CN106905981A - 一种沙化土壤微生物修复剂及其制备方法和使用方法 - Google Patents

一种沙化土壤微生物修复剂及其制备方法和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种沙化土壤的微生物修复剂及其制备方法和使用方法，所述微生物修复剂按重量份计，由以下组分组成：微生物发酵菌液10‑20份、人造腐殖酸8‑10份、土壤保水剂30‑50份、海泡石25‑35份；所述微生物发酵菌液包括枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的混合发酵菌液。该微生物修复剂用于沙化土壤的恢复，效果显著，能够提高沙化土壤的含水量，经修复后的土壤能为植物生长提供条件，该微生物修复剂与基肥和复合肥混合使用，微生物修复剂的首次使用量为：3‑5 kg/亩，以后每半年的维护量为：1‑2 kg/亩。

Description

一种沙化土壤微生物修复剂及其制备方法和使用方法
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种沙化土壤的微生物修复剂，该微生物修复剂的制备方法，以及其使用方法。
背景技术
我国的土壤分布国情表明我国是世界上沙漠化土地最多的国家之一，也是受沙漠化危害最为严重的国家之一，特别是在北方干旱半干旱地区，土地沙漠化的面积逐年扩增。日益扩增的土地沙化退化，已导致我国的生态环境遭受严重恶化，水土流失加剧，沙尘暴频发，研发防治和修复土地沙漠化的方法已刻不容缓。
目前，修复和治理土地沙漠化的常用方法包括以下三种：
(1)植物修复技术。该方法主要采用保护性耕作、退耕还林还草和围栏封育技术三类方式，三类方式均具有一定的优点和缺陷，是现阶段被广泛采用的沙漠治理和防范技术，其重点是在与沙化防范和沙化初期的治理修复工作，但是对于大面积的沙化土地的治理，不能达到返绿的效果。
(2)化学修复技术。该方法主要是采用功能性高分子材料的应用，通过高分子材料制成防护土壤的覆盖层、绿化用的被膜层，中间夹有植物种子、有机、无机物质及缓释肥料等，达到固沙返绿的治理效果。该方法在环境保护和工艺生产技术方面存在重大缺陷，其一是由于生产被膜的原料是化工原料PVA，降解性能差；其二是工艺技术成本很高，由于我国沙漠化土地面积巨大，在推广应用方面存在一定困难。
(3)微生物修复技术
微生物修复技术是通过培育各类微生物特别是丝状菌、真菌及放线菌粘结土壤颗粒形成团聚体，分解土壤中的有机质和各类纤维素、木质素和蛋白质等物质，形成具有酶活性的土壤，促进有机化合物循环，改良沙土性质，促进了结皮层的形成。由于土壤微生物能生活在各种极端环境中，具有广泛的生态适应性，因此在降水稀少的荒漠地区，许多耐旱、耐高温的土壤微生物种类仍然能够生活在沙土的表面，在荒漠地表生物结皮各阶段起十分重要的作用，因此微生物修复技术用于修复沙化土壤前景巨大。
由于我国沙化土壤面积大，沙化的修复治理较其他性质的土壤修复困难，且微生物修复技术研发还不够成熟，现有的微生物修复方法很难在沙化土壤治理中起到较好的效果。另外，尚没有开发出一种将化学修复与微生物修复完美结合的防治沙化土壤的方法，能否提供一种新的方法用于沙化土壤的治理，成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题，而提供一种沙化土壤的微生物修复剂，以及该微生复修复剂的制备方法和使用方法，将其用于沙化土壤的修复治理，能够起到很好的防治和修复效果。
本发明的目的之一是提供一种沙化土壤的微生物修复剂，所述微生物修复剂，按重量份计，由以下组分组成：微生物发酵菌液10-20份、人造腐殖酸8-10份、土壤保水剂30-50份、海泡石25-35份；所述微生物发酵菌液包括枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的混合发酵菌液。
本发明的微生物修复剂是将化学修复与微生物修复进行结合的专门针对沙化土壤的修复，该微生物修复剂采用了微生物发酵菌液作为微生物修复制剂，通过选择在沙化土壤中具有较强适应力的微生物菌种，并采用人造腐殖酸作为化学修复制剂，二者相互结合，对于沙化土壤的修复起到了很好的恢复效果。
研究过程中申请人发现，本发明的微生物发酵菌液和人造腐殖酸并不能通过简单混合实现良好的恢复效果，由于微生物发酵菌液中微生物的活性在沙化土壤中容易受到影响，且人造腐殖酸中含有的微生物会与微生物发酵菌液中的微生物产生拮抗竞争作用，从而影响了微生物修复剂的防治效果。发明人通过反复实验发现，通过向其中加入海泡石，能够起到很好的协调增效作用，由于海泡石的比表面积非常大，具有强大的吸附能力，且可以作为微生物发酵菌液的良好载体，海泡石可以将微生物发酵菌液吸附在其表面，并从土壤中吸附有机质供给微生物营养，从而保证了微生物发酵菌液中的菌种能够在海泡石表面保持长时间的活性，很好地解决了微生物发酵菌液与人造腐殖酸应用效果受限的问题。
本发明进一步在微生物修复剂组分中加入土壤保水剂，土壤保水剂具有较强的吸水和保水作用，能够在初期的恶化环境里对微生物起到缓冲作用，进一步维持后期微生物的活性，从而发挥良好的修复效果，并为微生物活动提供水分环境。
进一步的，所述微生物发酵菌液中各菌种加入的重量百分比为：枯草芽孢杆菌50-55％，产朊假丝酵母30-35％，链霉菌10-15％，由于不同微生物之间容易存在拮抗竞争作用，因此各菌种的百分占比要合理分配，本发明以该菌种的重量百分比进行添加，起到了非常好的沙化修复效果。
进一步的，所述微生物发酵菌液中各菌种的含量为：
枯草芽孢杆菌：1*107-1*109个活菌/g；
产朊假丝酵母：5*105-5*106个活菌/g；
链霉菌：1*106-1*107个活菌/g。
上述菌种的含量是充分依据沙化土壤中的水分环境和有机质含量进行设定，能够最佳化保持各菌种的活动环境，起到很好的修复效果。
进一步的，所述人造腐殖酸为蓖麻或蓖麻与蓖麻子的混合物经微生物降解而得。由于蓖麻适宜生长在热带或南方温度较高的地区，因此采用蓖麻降解制得的人造腐殖酸对沙化土壤能够起到较好的修复效果，该人造腐殖酸含有的微生物适宜在沙化地区生长存活，且申请人发现，采用蓖麻制备得到的人造腐殖酸与本发明中的微生物发酵菌液之间，微生物的拮抗作用较弱，土壤修复效果较好。
进一步的，所述土壤保水剂为草炭和聚乙烯醇树脂的混合物，所述草炭与聚乙烯醇树脂的重量比为2:1，将草炭与聚乙烯醇树脂按照本发明的比例添加，作为沙化土壤修复时的保水剂，效果显著，保水能力强，且能够直接向土壤或微生物发酵菌液中提供水分。
本发明的目的之二是提供一种沙化土壤微生物修复剂的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)分别取枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的母种在各自的培养基上进行接种培养，获得各菌种的发酵菌液；
(2)将步骤(1)所得各菌种的发酵菌液按比例混合，得到混合发酵菌液，所述混合发酵菌液中各菌种的重量百分比为：枯草芽孢杆菌50-55％，产朊假丝酵母30-35％，链霉菌10-15％；
(3)将步骤(2)所得混合发酵菌液先与海泡石混合均匀，然后再与人造腐殖酸进行混合，三者的加入量按以下重量份计：微生物发酵菌液10-20份、人造腐殖酸8-10份、海泡石25-35份；
(4)将步骤(3)所得物与土壤保水剂进行混合，得到沙化土壤微生物修复剂，所述土壤保水剂的用量为30-50份。
按照本发明的制备方法，可以获得效果优良的微生物修复剂，能够协调解决微生物发酵菌液与人造腐殖酸的微生物之间的拮抗竞争关系，对沙化土壤的恢复效果好。
进一步的，步骤(2)中所述混合发酵菌液中各菌种的含量为：
枯草芽孢杆菌：1×107～1×109个活菌/g；
产朊假丝酵母：5×105～5×106个活菌/g；
链霉菌：1×106～1×107个活菌/g。
进一步的，步骤(3)中所述的人造腐殖酸为蓖麻或蓖麻与蓖麻子的混合物经微生物降解而得。
进一步的，步骤(4)中所述土壤保水剂为草炭和聚乙烯醇树脂的混合物，所述草炭与聚乙烯醇树脂的重量比为2:1。
本发明的目的之三是提供上述沙化土壤微生物修复剂的使用方法，该微生物修复剂是与基肥和复合肥混合使用，微生物修复剂的首次使用量为：3-5kg/亩，以后每半年的维护量为：1-2kg/亩。
本发明的有益效果在于：本发明将微生物修复方法和化学修复方法进行结合，研制出了一种适合沙化土壤修复的微生物修复剂，该微生物修复剂中微生物的活性充分，能够在沙化环境下长时间生存，且本发明的微生物发酵菌液与人造腐殖酸中的微生物可以很好共存，起到协同增效的作用，对沙化土壤的恢复起到了很好的效果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体描述，有必要指出的是，以下实施例仅仅用于对本发明进行解释和说明，并不用于限定本发明。本领域技术人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
一种沙化土壤的微生物修复剂，按照以下方法制备而成：
(1)分别取枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的母种在各自的培养基上进行接种培养，获得各菌种的发酵菌液；
(2)将步骤(1)所得各菌种的发酵菌液按比例混合，得到混合发酵菌液，所述混合发酵菌液中各菌种的重量百分比为：枯草芽孢杆菌50％，产朊假丝酵母35％，链霉菌15％；
(3)将步骤(2)所得混合发酵菌液先与海泡石混合均匀，然后再与人造腐殖酸进行混合，三者的加入量按以下重量份计：微生物发酵菌液10份、人造腐殖酸8份、海泡石25份；
(4)将步骤(3)所得物与土壤保水剂进行混合，得到沙化土壤微生物修复剂，所述土壤保水剂的用量为30份。
实施例2
一种沙化土壤的微生物修复剂，按照以下方法制备而成：
(1)分别取枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的母种在各自的培养基上进行接种培养，获得各菌种的发酵菌液；
(2)将步骤(1)所得各菌种的发酵菌液按比例混合，得到混合发酵菌液，所述混合发酵菌液中各菌种的重量百分比为：枯草芽孢杆菌55％，产朊假丝酵母30％，链霉菌15％；
(3)将步骤(2)所得混合发酵菌液先与海泡石混合均匀，然后再与人造腐殖酸进行混合，三者的加入量按以下重量份计：微生物发酵菌液20份、人造腐殖酸10份、海泡石35份；
(4)将步骤(3)所得物与土壤保水剂进行混合，得到沙化土壤微生物修复剂，所述土壤保水剂的用量为50份。
实施例3
一种沙化土壤的微生物修复剂，按照以下方法制备而成：
(1)分别取枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的母种在各自的培养基上进行接种培养，获得各菌种的发酵菌液；
(2)将步骤(1)所得各菌种的发酵菌液按比例混合，得到混合发酵菌液，所述混合发酵菌液中各菌种的重量百分比为：枯草芽孢杆菌55％，产朊假丝酵母35％，链霉菌10％；
(3)将步骤(2)所得混合发酵菌液先与海泡石混合均匀，然后再与人造腐殖酸进行混合，三者的加入量按以下重量份计：微生物发酵菌液15份、人造腐殖酸9份、海泡石30份；
(4)将步骤(3)所得物与土壤保水剂进行混合，得到沙化土壤微生物修复剂，所述土壤保水剂的用量为40份。
对比实施例1
按照实施例1的方法制备微生物修复剂，区别在于：步骤(3)中不添加海泡石，直接将混合发酵菌液与人造腐殖酸混合，再进行步骤(4)的操作。
对比实施例2
按照实施例2的方法制备微生物修复剂，区别在于：步骤(3)中的海泡石替换为粘土，用量保持不变。
对比实施例3
按照实施例3的方法制备微生物修复剂，区别在于：步骤(2)中将混合发酵菌液中各菌种的重量百分比调整为：枯草芽孢杆菌40％，产朊假丝酵母40％，链霉菌20％。
实用例1
将实施例1-3所得微生物修复剂用于内蒙古赤峰市某沙化土壤的修复，该地区的总沙化面积达80％以上，土壤含水量低于1％，按照以下方法进行土壤修复工作：微生物修复剂首次使用量为：3kg/亩，以后每半年的维护量为：1kg/亩，并与基肥和复合肥混合使用，基肥和复合肥按照通常用量施用，从2012年10月开始，总共维护3年，微生物修复剂施用半年后，即在2013年4月开始种植春小麦种子，20天后统计种子发芽率，2年后植物成活率、植被盖度和土壤含水量，所得结果如表1所示：
表1
从表1可以看出，本发明实施例1-3中的微生复修复剂对沙化土壤的修复效果较好，植物生长性能好。
应用例2
将对比实施例1-3所得微生物修复剂用于内蒙古赤峰市某沙化土壤的修复，该地区的总沙化面积达80％以上，土壤含水量低于1％，按照以下方法进行土壤修复工作：微生物修复剂首次使用量为：5kg/亩，以后每半年的维护量为：2kg/亩，并与基肥和复合肥混合使用，基肥和复合肥按照通常用量施用，从2012年10月开始，总共维护3年，微生物修复剂施用半年后，即在2013年4月开始种植春小麦种子，20天后统计种子发芽率，2年后植物成活率、植被盖度和土壤含水量，所得结果如表2所示：
表2
从表2可以看出，不采用本发明的修复剂进行沙化土壤的恢复，土壤含水量较低，植物生长较差，修复效果不显著。

Claims (10)

1.一种沙化土壤微生物修复剂，其特征在于，按重量份计，由以下组分组成：微生物发酵菌液10-20份、人造腐殖酸8-10份、土壤保水剂30-50份、海泡石25-35份；所述微生物发酵菌液包括枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的混合发酵菌液。
2.根据权利要求1所述的沙化土壤微生物修复剂，其特征在于，所述微生物发酵菌液中各菌种加入的重量百分比为：枯草芽孢杆菌50-55 %，产朊假丝酵母30-35 %，链霉菌10-15%。
3.根据权利要求1所述的沙化土壤微生物修复剂，其特征在于，所述微生物发酵菌液中各菌种的含量为：
枯草芽孢杆菌：1×107～1×109个活菌/g；
产朊假丝酵母：5×105～5×106个活菌/g；
链霉菌：1×106～1×107个活菌/g。
4.根据权利要求1所述的沙化土壤微生物修复剂，其特征在于，所述人造腐殖酸是由蓖麻或蓖麻与蓖麻子的混合物经微生物降解而得。
5.根据权利要求1所述的沙化土壤微生物修复剂，其特征在于，所述土壤保水剂为草炭和聚乙烯醇树脂的混合物，所述草炭与聚乙烯醇树脂的重量比为2:1。
6.一种沙化土壤微生物修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）分别取枯草芽孢杆菌、产朊假丝酵母和链霉菌的母种在各自的培养基上进行接种培养，获得各菌种的发酵菌液；
（2）将步骤（1）所得各菌种的发酵菌液按比例混合，得到混合发酵菌液，所述混合发酵菌液中各菌种的重量百分比为：枯草芽孢杆菌50-55 %，产朊假丝酵母30-35 %，链霉菌10-15 %；
（3）将步骤（2）所得混合发酵菌液先与海泡石混合均匀，然后再与人造腐殖酸进行混合，三者的加入量按以下重量份计：微生物发酵菌液10-20份、人造腐殖酸8-10份、海泡石25-35份；
（4）将步骤（3）所得物与土壤保水剂进行混合，得到沙化土壤微生物修复剂，所述土壤保水剂的用量为30-50份。
7.根据权利要求6所述的沙化土壤微生物修复剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述混合发酵菌液中各菌种的含量为：
枯草芽孢杆菌：1*107-1*109个活菌/g；
产朊假丝酵母：5*105-5*106个活菌/g；
链霉菌：1*106-1*107个活菌/g。
8.根据权利要求6所述的沙化土壤微生物修复剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中所述的人造腐殖酸是由蓖麻或蓖麻与蓖麻子的混合物经微生物降解而得。
9.根据权利要求6所述的沙化土壤微生物修复剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述土壤保水剂为草炭和聚乙烯醇树脂的混合物，所述草炭与聚乙烯醇树脂的重量比为2:1。
10.一种如权利要求1-5所述的沙化土壤微生物修复剂和如权利要求6-9所述的方法制备得到的沙化土壤微生物修复剂的使用方法，其特征在于，是与基肥和复合肥混合使用，微生物修复剂的首次使用量为：3-5 kg/亩，以后每半年的维护量为：1-2 kg/亩。
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