一种采用污泥与稀土混合浸种液调改善草坪草生长的方法

摘要

本发明公开了一种采用污泥稀土浸种液调改善草坪草生长的方法。所述的污泥稀土浸种液，它是由重量份数为1:1的污泥浸提液与稀土溶液组成；所述的污泥浸提液指的是污泥：蒸馏水的重量份数比为1:2混合后放置24h过滤，得到所需的污泥浸提液。稀土溶液指的是浓度为100-300mg.L-1的Ce(NO

说明书

技术领域

本发明属于环境保护技术领域，涉及城市绿化，特别是一种采用污泥稀土浸种液调改善草坪草生长的方法。

背景技术

稀土就是化学元素周期表中镧系元素，它由性质十分相似的镧、铈、镨、钕等15种元素和与镧系元素性质极为相似的钪、钇共17种元素组成，统称为稀土元素，简称稀土（RE或R）。稀土也可称为“益植素”。中国拥有丰富的稀土矿产资源，成矿条件优越，堪称得天独厚。

近年来，我国经济发展迅速，工业化进程加快，人口不断增加，各类污泥的年产量达到1.5x10⁷t。污泥是污水处理的必然产物，污水污泥是一种人类活动的必然产物。其产生量受到污水处理量、污水来源、处理工艺、处理水平、污泥脱水程度等因素影响。目前，世界各国的污水处理率和处理水平相差很大，所以对于污泥产生量很难给出一个准确的数值，一般都是根据污水处理量来估算其产生量。 污水污泥富含有机质和N、P、K等植物有用的营养来源。它能够替代肥料并且提高作物产量。 适量施用对植物的生长有较好的促进作用，促进经济效益，增加经济效益。据有关报道显示，我国大约有45%的污水污泥用作农业利用。污泥的主要特性是含水率高，有机物含量高， 污泥是由污水处理过程中得到的固体有机物质，并且可以特作为肥料通常与其他物质配合使用。

    随着我国工业化的推进，我国城市污泥的年产量日益增加，其数量巨大、增长迅速，污泥中大量的有机物、重金属以及病原菌等，不加处理任意排放会对环境造成严重的污染。已经发展成为环境污染的一种新来源，如有机元素、氮、磷等，面对这种新型的污染源，人们渐渐意识到，资源化利用才是最优化的污泥处理办法，尤其是把污泥资源化运用在林业、苗圃、园林绿化中。这样符合可持续发展的要求，对生态环境影响较小。

     

草坪建设是城市现代化的重要标志，对绿化城市、保护生态环境卫生和生态平衡起着重要的作用。污泥堆肥与土壤混合作为基质可使草坪成坪时间显著缩短，改善草坪草的品质。同时资源化利用是污泥发展的主要方向。对污泥的重新利用不仅将污泥直接加入土壤中，还在污泥中加入化肥、动物粪便、秸秆等做成堆肥后使用。目前，将污泥施用于园林绿地是较理想的土地利用方式之一，也是安全、经济的城市污水污泥处置途径。国内外许多学者都对污泥的重新利用情况进行过大量的研究，包括在粮食作物，蔬菜，经济作物上的农业方面和园林绿地方面的土地利用。研究表明，稀土农用有明显的增产效应，还能增强作物的抗逆性。开展污泥在草坪上的应用，不仅可以促进草坪植物的生长，并且不存在食物链污染的危险。污泥在作为植物养分、土壤有机质和碱性稳定材料，石灰剂的来源方面十分有价值。

草坪植物在城市绿地建设中起了很大的作用，在城市居民区、公共绿地、道路护坡的绿化、封闭式观赏草坪及水土保持方面发挥着举足轻重的作用。为了使草坪植物健康生长并具有优良的质量是草坪管理的最终目标，它的景观效应、观赏价值和为人类提供舒适安全的运动活动场所等优越性越来越受到人们重视。本发明利用污泥浸提液中添加稀土来浸种，通过测定黑麦草和高羊茅的萌发指标、生物量及叶绿素含量，探讨污泥与稀土浸种液浸种对黑麦草、高羊茅种子萌发和初期生长的影响，为污泥与稀土浸种液在草坪建植中的应用提供技术支持。

发明内容

本发明公开了一种污泥稀土浸种液，其特征在于它是由重量份数为1:1的污泥浸提液与稀土溶液组成；其中所述的污泥浸提液指的是污泥：蒸馏水的重量份数比为1:2混合后放置24h过滤，得到所需的污泥浸提液；稀土溶液指的是浓度为100-300 mg.L^-1的Ce(NO₃)₃·6H₂O或 La(NO₃)₃·6H₂O溶液。

本发明所述的污泥稀土浸种液，其中Ce(NO₃)₃·6H₂O稀土溶液的浓度为100-300 mg.L^-1。La(NO₃)₃·6H₂O稀土溶液的浓度为100-300 mg.L^-1。

本发明进一步公开了污泥稀土浸种液在制备调节改善草坪草生萌发和初期生长中的应用。

本发明更进一步公开了采用污泥稀土浸种液调节改善草坪草生长的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）将取来的污泥，在自然条件下风干，用2-4 mm筛子筛去大块颗粒备用；

（2）然后将污泥于蒸馏水以重量份数为1:2装于容器中放置24h后，过滤，得到所需的污泥浸提液；其中污泥浸提液中含Cr: 0.5875μgl^-1，Cu: 3.3μg.l^-1，Pb: 26.6μg.l^-1，Zn: 36.9μg.l^-1，K: 1754.9μg.l^-1，PH为6.5-6.7。

（3）分别用蒸馏水将Ce(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·6H₂O溶解，然后再分别制成浓度100-300 mg.L^-1的稀土溶液备用；

（4）将上述污泥浸提液和不同浓度的稀土溶液以1:1的比例混合，得到污泥和稀土浸种液；

（5）将黑麦草和高羊茅的种子分别放于培养皿中，每皿50粒，加入上述溶液直至没过种子，避光浸种24 h后取出，然后将两种草坪植物种子分别播于铺有滤纸的培养皿中，置于实验台上萌发，每天早晚各浇水1次，待种子萌发出来后，经常调换各培养皿的位置以保证光照一致，实验周期为30 d，培养期间实验室温度为22-25℃，湿度为40%-52%，光照为透入室内的自然光，强度为460-720μmol.m^-2·s^-1；

（6）当种子萌发第5d时，测定发芽率和发芽指数。

本发明更加详细的制备方法及试验情况如下：

1研制材料与方法

1.1材料

本实验所用污泥取自天津市纪庄子污水处理厂，其主要理化性质为：含水率4.5%，总氮3.25%，总磷0.94%，K: 14327.5μg.g^-1，Ca: 23509μg.g^-1，Mg: 4410μg.g^-1，Cd: 2.01μg.g^-1，Cr: 1.875μg.g^-1，Cu: 140μg.g^-1，Pb: 203μg.g^-1，Zn: 1375.62 μg.g^-1。

选用我国北方常见的草坪植物多年生黑麦草（Lolium perenne L.）和高羊茅（Festuca arundinacea L.）。稀土元素为铈和镧，采用天津市凯通化学试剂有限公司生产的硝酸铈，其分子式为：Ce(NO₃)₃·6H₂O和天津市津科精细化工研究所生产的硝酸镧，其分子式为：La(NO₃)₃·6H₂O。

1.2污泥与稀土浸种液的制备

    取来的污泥，在自然条件下风干的污泥，用2 mm筛子筛去大块颗粒。 然后以污泥：蒸馏水=1:2。装于锥形瓶中放置24h后 ，然后过滤，得到所需的污泥浸提液。污泥浸提液中污泥液中含Cr: 0.5875μgl^-1，Cu: 3.3μg.l^-1，Pb: 26.6μg.l^-1，Zn: 36.9μg.l^-1，K: 1754.9μg.l^-1。PH约为6.7。

用蒸馏水将Ce(NO₃)₃·6H₂O和La(NO₃)₃·6H₂O溶解后，分别制成浓度为100、200、300 mg.L^-1的溶液。然后将上述污泥浸提液和不同浓度的稀土溶液以1:1的比例混合得到污泥和稀土浸种液。

1.3研制方法

实验共设8个处理，分别为：蒸馏水、纯污泥浸提液、100 mg.L^-1铈+污泥浸提液、200 mg.L^-1铈+污泥浸提液、300 mg.L^-1铈+污泥浸提液、100 mg.L^-1镧 +污泥浸提液、200 mg.L^-1镧 +污泥浸提液、300 mg.L^-1镧 +污泥浸提液，其中以蒸馏水浸种为对照组（CK），实验为3次重复。将黑麦草和高羊茅的种子分别放于直径5.5cm培养皿中，每皿50粒。加入上述溶液直至没过种子。避光浸种24 h后取出。用滤纸将种子表面的水吸干，然后将两种草坪植物种子分别播于铺有滤纸的培养皿（直径5.5 cm）中，置于实验台上萌发，每天早晚各浇水1次，待种子萌发出来后，经常调换各培养皿的位置以保证光照一致。实验周期为30 d，培养期间实验室温度为22-25℃，湿度为40%-52%，光照为透入室内的自然光，强度为460-720μmol.m^-2·s^-1。

1.4指标测定

1.4.1种子萌发相关指标测定

 种子胚根长出并超过种子长度一半视为萌发，当萌发第5 d时，测定发芽率和发芽指数。发芽率Gr=（发芽种子数／供试种子数）×100%。发芽指数GI=Σ（Gt/Dt） ，其中 GI为发芽指数，Gt为在t日的发芽种子数，Dt为相应的发芽天数。种子活力指数计算公式为：VI=GI×S，其中 VI为活力指数，S为单株幼苗平均鲜重。

1.4.2幼苗生长指标测定

发芽后每5 d测定1次株高，播种30 d后刈割，测定地上鲜重和干重、以及叶绿素。方法为：将草坪植物齐根剪下，用电子天平称量鲜重，80℃烘干至恒重，测量地上部的干重。叶绿素含量的测定采用丙酮乙醇混合液法：准确称取0.1 g，剪碎（1-2 mm宽），放入实验小黑盒中，加丙酮-乙醇（比例为1:1）混合提取液10ml，盖塞，在室温下暗处放置24 h，直到材料变白。然后在663nm和645nm波长下测定光密度。按照公式计算。

1.5数据处理

数据分析采用EXCEL和SPSS17.0分析软件进行处理。

2.研制结果与分析

2.1污泥与稀土浸种液对草坪植物种子萌发指标的影响  

由表1可见，所有污泥与稀土浸种液处理种子萌发率均显著高于对照处理，并且在本实验浓度设置范围内，随着稀土元素浓度的提高，黑麦草和高羊茅的萌发率基本呈现升高的趋势。其中300铈 +污泥浸提液处理，黑麦草萌发率比对照提高了12.8%（P﹤0.05）。200镧+污泥浸提液处理下，黑麦草种子活力指数最高，和对照相比增加了71.4%。

300铈+污泥浸提液和300镧+污泥浸提液处理下，高羊茅萌发率均达到最大，显著高于其它浸种处理和对照（P﹤0.05），比对照分别提高了23.4%和24.4%。其它浸种液处理间均未达到显著水平差异。高羊茅种子活力指数在100铈 +污泥浸提液处理下达到最高。

试验结果表明，黑麦草中300镧+污泥浸提液处理的效果最为显著。高羊茅各浸种液处理活力指数均显著高于对照，但各处理间差异不显著，其中，300铈+污泥浸提液发芽指数比对照提高了32.8%，为变化最为明显的处理。

表1 污泥与稀土浸种液对草坪植物种子萌发指标的影响

注：同列中污泥与稀土浸种处理字母相同者差异不显著 (P>0.05)；下同。

2.2污泥与稀土浸种液对草坪植物株高的影响

不同处理浓度的稀土与污泥浸种液能显著促进黑麦草株高生长（表2），以200铈+污泥浸提液浓度效果较为明显。各浓度下黑麦草株高和对照间有显著差异（P>0.05）。播种后5d，300铈+污泥浸提液处理的株高最高，比对照高出40.5% ，当播种10d后，200铈+污泥浸提液处理的株高比对照高出10.8%。播种后15d和25d分别比对照高出11.1%和11.2%。200镧+污泥浸提液处理在播种后第5天黑麦草增加了33.4%。

不同处理浓度的污泥与稀土浸种液对高羊茅株高的初期生长有明显的促进作用（表2）。当浓度为300铈时，播种后第5 d株高最高比对照高出31.3%；200镧+污泥浸提液处理在播种后第5 d高羊茅的株高增加了24.7%。在后期的生长中，以200铈+污泥浸提液和200镧+污泥浸提液处理较好。

表2 污泥与稀土浸种液对草坪植物株高的影响（cm）

2.3污泥与稀土浸种液对草坪植物生物量的影响

不同浓度的污泥与稀土浸种液能明显增加黑麦草的重量（表3），200铈+污泥浸提液和300镧+污泥浸提液处理的鲜、干重显著高于对照。当以300镧+污泥浸提液浸种时，鲜重比对照增加55.0%，干重比对照增加1.36倍。同样，浸种处理也能明显增加高羊茅的重量，其中对鲜重的影响以100镧+污泥浸提液浸种时效果最好，比对照增加33.3%。对干重和干鲜比的影响是以200镧+污泥浸提液效果最好；分别高出对照50.0%和25.0%。

表3污泥与稀土浸种液对草坪植物生物量的影响

2.4 污泥与稀土浸种液对草坪植物叶绿素的影响

污泥与稀土浸种液有利于黑麦草叶绿素含量的提高，对叶绿素a的影响是以300镧+污泥浸提液浓度下含量最高，高出对照20.6%；对叶绿素b含量、总叶绿素和叶绿素a/b的影响差异不显著（P>0.05）。

浸种处理对高羊茅叶绿素a的影响是，300镧+污泥浸提液浓度下含量最高，高出对照43.7%；对于叶绿素b，无论是高浓度或者是低浓度的处理，对其含量均没有明显的影响；总叶绿素含量在高浓度稀土元素影响下增加较多；叶绿素a/b在200铈+污泥浸提液浓度为最高（表4）。

表 4 污泥与稀土浸种液对草坪植物叶绿素含量的影响

3 研制结论

从种子萌发来看，200镧+污泥浸提液处理下，黑麦草种子活力指数最高，和对照相比增加了71.4%，而高羊茅在100铈+污泥浸提液处理下最高。两种草坪植物种子的萌发率均在高浓度的稀土+污泥浸提液处理下达到最大，300 铈 +污泥浸提液处理的黑麦草与对照有显著的差异，萌发率比对照提高了12.8%。稀土和污泥浸提液处理能显著促进两种草坪草幼苗株高生长，与对照相比，200镧+污泥浸提液处理在播种后第5天黑麦草和高羊茅的株高分别增加了33.4%和24.7%。当浓度为300铈+污泥浸提液处理的高羊茅，播种后第5d株高最高比对照高出31.3%。从叶绿素含量来看，300 镧+污泥浸提液处理下最高。此外，通过将污泥浸提液加以利用，可以降低草坪草的生产成本，美化城市环境，实现环境效益和经济效益的高效统一，促进社会生态建设和可持续性发展。同时，将稀土应用于草坪建植也具有一定的实践意义。

具体实施方式：

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，下述各实施例仅用于说明本发明而并非对本发明的限制。

实施例1

一种污泥稀土浸种液，它是由重量份数为1:1的污泥浸提液与稀土溶液组成；其中所述的污泥浸提液指的是污泥：蒸馏水的重量份数比为1:2混合后放置24h过滤，得到所需的污泥浸提液；稀土溶液指的是Ce(NO₃)₃·6H₂O或 La(NO₃)₃·6H₂O水溶液。

其中Ce(NO₃)₃·6H₂O稀土溶液的浓度为100、200、300 mg.L^-1。

La(NO₃)₃·6H₂O稀土溶液的浓度为100、200、300 mg.L^-1。

方法：

（1）将取来的污泥，在自然条件下风干，用2 mm筛子筛去大块颗粒备用；

（2）然后将污泥于蒸馏水以重量份数为1:2装于容器中放置24h后，过滤，得到所需的污泥浸提液；

（3）分别用蒸馏水将Ce(NO₃)₃·6H₂O、La(NO₃)₃·6H₂O溶解，然后再分别制成浓度100-300 mg.L^-1的稀土溶液备用；

（4）将上述污泥浸提液和不同浓度的稀土溶液以1:1的比例混合，得到污泥和稀土浸种液；

（5）将黑麦草和高羊茅的种子分别放于培养皿中，每皿50粒，加入上述溶液直至没过种子，避光浸种24 h后取出，然后将两种草坪植物种子分别播于铺有滤纸的培养皿中，置于实验台上萌发，每天早晚各浇水1次，待种子萌发出来后，经常调换各培养皿的位置以保证光照一致，实验周期为30 d，培养期间实验室温度为25℃，湿度为50%，光照为透入室内的自然光，强度为500μmol.m^-2·s^-1；

（6）当种子萌发第5d时，测定发芽率和发芽指数。