CN102617199B

CN102617199B - 能减少重金属污染的秸秆腐熟剂及其制备方法

Info

Publication number: CN102617199B
Application number: CN 201210098503
Authority: CN
Inventors: 单德鑫; 闫雷; 代英杰; 都昌杰
Original assignee: Northeast Agricultural University
Current assignee: Northeast Agricultural University
Priority date: 2012-04-06
Filing date: 2012-04-06
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2032-04-06
Also published as: CN102617199A

Abstract

本发明公开了一种农用腐熟剂，特别是涉及一种能减少重金属污染的秸秆腐熟剂的制备方法。能减少重金属污染的秸秆腐熟剂，它是由下述原料按所述重量份数制备而成：混合纤维弧菌1.25份、枯草芽孢杆菌1.25份、白霉1.67份、里氏木霉1.67份、黑曲霉1.67份、分枝杆菌1.25份、诺卡菌1.25份、玉米秸秆180份、豆饼粉10份。经过试验验证，本发明秸秆腐熟剂制肥，可在保证作物正常产量的同时，可以使粮食或蔬菜中Hg、Pb、Cd等重金属含量减少80%-60%。对一些农作物具有功能、对人体需要的元素严格调控在有益浓度范围，如Zn、Cu等。

Description

能减少重金属污染的秸秆腐熟剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种农用腐熟剂，特别是涉及一种用于农业并能减少重金属污染的秸秆腐熟剂及其制备方法。

背景技术

种植业农产品重金属污染指粮食、农副产品如秸秆等重金属污染，它源于土壤和肥料等中的高含量重金属，如粮食中重金属含量高于允许标准；秸秆、牛粪中重金属含量高，应用它们生产的食用菌如巴西菇等，其重金属含量高于允许标准。

重金属污染控制的关键在于：种植业农产品中重金属指Hg、Pb、Cd、Zn、Cu等元素，它们来源于土壤和农作物生产期根系所占据空间内的物质以及叶面吸收。叶面吸收比较容易控制，因为自然原因使作物体内重金属含量增加的几率很少，人为因素除叶面喷洒外进入农作物体内机会很少，另外，叶面吸收重金属也可以通过体内调控降低危害。因而控制农作物重金属污染的关键在于对根系吸收和农作物体内重金属含量的调控。

重金属污染控制的难点：所谓重金属污染如Hg、Pb、Cd、Zn、Cu等，即周期表中的过渡元素，它们在农作物中起到的作用如下：超过人食用安全标准即污染，对人类健康带来危害；超过农作物正常生理标准，对作物生长有危害如出现病害，这一标准值一般超过人食用安全标准；每种重金属或其它营养要素有一个最低限量标准，当低于这一数值影响农作物正常生长，每种重金属均有这些作用，但限值不同，而且差异很大。重金属中Hg、Pb、Cd即使很小量，也能引起人体重大伤害，但对农作物的生长影响不大，是农作物中重金属污染重点考察对象；Zn、Cu等，当含量高时，对农作物也造成伤害，但一般情况下，对农作物生长是有益的，它们是农作物营养元素，当含量适当对人体也是有益的，它们是人体必需元素。因此重金属污染控制难点在于：使一些对农作物功能小的，对人体危害大的，如Hg、Pb、Cd，使其含量尽量控制低；使对一些农作物具有功能、对人体需要的元素严格调控在有益浓度范围，如Zn、Cu等。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能减少重金属污染的秸秆腐熟剂及其制备方法，制得的腐熟剂既能使一些对农作物功能小的对人体危害大的重金属含量尽量控制低，同时又能使对一些农作物具有功能、对人体需要的元素严格调控在有益浓度范围内。

为了解决上述技术问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

能减少重金属污染的秸秆腐熟剂，它是由下述原料按所述重量份数制备而成：混合纤维弧菌1.25份、枯草芽孢杆菌1.25份、白霉1.67份、里氏木霉1.67份、黑曲霉1.67份、分枝杆菌1.25份、诺卡菌1.25份、玉米秸秆180份、豆饼粉10份。

上述的玉米秸秆含水量为堆肥原料湿重的60%-75%。

上述能减少重金属污染的秸秆腐熟剂的制备方法，取符合所述重量份数的混合纤维弧菌、枯草芽孢杆菌、白霉、里氏木霉、黑曲霉、分枝杆菌、诺卡菌、玉米秸秆和豆饼粉均匀混合，采用3800重量份数的液体培养基，55℃、130r/min摇床培养，培养24-48小时，得出第一代驯化菌种，将第一代驯化菌种按5%的接种量接种到上述液体培养基中，55℃、130r/min摇床培养，培养24-48小时，既得。

上述液体培养基的最佳制备方法如下：取滤纸5g，蛋白胨5g，氯化钠 5 g，碳酸钙 2g, 酵母浸粉1g，蒸馏水1000mL，混合均匀，pH 7.0，于121 ℃，0.1 Mpa灭菌20 min，既得。

由于采用上述技术方案，使得本发明具有如下特点和效果：

控制农作物重金属污染，本发明是在农作物根系空间调控重金属含量，使用一种要素即可溶解，使根系空间的重金属，有限度的通过根系吸收到农作物体内；农作物通过其他途径吸收的重金属也要能被控制，这种调控剂对农作物还要能被控制，对农作物不能过量积累，也有利于农作物生长。使用S^2-，如果在菌肥中加入Na₂S，不加入人工合成化学药品，因而采用豆饼粉，豆饼中含胱氨酸、半胱氨酸和蛋氨酸，在腐熟剂内加豆饼粉，在腐熟剂腐熟秸秆时豆饼分解HS^-和S^2-；在农作物施用底肥时，根系空间含硫离子，它们使重金属形成硫化金属。其溶度积分别为，HgS为1.6×10^-52，PbS为3.0×10^-27，CdS为8.0×10^-27，ZnS为1.6×10^-24，由于ZnS与其他三种硫化金属溶度积至少相差10³倍，在体系中ZnS溶解度大于HgS、PbS、CdS，在农作物体内Zn²⁺优于Hg²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺，呈游离离子态可以移动。另外，在作物体内还存在草酸成络体系，CdC₂O₄溶度积为1.37×10^-8，PbC₂O₄溶度积为3×10^-11，ZnC₂O₄溶度积为1.29×10^-9，CuC₂O₄溶度积为2.9×10^-8，在有Zn²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺共存体系中，Cu²⁺溶解度最大，因此，草酸等与Pb²⁺、Cd²⁺等成络，与Zn²⁺、Cu²⁺成分相比，其溶度积更小，因而在农作物体内Hg²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺浓度也得到控制。

经过试验验证，本发明秸秆腐熟剂制肥，按正常耕种条件种植、施用本发明秸秆腐熟剂制肥作底肥，可在保证作物正常产量的同时，可以使粮食或蔬菜中Hg、Pb、Cd等重金属含量减少80%-60%。对一些农作物具有功能、对人体需要的元素严格调控在有益浓度范围，如Zn、Cu等。

具体实施方式

下面结合实施例和试验数据对本发明进行进一步详细描述。以下实施例仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

下述实施例中的方法，如无特别说明，均为常规方法。

下述的实施例中的百分含量如无特别说明，均为质量百分含量。

实施例1:

本发明能减少重金属污染的秸秆腐熟剂的制备方法如下：取混合纤维弧菌1.25g、枯草芽孢杆菌1.25g、白霉1.67g、里氏木霉1.67g、黑曲霉1.67g、分枝杆菌1.25g、诺卡菌1.25g、玉米秸秆180g、豆饼粉10g，将上述各原料均匀混合，采用3800 g的液体培养基，在55℃、130r/min摇床培养，培养24-48小时，得出第一代驯化菌种，将第一代驯化菌种按5%的接种量接种到上述液体培养基中，在55℃、130r/min摇床进行再次培养，培养24-48小时，既得秸秆腐熟剂。

上述的液体培养基的最佳制备方法如下：取滤纸5g，蛋白胨5g，氯化钠 5 g，碳酸钙 2g, 酵母浸粉1g，蒸馏水1000g，混合均匀，pH 7.0，于121 ℃，0.1 Mpa灭菌20 min，既得。

上述的玉米秸秆含水量最佳为堆肥原料湿重的60%-75%（质量百分比含量）。

应用本发明秸秆腐熟剂制肥的方法如下：

准备玉米干秸秆500kg、豆饼粉2.5kg混合均匀，加水800-1000L，使混合物料吃足水分，含水量达到60%-75%，用手握滴水即可。也可在降雨前将混合物料摊开，厚度0.4-0.5m，加纳天然降水后堆沤，这样可以减少用水和用工量，得混合物料；用50L水加入本发明实施例1制得的秸秆腐熟剂1kg溶解，用喷雾器喷在已湿透的混合物料上，把喷过药液的混合物料堆成宽2-3m，高1.5-2m左右的梯形堆垛，用铁锨轻轻拍实，表面用泥封严（冬天需加盖薄膜）发酵，肥堆上部呈凹形，以利加纳天然雨水或肥堆失水时以利人工灌水。夏季经10-20天堆沤发酵即可成优质堆肥。

我国年产农作物秸秆达7.0×10⁸t，用秸秆制作肥料不仅可减少污染，还可以变废为宝，因地制宜，就地取材。

标准：菌肥保存条件：通风阴凉干燥保存。保存时间10个月。肥料使用有效期不超过6个月。

应用本发明实施例1制得的催腐剂按上述方法制得的肥料进行试验，试验结果如下：

按正常耕种条件种植、施用本发明生产腐熟肥作底肥，可在保证作物正常产量的同时，可以使粮食（蔬菜）中Hg、Pb、Cd等重金属含量减少80%-60%。

试验效果：

某地土壤Hg、Pb、Cd含量为土壤平均值10倍水平，按秸秆腐熟肥用量 1.5-2t/亩计。粮食作物为水稻，亩施用秸秆腐熟肥1.5t,与对照（未施用秸秆腐熟肥）对比，作物体内重金属Hg、Pb、Cd含量分别降低了75.2%、66.5%和62.2%；蔬菜作物为白菜，亩施用秸秆腐熟肥2t,与对照（未施用秸秆腐熟肥）对比，作物体内重金属Hg、Pb、Cd含量分别降低了68.7%、62.5%和60.2%。

应用本发明实施例1腐熟剂制肥生产粮食和蔬菜，其体内重金属含量可以控制在国家标准允许含量范围内。以下列出各种重金属在粮食（成品粮）和蔬菜中的允许含量标准。分别为：

粮食（成品粮）锌含量≤50mg/kg GB13106-91；蔬菜锌含量≤20mg/kg GB13106-91。

粮食（成品粮）铜含量≤10mg/kg GB15199-94；蔬菜铜含量≤10mg/kg GB15199-94。

粮食（成品粮）铅含量≤0.4mg/kg GB14935-94；蔬菜铅含量≤0.2mg/kg GB14935-94。

粮食（成品粮）汞含量≤0.02mg/kg GB2762-94；蔬菜汞含量≤0.01mg/kg GB2762-94。

粮食（成品粮）镉含量≤0.2mg/kg GB15201-94；蔬菜镉含量≤0.05mg/kg GB15201-94。

应用本发明实施例1制备的腐熟剂制造的秸秆腐熟肥，在有无重金属污染的土壤中，无论秸秆、牛粪中重金属含量高低，应用本发明实施例1制备的腐熟剂处理后，生产的食用菌如巴西菇等重金属含量均低于允许标准。对一些农作物具有功能、对人体需要的元素严格调控在有益浓度范围，例如Zn、Cu等。

Claims

1.能减少重金属污染的秸秆腐熟剂，其特征在于它是由下述原料按所述重量份数制备而成：混合纤维弧菌1.25份、枯草芽孢杆菌1.25份、白霉1.67份、里氏木霉1.67份、黑曲霉1.67份、分枝杆菌1.25份、诺卡菌1.25份、玉米秸秆180份、豆饼粉10份。

2.根据权利要求1所述的能减少重金属污染的秸秆腐熟剂，其特征在于所述的玉米秸秆含水量为堆肥原料湿重的60%-75%。

3.一种权利要求1所述的能减少重金属污染的秸秆腐熟剂的制备方法，其特征在于取符合所述重量份数的混合纤维弧菌、枯草芽孢杆菌、白霉、里氏木霉、黑曲霉、分枝杆菌、诺卡菌、玉米秸秆和豆饼粉均匀混合，采用3800重量份数的液体培养基，在55℃、130r/min摇床培养，培养24-48小时，得出第一代驯化菌种，将第一代驯化菌种按5%的接种量接种到上述液体培养基中，在55℃、130r/min摇床培养，培养24-48小时，即得。

4.根据权利要求3所述的能减少重金属污染的秸秆腐熟剂的制备方法，其特征在于所述的液体培养基的制备方法如下：取滤纸5g，蛋白胨5g，氯化钠 5 g，碳酸钙 2g, 酵母浸粉1g，蒸馏水1000mL，混合均匀，pH 7.0，于121 ℃，0.1 Mpa灭菌20 min，即得。