混合组配的草皮基质在促进草坪植物高羊茅生长方面的应用

摘要

本发明涉及混合组配的草皮基质在促进草坪植物高羊茅生长方面的应用。通过对其萌发率、生长高度、单株净光合量、干鲜比以及细胞色素中叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素等指标进行了测定与比较。结果表明毛白杨木屑的粉碎物与细微化的生活垃圾组配有利于高羊茅的生长，各项指标均很突出，且均高于对照组，其中以28+2、27+3、26+4、25+5的配比相对较好。说明这种配材能提高基质的性能并具有一定的营养效用，并可使草皮的基质与高羊茅的根系有较好的粘结效果。

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市生活垃圾堆肥的合理、安全使用方法。更具体的说是一种混合组配的草皮基质在促进草坪植物高羊茅生长方面的应用。

背景技术

近年来，随着生活水平的提高，生活垃圾的回收处理与再利用问题已成为环境保护中最有前景的领域，和研究的热点。随着人们生活水平的不断提高，生活垃圾的数量也相应的增长，因此造成了大量的垃圾不合理的堆置于城市的边缘而且会占用大量的土地资源，既不利于城市的美观又对人体健康带来极其不利的影响。

将生活垃圾应用于草坪草的种植，既有利于美化环境使我们赖以生存的空间得到改善，又可达到生活垃圾的回收与利用的目的。同时，生活垃圾应用于草坪的种植，还可以节约出大量可耕作土壤，使农业生态系统买遭破坏。但生活垃圾有其自身的缺点，对草坪的生长有其不利的影响。通过与其他物质进行组配，可以削弱垃圾本身对草的影响。此外，由于组配基质具有保水作用、可以减少总用水量，达到节约用水的目的。并具有一定的养分，可以自身提供营养物质。对于我国北方干旱、半干旱的气候下，草坪植物的生长具有很大的现实意义。因此，选用何种配材与垃圾进行组配，按照何种比例进行组配，对生活垃圾于草坪基质的应用和草坪植物的生长的状况之间的关系有着十分重要的意义。

目前，城市生活垃圾堆肥作为基质用于草坪建植的研究有一定的报道。此外，未经处理的城市生活垃圾粗堆肥在草坪抗旱中应用已有报道，但效果不佳，没有从根本上解决问题。从已有的研究来看，以前对于垃圾堆肥的研究多集中在粗堆肥的整体利用上，这样粗放的做法如果长期应用于土壤或植物的生长，不但会破坏土壤的微环境，而且对于提高资源的利用效率也是不利的。如果将生活垃圾堆肥经过粉碎机处理形成不同的粒径，从而去除堆肥某些粒径中积累过多的有害物质，保留为植物生长提供养分以及改善土壤理化性质的堆肥颗粒，将经过处理的堆肥用于草坪抗旱节水，可以发挥堆肥特定颗粒中有机质和营养元素丰富的优势，调节土壤的物理结构，达到优化土壤理化性质，改良土壤的作用。

鉴于上述情况，本发明人开展了利用垃圾废弃物进行地毯式草皮生产的环境生态工程的研究(赵树兰，多立安等，生活垃圾堆肥与园土基质草皮建植体系的生长参数比较.生态学杂志，2008，27；以生活垃圾堆肥为基质的废弃物铺网草皮建植研究.西北植物学报，2007，27)。这些研究表明：生活垃圾堆肥从植物生长营养需求的角度看，能满足植物生长的要求，但最大的问题是：垃圾堆肥质地松散，这使基质很难与草坪植物根系结合在一起，而这样的结果也使这项技术无法在实践获得应用，也就是说，这一技术瓶颈无法突破，就意味这一好的想法就将永远束之高阁。而为了解决这一关键问题，本发明人又展开了利用豆秸，以及利用椴木和桦木混合的锯末木屑等与城市生活垃圾堆肥组配草坪基质的研究，目的以使垃圾堆肥组配的基质能很好地与草坪植物根系结合在一起。这些研究结果表明：①当利用豆秸与城市生活垃圾堆肥组配草坪基质时，草坪植物生长初期有较好的表现{廉菲，赵树兰，多立安，城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)与豆秸复合用作草坪基质及草坪植物的生态响应，农业环境科学学报，2007，26)}，但草坪植物生长后期，需要草坪植物建立庞大根系时候的，根系生长受到抑制，这种现象在其他研究中，也曾经出现过类似情况，如植物残体对某类植物的抑制作用，其机理复杂，这可能与他感作用有关，另外，200目筛过筛的生活垃圾堆肥基质仍有极容易从植物的根系中脱落下来的想象；而这一研究结果最终预示着，利用作物秸秆与城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)组配草坪基质的技术路线将可能难以行通。②当利用椴木和桦木混合的锯末木屑与城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)组配草坪基质(多立安，赵树兰，生活垃圾生产地毯式草皮环境生态工程基质选配研究，应用生态学报，2000，11)；也出现了与“利用豆秸和城市生活垃圾堆肥组配草坪基质时”出现的结果相类似，其机制不得而知，而这一研究结果同样也表明，利用混合的锯末木屑等与城市生活垃圾堆肥(以200目筛过筛)组配草坪基质的办法将可能难以行通。

总之，上述系列研究结果给我们一个结论：如果找不到解决垃圾堆肥质地松散问题，也就无法解决基质难与草坪植物根系结合在一起的问题；同样如果找不到适宜的垃圾堆肥草坪基质的配材，基质的性能也无法得到提高。垃圾堆肥在草坪机制中的应用技术也就无法在实践中获得应用。总之，由于上述利用豆秸和城市生活垃圾堆肥组配草皮基质时，应用效果不佳，似乎给出了利用秸秆组配垃圾堆肥草皮基质的路是行不通的。

发明内容

针对这种情况，本发明是以垃圾处理工程与绿化工程相结合的全新环境生态工程的基础，具有重要的理论意义和实际应用价值。本发明旨在找出最佳配比，为生活垃圾应用于草皮基质提供材料。为实现上述目的本发明公开了如下的技术方案：

混合组配的草皮基质在促进草坪植物高羊茅生长方面的应用；其中混合的草皮基质为300nm垃圾微肥与毛白杨木屑的粉碎物以重量份数比为28∶2、27∶3、26∶4组配。

本发明所述的应用，其中的300nm垃圾微肥是指：将垃圾堆肥去除杂物在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥，然后将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，制备出粒径300nm垃圾微肥。

本发明所述的应用，其中的高羊茅生长指的是植物高度、净光合量的变化。

本发明进一步公开了混合组配的草皮基质在促进草坪植物高羊茅种子发芽率方面的应用；其中混合的草皮基质为毛白杨木屑的粉碎物与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶9组配。

本发明进一步公开了混合组配的草皮基质在提高垃圾堆肥与高羊茅根系粘结性方面的应用；其中混合的草皮基质为300nm垃圾微肥与毛白杨木屑的粉碎物以重量份数比为26∶4、25∶5组配。

本发明的研究发现：将腐熟生活垃圾进行常规的处理，然后在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥。将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为3min，以制备出粒径的300nm垃圾微肥。利用微细城市生活垃圾堆肥粒径加入一定量的毛白杨木木屑的粉碎物可以促进草坪植物(高羊茅)的生长，说明这配材能提高基质的性能并具有一定的营养效用。本发明的下方法如下：

1材料与方法

草种：

选用我国北方常见的草种之一-高羊茅(Festuca Arundinacea)基质：选择天津市北辰区小淀垃圾处理厂的四年以上的腐熟生活垃圾。配材：木屑为毛白杨的木屑，来自木材加工厂的混合锯木屑。

1.2实验方法

1.2.1基质组配

首先将垃圾中较大的土块压碎后进行8小时以上烘干至恒重，以200目筛过筛，用200目的筛子过滤，用锤子将筛除的垃圾大块砸碎后复筛，使垃圾中的成分得到有效利用。实验所用堆肥先去除其中的各类木头、塑料、玻璃、金属等杂物，然后在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥。将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为3min，以制备出粒径的300nm垃圾微肥，并用S4800场发射扫描电镜(S4800，JAPAN)微细城市生活垃圾堆肥粒径分析。

最后得到粒径的300nm垃圾微肥颗粒。并将木屑烘干后放入粉碎机中进行彻底的粉碎，粉碎后作为配材将基质与配材分别以30g+0g、29+1、28+2、27+3、26+4、25+5、24+6、均匀混合于直径为10cm的培养皿中进行组配，以30g未处理的堆肥为对照组(CK)进行研究。重复3次。

1.2.2播种

将100粒种子均匀的撒在各组配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为18.5～28℃，相对湿度为23～66％。约28日后刈割。

1.3数据测定

1.3.1萌发率

自种子萌发之日起每天测定其萌发数。刈割时再次测定萌发率。萌发率＝(萌发数/种子数)*100％

以三次重复的平均萌发率为该比例的萌发率。

1.3.2株高

采用白线定株法待种子生长之一定高度(10mm)以后选取生长较好的三株定株进行高度测量每隔3日测量一次至刈割时进行最后一次测量。此三株的平均高度即为该培养皿中的平均高度。

1.3.3色素浓度

生长26天数后刈割，首先进行称量，测定总重，之后选取0.1g作为样本以鲜重法进行叶绿素的提取，再用7220型分光光度仪进行细胞色素浓度的测定。由于叶绿素a、叶绿素b、和类胡萝卜素分别在663nm、645nm、和440nm有最大吸收。

根据Lambert-Beer定律：

C_a＝12.7A₆₆₃-2.69A₆₄₅

C_h＝22.9A₆₄₅-4.68A₆₄₅

C_k＝4.7A₄₄₀-0.27(C_a+C_b)

可得出细胞色素的含量(mg/1)。而后用所得浓度乘以25*10^-3/0.1可得所需浓度c(mg/g)。以三次重复的平均色素含量为该比例的色素含量。

1.3.4干鲜比

将剩余的高羊茅放入对应标记的铝合内105℃条件下烘干约8小时可至恒重。待恒重后取出进行称量，可得出其干鲜比：

干鲜比＝(干重/鲜重)*100％

1.3.5日平均单株净光合量

叶绿素浓度的测定后，将余下草样进行烘干。根据剩余草的株数与干鲜比，可知草的总干重。总干重＝干鲜比*总鲜重。再根据草的总株数可得：单株净光合量＝地上部分生总物量/总株数。

由单株净光合量与生长日期的比值可得日平均净光合量。

即日平均净光合量＝地上部分生总物量/(总株数*生长天数)。(生长天数为自开始萌发至刈割的天数)。以三次重复的平均日平均净光合量为该比例的日平均净光合量。

1.4草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力测定

待个指标测定完毕后，继续进行草皮的培植管理，并正常给水，直至成皮后，再进行草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力的测定。

其草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力可用粘结度(％)来表示，其公式为：

C＝(M2/M1)×100％

上试中C为粘结度，其值越大，表示草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力就越强；M1代表草皮起皮时的重量；M2代表草皮起皮后抛到3米高的运输车辆上，再由运输车辆将草皮抛到地面，草皮散落基质后草皮的重量。

2.结果与分析

2.1种子萌发率的分析

种子萌发是植物生长的根本前提，基质是否适于植物生长首先就应表现在该基质是否可使植物的种子萌发，是否达到较大的萌发率。本试验首先表现出不同基质对萌发率的影响(见表1)

表1不同基质的平均萌发率(％)

  ck  29+1  28+2  27+3  26+4  25+5  24+6  46.33a  72.00a  75.33b  81.67b  78.00b  56.67a  46.67a

(在0.05、0.01水平进行F检验)

从以上表格可以看出，在四中培养基中，当萌发达到稳定状态时：在木屑为配材的情况下，可知在对照组中植物生长状态最差而在27+3中生长的最好。对其进行方差分析有极显著差异(p＞0.01)。经多重比较，与对照组相比28+2、27+3、26+4均有较大差异由此表明配材具有保水作用，但对透气性有一定的影响加入过多过少均影响种子的萌发。

2.2植物高度的分析

组配基质是否适合植物的生长，还要看植物在此基质上生长的状况，而植物高度则是植物生长状况的重要指标。以木屑为配材：24+6＞25+5＞26+4＞27+3＞28+2＞29+1＞ck。其中29+1、28+2、27+3、26+4、25+5、生长26日，24+6、生长25日，ck生长24日。经检验有极显著差异(p＞0.01)，说明在萌发的情况下，加入配材的量与株高呈正相关。表明了配材具有养分和保水性，有助于高羊茅的生长。

2.3植物中色素含量的分析

高羊茅中的色素主要包括叶绿素和类胡萝卜素，其中叶绿素对其光合作用有着重要的作用。是光合磷酸化中必需的辅酶，是确定植物生长状况的重要指标之一。以下是高羊茅在不同组配基质中的具体含量(见表2)。

表2不同基质中叶绿素的平均含量(mg/g FW)

  叶绿素  ck  29+1  28+2  27+3  26+4  25+5  24+6  a  0.34a  0.92b  1.08b  0.52a  0.22a  0.20a  0.16a  b  0.25a  0.40b  0.41b  0.26a  0.16a  0.16a  0.13a

表3不同基质中类胡萝卜素的含量(mg/g FW)

  ck  29+1  28+2  27+3  26+4  25+5  24+6  0.19  0.20  0.20  0.19  0.17  0.17  0.14

从上面的表格我们可以明显的看出：以木屑为配材经检验叶绿素a、叶绿素b的含量有极明显的差异(p＞0.01)，其中以28+2最好，类胡萝卜素的含量无明显差异(p＜0.05)

2.4净光合量的分析(0.0001g/株)

日平均净光合量反映了高羊茅每天所产生的有机物的多少，间接反映了植物对于水分的利用，是植物生长状况的重要指标。以木屑为配材：其中，以24+6的配比中日平均单株净光合量为最大，对照组为最小。经检验有极显著差异(p＞0.01)，表明该配材的保水性较强。表明净光合量在加入较多(24+6、25+5、26+4)的配材木屑的情况下单株净光合量均明显高于对照组，从中可以看出加入配材以后高羊茅生长得较为旺盛。

2.5草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力分析

由下表可以看出，在28+2以上的组合中，草皮的基质与草坪植物根系的粘结度可分达到80.4％以上，表明垃圾草皮的基质与草坪植物根系的粘结能力已达到了较高的水平。

表4草皮的基质与草坪植物根系的粘结度(％)

  ck  29+1  28+2  27+3  26+4  25+5  24+6  60.3  76.01  81.6  85.8  87.7  93.5  94.2

3研制结论

加入木屑后其萌发、生长、净光合量均高于对照组从总体来看配比以28∶2、27∶3、26∶4最为适宜，加入过多会导致叶绿素的含量明显下降。因此，总体来讲，在腐熟生活垃圾中加入一定量的木屑可以促进草坪植物(高羊茅)的生长，这三种配材与生活垃圾的配比应控制在2∶28到5∶25之间较为合理。说明这三种配材能提高基质的保水性能并具有一定的营养效用。

具体实施方式：

为了简单和清楚的目的，下文恰当的省略了公知技术的描述，以免那些不必要的细节影响对本技术方案的描述。以下结合实例对本发明做进一步的说明。

实施例1

首先将垃圾中较大的土块压碎后进行8小时以上烘干至恒重，以200目筛过筛，用200目的筛子过滤，用锤子将筛除的垃圾大块砸碎后复筛，使垃圾中的成分得到有效利用。实验所用堆肥先去除其中的各类木头、塑料、玻璃、金属等杂物，然后在105℃条件下烘干至恒重，筛分出1700nm粒径的堆肥。将1700nm粒径堆肥在24000转/分下粉碎，时间分别为3min，以制备出粒径的300nm垃圾微肥，并用S4800场发射扫描电镜(S4800，JAPAN)微细城市生活垃圾堆肥粒径分析。

混合组配：毛白杨木屑的粉碎物与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶5组配。将100粒种子均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为22℃，相对湿度为45％。约28日后刈割，测定植物高度、净光合量的变化。

实施例2

混合组配：毛白杨木屑的粉碎物与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶6组配。将100粒种子均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为23℃，相对湿度为56％。约28日后刈割，测定种子发芽率。以及植物高度、净光合量的变化。

实施例3

混合组配：毛白杨木屑的粉碎物与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶13组配。将100粒种子均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为23℃，相对湿度为56％。约28日后刈割，测定。

实施例4

混合组配：毛白杨木屑的粉碎物与300nm垃圾微肥以重量份数比为1∶5.5组配。将100粒种子均匀的撒在配基质中，放在生物培养台上进行培养，自然通风，统一定量浇水，至实验结束为止。每日测定温度、湿度，温度为23℃，相对湿度为56％。约28日后刈割，测定草皮的基质与草坪植物根系的粘结度。