采用耐鹽強化活性納米垃圾堆肥調節鹽脅迫草坪草保護酶的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于環境保護技術領域，涉及一種采用耐鹽強化活性納米垃圾堆肥調節鹽 脅迫草坪草保護酶的方法。
【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，以達到調節草坪草的在鹽脅迫下保護酶活性的增強，以達 到促進鹽堿土草坪建植效果的目的。
[0011] 為實現上述目的本發明公開了如下的內容： 一種采用耐鹽強化活性納米垃圾堆肥調節鹽脅迫草坪草保護酶的方法，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，按一定比例制成輕度0. 3%、中度0. 6%和重度0. 9%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的比例混合并加入15ml強化耐鹽微生物菌劑 (5)以混合好的土壤為基質進行草坪植物栽培試驗，實驗時基質用量為9400gnT2,草皮 基質厚度為15 mm，高羊茅草種播種量為160gnT2,將種子浸泡24h后均勻播灑于基質表層， 首先進行黑暗處理，充分澆水保證萌發，萌發后進行培養，光照強度為450-700 μ mol. πΓ2. s'期間早晚定期澆一次水，經常調換培養草皮的位置以保證光照一致，室內的相對濕度為 40-55%，溫度為20-25°C，實驗進行50d后進行植物各指標的測定。其中所述的逐步增加 鹽濃度的方法指的是：NaCl的濃度分別為0. 5%、1%、1. 5%、2%、2. 5%和3%，在馴化過程中，視 〇D_增長而逐步提高鹽濃度，NaCl的濃度以0. 5%的梯度