采用耐旱強(qiáng)化活性納米垃圾堆肥調(diào)劑干旱脅迫草坪草保護(hù)酶的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種采用耐旱強(qiáng)化活性納米垃圾堆肥調(diào)劑干 旱脅迫草坪草保護(hù)酶的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 納米科學(xué)技術(shù)（Nano-ST)是20世紀(jì)80年代末期崛起的一項(xiàng)新科技，它主要研宄 結(jié)構(gòu)尺度在（l〇_7_l〇_9m)范圍內(nèi)物質(zhì)的性質(zhì)及其應(yīng)用。因?yàn)榧{米材料具有界面表面界面 效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)等基本特征，所以，出現(xiàn)了許多傳統(tǒng) 材料不具備的奇異特性。納米材料在吸收、催化、磁效應(yīng)和敏感特性方面都表現(xiàn)出不同于傳 統(tǒng)材料的特性，可與多個(gè)領(lǐng)域高度交叉，包括物理、化學(xué)、電子學(xué)、材料科學(xué)和生物學(xué)，在高 科技應(yīng)用上顯示出廣大的潛力，所以，納米材料的應(yīng)用已經(jīng)愈來愈受到科學(xué)家的關(guān)注。我國 政府十分重視納米技術(shù)的研宄，并將納米結(jié)構(gòu)和納米材料視為納米技術(shù)的關(guān)鍵而加以優(yōu)先 支持。2012年，中國工業(yè)和信息化部根據(jù)《國家"十二五"戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》的精 神，發(fā)布《新材料產(chǎn)業(yè)"十二五"發(fā)展規(guī)劃》，將納米材料列為前沿新材料領(lǐng)域，并明確指出： 中國將加大納米技術(shù)研宄，積極地推動(dòng)納米材料在新能源、環(huán)境治理、節(jié)能減排和生物醫(yī)用 等領(lǐng)域的研宄利用。
[0003] 國外對(duì)于納米材料的研宄主要集中于對(duì)納米材料安全性的研宄，主要研宄的五大 問題是：皮膚對(duì)納米材料的吸收及其對(duì)皮膚的傷害；飲用含納米顆粒水的后果；納米顆粒 對(duì)動(dòng)物肺部的影響；已變成水中沉積物的納米顆粒對(duì)周圍環(huán)境的影響2005年5月1日至4 日，歐共體內(nèi)部在德國波恩舉行"歐洲納米生物效應(yīng)會(huì)議"。會(huì)議討論了納米顆粒的形成、釋 放，在環(huán)境中的運(yùn)動(dòng)和檢測方法，它的急性毒害作用、慢性毒害作用以及細(xì)胞水平和分子水 平的影響，如對(duì)血細(xì)胞、肺部細(xì)胞、免疫細(xì)胞、DNA損傷、基因表達(dá)的影響等。國內(nèi)還發(fā)展了 納米材料對(duì)植物的影響，納米肥料由中國農(nóng)科院土壤肥料研宄所張夫道研宄員提出，并在 國家"863"項(xiàng)目中立項(xiàng)。納米肥料是納米生物科技的一個(gè)分支，是用納米材料技術(shù)和醫(yī)藥 微膠囊技術(shù)構(gòu)建改性而制成的全新肥料，分為納米材料包膜、膠結(jié)緩釋控釋肥料與納米結(jié) 構(gòu)肥料。眾所周知，濫用肥料導(dǎo)致的地下水污染已越來越嚴(yán)重，如何提高肥料利用率成為解 決問題的重點(diǎn)，納米材料表面原子數(shù)目占完整粒子原子總數(shù)的80%以上，因?yàn)楸砻嬖又?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(jié)合而穩(wěn)定 下來，從而表現(xiàn)出非常高的化學(xué)活性。與肥料結(jié)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(yīng)，能夠促進(jìn)養(yǎng)分被植物吸收，刺激植物生長發(fā)育，并且還能提高植物體內(nèi) 多種酶的活性。另一方面，是因?yàn)槠浔砻嫘?yīng)，使納米肥料表面能和表面結(jié)合能增大，幫助 其在土壤環(huán)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?fù)寥烙行юB(yǎng)分的下降，提高水稻產(chǎn)量，增產(chǎn)幅度在1. 9% -3. 5%之問。納 米碳對(duì)水稻產(chǎn)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(chǎn)量，同時(shí)， 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(jié)包膜型 緩/控釋肥料對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，納米材料膠結(jié)包膜型緩/控釋肥料均有 助于小麥和玉米子粒產(chǎn)量和蛋白質(zhì)產(chǎn)量的提高。目前研宄的納米肥料多數(shù)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(yīng)用于草坪植物逆境脅迫的研宄，尚 無文獻(xiàn)報(bào)道。
[0004] 微生物肥料又稱為菌肥、生物肥料，主要作用表現(xiàn)在幫助作物營養(yǎng)吸收、提升化肥 利用率和農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、增強(qiáng)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(dòng)，增加可供植物吸收的營養(yǎng)元素；另一類，能夠通過微生物生命活動(dòng)的 次生代謝分泌激素，來促進(jìn)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(dòng)提高土壤中營養(yǎng)元素的轉(zhuǎn)化和吸收，是大 多數(shù)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(dòng)產(chǎn)生多種糖 類物質(zhì)，這些糖類物質(zhì)不僅能與土壤中的膠類物質(zhì)有機(jī)結(jié)合在一起，同時(shí)還可以與植物自 身產(chǎn)生的粘液結(jié)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(qiáng)植物抗性等作用。目前大多數(shù)研宄已表明，微生物制劑能促進(jìn)植物生長和營養(yǎng)元素的吸 收。有研宄者將其應(yīng)用于水稻研宄，結(jié)果表明，與常規(guī)施肥相比，施加生物菌肥能有效促進(jìn) 水稻產(chǎn)量的增加。也有人將篩選出的七種植物促生真菌應(yīng)用于向日葵的培養(yǎng)研宄發(fā)，結(jié)果 證明，真菌可以明顯促進(jìn)其初期生長，并能有效抑制霜霉病的發(fā)生。綜上所述，目前有關(guān)微 生物的研宄多側(cè)重于有益微生物的提取、鑒定及應(yīng)用，但將有益微生物進(jìn)一步強(qiáng)化后應(yīng)用 于草坪植物逆境生長的研宄尚無文獻(xiàn)報(bào)道。
[0005] 草坪建植體系是集生態(tài)調(diào)控、美化環(huán)境和文化娛樂等多種功能為一體的生態(tài)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(jīng)濟(jì)發(fā)展程度的標(biāo)準(zhǔn)之一，也是衡 量現(xiàn)代化城市的標(biāo)準(zhǔn)之一，是現(xiàn)代城市社會(huì)發(fā)展與經(jīng)濟(jì)實(shí)力的一個(gè)有力體現(xiàn)，草坪建植體 系的構(gòu)建對(duì)于改善城市投資環(huán)境、招商引資、促進(jìn)旅游等各個(gè)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(shí)，在維系生態(tài)系統(tǒng)平衡方面也發(fā)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(zhì)和某些重金屬氣體等有毒物 質(zhì)，通過光合作用變害為利。其次，草坪能夠保持水土、維持生態(tài)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] 近年來，環(huán)境問題日益嚴(yán)重，草坪綠地在保護(hù)人類生存環(huán)境及人類身心健康方面 有著十分重要的生態(tài)和環(huán)保價(jià)值。但草坪草生存于自然界，地理分布范圍廣泛，生長繁殖常 遭受不良環(huán)境的影響，如在干旱環(huán)境中都有分布。其中干旱是制約草坪草生長的主要環(huán)境 脅迫因子之一。干旱導(dǎo)致植物體內(nèi)水分不足，抑制植物生長，更為嚴(yán)重的是引起植株機(jī)械性 損傷從而致使植株死亡。我國地域遼闊，氣候多樣，其中47 %面積為干旱及半干旱地區(qū)，水 資源短缺已成為我國大部分地區(qū)甚至全球性的問題，極大地限制了綠地草坪的生長建植， 加重了草坪生產(chǎn)管理的難度。水分是保證草坪草生長的重要因素，草坪水分不足可使草坪 加速老化，縮短草坪使用年限。加之，城市人工培植草坪耐旱能力與天然草坪相比相對(duì)較 差，其草坪根系淺，攝取水分能力不足，需要進(jìn)行人工灌溉。在我國北方城市，每平方米草坪 的年灌水量大約為0.6-1. 0 m3。所以，在水資源緊張環(huán)境不斷惡化的今天，草坪建植所面臨 的最大挑戰(zhàn)是水資源的調(diào)配與利用。因而草坪草抗旱性研宄對(duì)節(jié)約灌溉用水，促進(jìn)干旱環(huán) 境草坪植物的建植，緩解水資源危機(jī)就顯得至關(guān)重要。
[0007] 針對(duì)以問題，目前研宄主要集中于選取抗逆性強(qiáng)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(guān)注。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(jié)合能都相 對(duì)較大，有助于其在土壤環(huán)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(chǎn)與植物抗性等問題。目前關(guān)于納米肥料的研宄多數(shù)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(yīng)用于草坪植物的研宄，也尚無相關(guān)技 術(shù)應(yīng)用的報(bào)道。生活垃圾堆肥是一個(gè)高滲體系，其中的微生物對(duì)逆境有一定的適應(yīng)能力，將 其中有益微生物菌劑進(jìn)一步強(qiáng)化后應(yīng)用于草坪逆境建植具有重要意義?；谝陨峡紤]，為 了研宄納米堆肥及其有益微生物在草坪建植中的應(yīng)用效果，本文中將垃圾堆肥經(jīng)納米加工 技術(shù)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(jìn)一 步抗性馴化，獲得更為高效的強(qiáng)化微生物菌劑，將其按一定的體積比例混合后，制成復(fù)合微 生物菌劑，與納米堆肥聯(lián)合應(yīng)用于干旱脅迫逆境脅迫下的草坪建植，通過探索其對(duì)逆境脅 迫下草坪植物生理生態(tài)特性的影響，以期