CN109678621A - 一种碱性土壤生物修复的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碱性土壤生物修复的方法，方法为:将生物修复剂加水稀释500～1000倍，按每亩10～15L生物修复剂的用量，施加在待修复的碱性土壤；生物修复剂是以果蔬废弃物酶解得到有机营养液为主，内含有植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌、胶质芽孢杆菌，其活菌数超过108cfu/mL，发酵生产的有机酸营养液组成的生物修复剂。总之，本发明方法不仅能提高碱性土壤修复效果和稳定性，增加土壤营养，改善土壤微生态环境，提高作物生长，不会造成化学方法污染环境，是绿色环保的改良方法。

Description

一种碱性土壤生物修复的方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体是涉及一种碱性土壤生物修复的方法。
背景技术
土壤的酸碱性是土壤的基本特性，也是影响农作物的生长的重要因素。农作物生长对土壤的酸碱度有一定的要求，有的喜酸性，有的喜碱性，但大部分农作物以在中性或弱酸性、弱碱性的土壤中生长为宜。适宜一般作物生长的pH值在6.5—7.5之间。但碱性土壤酸碱度(pH值)大于7的土壤，特别是pH值在7.5以上的土壤，对植物的生长不利。在碱性土壤中微量元素的溶解度降低，有效性得不到发挥，同时容易造成土壤板结，影响微生物的繁殖的生态环境，作用效果不佳，影响作物的生长，造成减产，影响农民收入。
为了改善碱性土壤，提高土壤的可利用性。目前对碱性土壤的改良，通常采用下列方法：(1)物理改良：平整土地、及时松土、水利灌溉；(2)化学改良：施用石膏、过磷酸钙、腐殖酸、硫磺粉、醋渣等；(3)生物改良：种植耐碱性的植物，比如紫花苜蓿。但物理改良方法只能暂时性的调整土壤的酸碱度，对农作物的生长不能解决实际问题；化学改良方法使用后会引起土壤中重金属及有害微量元素的富集，长期使用会造成土壤盐离子浓度升高，形成盐渍化，不仅造成土壤环境污染，也会影响农作物的生长；生物改良方法由于受到植物品种的限制，经济价值得不到有效发挥。
因此，现需要一种新型的碱性土壤修复方法来解决这些问题，改善修复土壤微生态环境。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种碱性土壤生物修复的方法，所制备的微生物修复剂不仅能提高碱性土壤修复效果和稳定性，增加土壤营养，改善土壤微生态环境，提高作物生长，不会造成化学方法污染环境，是绿色环保的改良方法。
本发明的技术方案是：一种碱性土壤生物修复的方法，所述方法为:将生物修复剂加水稀释500～1000倍，按每亩10～15L生物修复剂的用量，施加在待修复的碱性土壤；
所述生物修复剂是以果蔬废弃物酶解得到有机营养液为主料，辅料为活菌数超过108cfu/mL的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌、胶质芽孢杆菌，发酵生产的有机酸营养液组成的生物修复剂；
所述生物修复剂的制备方法为：1)将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别扩大培养，得到四种培养液；2)再将培养液按10％～15％的体积量接种入发酵罐分别进行液体培养，培养温度25～35℃，培养时间24～72h，分别获得四种菌悬液；3)按体积比将植物乳杆菌菌悬液10％～20％，嗜酸乳杆菌菌悬液5％～10％，产朊假丝酵母菌菌悬液8％～12％，胶质芽孢杆菌菌悬液8％～12％加入有机营养液中；4)按上述配比混合，搅拌均匀，即可得到所述生物修复剂。
进一步地，所述方法还可将生物修复剂加水稀释500～1000倍，按每亩10～15L生物修复剂的用量进行浇灌或灌根，但不限于这两种。
进一步地，所述果蔬废弃物酶解方法为：将各种果蔬废弃物切碎，将复合酶、果蔬废弃物按照质量比(2～5):85的比例混合；在微波功率为300～450w下进行微波辐射热处理6～8min，再降温至室温，然后添加占果蔬废弃物总质量15％～30％的去离子水和占果蔬废弃物总质量0.5～1％的kappa卡拉胶搅拌均匀，得到浆液；将浆液在18℃、中心磁场2400Gs、磁场交变频率25Hz的恒温摇床上振荡0.5～1h后，随后将温度以3℃/min的速率升至30℃再振荡10～30min，然后速冻至-15～-10℃放入打浆机中打成浆液，随后将浆液迅速升温至95℃使酶失活，得到有机营养液。通过该功率和时间下的微波辐射热处理可以提高果蔬废弃物的酶解效果，通过加入kappa卡拉胶可以提高果蔬废弃物内营养成分的稳定性，通过交变磁场的作用可以提高酶解效果及营养成分的均匀度，通过速冻打浆可以尽可能保存营养成分，提高有机营养液的营养成分。
更进一步地，所述复合酶的组成为纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶和木聚糖酶。
进一步地，所述植物乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，所述嗜酸乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，所述产朊假丝酵母菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL，所述胶质芽孢杆菌菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL。不同菌悬液活菌数在相应数值以上，可以提高对碱性土壤的修复作用并提高作物的生长效果。
进一步地，所述扩大培养的具体步骤为:将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别活化，再将培养基以连续流加的方式与植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别在培养罐扩大培养，得到各菌种培养液。扩大培养效果好，为后面液体培养提供优质的各菌种培养液。
进一步地，所述步骤2)具体为将培养液以10％～15％的体积量接入发酵罐，进行三个阶段培养，第一阶段在温度25～27℃下加入占其体积比为0.5％的甘油培养9～28h，第二阶段在温度33～35℃下加入占其体积比为1％的明胶培养4～12h，第三阶段在温度29～31℃下培养11～32h，期间加入过量纳米磁珠并进行超声分散5～8min，过滤分离纳米磁珠后，分别得到以上四种菌悬液，所述一、二阶段均以1℃/h速率升温降温。通过三个阶段的培养，并以速率升温降温进行每个阶段温度的控制，提高菌种的活性，增强各菌悬液的效果，进而增强对碱性土壤的修复，通过加入纳米磁珠并辅加超声分散，可以提高各菌悬液的菌种活性。
更进一步地，根据权利要求7所述的一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述超声分散的超声功率为200～600W，所述纳米磁珠的粒径为300～500nm。
本发明的有益效果是：
(1)本发明的生物修复剂采用复合微生物进行碱性土壤修复，适用于碱性土壤、盐渍化土壤。一方面利用植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌及其代谢产物对碱性土壤的修复作用，提高修复能力；另一方面利用有益微生物和有机质具有活化土壤营养、促进作物根系生长的作用，从而达到碱性土壤修复的目的，提高作物的生长效果。
(2)本发明所选用的微生物菌种具有较强的土壤与环境适应能力，施用后，菌株可迅速在土壤中定殖，有效改善土壤微生物菌群数量。
(3)本发明所选用的微生物菌种之间具有良好的协同促生作用，能保证复合微生物菌剂的活菌数和稳定性，提高微生物使用环境的能力。
(4)本发明所选用的果蔬降解物具有分子量小、活性基团高的特点，将多种微生物接种到作物生长环境，具有改良土壤、提高地温、促使根系发达、有效调节土壤酸碱度、解决土壤板结等方面的功效。
(5)本发明生物修复剂可以完全替代化学方法，使碱性土壤修复达到中性或弱酸性，无污染、无残留、无生态毒性，可使作物增产15％以上。
具体实施方式
以下结合具体实例对本发明技术方案及使用效果作进一步说明。实例中所采用的菌种购自广东微生物菌种保藏管理中心(GIM)，菌种编号为：植物乳杆菌(GIM-1.140)，产朊假丝酵母(GIM-2.9)，嗜酸乳杆菌(GIM-1.731)，胶质芽孢杆菌(GIM-1.16)。
实施例1
一种碱性土壤生物修复的方法，方法为:将生物修复剂加水稀释，施加在待修复的碱性土壤；
生物修复剂是以果蔬废弃物酶解得到有机营养液为主料，辅料为活菌数超过108cfu/mL的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌、胶质芽孢杆菌，发酵生产的有机酸营养液组成的生物修复剂；
生物修复剂的制备方法为：1)将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别扩大培养，得到四种培养液；2)再将培养液按10％的体积量接种入发酵罐分别进行液体培养，培养温度25℃，培养时间24h，分别获得四种菌悬液；3)按体积比，植物乳杆菌菌悬液10％、嗜酸乳杆菌菌悬液10％、产朊假丝酵母菌悬液8％、胶质芽孢杆菌菌悬液10％，有机营养液62％；4)按上述配比混合，搅拌均匀，即可得到生物修复剂。
植物乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，嗜酸乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，产朊假丝酵母菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL，胶质芽孢杆菌菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL。不同菌悬液活菌数在相应数值以上，可以提高对碱性土壤的修复作用并提高作物的生长效果。
实施例2
一种碱性土壤生物修复的方法，方法为:将生物修复剂加水稀释，施加在待修复的碱性土壤；
生物修复剂是以果蔬废弃物酶解得到有机营养液为主料，辅料为活菌数超过108cfu/mL的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌、胶质芽孢杆菌，发酵生产的有机酸营养液组成的生物修复剂；
生物修复剂的制备方法为：1)将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别扩大培养，得到培养液；2)再将培养液按12％的体积量接种入发酵罐分别进行液体培养，培养温度32℃，培养时间60h，分别获得四种菌悬液；3)按体积比，植物乳杆菌菌悬液15％、嗜酸乳杆菌菌悬液8％、产朊假丝酵母菌悬液10％、胶质芽孢杆菌菌悬液12％，有机营养液55％；4)按上述配比混合，搅拌均匀，即可得到生物修复剂。
果蔬废弃物酶解方法为：将各种果蔬废弃物切碎，将复合酶、果蔬废弃物按照质量比3:85的比例混合；在微波功率为350w下进行微波辐射热处理7min，再降温至室温，然后添加25％的去离子水和占果蔬废弃物总质量0.8％的kappa卡拉胶搅拌均匀，得到浆液；将浆液在18℃、中心磁场2400Gs、磁场交变频率25Hz的恒温摇床上振荡0.7h后，随后将温度以3℃/min的速率升至30℃再振荡20min，然后速冻至-12℃放入打浆机中打成浆液，随后将浆液迅速升温至95℃使酶失活，得到有机营养液。复合酶的组成为纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶和木聚糖酶。
植物乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，嗜酸乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，产朊假丝酵母菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL，胶质芽孢杆菌菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL。不同菌悬液活菌数在相应数值以上，可以提高对碱性土壤的修复作用并提高作物的生长效果。
实施例3
一种碱性土壤生物修复的方法，方法为:将生物修复剂加水稀释，施加在待修复的碱性土壤；
生物修复剂是以果蔬废弃物酶解得到有机营养液为主，内含有植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌、胶质芽孢杆菌，其活菌数超过108cfu/mL，发酵生产的有机酸营养液组成的生物修复剂；
生物修复剂的制备方法为：1)将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别扩大培养，得到四种培养液；2)将培养液以15％的体积量接入发酵罐，进行三个阶段培养，第一阶段在温度26℃下加入占其体积比为0.5％的甘油培养28h，第二阶段在温度35℃下加入占其体积比为1％的明胶培养12h，第三阶段在温度31℃下培养32h，期间加入过量纳米磁珠并进行超声分散8min，过滤分离纳米磁珠后，分别得到以上四种菌悬液，一、二阶段均以1℃/h速率升温降温。超声分散的超声功率为600W，纳米磁珠的粒径为500nm；3)按体积比，植物乳杆菌菌悬液18％、嗜酸乳杆菌菌悬液7％、产朊假丝酵母菌悬液12％、胶质芽孢杆菌菌悬液10％，有机营养液53％；4)按上述配比混合，搅拌均匀，即可得到生物修复剂。
果蔬废弃物酶解方法为：将各种果蔬废弃物切碎，将复合酶、果蔬废弃物按照质量比1:17的比例混合；在微波功率为450w下进行微波辐射热处理8min，再降温至室温，然后添加占果蔬废弃物总质量30％的去离子水和占果蔬废弃物总质量1％的kappa卡拉胶搅拌均匀，得到浆液；将浆液在18℃、中心磁场2400Gs、磁场交变频率25Hz的恒温摇床上振荡1h后，随后将温度以3℃/min的速率升至30℃再振荡30min，然后速冻至-15℃放入打浆机中打成浆液，随后将浆液迅速升温至95℃使酶失活，得到有机营养液。复合酶的组成为纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶和木聚糖酶。
植物乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，嗜酸乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，产朊假丝酵母菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL，胶质芽孢杆菌菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL。
扩大培养的具体步骤为:将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别活化，再将培养基以连续流加的方式与植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别在培养罐扩大培养，得到各菌种培养液。
实施例4
以实施例1所制备的生物修复剂进行碱性土壤修复。
以西瓜为实验对象试验：将该生物修复剂加水稀释1000倍，进行灌根，种植。将该生物修复剂按每亩15L的用量，加水稀释1000倍，在西瓜生长的抽蔓期，浇灌于植株根部。
效果：采用本发明实验组的西瓜出苗率成活率95％，化学修复组的出苗成活率为80％，未修复对照组的出苗成活率为60％；实验组比对照组的西瓜增产22％。
实施例5
以实施例2所制备的生物修复剂进行碱性土壤修复。
以番茄为实验对象试验：将该生物修复剂加水稀释750倍灌溉种植。将该生物修复剂按每亩12L的用量，加水稀释750倍灌溉。
效果：采用本发明实验组的番茄出苗率成活率为96％，化学修复组的出苗率成活率为85％，未修复对照组的出苗率成活率为55％；实验组比对照组的番茄增产26％。
实施例6
以实施例3所制备的生物修复剂进行碱性土壤修复。
以甜瓜为实验对象试验：将该生物修复剂加水稀释500倍灌溉种植。将该生物修复剂按每亩10L的用量，加水稀释500倍灌溉。
效果：采用本发明实验组的甜瓜出苗率成活率为92％，化学修复组的出苗率成活率为82％，未修复对照组的出苗率成活率为56％；实验组比对照组的甜瓜增产24％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述方法为:将生物修复剂加水稀释500～1000倍，按每亩10～15L生物修复剂的用量，施加在待修复的碱性土壤；
所述生物修复剂是以果蔬废弃物酶解得到有机营养液为主料，辅料为活菌数超过108cfu/mL的植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌、胶质芽孢杆菌，发酵生产的有机酸营养液组成的生物修复剂；
所述生物修复剂的制备方法为：1)将植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、产朊假丝酵母菌和胶质芽孢杆菌分别扩大培养，得到四种培养液；2)再将培养液按10％～15％的体积量接种入发酵罐分别进行液体培养，培养温度25～35℃，培养时间24～72h，分别获得四种菌悬液；3)按体积比将植物乳杆菌菌悬液10％～20％，嗜酸乳杆菌菌悬液5％～10％，产朊假丝酵母菌菌悬液8％～12％，胶质芽孢杆菌菌悬液8％～12％加入到有机营养液中；4)按上述配比混合，搅拌均匀，即可得到所述生物修复剂。
2.一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述方法还可将生物修复剂加水稀释500～1000倍，按每亩10～15L生物修复剂的用量进行浇灌、灌根。
3.一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述果蔬废弃物酶解方法为：将各种果蔬废弃物切碎，将复合酶、果蔬废弃物按照质量比(2～5):85的比例混合；在微波功率为300～450w下进行微波辐射热处理6～8min，再降温至室温，然后添加占果蔬废弃物总质量15％～30％的去离子水和占果蔬废弃物总质量0.5～1％的kappa卡拉胶搅拌均匀，得到浆液；将浆液在18℃、中心磁场2400Gs、磁场交变频率25Hz的恒温摇床上振荡0.5～1h后，随后将温度以3℃/min的速率升至30℃再振荡10～30min，然后速冻至-15～-10℃放入打浆机中打成浆液，随后将浆液迅速升温至95℃使酶失活，得到有机营养液。
4.根据权利要求3所述的一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述复合酶的组成为纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶和木聚糖酶。
5.根据权利要求1所述的一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述植物乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，所述嗜酸乳杆菌菌悬液中活菌数≥108cfu/mL，所述产朊假丝酵母菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL，所述胶质芽孢杆菌菌悬液中活菌数≥1010cfu/mL。
6.根据权利要求1所述的一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述复合酶由纤维素酶、果胶酶、半纤维素酶和木聚糖酶组成。
7.根据权利要求1所述的一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述步骤2)具体为将培养液以10％～15％的体积量接入发酵罐，进行三个阶段培养，第一阶段在温度25～27℃下加入占其体积比为0.5％的甘油培养9～28h，第二阶段在温度33～35℃下加入占其体积比为1％的明胶培养4～12h，第三阶段在温度29～31℃下培养11～32h，期间加入过量纳米磁珠并进行超声分散5～8min，过滤分离纳米磁珠后，分别得到以上四种菌悬液，所述一、二阶段均以1℃/h速率升温降温。
8.根据权利要求7所述的一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，根据权利要求7所述的一种碱性土壤生物修复的方法，其特征在于，所述超声分散的超声功率为200～600W，所述纳米磁珠的粒径为300～500nm。
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