CN104449744A

CN104449744A - 一种微生物土壤修复剂及其制备方法

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Publication number: CN104449744A
Application number: CN201410755764.1A
Authority: CN
Inventors: 何姝; 郭涵月; 王荣
Original assignee: Universtar Science and Technology Shenzhen Co Ltd
Current assignee: Universtar Science and Technology Shenzhen Co Ltd
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明涉及土壤修复技术领域，具体为一种微生物土壤修复剂及其制备方法。本发明中的复合微生物制剂包含不同菌种微生物，不同菌种微生物之间无拮抗作用，从而使微生物土壤修复剂不仅具有修复土壤生态系统的功能，还具有降解有机污染物的功能，双重功效。在微生物土壤修复剂中加入微生物生长所需的营养剂，可促进微生物的生长繁殖，从而提高微生物土壤修复剂的功效，缩短修复土壤所需的时间。在修复土壤的过程中，微生物土壤修复剂中的土壤调理剂可提高土壤的渗透性，增加土壤中氧的传输量，从而为快速建立的微生物种群提高能源。此外，本发明的微生物土壤修复剂为固态，易于储存，保质期长。

Description

一种微生物土壤修复剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种微生物土壤修复剂及其制备方法。

背景技术

随着工农业的发展，工业生产中排放的废水、固体废弃物，农田中施用的农药，石油开采中的井喷物质以及运输过程中的泄漏物等对水体、土壤环境的污染日益严重；农业活动中化肥的不合理施用、农业资源的不合理开发，导致土壤结构破坏、肥力下降、土壤环境衰退，因此，修复土壤显得十分重要。目前，已有的土壤修复技术包括化学技术、物理技术和生物技术。在生物技术中，微生物土壤修复技术是一项清洁环境的低投资、高效益、便于应用、发展潜力较大的新兴技术。微生物土壤修复技术的作用机理是利用天然存在的或培养所得的功能微生物群，在适宜的环境条件下，促进或强化微生物的代谢功能，从而使有毒污染物的活性降低或降解成无毒物质。即利用微生物在污染的胁迫下，能够从体内分泌出某种具有络合或分解转化污染物能力的有机物质，使污染物的移动性降低或极性改变，从而不容易进入生物体内；或者，使污染物在微生物分泌的胞外酶的作用下，在体外被分解转化为无毒无害的物质。现有的微生物土壤修复技术以修复土壤生态系统为主，通过促进土壤生态系统的氮、氧循环来达到土壤生态系统的修复，从而使之形成新的稳定的平衡生态系统，改善农作物的生长环境，增加土壤综合地力，提高农作物的质量和产量。现有的微生物土壤修复技术主要是将各种可以降解目标物的菌种混合制备成微生物土壤修复剂，然后将微生物土壤修复剂施用于土壤中。现有的微生物土壤修复技术中使用的微生物土壤修复剂存在功能性单一和修复土壤所需时间长等不足。由于我国近几十年来工业及农业的迅猛发展，排放的“工业三废”及有机农药的大量使用使得我国的土壤或多或少的存在有机土壤污染的问题，而现有的微生物土壤修复剂只能改善土壤生态系统，无法同时解决有机物污染的问题。又因不同菌种微生物可能存在的拮抗作用，不同功能的微生物土壤修复剂能否一起使用需要在实际应用中进一步研究。并且现有的土壤修复技术所需的修复时间一般为6个月或1年以上，修复时间长。

发明内容

本发明针对现有的微生物土壤修复剂存在功能性单一且所需修复时间长等不足，提供一种同时具有修复土壤生态系统和降解有机污染物双重修复功能，且修复时间短，修复效果好的微生物土壤修复剂，以及该种微生物土壤修复剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，

一种微生物土壤修复剂，由以下重量份额的物质组成：复合微生物制剂1份，土壤调理剂18-22份，营养剂75-85份；所述复合微生物制剂由微生物吸附于有机载体上组成；所述复合微生物制剂中的微生物包括假单胞菌、木霉菌、青霉菌、产碱杆菌、地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。

所述复合微生物制剂中各微生物的有效活菌数范围分别为：假单胞菌1×10⁹-9×10⁹CFU/kg,木霉菌1×10⁹-9×10⁹CFU/kg，青霉菌1×10⁸-9×10⁸CFU/kg，产碱杆菌2×10⁹-6×10⁹CFU/kg，地衣芽孢杆菌2×10⁸-8×10⁸CFU/kg，枯草芽孢杆菌1×10⁹-9×10⁹CFU/kg。

所述有机载体为麦麸。优选的，所述麦麸经高温消毒30min，消毒温度为110-130℃。

所述土壤调理剂包括木屑、干草、刈割草、蛭石、树叶、木屑、麦秆和锯屑中的至少一种。优选的，土壤调理剂的粒度小于或等于40目；土壤调理剂经高温消毒30min，消毒温度为110-130℃。

所述营养剂由以下质量百分比的物质组成：硫酸铵16.8％，氯化钠8.5％，磷酸二氢钾16.8％，硝酸铵1.7％，腐殖酸56.2％。

以上所述微生物土壤修复剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、分别取假单胞菌菌剂、木霉菌菌剂、青霉菌菌剂、产碱杆菌菌剂、地衣芽孢杆菌菌剂和枯草芽孢杆菌菌剂，并混合均匀，得复合微生物。

所述各菌剂均通过优选一级菌种经二级扩大培养获得。

S2、复合微生物与有机载体混合，使微生物吸附于有机载体上，得复合微生物制剂。

S3、分别取复合微生物制剂、土壤调理剂和营养剂，然后将三者混合均匀。

所述用二级扩大培养的方法培养各菌株时，用于培养各菌株的一级培养基分别为：

假单胞菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：磷酸二氢钾0.1％，氯化钙0.01％，碳酸氢纳0.3％，乙酸钠0.1％，氯化镁0.05％，氯化铵0.1％，氯化钠0.1％，酵母提取物0.05％，蛋白胨0.05％，余量为水；假单胞菌的一级培养时培养基的pH为6-7。在35℃条件下，培养48h。

木霉菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：马铃薯提取液85％，葡萄糖8.5％，琼脂6.5％，余量为水；木霉菌的一级培养时培养基的pH为6-7。在25℃条件下，培养72h。

青霉菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：蔗糖3％，硝酸钠0.3％，硫酸镁0.05％，氯化钾0.05％，硫酸亚铁0.001％，磷酸氢钾0.1％，琼脂1.5％，余量为水；青霉菌的一级培养时培养基的pH为6-7。在28℃条件下，培养48h。

产碱杆菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：蛋白胨1％，牛肉提取物0.3％，氯化钠0.5％，琼脂2％，余量为水；产碱杆菌的一级培养时培养基的pH为6.5-7.5。在30℃条件下，培养18-24h。

地衣芽孢杆菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：酵母提取物0.5％，蛋白胨1％，氯化钠1％，琼脂1.5％，余量为水；地衣芽孢杆菌的一级培养时培养基的pH为6.5-7.5。在37.5℃条件下，培养18h。

枯草芽孢杆菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：牛肉提取物0.5％，蛋白胨1％，酵母提取物0.5％，葡萄糖0.5％，氯化钠0.5％，琼脂1.5％，余量为水；枯草芽孢杆菌的一级培养时培养基的pH为6.5-7.5。在37℃条件下，培养24-36h。

所述用二级扩大培养的方法培养各菌株时，所用二级培养基由以下质量百分比的物质组成：葡萄糖5％，磷酸二氢钾0.1％，豆粕1％，氯化钠0.1％，余量为水；二级培养基的pH为6.5-7.5。接种量为5-15％。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明中的复合微生物制剂包含不同菌种微生物，不同菌种微生物之间无拮抗作用，从而使微生物土壤修复剂不仅具有修复土壤生态系统的功能，还具有降解有机污染物的功能，双重功效。在微生物土壤修复剂中加入微生物生长所需的营养剂，可促进微生物的生长繁殖，从而提高微生物土壤修复剂的功效，缩短修复土壤所需的时间。在修复土壤的过程中，微生物土壤修复剂中的土壤调理剂可提高土壤的渗透性，增加土壤中氧的传输量，从而为快速建立的微生物种群提高能源。此外，本发明的微生物土壤修复剂为固态，易于储存，保质期长。

具体实施方式

为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

实施例1

本实施例提供的一种微生物土壤修复剂，由100g复合微生物制剂，2000g土壤调理剂，8000g营养剂组成。

其中，土壤调理剂是由等量的木屑、干草、刈割草、蛭石、树叶、木屑、麦秆和锯屑组成，并且木屑、干草、刈割草、蛭石、树叶、木屑、麦秆和锯屑的粒度均小于或等于40目，以及各组分均经高温消毒30min，消毒温度为110-130℃。

营养剂由以下质量百分比的物质组成：硫酸铵16.8％、氯化钠8.5％、磷酸二氢钾16.8％、硝酸铵1.7％、腐殖酸56.2％。

复合微生物制剂由麦麸以及吸附在麦麸上的复合微生物组成，所述的麦麸经高温消毒30min，消毒温度为110-130℃。并且复合微生物制剂中各微生物的有效活菌数分别为：假单胞菌1×10⁹CFU/kg,木霉菌1×10⁹CFU/kg，青霉菌1×10⁸CFU/kg，产碱杆菌2×10⁹CFU/kg，地衣芽孢杆菌2×10⁸CFU/kg，枯草芽孢杆菌1×10⁹CFU/kg。

具体的制备方法如下：

(1)微生物培养

根据现有的二级扩大培养方法培养各菌株：分别将假单胞菌、木霉菌、青霉菌、产碱杆菌、地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的种子接种于相应的一级培养基中进行一级培养，获得一级菌种；然后再将所获得的一级菌种分别接种于二级培养基中进行二级培养，获得各发酵菌液，即各液体菌剂。

以上所述一级培养基和二级培养基分别如下：

假单胞菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：磷酸二氢钾0.1％，氯化钙0.01％，碳酸氢纳0.3％，乙酸钠0.1％，氯化镁0.05％，氯化铵0.1％，氯化钠0.1％，酵母提取物0.05％，蛋白胨0.05％，余量为水；假单胞菌的一级培养时培养基的pH为6-7。接种量为1-5％。

木霉菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：马铃薯提取液85％，葡萄糖8.5％，琼脂6.5％，余量为水；木霉菌的一级培养时培养基的pH为6-7。接种量为1-5％。

青霉菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：蔗糖3％，硝酸钠0.3％，硫酸镁0.05％，氯化钾0.05％，硫酸亚铁0.001％，磷酸氢钾0.1％，琼脂1.5％，余量为水；青霉菌的一级培养时培养基的pH为6-7。接种量为1-5％。

产碱杆菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：蛋白胨1％，牛肉提取物0.3％，氯化钠0.5％，琼脂2％，余量为水；产碱杆菌的一级培养时培养基的pH为6.5-7.5。接种量为1-5％。

地衣芽孢杆菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：酵母提取物0.5％，蛋白胨1％，氯化钠1％，琼脂1.5％，余量为水；地衣芽孢杆菌的一级培养时培养基的pH为6.5-7.5。接种量为1-5％。

枯草芽孢杆菌的一级培养时培养基由以下质量百分比的物质组成：牛肉提取物0.5％，蛋白胨1％，酵母提取物0.5％，葡萄糖0.5％，氯化钠0.5％，琼脂1.5％，余量为水；枯草芽孢杆菌的一级培养时培养基的pH为6.5-7.5。接种量为1-5％。

二级培养基由以下质量百分比的物质组成：葡萄糖5％，磷酸二氢钾0.1％，豆粕1％，氯化钠0.1％，余量为水；二级培养基的pH为6.5-7.5。接种量为5-15％。

(2)制备复合微生物制剂

分别取步骤(1)培养得到的各菌剂，然后将各菌剂混合在一起，得复合微生物。

取经高温消毒(温度110-130℃，30min)后的麦麸，将复合微生物倒入麦麸中，使微生物吸附在麦麸上，制得复合微生物制剂。

(3)制备营养剂

按以下质量百分比分别称取各物质：硫酸铵16.8％、氯化钠8.5％、磷酸二氢钾16.8％、硝酸铵1.7％、腐殖酸56.2％。然后将各物质混合均匀，制得营养剂。

(4)制备土壤调理剂

分别按所需量称取组成土壤调理剂的各物质(各物质均经高温消毒，温度110-130℃，30min)，然后将各物质混合均匀，制得土壤调理剂。

(5)复合成微生物土壤修复剂

分别按所需量称取复合微生物制剂、土壤调理剂和营养剂，然后将三者混合均匀，制得微生物土壤修复剂。

实验一

使用本实施例制备的微生物土壤修复剂修复被亲水性有机物污染的土壤，具体的修复实施过程如下：

A、首先测定土壤基本理化性质，污染土壤的pH为5.68，2,4-DCP(2,4-二氯酚)的浓度为623mg/kg，含盐量为12.15g/kg。

B、取一定量土壤并将其粉碎，将本实施例的微生物土壤修复剂与土壤混合均匀，其中微生物土壤修复剂与污染土壤的质量比为1：4。

C、每周将土壤翻动3-4次，根据土壤中水分蒸发量浇水，使土壤含水率保持在10-15％范围内；

D、土壤修复60d后，经测定土壤持水量提高至32.13％，土壤pH变为6.92，2,4-DCP的浓度降为61.2mg/kg，有机盐量降为3.15g/kg左右。

实验结果说明，本实施例的微生物土壤修复剂对被亲水性有机物污染的土壤具有很好的修复能力。

实验二

使用本实施例制备的微生物土壤修复剂修复被疏水性有机物污染的土壤，所用的污染土壤为大庆油田油井井口附近的新鲜石油污染土壤，具体的修复实施过程如下：

A、首先测定土壤基本理化性质，含油率为4.21％，粘性大，pH值为9.12，含氮量为0.49g/kg，持水量为2.59％，本土烃降解菌数量为0.03×10⁴MPN，含盐量为19.42g/kg。

B、取一定量距地表约10-20cm的石油污染土壤并将其粉碎，将本实施例的微生物土壤修复剂与土壤混合均匀，其中微生物土壤修复剂与污染土壤的质量比为1：4。

C、每周将土壤翻动3-4次，根据土壤中水分蒸发量浇水，使土壤含水率保持在10-15％范围内。

D、土壤修复60d后，经测定本土烃降解菌数量上升至2.92×10⁷MPN，持水量提高至43.16％，全氮量为3.18g/kg，含油率降至0.43％。

实验结果说明，本实施例的微生物土壤修复剂对被疏水性有机物污染的土壤具有很好的修复能力。

实施例2

本实施例提供的一种微生物土壤修复剂，由100g复合微生物制剂，2000g土壤调理剂，8000g营养剂组成。其中，土壤调理剂和营养剂的成分与实施例1中的土壤调理剂和营养剂相同。

复合微生物制剂由麦麸以及吸附在麦麸上的复合微生物组成，所述的麦麸经高温消毒30min，消毒温度为110-130℃。并且复合微生物制剂中各微生物的有效活菌数分别为：假单胞菌9×10⁹CFU/kg,木霉菌9×10⁹CFU/kg，青霉菌9×10⁸CFU/kg，产碱杆菌6×10⁹CFU/kg，地衣芽孢杆菌8×10⁸CFU/kg，枯草芽孢杆菌9×10⁹CFU/kg。

具体的制备方法与实施例1的完全一致，制得微生物土壤修复剂。

实验三

D、土壤修复40d后，经测定土壤持水量提高至42.13％，土壤pH变为6.96，2,4-DCP的浓度降为21.2mg/kg，有机盐量降为1.23g/kg左右。

实验结果说明，当微生物土壤修复剂中的有效活菌数升高时，不仅可以明显加速土壤修复能力，而且还能进一步增强土壤修复能力。

实验四

D、土壤修复30d后，经测定本土烃降解菌数量上升至4.62×10⁷MPN，持水量提高至49.16％，全氮量为4.98g/kg，含油率降至0.13％。

实施例3

本实施例提供的一种微生物土壤修复剂，由100g复合微生物制剂，1800g土壤调理剂，7500g营养剂组成。

其中，复合微生物制剂、土壤调理剂、营养剂的成分及制备方法与实施例1的完全相同。

本实施例的微生物土壤修复剂的制备方法与实施例1的相同，制得微生物土壤修复剂。

实验五

使用本实施例制备的微生物土壤修复剂修复被亲水性有机物污染的土壤，待修复的土壤及具体的修复实施过程与实施例1中的实验一相同。

土壤修复60d后，经测定土壤持水量提高至30.08％，土壤pH变为6.79，2,4-DCP的浓度降为64.1mg/kg，有机盐量降为3.27g/kg。

实验六

使用本实施例制备的微生物土壤修复剂修复被疏水性有机物污染的土壤，待修复的土壤及具体的修复实施过程与实施例1中的实验二相同。

土壤修复60d后，经测定本土烃降解菌数量上升至2.79×10⁷MPN，持水量提高至41.34％，全氮量为3.01g/kg，含油率降至0.53％。

实施例4

本实施例提供的一种微生物土壤修复剂，由100g复合微生物制剂，2200g土壤调理剂，8500g营养剂组成。

实验七

土壤修复60d后，经测定土壤持水量提高至31.08％，土壤pH变为6.85，2,4-DCP的浓度降为65.3mg/kg，有机盐量降为3.20g/kg。

实验八

土壤修复60d后，经测定本土烃降解菌数量上升至2.81×10⁷MPN，持水量提高至40.37％，全氮量为2.95g/kg，含油率降至0.50％。

在其它实施方案中，土壤调理剂还可以是木屑、干草、刈割草、蛭石、树叶、木屑、麦秆和锯屑中的至少一种。

以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。

Claims

1.一种微生物土壤修复剂，其特征在于，由以下重量份额的物质组成：复合微生物制剂1份，土壤调理剂18-22份，营养剂75-85份；

所述复合微生物制剂由微生物吸附于有机载体上组成；

所述复合微生物制剂中的微生物包括假单胞菌、木霉菌、青霉菌、产碱杆菌、地衣芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌。

2.根据权利要求1所述一种微生物土壤修复剂，其特征在于,所述复合微生物制剂中各微生物的有效活菌数分别为：假单胞菌1×10⁹-9×10⁹CFU/kg,木霉菌1×10⁹-9×10⁹CFU/kg，青霉菌1×10⁸-9×10⁸CFU/kg，产碱杆菌2×10⁹-6×10⁹CFU/kg，地衣芽孢杆菌2×10⁸-8×10⁸CFU/kg，枯草芽孢杆菌1×10⁹-9×10⁹CFU/kg。

3.根据权利要求2所述一种微生物土壤修复剂，其特征在于,所述有机载体为麦麸。

4.根据权利要求1所述一种微生物土壤修复剂，其特征在于,所述土壤调理剂包括木屑、干草、刈割草、蛭石、树叶、木屑、麦秆和锯屑中的至少一种。

5.根据权利要求4所述一种微生物土壤修复剂，其特征在于,所述土壤调理剂的粒度小于或等于40目。

6.根据权利要求1所述一种微生物土壤修复剂，其特征在于,所述营养剂由以下质量百分比的物质组成：硫酸铵16.8％、氯化钠8.5％、磷酸二氢钾16.8％、硝酸铵1.7％、腐殖酸56.2％。

7.一种如权利要求1所述微生物土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、分别取假单胞菌菌剂、木霉菌菌剂、青霉菌菌剂、产碱杆菌菌剂、地衣芽孢杆菌菌剂和枯草芽孢杆菌菌剂并混合均匀，得复合微生物；

S2、复合微生物与有机载体混合，使微生物吸附于有机载体上，得复合微生物制剂；

8.根据权利要求7所述一种述微生物土壤修复剂的制备方法，其特征在于,所述各菌剂均通过优选一级菌种并经二级扩大培养获得。