CN108048111A - 微生物多功能土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微生物多功能土壤改良剂及其制备方法，其组分为微生物、沼液、膨胀珍珠岩（或表面开孔的陶粒）和珍珠岩粉。将有机肥与微生物改良剂相结合，以膨胀珍珠岩（或表面开孔的陶粒）作为微生物载体，用以改善土壤环境、为微生物提供庇护以及对沼液的资源化利用等。通过多种微生物的协同作用，达到促进植物根系生长、增强根系吸收能力、抑制植物体内外病原菌繁殖、减轻病虫害、降低农药残留、抑制致病菌的生长繁殖、增加土壤有机质、修复有机物污染与无机物污染土壤等目的。本发明所述的土壤改良剂作为一种兼具修复已污染土壤、改善贫瘠土壤条件和增加土壤肥力的新型微生物多功能土壤改良剂，具有很大的研究价值和应用潜力。

Description

微生物多功能土壤改良剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，具体是一种微生物多功能土壤改良剂及其制备方法。

背景技术

土壤是由岩石风化而成的矿物质、动植物、微生物残体腐解产生的有机质、土壤生物以及水分、空气、氧化的腐殖质等组成。多年来，在农作物栽培中，化学肥料的用量在不断增加，有机肥料的用量越来越少，而农作物对化学肥料的利用率仅仅在30%左右，约70%的化学肥料沉积固定在土壤中或随雨水流失于江河中而不被农作物吸收和利用，造成土壤板结，环境污染，江河和地下水富营养化日趋严重，土壤有机质含量降低，肥力下降，土壤中有益微生物的生存空间变小，数量减少，农作物的抗病、抗寒、抗早能力减弱，病虫害的发生越来越严重，导致农作物品质下降，产量降低。因此迫切需要应用土壤改良剂来修复退化土壤。

目前，土壤改良剂主要有天然改良剂、合成改良剂和生物改良剂。其中天然改良剂利用天然矿物、固体废弃物和有机质物料等直接施于土壤对土壤进行修复。合成改良剂是利用人工合成的高分子有机聚合物通过改善土壤物理性状，对肥料进行吸附与释放来改良土壤。生物改良剂利用生物控制剂、微生物接种菌、菌根和蚯蚓等来修复退化土壤。尽管上述土壤改良剂能够在一定程度上恢复或提高土壤功效，但是单一类型土壤改良剂存在改良效果不全面，持续期短等缺陷，因此优势互补、协同工作的新型多功能土壤改良剂研制越来越迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种对土壤有多重改良效果的新型微生物多功能土壤改良剂及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种微生物多功能土壤改良剂，由微生物组分和肥料组分组成。

其中，微生物组分由膨胀珍珠岩或表面开孔的陶粒吸附复合微生物菌液制成，复合微生物菌液中的微生物包括侧孢芽孢杆菌、光合菌群、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，菌液含有的有效活菌数：侧孢芽孢杆菌(1.0~1.5)×10⁶个/mL，光合菌群(1.0~1.5)×10⁶个/mL，枯草芽孢杆菌(2.0~2.5)×10⁶个/mL和地衣芽孢杆菌(1.0~1.5)×10⁶个/mL；每升菌液所对应的膨胀珍珠岩或表面开孔的陶粒为400~450g。

肥料组分由膨胀珍珠岩和珍珠岩粉吸附沼液制成，每升沼液所对应的珍珠岩为600~700g，其中，珍珠岩中膨胀珍珠岩和珍珠岩粉的重量比例为1:1~1:1.5。

土壤改良剂中，微生物组分和肥料组分的质量比为1:1~2:1。

吸附复合微生物制剂的载体采用膨胀珍珠岩（或表面开孔的陶粒），膨胀珍珠岩的粒径范围为2.0mm~10.0mm；吸附沼液的载体采用膨胀珍珠岩和珍珠岩粉，膨胀珍珠岩的粒径范围为2.0mm~8.0mm，珍珠岩粉的粒径范围为0.15mm~1.0mm。

上述微生物多功能土壤改良剂的制备方法，如下：

Ⅰ、微生物组分的制备

（1）、筛选侧孢芽孢杆菌、光合菌群、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，对菌株进行纯化和培养；制备微生物的培养基：

a、侧孢芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：蛋白胨0.4%、乳糖1.0%、牛肉浸粉0.5%、三号胆盐0.4%、琼脂1.5%、柠檬酸钠0.8%、柠檬酸铁0.14%、煌绿 0. 00005%、硫代硫酸钠0.6%，余量为蒸馏水；

b、地衣芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：酵母提取物0. 5%，蛋白陈1%，氯化钠1%，琼脂1. 5%，余量为蒸馏水；

c、枯草芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：葡萄糖2%、蛋白胨1.5、氯化钠0.5%、牛肉膏0.05%、琼脂2%，余量为蒸馏水；

d、光合菌群的培养基由以下质量百分比的物质组成：磷酸氢二钾0.05%，磷酸二氢钾0.05%，硫酸铵0.1%，硫酸镁0.5%，乙酸钠0.2g，酵母浸出汁或酵母膏 0.2%，余量为消毒海水；

（2）、将上述四种微生物菌种（侧孢芽孢杆菌、光合菌群、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌）按常规方式接种至pH值为6~7的液体培养基中，振荡培养24h，获得复合菌液；

（3）、将所得复合菌液用离心机以转速4000r/min离心20min，获得菌泥；

（4）、将菌泥在灭菌后的蒸馏水中重悬，然后稀释至菌液所含菌体浓度为(5.0~7.0)×10⁶个/mL，然后采用真空浸渍法将菌液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒（每升菌液对应的膨胀珍珠岩用量为400~450g）的表面和内部孔隙中，构成微生物组分；

Ⅱ、肥料组分的制备

采用真空浸渍法将沼液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒和珍珠岩粉的表面和内部孔隙中，构成肥料组分；其中，每升沼液对应的珍珠岩（膨胀珍珠岩颗粒和珍珠岩粉）用量为600~700g，其中，膨胀珍珠岩和珍珠岩粉的比例为1:1~1:1.5；

Ⅲ、对微生物组分和肥料组分混合后构成土壤改良剂，在45±2℃温度下进行干燥；

Ⅳ、对干燥后的土壤改良剂（分别吸附复合菌和沼液的珍珠岩）表面喷洒酵母膏溶液，并对其进行第二次干燥；其中，每升酵母膏溶液各组成成分含量：蒸馏水1L，酵母膏1g。

与现有土壤改良技术相比，本发明的主要优势如下：

第一、本发明将天然矿物、有机废弃物和微生物改良剂三种类型土壤改良剂有机结合，可以发挥各自优点，有效克服单一类型改良剂存在的改良效果不充分、不全面问题。

第二、本发明包含不同菌种微生物，不同菌种微生物之间无拮抗作用，而且复合微生物制剂中的侧孢芽孢杆菌具有促进植物根系生长、增强根系吸收能力、抑制植物体内外病原菌繁殖、减轻病虫害、降低农药残留、改良疏松土壤、解决土壤板结现象等作用；地衣芽孢杆菌能产生抗活性物质，并具有独特的生物夺氧作用机制，能抑制致病菌的生长繁殖；光合菌群以土壤接受的光和热为能源，将土壤中的硫氢和碳氢化合物中的氢分离出来，变有害物质为无害物质，并以植物根部的分泌物、有机物、有害气体（硫化氢等）及二氧化碳、氮等为基质，合成糖类、氨基酸类、维生素类、氮素化合物、抗病毒物质和生理活性物质等，有效保持土壤肥沃和促进动植物生长。总之，本发明所用的微生物具有修复土壤生态系统的作用。

第三、本发明复合微生物制剂中的地衣芽孢杆菌能降解重金属，而枯草芽孢杆菌具有很好的降解土壤中有机磷、钾的功效，所以本发明所述的土壤改良剂具有同时修复有机物污染与无机物污染的功效。

第四、将微生物吸附到膨胀珍珠岩（或陶粒）中，一方面可以将微生物与过酸或盐碱度过大的土壤隔离，防止微生物因过酸或盐碱度过大而活性降低，甚至失去活性；另一方面，由于珍珠岩能疏松土壤，改善土壤板结，提高土壤保水性、持水性，故能改善土壤环境，为微生物的生长与繁殖提供一个合适的环境。

第五、利用膨胀珍珠岩和珍珠岩粉吸附沼液制得的肥料，使沼液这种废弃物变为肥料这种有用的产品，变废为宝，而沼液中含有一定量的有机质和氮磷钾，其过滤后珍珠岩有机肥肥效与堆肥接近，有效实现了对沼液的资源化利用。

第六、珍珠岩对有机肥和氮磷钾具有保肥、缓释作用，即有效控制农作物对有机质和氮磷钾的利用速度，防止肥效释放过量出现烧苗现象。

本发明所述的新型微生物多功能土壤改良剂及其制备方法，其组分为微生物、沼液、膨胀珍珠岩（或表面开孔的陶粒）和珍珠岩粉。它将有机肥与微生物改良剂相结合，以膨胀珍珠岩（或表面开孔的陶粒）作为微生物载体，用以改善土壤环境、为微生物提供庇护以及对沼液的资源化利用等。通过多种微生物的协同作用，达到促进植物根系生长、增强根系吸收能力、抑制植物体内外病原菌繁殖、减轻病虫害、降低农药残留、抑制致病菌的生长繁殖、增加土壤有机质、修复有机物污染与无机物污染土壤等目的。

本发明所述的土壤改良剂作为一种兼具修复已污染土壤、改善贫瘠土壤条件和增加土壤肥力的新型微生物多功能土壤改良剂，具有很大的研究价值和应用潜力。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施例进行详细说明。

实施例1

一、一种新型微生物多功能土壤修复剂，由1kg微生物组分（每升菌液所对应的膨胀珍珠岩为400g）和1kg肥料组分组成（每升沼液所对应的珍珠岩为600g，其中膨胀珍珠岩为300g，珍珠岩粉为300g）。

微生物组分由吸附复合微生物的膨胀珍珠岩组成，膨胀珍珠岩高温消毒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：侧孢芽孢杆菌1×10⁶个/mL，光合菌群1.5×10⁶个/mL，枯草芽孢杆菌2.0×10⁶个/mL和地衣芽孢杆菌1×10⁶个/mL，每升菌液所对应的膨胀珍珠岩为400g。

肥料组分由膨胀珍珠岩和珍珠岩粉吸附沼液而制成，每升沼液所对应的珍珠岩为600g，其中膨胀珍珠岩为300g，珍珠岩粉为300g。

二、具体的制备方法如下：

（1）、微生物培养

分别将侧孢芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌和光合菌群接种于相应的培养基中进行培养，获得菌种。

所述培养基各组成成分如下：

a、侧孢芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：蛋白胨0.4%、乳糖1.0%、牛肉浸粉0.5%、三号胆盐0.4%、琼脂1.5%、柠檬酸钠0.8%、柠檬酸铁0.14%、煌绿 0. 00005%、硫代硫酸钠0.6%，余量为蒸馏水。

b、地衣芽抱杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：酵母提取物0.5%，蛋白陈1%，氯化钠1%，琼脂1.5%，余量为蒸馏水。

c、枯草芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：葡萄糖2%、蛋白胨1.5、氯化钠0.5%、牛肉膏0.05%、琼脂2%，余量为蒸馏水。

d、光合菌群的培养基由以下质量百分比的物质组成：磷酸氢二钾0.05%，磷酸二氢钾0.05%，硫酸铵0.1%，硫酸镁0.5%，乙酸钠0.2g，酵母浸出汁（或酵母膏）0.2%，余量为消毒海水。

（2）、制备微生物组分和肥料组分

a、分别取步骤（1）培养得到的各菌种，然后将菌种（侧孢芽孢杆菌、光合菌群、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌）按常规方式接种至pH值为7的液体培养基中，振荡培养24h；

b、将所得复合菌液用离心机以转速4000r/min离心20min，获得菌泥；

c、将菌泥在灭菌后的蒸馏水中重悬，然后稀释至菌液所含菌体浓度为5.5×10⁶个/mL，然后采用真空浸渍法将菌液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒（每升菌液对应的膨胀珍珠岩用量为400g）的表面和内部孔隙中，获得微生物组分；

d、采用直接浸渍法将沼液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒和珍珠岩粉（每升沼液对应的珍珠岩用量为600g，其中膨胀珍珠岩为300g，珍珠岩粉为300g）的表面和内部孔隙中，获得肥料组分；

（3）、对上述吸附复合菌和沼液的珍珠岩，即微生物组分和肥料组分混合后构成土壤改良剂，在45±2℃温度下进行干燥；

（4）、对干燥后的吸附复合菌和沼液的珍珠岩表面喷洒酵母膏混合溶液（每升各组成成分含量：蒸馏水1L，酵母膏1g），并对其进行第二次干燥。

三、使用本实施例制备的新型微生物多功能土壤改良剂修复已经板结的土壤，具体的修复实施过程如下：

A、首先测定土壤基本理化性质，如土壤的有机质含量、pH值、含磷浓度、含盐量等。经测定，修复前土壤的有机质是土壤干重的1.42%，pH值为5.1，磷含量为1.44%，含盐量为0.51%。

B、取一定量土壤并将其粉碎，将本实施例的微生物组分和肥料组分混合均匀后与土壤混合，其中土壤改良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10-20%范围内；

D、土壤修复60d后，测定土壤持水量、pH值、含磷浓度、有机盐量等土壤的理化性质并与未加入微生物土壤修复剂时的土壤理化性质作对比。经测定，修复后土壤PH值为6.5，有机质含量为13.2%，磷含量为6.4%，含盐量为0.25%。

由此可以看出修复后的土壤更适宜植物生长。

实施例2

一种新型微生物多功能土壤修复剂，由1kg微生物组分组成（每升菌液对应的膨胀珍珠岩为450g）和2kg肥料组分组成（每升沼液对应的珍珠岩为630g，其中膨胀珍珠岩为280g，珍珠岩粉为350g）。

制备步骤同实施例1。

实施例3

一种新型微生物多功能土壤修复剂，由1kg微生物组分组成（每升菌液对应的膨胀珍珠岩为430g）和1.5kg肥料组分组成（每升沼液对应的珍珠岩为650g，其中膨胀珍珠岩为300g，珍珠岩粉为350g）。

制备步骤同实施例1。

实施例4

一种新型微生物多功能土壤修复剂由2kg微生物组分（每升菌液对应的膨胀珍珠岩为450g）和1kg肥料组分组成（每升沼液对应的珍珠岩为700g，其中膨胀珍珠岩为300g，珍珠岩粉为400g）。

制备步骤同实施例1。

总之，本发明是一种新型微生物多功能土壤改良剂，它以沼液、珍珠岩粉、膨胀珍珠岩（或陶粒）和复合微生物为原料，制备富含有机质的多功能微生物改良剂。沼液、珍珠岩和微生物改良剂的有机结合，使得本发明所提到的土壤改良剂不仅能够修复退化土壤，还能增加土壤中的有益微生物、有机质、微量元素等的含量，提高土壤的肥力，同时能够有效地促进沼液的资源化利用。具体来说，本发明涉及到的微生物可以改善植物营养条件、促进植物生长发育与植物根系微生物生命活动的共同作用，使失去微生物活性的土壤重新建立和恢复土壤微生物体系，增加土壤生物活性，加速土壤的基质改良。并且，本发明中的微生物可以同时对无机污染物土壤和有机污染物土壤进行修复。此外，膨胀珍珠岩不仅能够作为沼液和微生物的载体，而且具有以下突出优点：第一，膨胀珍珠岩（或陶粒）可以将微生物与过酸或盐碱度过大的土壤隔离，防止微生物因过酸或盐碱度过大而活性降低，甚至失去活性；第二，膨胀珍珠岩（或陶粒）能疏松土壤，改善土壤板结，提高土壤保水性、持水性，故能改善土壤环境，为微生物的生长与繁殖提供一个适宜环境。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本发明的权利要求保护范围中。

Claims (4)

1.一种微生物多功能土壤改良剂，其特征在于：由微生物组分和肥料组分组成：

所述微生物组分由膨胀珍珠岩或表面开孔的陶粒吸附复合微生物菌液制成，所述复合微生物菌液中的微生物包括侧孢芽孢杆菌、光合菌群、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，菌液含有的有效活菌数：侧孢芽孢杆菌(1.0~1.5)×10⁶个/mL，光合菌群(1.0~1.5)×10⁶个/mL，枯草芽孢杆菌(2.0~2.5)×10⁶个/mL和地衣芽孢杆菌(1.0~1.5)×10⁶个/mL；每升菌液所对应的膨胀珍珠岩或表面开孔的陶粒为400~450g；

所述肥料组分由膨胀珍珠岩和珍珠岩粉吸附沼液制成，每升沼液所对应的珍珠岩为600~700g，其中，珍珠岩中膨胀珍珠岩和珍珠岩粉的重量比例为1:1~1:1.5。

2.根据权利要求1所述的微生物多功能土壤改良剂，其特征在于：吸附微生物采用的膨胀珍珠岩的粒径范围为2.0mm~10.0mm；

吸附沼液采用的膨胀珍珠岩的粒径范围为2.0mm~8.0mm，珍珠岩粉的粒径范围为0.15mm~1.0mm。

3.根据权利要求1所述的微生物多功能土壤改良剂，其特征在于：微生物组分和肥料组分的质量比为1:1~2:1。

4.一种微生物多功能土壤改良剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

Ⅰ、微生物组分的制备

（1）、筛选侧孢芽孢杆菌、光合菌群、枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，对菌株进行纯化和培养；制备微生物的培养基：

a、侧孢芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：蛋白胨0.4%、乳糖1.0%、牛肉浸粉0.5%、三号胆盐0.4%、琼脂1.5%、柠檬酸钠0.8%、柠檬酸铁0.14%、煌绿 0. 00005%、硫代硫酸钠0.6%，余量为蒸馏水；

b、地衣芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：酵母提取物0.5%，蛋白陈1%，氯化钠1%，琼脂1.5%，余量为蒸馏水；

c、枯草芽孢杆菌的培养基由以下质量百分比的物质组成：葡萄糖2%、蛋白胨1.5、氯化钠0.5%、牛肉膏0.05%、琼脂2%，余量为蒸馏水；

d、光合菌群的培养基由以下质量百分比的物质组成：磷酸氢二钾0.05%，磷酸二氢钾0.05%，硫酸铵0.1%，硫酸镁0.5%，乙酸钠0.2g，酵母浸出汁或酵母膏0.2%，余量为消毒海水；

（2）、将上述四种微生物菌种按常规方式接种至pH值为6~7的液体培养基中，振荡培养24h，获得复合菌液；

（3）、将所得复合菌液用离心机以转速4000r/min离心20min，获得菌泥；

（4）、将菌泥在灭菌后的蒸馏水中重悬，然后稀释至菌液所含菌体浓度为(5.0~7.0)×10⁶个/mL，然后采用真空浸渍法将菌液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒的表面和内部孔隙中；每升菌液对应的膨胀珍珠岩用量为400~450g；

Ⅱ、肥料组分的制备

采用真空浸渍法将沼液浸渍到膨胀珍珠岩颗粒和珍珠岩粉的表面和内部孔隙中；其中，每升沼液对应的珍珠岩用量为600~700g，其中，膨胀珍珠岩和珍珠岩粉的比例为1:1~1:1.5；

Ⅲ、对微生物组分和肥料组分混合后构成土壤改良剂，在45±2℃温度下进行干燥；

Ⅳ、对干燥后的土壤改良剂表面喷洒酵母膏溶液，并对其进行第二次干燥；其中，每升酵母膏溶液各组成成分含量：蒸馏水1L，酵母膏1g。