CN106834143A - 微生物菌剂，绿化垃圾土壤修复剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及微生物应用技术领域，具体而言，涉及一种微生物菌剂，绿化垃圾土壤修复剂及其制备方法与应用。每毫升所述菌剂含有1×1010～12的棘孢木霉WL孢子、1×1010～12的嗜热脂肪土芽孢杆菌活孢子及1×1010～12CFU的解淀粉芽孢杆菌。该菌剂中含有申请人自行分离得到的棘孢木霉WL，该菌株具有富集重金属物质的作用，且具有纤维素类降解功能，可很好的用于绿化垃圾降解及土壤修复。本发明还提供一种绿化垃圾土壤修复剂，该绿化垃圾土壤修复剂不仅克服了现有城市绿化垃圾消纳的困难，还能修复盐碱土地，去除污染土地的重金属和石化类的污染源。
Description
技术领域
本发明涉及微生物应用技术领域，具体而言，涉及一种微生物菌剂，绿化垃圾土壤修复剂及其制备方法与应用。
背景技术
与大气和水污染相比，土壤修复显得更加困难。农业部农产品产地土壤重金属污染防治专家组成员、中国农业大学资源与环境学院教授苏德纯表示，不仅土壤污染危害严重，并且与一些有机污染物不同，土壤中的重金属无法降解，与土壤分离难度非常大，修复非常困难。土壤重金属污染物主要是汞、铅、铜、锌、铬、镍、锡以及金属砷等。目前，土壤治理技术有很多，可以说是各有利弊，从国内外各种有关重金属污染治理方面的文献报道可以发现，其治理途径大都采用物理法、化学法和生物法。物理方法效果好，不受土壤条件的限制，但需要大量的人力、物力和财力，且投资大、见效缓慢，还会破坏土壤结构以及土壤微生物；化学方法见效快，但往往投资昂贵、需用复杂的设备条件、打乱土层结构和易带来二次污染等，对大面积的污染更是无可奈何，因此，这些方法都不能从根本上解决问题。随着人们对环境保护的日益重视，迫切需要找到一条在不破坏土壤物理化学性质的情况下来治理重金属污染土壤的新途径，因而生物修复是首选方法。
为了美化城市，城市街头种满了各种树木、花草，环卫工人们需要经常修剪树枝、打扫树叶，尤其是到秋冬天，会产生大量的树叶及花草枯枝，通常这些树枝、树叶由环卫工人清扫后装车运走进行处理。以银川市为例，银川的建成区绿地面积达6817.1公顷，每年产生的植物垃圾可达300万立方米以上，约100多万吨，但是植物垃圾的消纳处理量仅5万方1.7吨，很大一部分植物垃圾处于“裸奔”状态。植物垃圾的传统处理方法主要以焚烧和填埋为主，这不仅浪费资源，还对环境造成极大的污染。因此，如何用更科学的办法解决植物废弃物问题，一直是困扰城市环境管理者的难题。
受到污染的土壤被修复后，往往会由于土壤中有机质的缺失而依然不能用于农作物生长，而绿化垃圾被微生物降解后则会产生大量的有机物，是土壤肥料的有效来源。因此，若能提供一种有效的将土壤修复与绿化垃圾消纳相结合的技术，无疑可以起到事半功倍的效果。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种微生物菌剂，该菌剂中含有申请人自行分离得到的棘孢木霉，棘孢木霉菌株具有富集重金属物质的作用，且具有纤维素类降解功能，可很好的用于绿化垃圾降解及土壤修复。通过将该菌株与其他两种菌株的合理配比，从而使得该菌株在绿化垃圾降解及后续的土壤的应用更加方便和有效。
本发明的第二目的在于提供一种绿化垃圾土壤修复剂，该绿化垃圾土壤修复剂不仅克服了现有城市绿化垃圾消纳的困难，而且变废为宝，废弃的绿化垃圾变成土壤修复剂，能修复盐碱土地，去除污染土地的重金属和石化类的污染源，没有任何的副作用和二次污染的危险。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
一种微生物菌剂，每毫升所述菌剂含有1×1010～12的棘孢木霉WL孢子、1×1010～12的嗜热脂肪土芽孢杆菌活孢子及1×1010～12CFU的解淀粉芽孢杆菌；
其中，棘孢木霉(Trichoderma asperellum)WL保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC NO.13766；保藏时间为：2017年03月23日。
该菌种拉丁学名为Trichoderma asperellum，中文学名为棘孢木霉，菌株名为WL，从重金属污染地区筛选得到。经过鉴定，该菌属于半知菌门，丝孢目，木霉属真菌。
该菌株的生物学特征为：菌落在PDA平板上27～29℃培养，3-4天扩展到10cm，初期淡黄色稀疏，菌丝在表面匍匐生长，后形成深绿色产孢区，反面白色；分生孢子球形，近球形，单个近无色，聚集时呈淡黄绿色，壁光滑。形态学特征符合棘孢木霉菌特征。
上述的微生物菌菌剂，优选为液体菌剂，该液体菌剂中，培养液可优选为液体培养基、或者进一步添加葡萄糖、硫胺素、生物素和烟酸等营养物。
所述微生物菌剂中还含有1×1010～12的嗜热脂肪土芽孢杆菌活孢子及1×1010～ 12CFU的解淀粉芽孢杆菌。
该嗜热脂肪土芽孢杆菌购买于ThermoFisher，商品名为Culti-LoopsTM嗜热脂肪土芽孢杆菌12980TM，货号为R4601219。
该解淀粉芽孢杆菌购买于上海莼试生物技术有限公司，型号CS-JZ0114。这两种菌可很好地配合棘孢木霉WL进行发酵，增加发酵效率。
优选的，如上所述的微生物菌剂，所述棘孢木霉WL、嗜热脂肪土芽孢杆菌活孢子及解淀粉芽孢杆菌的混合比例为(5～10):(1～10):(1～5)。
该混合比例以活孢子数或活菌数计。
优选的，如上所述的微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌剂中还含有植物乳杆菌、里氏木霉、德氏乳酸乳杆菌、甲烷嗜热微球菌、嗜金属热厌氧杆菌、白色高温放线菌、枯草芽孢杆菌、嗜热侧孢霉、地衣芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、柠檬酸杆菌中的一种或多种。
如上所述的微生物菌剂在绿化垃圾消纳中的应用。
一种绿化垃圾和/或有机垃圾的消纳新方法使用如上所述的微生物菌剂对绿化垃圾和/或有机垃圾进行消纳。
绿化垃圾指的是落叶、枯枝以及城市绿化美化和郊区林业抚育、果树修剪作业过程中产生的树木枝干、草屑及其他修剪物等。
一种绿化垃圾土壤修复剂，所述绿化垃圾土壤修复剂由如上所述的微生物菌剂与发酵混合物发酵制得；
所述发酵混合物包括绿化垃圾、污泥及生活有机垃圾。
污泥可以为微生物的生长提供必要的培养机制，且具有保持水分的功能，有机垃圾可为微生物发酵提供丰富的碳源和营养物质，使得本申请提供的菌剂中的微生物迅速生长到对数期，以缩短发酵时间。
优选的，如上所述的绿化垃圾土壤修复剂，所诉绿化垃圾为粒径1～5mm粉碎颗粒。
优选的，如上所述的绿化垃圾土壤修复剂，所述绿化垃圾、污泥及生活有机垃圾的质量比为(5～8)：(1～5)：(1～5)；
优选的，所述发酵混合物的含水量为40％～60％。
生活有机垃圾是指生活垃圾中含有有机物成分的废弃物，包括果皮、菜皮叶、剩饭菜、木头、废纸、菜皮等。
如上所述的绿化垃圾土壤修复剂在盐碱土壤的原位修复中的应用。
如上所述的绿化垃圾土壤修复剂在土壤重金属修复中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)变废为宝。解决了绿化垃圾处理的难题，变垃圾为资源。同时发酵时也可以将城市有机垃圾废物利用；具有生产和应用优势：投资少，能耗低，来源广泛。
(2)解决了土地重金属污染和盐碱地问题，同时把土壤修复优良土壤。绿化垃圾土壤修复剂含有大量的有益菌，以及植物生长所需的各种元素，吸附了高效固氮菌、溶磷菌、解钾菌、拮抗菌等土壤有益菌群的生物有机无机肥料，对农作物生长的促进作用明显好于现在的堆肥，有利于改善农产品品质，提高经济效益。
(3)本发明的绿化垃圾土壤修复剂原料便宜、工艺简单，适于大规模工业化运用，实用性强。
本申请提供的棘孢木霉(Trichoderma asperellum)，菌株名为WL，保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所；保藏时间为：2017年03月23日，保藏编号CGMCC NO.13766。经保藏中心于2017年03月23日检测为存活菌株。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购买获得的常规产品。
实施例1
本实施例提供了含有棘孢木霉孢子粉的微生物菌剂及其制备方法，该方法包括如下步骤：
1)、将保存的菌种先接到PDA培养基平板上，在28℃活化培养至产孢，将所得的孢子粉过筛(200目)，得到所述棘孢木霉孢子粉；
取孢子粉配制成浓度为1×1011个孢子/mL的悬液，得第一微生物液体菌剂。
其中，所述及到的PDA培养基含的配置方法为：称取200g马铃薯，洗净去皮切成小块，加水1000ml煮沸半个小时，纱布过滤，再加10～20g葡萄糖，充分溶解后定容到1000ml，121度灭菌30min.。
2)、将嗜热脂肪土芽孢杆菌和解淀粉芽孢杆菌按说明书记载常规培养并计数，随后溶剂悬浮，得到第二微生物液体菌剂；
其中，第一微生物液体菌剂与第二微生物液体菌剂所用的溶剂配方均为：质量百分数8％～20％乳化剂GeronolVO/01、0.5％～5％羧甲基纤维素钠、10％～15％木质素磺酸钙、0.1％～3％丁基羟基茴香醚、3％～10％有机膨润土、0.1％～0.6％糊精、0.1％～2％防腐剂和24.4％～77.7％植物油组成。
3)、将所述第一微生物液体菌剂与第二微生物液体菌剂混合，测得所得液体菌剂中棘孢木霉孢子的含量为1×1011个/ml。所述棘孢木霉孢子与嗜热脂肪土芽孢杆菌活孢子及解淀粉芽孢杆菌的混合比例为7:5:3。
实施例2
在本实施例中，制备操作同实施例1，与实施例1不同的是，在本实施例中，除添加嗜热脂肪土芽孢杆菌外，还额外添加枯草芽孢杆菌、嗜金属热厌氧杆菌、嗜热侧孢霉、地衣芽孢杆菌，上述菌种按照等比的菌液体积配比构成的复合菌液后加入，含菌量为1-9×1010个/ml。
实施例3
在本实施例中，制备操作同实施例1，与实施例1不同的是，在本实施例中，除添加嗜热脂肪土芽孢杆菌外，还额外添加植物乳杆菌、德氏乳酸乳杆菌、甲烷嗜热微球菌、白色高温放线菌及柠檬酸杆菌，上述菌种按照等比的菌液体积配比构成的复合菌液后加入，含菌量为1-9×1010个/ml。
实施例4
本实施例提供了一种固体菌剂及其制备方法，具体包括以下步骤：
将上述实施例3制成的液体菌剂按照每1千克液体菌剂配20克滑石粉(作为固体载体)的比例加入至滑石粉中充分搅拌混匀，过滤、干燥、粉碎，即得固体菌剂。
实施例5
本实施例中，制备操作同实施例4，与实施例4不同的是，在本实施例中，所用的固体载体为奶粉、滑石粉、细沙以及粘土等比例的混合物。
实施例6
本实施例提供了绿化垃圾土壤修复剂的制备方法，该方法包括如下步骤：
利用绿化垃圾、污泥及生活有机垃圾经过两步微生物发酵制取绿化垃圾和树枝树叶土壤修复剂，方法简单，成本低廉。
1)、原料预处理：
a、去除发酵原料中的塑料、金属、骨头等杂质；
b、将绿化垃圾进入破碎机，经破碎后，原料的粒径在1～5cm；
c、破碎后的绿化垃圾与其他发酵原料混合，绿化垃圾、污泥及生活有机垃圾的混合质量比为6：3：3。将混合后得到的物料进入搅拌机，加水调整含水率并搅拌，使得发酵物料的含水率在40％～60％。
2)、向上步中得到发酵物料加入发酵罐中，加入厌氧瘤胃微生物细菌群和纤毛虫，搅拌均匀进行预发酵。温度保持25～35℃自然发酵2～3天，快速发酵后发酵体基本腐化，木质纤维被分解。使罐内温度升至70～80℃保持2～3天，杀死草种和有害细菌；待罐内温度降至30～35℃，加入5％～10％酵母、5～12％的硅酸盐菌，搅拌均匀，控制温度在30～35℃，继续发酵4～6天；用压滤机过滤；所得滤液可作为可以重复使用发酵菌群。过滤饼可作为土壤基材料进行烘干制后续工序中加入菌种发酵。
3)、加实施例2制备得到的菌剂对上部所得发酵产物再次发酵2～3天，将菌剂与上步得到的发酵物按重量比1:1000的比例混合均匀。同时短时间温度升高到在55-85℃，保持48小时再次杀死病菌成分。
4)、让发酵后得到的产物脱水晾晒，使水分含量低于15％，将粗产品粉碎至粒径1～2mm后包装制成绿化垃圾土壤修复剂。
实验例1
利用本发明实施例6制备得到的绿化垃圾土壤修复剂进行土壤改良试验。
采用本发明提出的绿化垃圾土壤修复剂对北京市大兴区养殖场污染地块A区和北京市污水处理厂污泥堆进行改良试验。具体操作为：在两地各选取2亩荒地作为试验田并检测土壤重金属含量。2014年10月施入本发明产品，后翻耕漫灌，6月5日进行播种，作物为茄子。播种前两日取土样再次进行养分检测，播种后两周进行出苗率测定。试验样地1～3施用的分别为实施例2～4提供的土壤调理剂，其施用方法为一次性撒施，将调理剂均匀撒施在土壤表层、翻耕土壤0cm～20cm，使土壤修复剂与土壤混合均匀，每亩用量300公斤。
经统计，北京市大兴区养殖场污染地块A区茄子出苗率为94.2％，北京市污水处理厂污泥堆的茄子出苗率为94％。茄子产量也可达到正常土地收成的90％以上。
而若在正常种植农作物时，直接施加实施例6制备得到的绿化垃圾土壤修复剂还具有非常明显的增产作用。施用土壤修复剂可显著增加茄子的产量，茄子每公顷增产达9685.4kg，增产率为38.8％，每公顷可增收29598.9元，增产增收效果显著。采用温室盆栽的方法，施用绿化垃圾土壤修复剂对番茄生长和防病的影响。结果表明，施肥后，番茄的株高、生物量明显提高，土壤微生物群落的各项多样性指数都有所提高，并降低了番茄青枯病的发生率。在对大棚秋延迟黄瓜产量和品质的影响中，申请人发现，施加绿化垃圾土壤修复剂可促进黄瓜的生长发育，并显著提高秋延迟黄瓜的产量，比习惯施肥增产4966.67kg/hm2，增幅9.1％；同时，可改善黄瓜品质。这说明本发明提供的绿化垃圾土壤修复剂还与常规肥料配套使用以达到良好的增产作用。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种微生物菌剂，其特征在于，每毫升所述菌剂含有1×1010～12的棘孢木霉WL孢子、1×1010～12的嗜热脂肪土芽孢杆菌活孢子及1×1010～12CFU的解淀粉芽孢杆菌；
其中，棘孢木霉(Trichoderma asperellum)WL保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏编号为：CGMCC NO.13766；保藏时间为：2017年03月23日。
2.根据权利要求1所述的微生物菌剂，其特征在于，所述棘孢木霉WL、嗜热脂肪土芽孢杆菌活孢子及解淀粉芽孢杆菌的混合比例为(5～10):(1～10):(1～5)。
3.根据权利要求1或2所述的微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌剂中还含有植物乳杆菌、里氏木霉、德氏乳酸乳杆菌、甲烷嗜热微球菌、嗜金属热厌氧杆菌、白色高温放线菌、枯草芽孢杆菌、嗜热侧孢霉、地衣芽孢杆菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、柠檬酸杆菌中的一种或多种。
4.一种绿化垃圾和/或有机垃圾的消纳新方法，其特征在于，使用权利要求1～3任一项所述的微生物菌剂对绿化垃圾和/或有机垃圾进行消纳。
5.一种绿化垃圾土壤修复剂，其特征在于，所述绿化垃圾土壤修复剂由权利要求1～3任一项所述的微生物菌剂与发酵混合物发酵制得；
所述发酵混合物包括绿化垃圾、污泥及生活有机垃圾。
6.根据权利要求5所述的绿化垃圾土壤修复剂，其特征在于，所诉绿化垃圾为粒径1～5mm粉碎颗粒。
7.根据权利要求5所述的绿化垃圾土壤修复剂，其特征在于，所述绿化垃圾、污泥及生活有机垃圾的质量比为(5～8)：(1～5)：(1～5)。
8.根据权利要求5所述的绿化垃圾土壤修复剂，其特征在于，所述发酵混合物的含水量为40％～60％。
9.权利要求5～8任一项所述的绿化垃圾土壤修复剂在盐碱土壤的原位修复中的应用。
10.权利要求5～8任一项所述的绿化垃圾土壤修复剂在土壤重金属修复中的应用。
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