采用鹽強化活性納米垃圾堆肥增強草坪草抗鹽性的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環境保護技術領域，涉及一種采用鹽強化活性納米垃圾堆肥增強草坪 草抗鹽性的方法。
【背景技術】
[0002] 納米科學技術（Nano-ST)是20世紀80年代末期崛起的一項新科技，它主要研宄 結構尺度在（l〇_7_l〇_9m)范圍內物質的性質及其應用。因為納米材料具有界面表面界面 效應、小尺寸效應、宏觀量子隧道效應和量子尺寸效應等基本特征，所以，出現了許多傳統 材料不具備的奇異特性。納米材料在吸收、催化、磁效應和敏感特性方面都表現出不同于傳 統材料的特性，可與多個領域高度交叉，包括物理、化學、電子學、材料科學和生物學，在高 科技應用上顯示出廣大的潛力，所以，納米材料的應用已經愈來愈受到科學家的關注。我國 政府十分重視納米技術的研宄，并將納米結構和納米材料視為納米技術的關鍵而加以優先 支持。2012年，中國工業和信息化部根據《國家"十二五"戰略性新興產業發展規劃》的精 神，發布《新材料產業"十二五"發展規劃》，將納米材料列為前沿新材料領域，并明確指出： 中國將加大納米技術研宄，積極地推動納米材料在新能源、環境治理、節能減排和生物醫用 等領域的研宄利用。
[0003] 國外對于納米材料的研宄主要集中于對納米材料安全性的研宄，主要研宄的五大 問題是：皮膚對納米材料的吸收及其對皮膚的傷害；飲用含納米顆粒水的后果；納米顆粒 對動物肺部的影響；已變成水中沉積物的納米顆粒對周圍環境的影響2005年5月1日至4 日，歐共體內部在德國波恩舉行"歐洲納米生物效應會議"。會議討論了納米顆粒的形成、釋 放，在環境中的運動和檢測方法，它的急性毒害作用、慢性毒害作用以及細胞水平和分子水 平的影響，如對血細胞、肺部細胞、免疫細胞、DNA損傷、基因表達的影響等。國內還發展了 納米材料對植物的影響，納米肥料由中國農科院土壤肥料研宄所張夫道研宄員提出，并在 國家"863"項目中立項。納米肥料是納米生物科技的一個分支，是用納米材料技術和醫藥 微膠囊技術構建改性而制成的全新肥料，分為納米材料包膜、膠結緩釋控釋肥料與納米結 構肥料。眾所周知，濫用肥料導致的地下水污染已越來越嚴重，如何提高肥料利用率成為解 決問題的重點，納米材料表面原子數目占完整粒子原子總數的80%以上，因為表面原子周 圍缺少相鄰的原子，含有許多懸空鍵，所以具有不飽和性，很容易與其他原子相結合而穩定 下來，從而表現出非常高的化學活性。與肥料結合能明顯提高肥料的利用率，一方面是由于 納米材料的磁效應，能夠促進養分被植物吸收，刺激植物生長發育，并且還能提高植物體內 多種酶的活性。另一方面，是因為其表面效應，使納米肥料表面能和表面結合能增大，幫助 其在土壤環境中被植物根系吸收，肥料使用的效果得到提高。有研宄表明，添加納米碳肥料 增效劑能有效減緩土壤有效養分的下降，提高水稻產量，增產幅度在1. 9% -3. 5%之問。納 米碳對水稻產量與氮肥利用率的影響，也證明了施用納米碳粉可顯著提高水稻產量，同時， 在適宜施氮量條件下，加施納米碳粉有助于水稻氮肥利用率的提高。納米材料膠結包膜型 緩/控釋肥料對作物產量和品質的影響，結果表明，納米材料膠結包膜型緩/控釋肥料均有 助于小麥和玉米子粒產量和蛋白質產量的提高。目前研宄的納米肥料多數為納米材料增效 肥或納米材料包膜肥，而將肥料本身加工到納米粒徑應用于草坪植物逆境脅迫的研宄，尚 無文獻報道。
[0004] 微生物肥料又稱為菌肥、生物肥料，主要作用表現在幫助作物營養吸收、提升化肥 利用率和農產品品質、增強作物抗逆性等方面。微生物肥料一般可分為兩類，一類是微生物 通過自身的生命活動，增加可供植物吸收的營養元素；另一類，能夠通過微生物生命活動的 次生代謝分泌激素，來促進植物生長和提高植物的抗逆性。如固氮微生物能夠通過固氮作 用增加土壤氮素含量，微生物可以通過生命活動提高土壤中營養元素的轉化和吸收，是大 多數微生物肥料的主要功能。此外，一些有益微生物可以通過自身的代謝活動產生多種糖 類物質，這些糖類物質不僅能與土壤中的膠類物質有機結合在一起，同時還可以與植物自 身產生的粘液結合在一起，起到改良土壤的作用。微生物菌劑還具有改善作物生長狀況，增 強植物抗性等作用。目前大多數研宄已表明，微生物制劑能促進植物生長和營養元素的吸 收。有研宄者將其應用于水稻研宄，結果表明，與常規施肥相比，施加生物菌肥能有效促進 水稻產量的增加。也有人將篩選出的七種植物促生真菌應用于向日葵的培養研宄發，結果 證明，真菌可以明顯促進其初期生長，并能有效抑制霜霉病的發生。綜上所述，目前有關微 生物的研宄多側重于有益微生物的提取、鑒定及應用，但將有益微生物進一步強化后應用 于草坪植物逆境生長的研宄尚無文獻報道。
[0005] 草坪建植體系是集生態調控、美化環境和文化娛樂等多種功能為一體的生態工 程。作為城市園林綠化的重要組成部分，草坪綠地是衡量經濟發展程度的標準之一，也是衡 量現代化城市的標準之一，是現代城市社會發展與經濟實力的一個有力體現，草坪建植體 系的構建對于改善城市投資環境、招商引資、促進旅游等各個方面都起著不可忽略的作用。 草坪在帶來景觀和美化效果的同時，在維系生態系統平衡方面也發揮著重要作用。首先，它 能夠凈化空氣、殺菌消毒，草坪通過光合作用吸收CO2放出O2保持空氣中CO 2和02的平衡， 草坪還能稀釋、分解、吸收和固定大氣中的有毒氣體、致癌物質和某些重金屬氣體等有毒物 質，通過光合作用變害為利。其次，草坪能夠保持水土、維持生態平衡。草坪能致密覆蓋地 表的草層，并且密集的根系能有效固著表土，防止地表徑流的形成，降低表土被帶走的可能 性。另外，草坪還可以減緩太陽輻射，有效降低地表溫度、增加空氣濕度。
[0006] 鹽堿地(土)，是鹽化土，堿化土和鹽堿土的總稱。近年來，土壤鹽堿化不斷的加 重。目前，我國有20X106hm2以上鹽堿地和7X106hm2以上鹽漬化土壤，約占耕地面積的 20%。不論是在干旱地區，還是在水資源豐富的沿海地區，鹽脅迫都是一種十分嚴重的非生 物脅迫。而鹽脅迫是限制草坪草生長的一個關鍵環境因素之一。大量的鹽漬化土壤被荒廢， 極大地浪費了土壤資源，阻礙了農業生產和城市綠化進程。鹽分對作物的危害主要表現為， 種子發芽率降低、抑制生長減慢、根生長減慢、葉片發黃、傷害植物組織、造成植物細胞膜傷 害等現象，致使植物的生長發育受到嚴重限制。長期以來，鹽堿土的改良主要采用的是灌溉 排水、施加化學改良劑或礦質肥料和種植耐鹽堿的植物。針對以上問題，目前研宄主要集中 于選取抗逆性強的草坪植物、施用高效肥料、施用保水劑和改良劑等措施。納米肥作為一種 新型的高效肥料，在植物逆境脅迫方面受到越來越多的關注。
[0007] 納米肥料是一種特殊的高效肥料，其粒子的表面積、表面能及表面結合能都相對 較大，有助于其在土壤環境中被植物的根毛或根尖部分吸附，其特有性能有可能解決肥料 利用率、作物增產與植物抗性等問題。目前關于納米肥料的研宄多數為納米材料增效肥或 納米材料包膜肥，而將肥料本身加工到納米粒徑應用于草坪植物的研宄，同樣也未見相關 技術報道。
[0008] 生活垃圾堆肥是一個高滲體系，其中的微生物對逆境有一定的適應能力，將其中 有益微生物菌劑進一步強化后應用于草坪逆境建植具有重要意義。基于以上考慮，為了研 宄納米堆肥及其有益微生物在草坪建植中的應用效果，本文中將垃圾堆肥經納米加工技術 加工到30nm左右，并從生活垃圾堆肥中分離提取出合適的有益微生物菌株，通過進一步抗 性馴化，獲得更為高效的強化微生物菌劑，將其按一定的體積比例混合后，制成復合微生物 菌劑，與納米堆肥聯合應用于脅迫等逆境脅迫下的草坪建植，通過探索其對逆境脅迫下草 坪植物生理生態特性的影響，以期為強化微生物聯合納米堆肥在逆境草坪建植中的應用， 促進逆境環境草坪植物的建植提供理論依據。
[0009] 微生物能顯著促進植物生長，促進營養元素的吸收。另外，真菌能有效提高草坪植 物的抗寒性、抗旱性、抵抗生物危害等抗性。一些研宄結果表明，納米堆肥對植物生長具有 明顯的促進作用，但將納米堆肥用于鹽脅迫草坪建植的方面的技術尚無文獻報道。
【發明內容】
[0010] 本發明從堆肥中提取耐鹽微生物，將篩選得到純種耐鹽微生物，采用逐步提高 NaCl的濃度方法進一步強化練制成強化耐鹽菌劑，與納米堆肥聯合施用于鹽堿土草坪基質 中。實驗設計輕度、中度和重度三種鹽脅迫處理，實現強化微生物聯合納米堆肥增強草坪草 的抗鹽性，目的為研制高效肥料，提高草坪草的抗鹽性，改良鹽堿土性質，促進鹽脅迫環境 草坪植物的建植提供依據。
[0011] 為實現上述目的本發明公開了如下的內容： 一種采用鹽強化活性納米垃圾堆肥增強草坪草抗鹽性的方法，其特征在于按如下的步 驟進行： (1) 納米堆肥的制備： 將生活垃圾堆肥105°c烘干至恒重，將垃圾堆肥加工研磨制成30-35nm納米堆肥，備 用； (2) 耐鹽微生物菌劑的制備： 將堆肥樣品稱取IOg置于無菌錐形瓶中，加入IOOmL無菌水振蕩均勾后，取IOmL懸浮 液于盛有IOOmL富集培養基的錐形瓶中，在28°C，220r/min下振蕩培養3d，即為混合微生物 菌群；所述的混合微生物菌群中含有枯草芽孢桿菌、賴氨酸芽孢桿菌和產黃青霉； (3) 混合微生物菌群耐鹽強化采用的是逐步增加鹽濃度的方法，以減輕瞬間高濃度鹽 對混合菌株造成的沖擊和毒害，NaCl的濃度以0. 5%的梯度增加到3%，每增加一次NaCl的 濃度，要待菌體增長量穩定后，才能繼續增加 NaCl的濃度，逐級馴化出耐鹽微生物菌群； (4) 復合耐鹽微生物菌劑的制備： 枯草芽孢桿菌、賴氨酸芽孢桿菌和產黃青霉按體積比1:1:1的比例配制成復合耐鹽微 生物菌劑，稀釋100倍備用； (5) 草皮建植： 將土壤與鹽堿土過篩除雜，按一定比例制成0. 3%輕度（W/W)、0. 6%中度（W/W)和0. 9% 重度（W/W)鹽堿土，將混合好的鹽堿土在121 °C下滅菌30 min備用，每個脅迫設3個處理， 三個脅迫所設處理相同，分別為： (1) 以100% 土壤為對照基質并加入15 ml空白培養基； (2) 土壤和納米堆肥按59 :1的比例混合并加入15ml空白培養基； (3) 土壤和納米堆肥按59 :1的比例混