CN101642772B - 一种微生物土壤修复剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微生物土壤修复剂及其制备方法。本发明微生物土壤修复剂由以下各组分所组成：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物，腐熟的有机物和枯草芽孢杆菌固体菌剂。本发明微生物土壤修复剂将有益微生物施入土壤中，优化土壤微生物区系，改善土壤物理性状，修复板结退化的土壤，增强土壤生物活性，调节作物代谢；促进作物生长，并降解和转化土壤中的污染物，抑制土传病害；增强作物抗逆性、提高产量、改善品质、生态环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤修复剂，尤其涉及一种微生物土壤修复剂及其制备方法，本发明还涉及该微生物土壤修复剂在修复土壤中的应用，属于土壤肥料领域。
背景技术
土壤是人类赖以生存的基础资源，是地球生态系统物质、能量交换与循环的重要场所。土壤一旦受到污染，对环境的影响是持续且不可逆转的。土壤环境质量及生态安全是可持续性发展的重要保证，随着工农业发展，我国土壤环境日益恶化，土壤资源承受了越来越大的压力，目前我国受重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占耕地总面积的1/5。受矿区污染土地达200万公顷，石油污染土地约500万公顷，固体废弃物堆放污染约5万公顷，“工业三废”污染耕地近1000万公顷，污水灌溉的农田面积达330多万公顷。土壤污染使全国农业粮食减产已超过1300万吨，因农药和有机物污染，放射性污染，病原菌污染等其他类型的污染所导致的经济损失难以估计。由于污染，土壤的营养功能、净化功能、缓冲功能和有机体的支持功能正在丧失，迫切需要修复和治理。深入开展污染土壤发生过程与调控、污染土壤修复的研究与应用，紧紧把握住污染土壤修复技术创新的方向，直接关系到我国的生态安全。
发明内容
本发明目的之一是提供一种微生物土壤修复剂；
本发明目的之二是提供一种制备上述微生物土壤修复剂的方法；
本发明目的之三是将上述微生物土壤修复剂应用于土壤的修复；
本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：
一种微生物土壤修复剂，由以下组分所组成：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物，腐熟的有机物和枯草芽孢杆菌固体菌剂；
为了达到更好的技术效果，优选的，各组分的重量份为：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物8.0-9.9份，腐熟的有机物80-91份和枯草芽孢杆菌固体菌剂0.05-1份；
更优选的，各组分的重量份是：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物9.8份，腐熟的有机物90份和枯草芽孢杆菌固体菌剂0.2份。
其中，所述的吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物按照以下方法制备得到：
(1)制备复合微生物液体制剂：将植物乳杆菌菌剂、嗜酸乳杆菌菌剂、水按照30-50∶30-50∶10-30的重量比例混合在一起，即得；优选的，将物乳杆菌菌剂、嗜酸乳杆菌菌剂、水按照40∶40∶20的重量比例混合在一起；
(2)将复合微生物液体制剂吸附于沸石粉、豆粕、果渣、草炭所组成的有机混合物中，即得；优选的，各组分的重量份是：复合微生物液体制剂2-4份，沸石粉40-60份、豆粕30-50份、果渣5-15份、草炭10-15份；
上述所制备得到复合微生物菌剂的有效菌数大于或等于2.0×109cfu/克。
其中，所述的植物乳杆菌液体菌剂可按照常规的方法制备得到，例如，将购买得到的植物乳杆菌菌株接种于固体培养基上培养得到固体菌种；将固体菌种接种到液体培养基中得到液体菌种，将液体菌种进行发酵培养，得到植物乳杆菌液体菌剂；具体的，可参考以下方法制备得到：
(一)将植物乳杆菌菌种(Lactobacillus plantarum)接种于牛肉汁蛋白胨斜面培养基中培养；将牛肉汁蛋白胨培养基斜面种子菌株加矿物油后4℃冰箱内储存；使用前取出活化两次；
(二)制备固体菌种：
蛋白胨1份，酵母粉0.5份，柠檬酸铵0.2份，葡萄糖2份，硫酸镁0.054份，牛肉膏1份，磷酸氢二钾0.2份，醋酸钠0.5份，硫酸锰0.025份，琼脂1.5份，水93.021份，自然pH值，分装至试管，15磅灭菌20分钟。划线接种植物乳杆菌菌株，37℃培养。
(三)制备二级菌种(液体)：
(1)培养基配方同固体菌种培养基，只不加琼脂，自然pH值，500ml盐水瓶分装并具胶塞，15磅灭菌20分钟，接上述固体菌种的菌悬液3～5％重量百分比，30～37℃恒温培养。
(2)在发酵罐中加入培养基，将下列成分溶于净化的自来水中：葡萄糖5％，蛋白胨0.2％、酵母膏0.2％、硫酸镁0.01％、硫酸锰0.01％、磷酸氢二钾0.01％、氯化钠0.2％，116℃高压灭菌。
(3)从种子罐向发酵罐接种，开始发酵；发酵条件：培养温度为37℃，罐压为0.05mpa/cm2，定期搅拌，pH降至3.5时液体发酵完成，得植物乳杆菌液体菌剂。
其中，所述的嗜酸乳杆菌液体菌剂可按照常规的方法制备得到，例如，将购买得到的嗜酸乳杆菌菌株接种于固体培养基上培养得到固体菌种；将固体菌种接种到液体培养基中得到液体菌种，将液体菌种进行发酵培养，得到嗜酸乳杆菌液体菌剂；具体的，所述嗜酸乳杆菌菌剂可参考以下方法制备得到：
(一)将嗜酸乳杆菌菌种(Lactobacillus acidophilus)(购自于中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌种编号CGMCC1.1854)接种于牛肉汁蛋白胨斜面培养基中培养；将牛肉汁蛋白胨培养基斜面种子菌株加矿物油后4℃冰箱内储存，使用前取出活化两次。
(二)制备固体菌种
蛋白胨1份，酵母粉0.5份，柠檬酸铵0.2份，葡萄糖2份，硫酸镁0.054份，牛肉膏1份，磷酸氢二钾0.2份，醋酸钠0.5份，硫酸锰0.025份，琼脂1.5份，水93.021份，自然pH值，分装至试管，15磅灭菌20分钟。划线接种嗜酸乳杆菌菌株，37℃培养。
(三)制备二级菌种(液体)
(1)培养基配方同固体菌种培养基，只不加琼脂，自然pH值，500ml盐水瓶分装并具胶塞，15磅灭菌20分钟，接上述固体菌种的菌悬液3～5％重量百分比，30～37℃恒温培养。
(2)在发酵罐中加入培养基，将下列成分溶于净化的自来水中：葡萄糖5％，蛋白胨0.2％、酵母膏0.2％、硫酸镁0.01％、硫酸锰0.01％、磷酸氢二钾0.01％、氯化钠0.2％，116℃高压灭菌。
(3)从种子罐向发酵罐接种，开始发酵；发酵条件：培养温度为37℃，罐压为0.05mpa/cm2，定期搅拌，搅拌速度为220rpm，pH降至3.5时液体发酵完成，得嗜酸乳杆菌液体菌剂。
所述的枯草芽孢杆菌固体菌剂可按照常规的方法制备得到，例如，将购买得到的枯草芽孢杆菌菌株接种到种子培养上培养得到种子培养物；将种子培养物接种到发酵罐中的发酵培养基中发酵，发酵完成后加入填充剂和粉碎的吸附剂，得到枯草芽孢杆菌固体菌剂；具体的，可参考以下方法制备得到：
(1)将枯草芽孢杆菌菌种(Bacillus subtilis)(购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种编号AS 1.11086)接种在平板上培养两次后，用营养琼脂培养基在250毫升茄瓶中培养，培养温度为37℃，36小时生长良好时用灭菌水洗下，作为种子罐的接种物；
(2)按种子罐体积的2/3投放培养基，培养基组成为：玉米粉3％、豆饼粉3％、麸皮粉3％、K2HPO42.15％、KH2PO40.8％、MgSO40.075％、花生油0.3％。起始pH7.5；
(3)从种子罐向生产罐接种，开始发酵；发酵条件：培养温度为37℃，通风量为1∶1.1，罐压为0.05mpa/cm2，搅拌速度为220rpm，待发现孢子生成达90％以上后，液体发酵完成，向发酵菌液中加入填充剂和粉碎的吸附剂(说明：所加入的填充剂和吸附剂为菌剂发酵过程中所通用的填充剂和吸附剂)，烘干得枯草芽孢杆菌固体菌剂。所制备得到的枯草芽孢杆菌固体菌剂含有效菌数大于或等于1.0×1010cfu/克。
本发明所用到的所有微生物菌种(可购自于中国农科院菌种保藏管理中心、中国普通微生物菌种保藏管理中心)和其它原料均可从市场购买得到，其规格符合国家行业标准。
本发明的另外一个目的是提供一种制备上述微生物土壤修复剂的方法；
一种制备上述微生物土壤修复剂的方法，包括：将所述组分混合在一起，搅拌均匀，即得。
本发明微生物土壤修复剂的有效菌数大于或等于2.0×107cfu/克。
本发明微生物土壤修复剂的使用方法和用量：适用于作物种植前基施或者作物种植后追施。基施：每亩施用4kg本发明微生物土壤修复剂与底肥混拌撒施作基肥。
本发明微生物土壤修复剂将有益微生物施入土壤中，优化土壤微生物区系，改善土壤物理性状，修复板结退化的土壤，增强土壤生物活性，调节作物代谢；促进作物生长，并降解和转化土壤中的污染物，抑制土传病害；增强作物抗逆性、提高产量、改善品质、生态环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
一、植物乳杆菌菌剂的制备：
(一)将植物乳杆菌菌种(Lactobacillus plantarum)(购自中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号ACCC11016，)接种于牛肉汁蛋白胨斜面培养基中培养(牛肉膏3克，蛋白胨5～10克，NaCl 5克，用蒸馏水溶解上述成分定容至1000毫升，调pH值至7)，将牛肉汁蛋白胨培养基斜面种子菌株加矿物油后4℃冰箱内储存，使用前取出活化两次。
(二)制备固体菌种
蛋白胨1份，酵母粉0.5份，柠檬酸铵0.2份，葡萄糖2份，硫酸镁0.054份，牛肉膏1份，磷酸氢二钾0.2份，醋酸钠0.5份，硫酸锰0.025份，琼脂1.5份，水93.021份，自然pH值，分装至试管，15磅灭菌20分钟。划线接种植物乳杆菌菌株，37℃培养。
(三)制备二级菌种(液体)
(1)培养基配方同固体菌种培养基，只不加琼脂，自然pH值，500ml盐水瓶分装并具胶塞，15磅灭菌20分钟，接上述固体菌种的菌悬液3～5％重量百分比，30～37℃恒温培养；
(2)在发酵罐中加入培养基，将下列成分溶于净化的自来水中：葡萄糖5％，蛋白胨0.2％，酵母膏0.2％，硫酸镁0.01％，硫酸锰0.01％，磷酸氢二钾0.01％，氯化钠0.2％，116℃高压灭菌；(3)从种子罐向发酵罐接种，接种量为10％，开始发酵；发酵条件：培养温度为37℃，罐压为0.05mpa/cm2，定期搅拌，搅拌速度为220rpm，pH降至3.5时发酵完成，得植物乳杆菌菌剂。
二、嗜酸乳杆菌菌剂的制备：
(一)将嗜酸乳杆菌菌种(Lactobacillus acidophilus)(购自购自于中国普通微生物菌种保藏管理中心，菌种编号CGMCC1.1854)接种于牛肉汁蛋白胨斜面培养基中培养(牛肉膏3克，蛋白胨5～10克，NaCl 5克，用蒸馏水溶解上述成分定容至1000毫升，调pH值至7)，将牛肉汁蛋白胨培养基斜面种子菌株加矿物油后4℃冰箱内储存，使用前取出活化两次。
(二)制备固体菌种
蛋白胨1份，酵母粉0.5份，柠檬酸铵0.2份，葡萄糖2份，硫酸镁0.054份，牛肉膏1份，磷酸氢二钾0.2份，醋酸钠0.5份，硫酸锰0.025份，琼脂1.5份，水93.021份，自然pH值，分装至试管，15磅灭菌20分钟。划线接种植物乳杆菌菌株，37℃培养。
(三)制备二级菌种(液体)
(1)培养基配方同固体菌种培养基，只不加琼脂，自然pH值，500ml盐水瓶分装并具胶塞，15磅灭菌20分钟，接上述固体菌种的菌悬液3～5％重量百分比，30～37℃恒温培养。；
(2)在发酵罐中加入培养基，将下列成分溶于净化的自来水中：葡萄糖5％，蛋白胨0.2％、酵母膏0.2％、硫酸镁0.01％、硫酸锰0.01％、磷酸氢二钾0.01％、氯化钠0.2％，116℃高压灭菌；
(3)从种子罐向发酵罐接种，接种量为10％，开始发酵；发酵条件：培养温度为37℃，罐压为0.05mpa/cm2，定期搅拌，搅拌速度为220rpm，pH降至3.5时发酵完成，得植物乳杆菌菌剂。
三、枯草芽孢杆菌固体菌剂的制备：
(一)将枯草芽孢杆菌菌种(Bacillus subtilis)(购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，菌种编号AS 1.11086)接种在平板上培养两次后，用营养琼脂培养基(商品培养基，按说明书配制在250毫升茄瓶中培养，培养温度为37℃，36小时生长良好时用灭菌水洗下，作为种子罐的接种物；
(二)按种子罐体积的2/3投培养基，培养基组成为玉米粉3％、豆饼粉3％、麸皮粉3％、K2HPO42.15％、KH2PO40.8％、MgSO40.075％、花生油0.3％。起始pH7.5；
(三)从种子罐向生产罐接种，开始发酵；发酵条件：培养温度为37℃，通风量为1∶1.1，罐压为0.05mpa/cm2，搅拌速度为220rpm，接种20小时后每隔4小时取样一次，观察菌体生长状况、是否有污染，待发现孢子生成达90％以上后，液体发酵完成，向发酵菌液中加入填充剂和粉碎的吸附剂(说明：所加入的填充剂和吸附剂为菌剂发酵过程中所通用的填充剂和吸附剂)，烘干得枯草芽孢杆菌固体菌剂。所制备得到的枯草芽孢杆菌固体菌剂含有效菌数大于或等于1.0×1010cfu/克。
实施例1本发明微生物土壤修复剂的制备
一、吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物的制备：
(1)制备复合微生物液体制剂：将植物乳杆菌菌剂、嗜酸乳杆菌菌剂、水按照40∶40∶20的重量比例混合在一起，得到复合微生物液体制剂；
(2)将复合微生物液体制剂吸附于沸石粉、豆粕、果渣、草炭所组成的有机混合物中，即得；其中，各组分的重量份是：复合微生物液体制剂2份，沸石粉40份、豆粕30份、果渣5份、草炭10份；
二、按以下重量称取各组分(单位：Kg)：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物9.8，经厌氧发酵成熟后的草炭90，枯草芽孢杆菌固体菌剂0.2；将所述组分混合在一起，搅拌均匀，即得。
实施例2本发明微生物土壤修复剂的制备
一、吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物的制备：
(1)制备复合微生物液体制剂：将植物乳杆菌菌剂、嗜酸乳杆菌菌剂、水按照30∶50∶20的重量比例混合在一起，得到复合微生物液体制剂；
(2)将复合微生物液体制剂吸附于沸石粉、豆粕、果渣、草炭所组成的有机混合物中，即得；其中，各组分的重量份是：复合微生物液体制剂4份，沸石粉60份、豆粕50份、果渣15份、草炭15份；
二、按以下重量称取各组分(单位：Kg)：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物8.0，经厌氧发酵成熟后的糠灰91，枯草芽孢杆菌固体菌剂1.0；将所述组分混合在一起，搅拌均匀，即得。
实施例3本发明微生物土壤修复剂的制备
一、吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物的制备：
(1)制备复合微生物液体制剂：将植物乳杆菌菌剂、嗜酸乳杆菌菌剂、水按照50∶30∶20的重量比例混合在一起，得到复合微生物液体制剂；
(2)将复合微生物液体制剂吸附于沸石粉、豆粕、果渣、草炭所组成的有机混合物中，即得；其中，各组分的重量份是：复合微生物液体制剂3份，沸石粉50份、豆粕40份、果渣10份、草炭12份；
二、按以下重量称取各组分(单位：Kg)：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物9.9，经厌氧发酵成熟后的糠灰90，枯草芽孢杆菌固体菌剂0.1；将所述组分混合在一起，搅拌均匀，即得。试验例1本发明微生物土壤修复剂的田间应用效果试验
一、供试样品：实施例1-3所制备的微生物土壤修复剂。
二、试验方法及结果：
试验基本情况：试验田设在黑龙江省农垦科学院水稻研究所试验田，土壤类型属轻度沼泽化草甸土，有机质含量1.98％，pH6.2。水稻品种空育131，在现有试验田模拟残留条件，插秧返青后，拌土撒施20％氯嘧磺隆2.5g/亩。
试验设计：试验分为两组，分别为施用供试样品(微生物土壤修复剂)的处理组与不施微生物土壤修复剂的对照组。整地时，供试样品(微生物土壤修复剂)每亩施用4kg与底肥混拌撒施作基肥。对照不施微生物土壤修复剂。
考种结果表明，基施供试样品(微生物土壤修复剂)4kg/亩，可提高每穴实粒数和结实率，千粒重高，产量高，能够最大程度降低长残效除草剂对产量的影响，与未使用供试样品(微生物土壤修复剂)的残留土对照相比，增产率达81.6％。本发明微生物土壤修复剂对于药剂残留的副作用表现出了很好的降解效果。
表1本发明微生物土壤修复剂对长残效除草剂缓解药害效果考种表
试验例2本发明微生物土壤修复剂的田间应用效果试验
一、供试样品：实施例1-3所制备的微生物土壤修复剂。
二、试验方法及结果：
2007年由黑龙江农垦总局农业局在八五二农场进行试验。试验基本情况：试验分为两个处理组：每一处理50平方米，稻埂用地暖覆盖，以防渗漏。
处理1：供试样品(微生物土壤修复剂)每亩4公斤与基肥混拌均匀撒入稻田，然后放水泡田。基肥：磷酸二铵8公斤/亩，氯化钾8公斤/亩，尿素3公斤/亩；分蘖肥：尿素5公斤/亩；穗肥：尿素2公斤/亩，氯化钾2公斤/亩。
处理2(对照组)：对照稻区常规施肥，基肥：磷酸二铵8公斤/亩，氯化钾8公斤/亩，尿素3公斤/亩；分蘖肥：尿素7公斤/亩；穗肥：尿素2公斤，氯化钾2公斤。供试水稻品种金选1号。
表2生育期调查
表3后四叶调查
| 处理 | 8叶cm | 9叶cm | 10叶cm | 11cm | 合计 |
| 处理1 | 33.1 | 38.4 | 35.9 | 21.3 | 128.7 |
| 处理2 | 30.2 | 35.2 | 34.6 | 20.2 | 120.2 |
表4测产表
| 处理 | 株高cm | 穴/m2 | 穗数/穴 | 穗数/m2 | 穗长cm | 粒数/穗 | 结实率％ | 千粒重g | 测产 | 增产比％ |
| 处理1 | 91.8 | 22 | 23.8 | 523.6 | 17.9 | 100.1 | 85.5 | 26.4 | 788.7 | 15.6 |
| 处理2 | 83.7 | 22 | 21.4 | 470.8 | 16.8 | 96.7 | 87.8 | 25.6 | 682.2 |
从调查结果看：施用本发明微生物土壤修复剂的稻田水稻分蘖发生早而快，明显表现分蘖力强，从6月5日、6月30日调查结果分析，见表2、表3，分蘖明显比处理2多，株高也明显偏高，从表4分析，株高处理1比处理2高8.1厘米，平方米收获穗数处理1比处理2高11.2％。从全生育期调查，处理1的水稻长势长相比处理2明显好，这就为高产打下了基础。从叶龄跟踪调查看，见表4，后4叶长度总和处理1比处理2长8.5厘米，而且处理1表现活杆成熟，千粒重处理1比处理2高0.9克。测产本发明微生物土壤修复剂处理比对照(处理2)增产15.6％。
7月20日调查，施用本发明微生物土壤修复剂，土壤耕整阻力小。施用微生物土壤修复剂土壤松软(草甸白浆土)，脚踩入泥达15厘米左右，后期根系下扎，无表皮根，而对照土壤较板结，脚踩入泥仅8厘米左右，地表根系较多。秋季机械整地时发现，阻力小，易于耕整，机械效率高，整地效果好。说明施用本发明微生物土壤修复剂能明显改善土壤结构。
使用本发明微生物土壤修复剂后，稻米的品质有很大的改善，据黑龙江省农业科学院谷物检测中心测试，金选1号品种应用微生物土壤修复剂可使食味品质达83，较对照(处理2)提高7分。
Claims (7)
1.一种微生物土壤修复剂，其特征在于，由以下重量份的各组分所组成：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物8.0-9.9份，腐熟的有机物80-91份和枯草芽孢杆菌固体菌剂0.05-1份；所述的吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物按照以下方法制备得到：
(1)制备复合微生物液体制剂：将植物乳杆菌菌剂、嗜酸乳杆菌菌剂和水按照30-50∶30-50∶10-30的重量比例混合在一起，即得；
(2)将复合微生物液体制剂吸附于沸石粉、豆粕、果渣和草炭所组成的有机混合物中，即得。
2.按照权利要求1所述的微生物土壤修复剂，其特征在于，各组分的重量份是：吸附有复合微生物液体制剂的有机混合物9.8份，腐熟的有机物90份，枯草芽孢杆菌固体菌剂0.2份。
3.按照权利要求1所述的微生物土壤修复剂，其特征在于：步骤(1)中将植物乳杆菌菌剂、嗜酸乳杆菌菌剂和水按照40∶40∶20的重量比例混合在一起；步骤(2)中将复合微生物液体制剂吸附于沸石粉、豆粕、果渣和草炭所组成的有机混合物中，即得；其中，各组分的重量份是：复合微生物液体制剂2-4份、沸石粉40-60份、豆粕30-50份、果渣5-15份、草炭10-15份。
4.按照权利要求1或2所述的微生物土壤修复剂，其特征在于：所述的腐熟的有机物是指经厌氧发酵成熟后的有机物；其中，所述的有机物质选自草炭、糠灰、猪粪或鸡粪有机物质中的任意一种或一种以上按任意重量比例所组成的混合物。
5.按照权利要求1-3任何一项所述的微生物土壤修复剂，其特征在于：其有效菌数大于或等于2.0×107cfu/克。
6.一种制备权利要求1-3任何一项所述微生物土壤修复剂的方法，包括：将所述组分混合在一起，搅拌均匀，即得。
7.权利要求1-3任何一项所述微生物土壤修复剂在修复土壤中的应用，包括：用于作物种植前基施或者作物种植后追施。
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