水域稀釋後的不同濃度對黑麥草根鮮重、乾重、根冠比的影響不明顯，未與對照形成顯著性差異水平。表3富營養化水對黑麥草根系生長的影響不同水域處理濃度％根長(cm)根鮮重(g/杯)根乾重(g/杯)根冠比外環水域015.99土0.14a1.50土0.05a1.23士0.05a1,38士0，12a5013.99士0.25b1.35士0.04ab1.07土0.04a1.05土0.09ab7514.11土0.21b1.26士0.10ab1.02i0.09a1.03士0.15ab10012.83士0.24c1.07±0働0.77士0.06b0.89士0.03b衛津河水域015.99士0.14a1.50士0.05a1.23土0.05a1.38士0.12a5013.03土0.22b1.20士0.11a0.96±0.09aU2土0.02a8tableseeoriginaldocumentpage9通過表4分析得知，兩處富營養化水對高羊茅根長的影響規律較為一致，即隨著兩處富營養化水稀釋濃度的升高根長呈現逐漸增長的趨勢，當外環、衛津河兩處富營養化水稀釋為原濃度的50%時，能明顯促進高羊茅根長的生長，與對照相比顯著增長，分別比對照長出6.6%、17.7%，其他濃度下對高羊茅根長的影響與對照相比差異不顯著。兩處富營養化水的不同濃度對高羊茅根部鮮重、乾重的影響分別與對照相比差異不顯著。外環富營養化水的各濃度處理下使高羊茅根冠比都顯著小於對照；衛津河富營養化水各濃度處理下未使高羊茅根冠比與對照形成顯著差異。表4富營養化水對高羊茅根系生長的影響tableseeoriginaldocumentpage9富營養化水為培養基質對草坪植物葉綠素的影響從表5可以看出，稀釋為不同濃度的外環、衛津河富營養化水作為草坪植物黑麥草的建植基質，對其葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a/b、總葉綠素含量的影響分別與對照相比無顯著差異(P>0.05)。兩處富營養化水稀釋為原濃度的50%、75%時，有利於黑麥草葉綠素a、總葉綠素含量的增加，100%濃度處理下，黑麥草葉綠素a的含量低於對照。兩處富營養化水稀釋為不同濃度時，均使黑麥草葉綠素b含量高於對照，使葉綠素a/b的值小於對照。表5富營養化水對黑麥草葉綠素含量的影響tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10採用外環富營養化水和衛津河富營養化水為培養基質的草坪建植體系，對高羊茅葉綠素a、葉綠素b、葉綠素a/b、總葉綠素含量的增加有促進作用(表6)，但不同水域不同濃度處理下的葉綠素各項指標均，經過統計分析均未與對照形成顯著性差異水平。高羊茅葉綠素的各項測定指標的大小，在兩處富營養化水的作用下，均呈現出隨稀釋濃度的升高而減小的變化趨勢，即在稀釋為原濃度的50%時，各項指標達到最大。表6富營養化水對高羊茅葉綠素含量的影響tableseeoriginaldocumentpage10結論:採用水培的方法將姚村、外環兩處富營養化水用作草坪植物生長的營養液，在不人為添加任何肥料的情況下，均能滿足黑麥草和高羊茅生長需要。在對草坪植物黑麥草、高羊茅的各項生長指標測定後發現，兩種草坪植物在外環和衛津河兩處富營養化水的作用下，都能明顯促進地上部分的生長，特別是對株高有明顯的促逬作用，且隨著各富營養化水稀釋濃度的升高，株高的伸長有逐漸增加的趨勢。在培養過程中，黑麥草根長的生長受到了一定的抑制作用，但兩處富營養化水對根重無明顯影響，兩種草坪植物的地上、地下生物量都與對照保持同等水平。造成富營養化水對黑麥草、高羊茅地上、地下生長情況差異的原因，可能與草坪植物根部與葉片中富集的重金屬含量不同有關。兩處富營養化水對黑麥草、高羊茅葉片中葉綠素含量各項指標無顯著影響的原因。本發明所公開的富營養化水稀釋的無土草皮培養液及採用培養液培植無土草皮的方法所具有的積極效果在於(1)本發明採用富營養化水為營養液培植的草皮完全脫離土壤，達到純無土培植、純無土移栽，節約了大量國土資源，具有環保性，可在不同的面上附著生長，具有草坪成活率高、生長期長，草皮生產成本低的特點。(2)本發明考察了不同濃度，不同水域的富營養化水為營養液的無土栽培技術培植草坪植物的方法。解決草坪植物栽培及管理過程中耗水量大、基質選擇不當等諸多限制因素。最終達到資源節約和保護環境的目的。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11、選用我國北方常見的陸生草坪植物多年生黑麥草和高羊茅。富營養化水選用作為天津市區城市景觀用水的衛津河河水和外環線沿線水域，兩處水域TN分別為9.7mg/L、2.3mg/L;TP分別為:0.6mg/L、0.5mg/L;pH值分別為:8.12、7.98。2、實驗方法將兩處富營養化水分別用自來水稀釋到原濃度的50%、75%,與未經稀釋的富營養化水(100%)構成3個濃度梯度。以自來水(0%)為對照，每個處理設3次重複。在100ml的燒杯上面覆蓋塑料網，用橡皮筋扎住，讓網面向內凹陷，燒杯內分別加入適量的自來水作為草坪植物種子萌發的培養液，待種子萌發後再將培養液更換為經過稀釋的不同濃度富營養化水，燒杯內液面與塑料網凹面接觸，塑料網上面覆蓋兩層紗布，作為發芽床，讓黑麥草、高羊茅種子在上面萌發。每杯播種150粒籽粒飽滿的草坪植物種子(黑麥草約0.282g，高羊茅約0.376g)。燒杯內加入培養液後，在液面處用記號筆作記號，早晚各加一次培養液來補充由蒸發而散失的水分，每星期更換一次培養液。光照為投射入室內的自然光，平均光量子密度約為600800txmohn-2^-l,每天植物能接受到光照的時間為7-8h，經常調換各燒杯位置，使草坪植物光照均勻。室溫平均溫度為21.65'C，平均最高溫度為26.5'C，最低溫度為16.8°C。平均溼度為55.6%,從播種到實驗結束，共培養45d，然後測定各項指標，具體見表l-表6。經過45d的生長，在塑料網底部黑麥草或高羊茅的根錯綜盤結，編織成網，可以將塑料網上的草皮用在球場，花園的空地上，小區的綠化上。11實施例2(1)在塑料網上以40g/平方米播種黑麥草或高羊茅，澆灌自來水使種子萌發；(2)待種子萌發後澆灌培養液，然後在塑料網上面覆蓋兩層紗布，作為發芽床，早晚各加一次培養液，補充由蒸發而散失的培養液；選用TN為2.3mg/L;TP為0.5mg/L;pH值為7.98的經自來水稀釋到原濃度75%的富營養化水作為無土草皮的培養液。(3)環境溫度保持在26.5'C，溼度42.5%-，每天光照的時間為8h;(4)營養液更換頻度為每周更換一次富營養化水；(5)從播種到實驗結束，共培養45d，待塑料網底部黑麥草或高羊茅的根錯綜盤結，形成草皮。可以將塑料網上的草皮用在球場，花園的空地上，小區的綠化上。各項指標的測定，具體見表l-表6。實施例3(1)在塑料網上以20g/平方米播種黑麥草或高羊茅，澆灌自來水使種子萌發；(2)待種子萌發後澆灌培養液，然後在塑料網上面覆蓋兩層紗布，作為發芽床，早晚各加一次培養液，補充由蒸發而散失的培養液；選用TN為-9.7mg/L;TP為0.6mg/L;pH值為8.12的經自來水稀釋到原濃度50%的富營養化水作為無土草皮的培養液。(3)環境溫度保持在16.8°C，溼度42.5%%，每天光照的時間為7h;(4)營養液更換頻度為每周更換一次富營養化水；(5)從播種到實驗結束，共培養60d，待塑料網底部黑麥草或高羊茅的根錯綜盤結，形成草皮。可以將塑料網上的草皮用在球場，花園的空地上，小區的綠化上。各項指標的測定，具體見表l-表6。權利要求1、一種稀釋的無土草皮培養液，其特徵在於選用TN為2.3-13.1mg/L；TP為0.5-0.9mg/L；pH值為7.98-8.99的富營養化水。2、如權利要求1所述的無土草皮培養液，其富營養化水草皮培養液製備是，經自來水稀釋到原濃度50%-75%的富營養化水作為無土草皮的培養液。3、一種採用權利要求1所述培養液製備無土草皮的方法，其特徵在於(1)在塑料網上以20-40g/平方米播種黑麥草或高羊茅，澆灌自來水偉種子萌發；(2)待種子萌發後澆灌培養液，然後在塑料網上面覆蓋兩層紗布，作為發芽床；(3)養液施加方法為，早晚各加一次培養液，補充由蒸發及植物吸收而散失的培養液，達到滿足植物生長需要；(4)環境溫度保持在16.8°C-26.5°C，溼度42.5°/。-68.7%,每天光照的對伺為々^h;(5)營養液更換頻度為每周更換一次；(6)從播種到實驗結束，共培養45-60d,待塑料網底部黑麥草或高羊茅的根錯綜盤結，形成草皮。全文摘要本發明公開了一種稀釋的無土草皮培養液及採用培養液製備無土草皮的方法，它是選用TN為2.3-13.1mg/L；TP為0.5-0.9mg/L；pH值為7.98-8.99的富營養化水；經自來水稀釋到原濃度50％-75％的富營養化水作為無土草皮的培養液。本發明製備的無土草皮以50％-75％的富營養化水作為草坪植物生長的營養液，在不人為添加任何營養物質的情況下，能明顯促進草坪植物地上部分生長的需要。所培植的草皮完全不需要土壤，達到節約了大量土壤資源和環保的目的；同時，草皮也具有成皮性能好及生產成本低等特點。文檔編號C05F7/00GK101575224SQ20091006911公開日2009年11月11日申請日期2009年6月4日優先權日2009年6月4日發明者多立安,楊子君,趙樹蘭申請人:天津師範大學