CN107641049A - 一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥 - Google Patents
一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，将黑根霉和枯草芽孢杆菌分别进行发酵，以农作物秸秆、木屑、树叶等原料为主要堆肥材料，最后以一定的比例添加腐殖酸，制备具有土壤修复功能的生物有机肥。本发明有益效果：本发明制得的微生物发酵有机肥成本低廉、环境友好，能够吸附土壤中重金属，降低土壤中重金属有效态，显著降低农作物对重金属的吸收，并能够增加土壤有机质，提高土壤肥力。
Description
技术领域
本发明涉及生物有机肥技术领域，特别涉及一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥。
背景技术
土壤是人类赖以生存必不可少的自然资源，是食品安全和人类健康生活的基本保障。近年来，过度的工业活动、农业生产中化肥及农药不合理使用等一系列人为活动造成土壤重金属污染问题日益突出，其中，重金属铅、汞、砷、镉、铬是对人体毒性比较大的五种重金属，重金属镉更被称为“五毒之首”。进入土壤中的重金属无法通过土壤本身固有的生化作用得到降解，长时间的蓄积于土壤环境中，污染面积大，难以消除，严重影响土壤肥力，使农作物减产，甚至绝收。重金属污染具有很强的迁移性，可以通过食物链在动植物及人体内累积，严重影响动物及人体健康。
现有的重金属污染土壤修复技术主要包括物理修复、化学修复、生物修复等。其中物理、化学修复方法具有一定的局限性，不能够大规模的修复土壤，并且可能会造成二次污染，引起土壤肥力下降、土壤结构破坏等。生物修复尤其是微生物修复，不会对土壤带来不良的影响，且具有良好的综合效能，越来越受到人们的重视。目前，国内微生物土壤修复仍处于初级阶段，大多数土壤修复产品都是针对某一单项指标进行修复，功能单一。本发明将两种具有重金属吸附功能的生防菌分别发酵，将发酵料混合之后，添加一定比例的腐殖酸。通过这种方式制得的有机肥能够高效能的吸附土壤重金属，并能减少土传病害。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述技术问题，提供了一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，将黑根霉和枯草芽孢杆菌分别进行发酵，以农作物秸秆、木屑、树叶等原料为主要堆肥材料，最后以一定的比例添加腐殖酸，制备具有土壤修复功能的生物有机肥。这种微生物发酵有机肥其成本低廉、降低农作物对土壤重金属的吸收、减少土壤土传病害，并能够增加土壤有机质，提高土壤肥力。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，由如下重量份的原料制备而成：农家肥65-90，黑根霉发酵液0.5-2.5，枯草芽胞杆菌发酵液0.5-2.5，腐殖酸20-25，水20-45；
上述微生物发酵有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)将黑根霉接种在PDA培养基、枯草芽胞杆菌接种在NA培养基上进行平板培养；
(2)将步骤(1)平板培养后的黑根霉菌丝块接种在PDB液体培养基上培养，制得黑根霉液体培养液；
(3)将步骤(1)中平板培养后的枯草芽孢杆菌转接在NB培养基中进行液体培养，制得枯草芽孢杆菌液体培养液；
(4)将步骤(2)所得黑根霉液体培养液以3-7％的接种量接种在麸皮葡萄糖培养基中制得黑根霉发酵液；
每升麸皮葡萄糖培养基的配方如下：
麸皮50-70g，葡萄糖20g，琼脂18-22g，水定容至1L；
(5)将步骤(3)所得枯草芽孢杆菌液体培养液以3-7％的接种量接种在发酵培养基中培养，制得枯草芽孢杆菌发酵液；
上述发酵培养基配方如下：
蔗糖20g，硫酸铵5g，麸皮50g，柠檬酸三钠2.5g，K2HPO4·3H2O 8g，MgSO 4·7H 2O0.2g，FeSO4.7H2O 0.05g，水定容至1L；
(6)将农家肥原料粉碎，并加入重量为干料的30-50％的水，然后按农家肥干重的2-5％接种步骤(4)制得的黑根霉发酵液，混合均匀，堆肥发酵7-10天，制得黑根霉发酵料；
(7)将农家肥原料机械粉碎，加入干料重量30％-50％的水，混合均匀，按农家肥原料干重2-5％接种步骤(5)制得枯草芽孢杆菌发酵液，混合均匀，堆肥发酵7-10天，制得枯草芽孢杆菌发酵料；
(8)堆肥完成后，将步骤(6)制得的黑根霉发酵料和步骤(7)制得的枯草芽孢杆菌发酵料与腐殖酸以一定的比例混合，制得一种具有修复土壤重金属污染的微生物有机肥；黑根霉发酵料、枯草芽孢杆菌发酵料、腐殖酸的质量比例为30-45：40-45：20-25。
所制得的生物有机肥，黑根霉和枯草芽孢杆菌孢子总和不少于0.2亿/g，有机质含量>55％，水份20％-25％。
进一步的技术方案为所述步骤(1)中的黑根霉的培养条件是25-30℃条件下培养24h-48h。
进一步的技术方案为：所述步骤(1)中的枯草芽孢杆菌的培养条件是30-37℃条件下培养12-24h。
进一步的技术方案为：所述步骤(2)中的液体培养条件是25-30℃、120-180rpm条件下培养6-10天。
进一步的技术方案为：所述步骤(3)中的液体培养条件是30-37℃、150-200rpm条件下培养48-72h。
进一步的技术方案为：所述步骤(4)中的发酵培养条件是25-30℃、120-180rpm条件下培养3-5天。
进一步的技术方案为：所述步骤(5)中的发酵培养条件是30-37℃、150-200rpm条件下培养3-5天。
进一步的技术方案为：所述步骤(6)和(7)中的农家肥原料是秸秆、木屑、树叶。
进一步的技术方案为：所述步骤(6)和(7)中的农家肥粉碎至长度为1-5cm。
进一步的技术方案为：所述步骤(6)和(7)中的堆肥发酵，堆料堆成截面高1.5-2m的条形堆，长度依地形而定，每隔一天翻堆一次。
所述PDA培养基，为常用培养培养基，可按如下配方配置：
马铃薯200g，葡萄糖20g，琼脂18-20g，水定容至1L；
所述PDB培养基，为常用培养基，可按如下配方配置
马铃薯200g，葡萄糖20g，水定容至1L；
所述NA培养基，为常用培养基，可按如下配方配置：
牛肉膏5g，蛋白胨10g、氯化钠5g,葡萄糖20g，琼脂15-20g，水定容至1L；
所述NB培养基，为常用培养基，可按如下配方配置：
牛肉膏5g，蛋白胨10g、氯化钠5g，葡萄糖20g，水定容至1L。
发明有益效果：本发明制得的微生物发酵有机肥，与单一菌种发酵有机肥相比，具有更高的重金属吸附效能，而且能够减轻土壤土传病害，增加土壤有机质，提高土壤肥力。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。下面根据实施例对本发明作进一步详细说明：
实施例一：
一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，由如下重量份的原料制备而成：农家肥72，黑根霉发酵液1.0，枯草芽胞杆菌发酵液1.1，腐殖酸20-25，水40；
上述微生物发酵有机肥的制备方法包括如下步骤：
(1)将黑根霉接种在PDA培养基，28℃进行平板24h，枯草芽胞杆菌接种在NA培养基上，35℃平板培养12h；
(2)用接种环挑取步骤(1)平板培养后的黑根霉菌丝块接种在PDB液体培养基上，28℃、150rpm培养8天，制得黑根霉液体培养液；
(3)将步骤(1)中平板培养后的枯草芽孢杆菌转接在NB培养基上，35℃、180rpm进行液体培养48h，制得枯草芽孢杆菌液体培养液；
(4)将步骤(2)所得黑根霉液体培养液以5％的接种量接种在麸皮葡萄糖培养基中，28℃、150rpm，发酵3天制得黑根霉发酵液；
每升麸皮葡萄糖培养基的配方如下：
麸皮50-70g，葡萄糖20g，琼脂18-22g，水定容至1L；
(5)将步骤(3)所得枯草芽孢杆菌液体培养液以5％的接种量接种在发酵培养基中培养，35℃、180rpm，发酵3天，制得枯草芽孢杆菌发酵液；
上述发酵培养基配方如下：
蔗糖20g，硫酸铵5g，麸皮50g，柠檬酸三钠2.5g，K2HPO4·3H2O 8g，MgSO 4·7H 2O0.2g，FeSO4.7H2O 0.05g，水定容至1L；
(6)将农家肥原料粉碎至长度为1-5cm，并加入重量为干料的40％的水，然后按农家肥干重的3％接种步骤(4)制得的黑根霉发酵液，混合均匀，堆肥发酵10天，制得黑根霉发酵料；
(7)将农家肥原料机械粉碎至长度为1-5cm，加入干料重量40％的水，混合均匀，按原料干重3％接种步骤(5)制得枯草芽孢杆菌发酵液，混合均匀，堆肥发酵10天，制得枯草芽孢杆菌发酵料；
(8)堆肥完成后，将步骤(6)制得的黑根霉发酵料和步骤(7)制得的枯草芽孢杆菌发酵料与腐殖酸以一定的比例混合，制得一种具有修复土壤重金属污染的微生物有机肥。黑根霉发酵料、枯草芽孢杆菌发酵料、腐殖酸的质量比例为35：40：25。
实施例二：一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，由如下重量份的原料制备而成：农家肥75，黑根霉发酵液1.7，枯草芽胞杆菌发酵液2.1，腐殖酸20，水30；
(1)将黑根霉接种在PDA培养基，26℃进行平板36h，枯草芽胞杆菌接种在NA培养基上，31℃平板培养24h；
(2)用接种环挑取步骤(1)平板培养后的黑根霉菌丝块接种在PDB液体培养基上，28℃、120rpm培养10天，制得黑根霉液体培养液；
(3)将步骤(1)中平板培养后的枯草芽孢杆菌转接在NB培养基上，31℃、150rpm进行液体培养60h，制得枯草芽孢杆菌液体培养液；
(4)将步骤(2)所得黑根霉液体培养液以4％的接种量接种在麸皮葡萄糖培养基中，26℃、150rpm，发酵培养4天，制得黑根霉发酵液；
每升麸皮葡萄糖培养基的配方如下：
麸皮50-70g，葡萄糖20g，琼脂18-22g，水定容至1L；
(5)将步骤(3)所得枯草芽孢杆菌液体培养液以4％的接种量接种在发酵培养基，31℃、150rpm发酵培养培养5天，制得枯草芽孢杆菌发酵液；
上述发酵培养基配方如下：
蔗糖20g，硫酸铵5g，麸皮50g，柠檬酸三钠2.5g，K2HPO4·3H2O 8g，MgSO 4·7H 2O0.2g，FeSO4.7H2O 0.05g，水定容至1L；
(6)将农家肥原料粉碎至长度为1-5cm，并加入重量为干料的50％的水，然后按农家肥干重的5％接种步骤(4)制得的黑根霉发酵液，混合均匀，堆肥发酵8天，制得黑根霉发酵料；
(7)将农家肥原料机械粉碎至长度1-5cm，加入干料重量50％的水，混合均匀，按原料干重5％接种步骤(5)制得枯草芽孢杆菌发酵液，混合均匀，堆肥发酵8天，制得枯草芽孢杆菌发酵料；
(8)堆肥完成后，将步骤(6)制得的黑根霉发酵料和步骤(7)制得的枯草芽孢杆菌发酵料与腐殖酸以一定的比例混合，制得一种具有修复土壤重金属污染的微生物有机肥。黑根霉发酵料、枯草芽孢杆菌发酵料、腐殖酸的质量比例为35：45：20。
实施例三：
本发明将实施例一制备的肥料应用于对土壤的影响，供试土壤来自济南市郊区，所用土壤为棕壤土，将受试土壤过2mm筛，同时将Cu(NO3)2.3H2O、Pb(NO3)2、Cd(NO3)2.4H2O在均匀搅拌下加入土壤中，老化六个月，期间定时浇蒸馏水，老化处理完成后，将土壤再次磨碎，将实施例1制备的微生物生物发酵有机肥按土壤质量的3％加入，搅拌均匀后，将处理后土壤分状于12号自封袋置于花盆中，每个花盆装土2kg。分别于处理的第0天、15天、40天采集受试土样数据，并绘制如下表格。
实验结果表明，加入该微生物发酵有机肥平衡30d后，土壤中重金属有效态铜、镉、铅的含量均显著下降，并且对土壤中有效态镉的清除率达到了67.09％。
实施例四：
为进一步说明本发明应用价值，本实验选取了一块镉、铅污染的农田作为试验田，整地时施用本发明实施例1的微生物发酵有机肥，第二年取样采集数据。
实验结果表明，该微生物发酵有机肥对土壤重金属污染具有高效的修复能力，能够显著降低土壤重金属有效态，提高土壤中速效磷和速效钾的含量，降低作物发病率，并能提高土壤有机质含量。
Claims (10)
1.一种修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：由如下重量份的原料制备而成：农家肥65-90，黑根霉发酵液0.5-2.5，枯草芽胞杆菌发酵液0.5-2.5，腐殖酸20-25，水20-45；
所述微生物发酵有机肥的制备方法包括如下步骤：
（1）将黑根霉接种在PDA培养基、枯草芽胞杆菌接种在NA培养基上进行平板培养；
（2）将步骤（1）平板培养后的黑根霉菌丝块接种在PDB液体培养基上培养，制得黑根霉液体培养液；
（3）将步骤（1）中平板培养后的枯草芽孢杆菌转接在NB培养基中进行液体培养，制得枯草芽孢杆菌液体培养液；
（4）将步骤（2）所得黑根霉液体培养液以3-7%的接种量接种在麸皮葡萄糖培养基中制得黑根霉发酵液；
每升麸皮葡萄糖培养基的配方如下：
麸皮50-70 g，葡萄糖 20 g，琼脂 18-22 g，水定容至1L；
（5）将步骤（3）所得枯草芽孢杆菌液体培养液以3-7%的接种量接种在发酵培养基中培养，制得枯草芽孢杆菌发酵液；
上述发酵培养基配方如下：
蔗糖 20 g，硫酸铵5 g，麸皮50 g，柠檬酸三钠 2.5 g，K2 HPO4 ·3H2O 8g，MgSO 4·7H 2O 0.2g，FeSO4·7H2O 0.05 g，水定容至1 L；
（6）将农家肥原料粉碎，并加入重量为干料的30-50%的水，然后按农家肥干重的2-5%接种步骤（4）制得的黑根霉发酵液，混合均匀，堆肥发酵7-10天，制得黑根霉发酵料；
（7）将农家肥原料机械粉碎，加入干料重量30%-50%的水，混合均匀，按农家肥原料干重2-5%接种步骤（5）制得枯草芽孢杆菌发酵液，混合均匀，堆肥发酵7-10天，制得枯草芽孢杆菌发酵料；
（8）堆肥完成后，将步骤（6）制得的黑根霉发酵料和步骤（7）制得的枯草芽孢杆菌发酵料与腐殖酸以一定的比例混合，制得一种具有修复土壤重金属污染的微生物有机肥；黑根霉发酵料、枯草芽孢杆菌发酵料、腐殖酸的质量比例为30-45：40-45：20-25。
2.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（1）中的黑根霉的培养条件是25-30℃ 条件下培养24 h-48 h。
3.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（1）中的枯草芽孢杆菌的培养条件是30-37℃ 条件下培养12-24 h。
4.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（2）中的液体培养条件是25-30℃、120-180 rpm条件下培养6-10天。
5.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（3）中的液体培养条件是30-37℃、150-200 rpm 条件下培养48-72 h。
6.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（4）中的发酵培养条件是25-30℃、120-180 rpm条件下培养3-5天。
7.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（5）中的发酵培养条件是30-37℃、150-200 rpm条件下培养3-5天。
8.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（6）和（7）中的农家肥原料是秸秆、木屑、树叶。
9.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（6）和（7）中的农家肥粉碎至长度为1-5 cm。
10.根据权利要求1所述的修复土壤重金属污染的微生物发酵有机肥，其特征在于：所述步骤（6）和（7）中的堆肥发酵，堆料堆成截面高1.5-2 m的条形堆，长度依地形而定，每隔一天翻堆一次。
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