CN110408409A - 一种土壤表面修复剂、其制备方法及用途 - Google Patents

一种土壤表面修复剂、其制备方法及用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种土壤表面修复剂的制备方法，其包括如下步骤：(1)将带鱼鱼骨和废弃土壤混合均匀后，煅烧；然后经过研磨、粉碎，获得细碎的环保土壤；(2)将秸秆、畜禽粪便、尿素、微生物发酵液进行翻倒混合，淋入水分，堆垛，自然放置，得到初始发酵物；(3)初始发酵物加热后，保持湿度，持续发酵后，将物料晾干，获得发酵物；(4)将环保土壤与发酵物混合均匀，得到土壤表面修复剂。本发明还提供了所制得的土壤表面修复剂在土壤修复中的用途，具体为将其铺撒在农作物种植土地的表面，实现表面土壤的修复。本发明对土壤表层进行修复，使得薄层的土壤具有较好的透气性、较高的肥力、较低的有机污染物，是一种较为理性的土壤修复方案。

Description

一种土壤表面修复剂、其制备方法及用途
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，更具体地说，本发明涉及一种土壤表面修复剂、其制备方法及用途。
背景技术
土壤是人类赖以生存的主要环境因子,也是农作物安全和人类健康的保障。随着全球人口的快速膨胀,工业“三废”的大量排放以及含重金属农药和化肥的滥用,导致土壤污染日趋严重。土壤污染不仅对农作物造成影响，而且严重破坏生态环境，需要对土壤进行修复。
现有污染土壤的修复一般指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解或转化土壤中的污染物，使污染物浓度降低到无害的水平，或将有害污染物转化为无害的物质。对土壤进行原位修复，仅仅是对土壤的表面一层进行修复，使得薄层的土壤具有较好的透气性、较高的肥力、较低的有机污染物是一种较为理性的土壤修复方案，这类方案易于操作。
发明内容
本发明的目的有三方面。一方面，不需要对大面积土壤进行重新置换，降低成本；一方面通过废弃土壤的预环保处理，提高了土壤的绿色回收再利用；再次，通过添加发酵物提高土壤的有机肥力，提升农作物的产量。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明提供了以下技术方案：
一种土壤表面修复剂的制备方法，其包括如下步骤：
(1)称取废弃土壤质量0.5-1％的带鱼鱼骨，将带鱼鱼骨和废弃土壤混合均匀后，在电炉内900℃-950℃下煅烧4h；然后经过研磨、粉碎，获得细碎的环保土壤；
(2)将500～600质量份秸秆、20～40质量份畜禽粪便、1～10质量份尿素、0.5～3质量份微生物发酵液进行翻倒混合，淋入水分，使得其湿度在50％±5％，堆垛，自然放置5-8h，使得各成分之间相互混合均匀，得到初始发酵物；
(3)将步骤(2)所得的初始发酵物加热到60～70℃，保持湿度在60％±5％，持续发酵7天后，将物料晾干，获得含水量为40％±5％的发酵物；
(4)将步骤(1)所得的环保土壤20-35重量份与步骤(3)所得的发酵物65-80重量份混合均匀，得到土壤表面修复剂。
经过步骤(1)煅烧后带鱼鱼骨转变为具有生物活性的羟基磷灰石，废弃土壤经过煅烧后其中的有机污染源发生热裂解，并溢出土壤形成具有多孔结构的环保土壤。最后，经过研磨、粉碎，获得细碎环保土壤。
优选地，步骤(1)所述废弃土壤可以为农作物过度种植土壤、工厂废弃土壤等。
优选地，步骤(2)各反应物的质量份配比为：500质量份秸秆、25质量份畜禽粪便、5质量份尿素、1质量份微生物发酵液。
优选地，所述秸秆选自棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、甘蔗秸秆等中的一种或多种。
优选地，所述禽畜粪便选自鸡、牛、羊、鸭、鹅、猪等的粪便。
优选地，步骤(2)所述微生物发酵剂中有效活菌数≥109个/mL。所述活菌为含有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞杆菌、海鲜菇菌，根瘤菌有效活菌数量比为(1～2):(1～2):(1～2):(1～2):(1～2)的混合菌。所述微生物发酵剂的制备方法为将活菌加入LB培养基中，振荡培养，培养的温度为26～28℃，时间为20-30h。
优选地，步骤(2)所述堆垛是指堆垛成1.5～2米高的大堆。
优选地，步骤(3)所述加热的方式为对初始发酵物底部进行加热，即在放置初始发酵物的容器底部使用加热装置进行加热。
本发明还提供了一种土壤表面修复剂，由上述制备方法制备得到。
本发明还提供了所述土壤表面修复剂在土壤修复中的用途，具体为将其铺撒在农作物种植土地的表面，如5mm厚左右，实现表面土壤的修复。
本发明有益效果
仅仅是对土壤的表面一层进行修复，使得薄层的土壤具有较好的透气性、较高的肥力、较低的有机污染物，是一种较为理性的土壤修复方案，这类方案易于操作，便于应用在草莓、葱、油菜等蔬果土壤的修复运用。
具体实施方式
本发明实施例中所述秸秆为小麦秸秆；所述畜禽粪便为鸡粪；所述废弃土壤为种植小麦过度种植土壤；LB培养基的配制方法为：在950mL去离子水中加入胰蛋白胨10g、酵母提取物5g、NaCl 10g，摇动容器直至溶质溶解，用5mol/LNaOH调pH至7.0，用去离子水定容至1L，在15psi高压下蒸汽灭菌21min。
实施例1
(1)取废弃土壤质量0.5％的带鱼鱼骨，将带鱼鱼骨和废弃土壤混合均匀后，在电炉内900℃下煅烧4h；煅烧后带鱼鱼骨转变为具有生物活性的羟基磷灰石，废弃土壤经过煅烧后其中的有机污染源发生热裂解，并溢出土壤形成具有多孔结构的环保土壤。最后，经过研磨、粉碎后过80目筛，获得细碎环保土壤。
(2)将秸秆、畜禽粪便、尿素、微生物发酵液按照500质量份：25质量份：5质量份：1质量份的比例进行翻倒混合，淋入水分，使得其湿度在50％左右，堆垛成1.5米高的大堆，自然放置5h，使得各成分之间相互混合均匀，得到初始发酵物。
(3)将步骤(2)所得的初始发酵物底部加热到65℃左右，保持湿度在60％左右，持续发酵7天后，将物料晾干，获得含水量为40％左右的发酵物。
(4)将步骤(1)所得环保土壤与步骤(3)所得发酵物按照20质量份：80质量份的比例进行混合均匀后，得到土壤表面修复剂。
将得到的土壤表面修复剂铺撒在农作物种植土地的表面约5mm厚，实现表面土壤修复。
其中，步骤(2)所述微生物发酵液的有效活菌数约为1×109～2×109个/ml；所述的微生物发酵液中含有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞杆菌、海鲜菇菌，根瘤菌的有效活菌数量比为2:1:2:1:1，所述微生物发酵剂的制备方法为将活菌加入LB培养基中，振荡培养，培养的温度为28℃，时间为30h。
将所得的土壤表面修复剂均匀撒在种植草莓的土壤中，土壤表面修复剂的铺洒厚度约5mm，同时设置一组作为对照的试验田，在其他条件均相同的情况下，不使用本发明的土壤表面修复剂，结果显示，使用本发明实施例1土壤表面修复剂的土地，草莓的产量平均提高20％，草莓甜度平均增加5％。甜度的测试时使用TPF-750水果无损测糖仪进行测试。
实施例2
(1)称取废弃土壤质量1％的带鱼鱼骨，将带鱼鱼骨和废弃土壤，并混合均匀；在电炉内950℃下煅烧4h；煅烧后带鱼鱼骨转变为具有生物活性的羟基磷灰石，废弃土壤经过煅烧后其中的有机污染源发生热裂解，并溢出土壤形成具有多孔结构的环保土壤。最后，经过研磨、粉碎后过80目筛，获得细碎环保土壤。
(2)将秸秆、畜禽粪便、尿素、微生物发酵液按照500质量份：25质量份：5质量份：1质量份的比例进行翻倒混合，淋入水分，使得其湿度在50％左右，堆垛成1.5米高的大堆，自然放置8h，使得各成分之间相互混合均匀，得到初始发酵物。
(3)将步骤(2)所得的初始发酵物底部加热到65℃左右，保持湿度在60％左右，持续发酵7天后，将物料晾干，获得含水量为40％左右的发酵物。
(4)将步骤(1)所得环保土壤与步骤(3)所得发酵物按照30质量份：70质量份的比例进行混合均匀后，得到土壤表面修复剂。
其中，步骤(2)所述微生物发酵液的有效活菌数约为1×109～2×109个/ml，所述的微生物发酵液中含有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞杆菌、海鲜菇菌，根瘤菌的有效活菌数量比为2:1:2:1:1，所述微生物发酵剂的制备方法为将活菌加入LB培养基中，振荡培养，培养的温度为28℃，时间为20h。
将所得的土壤表面修复剂均匀撒在种植上海青的土壤中，土壤表面修复剂的铺洒厚度约5mm，同时设置一组作为对照的试验田，在其他条件均相同的情况下，不使用本发明的土壤表面修复剂，结果显示，使用本发明实施例2土壤表面修复剂的土地，上海青的产量平均提高15％，上海青中的有机物残留平均降低10％。有机物残留物的测定根据LY/T1237-1999滴定法测定有机质含量。
实施例3
(1)称取废弃土壤质量0.8％的带鱼鱼骨，将带鱼鱼骨和废弃土壤混合均匀，在电炉内950℃下煅烧4h；煅烧后带鱼鱼骨转变为具有生物活性的羟基磷灰石，废弃土壤经过煅烧后其中的有机污染源发生热裂解，并溢出土壤形成具有多孔结构的环保土壤。最后，经过研磨、粉碎后过80目筛，获得细碎环保土壤。
(2)将秸秆、畜禽粪便、尿素、微生物发酵液按照500质量份：25质量份：5质量份：1质量份的比例进行翻倒混合，淋入水分，使得其湿度在50％左右，堆垛成1.5米高的大堆，自然放置8h，使得各成分之间相互混合均匀，得到初始发酵物。
(3)将步骤(2)所得的初始发酵物底部加热到65℃左右，保持湿度在60％左右，持续发酵7天后，将物料晾干，获得含水量为40％左右的发酵物。
(4)将步骤(1)所得环保土壤与步骤(3)所得发酵物按照35质量份：65质量份的比例进行混合均匀后，得到土壤表面修复剂。
其中，步骤(2)所述微生物发酵液的有效活菌数约为1×109～2×109个/ml；所述的微生物发酵液中含有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞杆菌、海鲜菇菌，根瘤菌的有效活菌数量比为1:1:1:1:1，所述微生物发酵剂的制备方法为将活菌加入LB培养基中，振荡培养，培养的温度为28℃，时间为20h。
将所得的土壤表面修复剂均匀撒在种植水稻的土壤中，水稻面积为2亩，土壤表面修复剂的铺洒厚度约5mm，土壤表面修复剂总用量约3000斤；同时设置一组作为对照组的试验田，水稻面积为2亩，在土壤表面铺洒厚度约5mm的普通有机肥(含水量为60％的鸡粪)，普通有机肥的总用量约3000斤；结果显示，使用本发明实施例3土壤表面修复剂水稻的亩产量为252kg，使用普通有机肥的亩产量为182kg，本发明相较于普通有机肥，将水稻亩产量提高了38％。
进一步地，我们对土壤表面修复剂的制备方法进行了优化，将实施例3步骤(4)中环保土壤与发酵物的质量比进行改变，具体比例见下表，每组选择5块试验田(每块面积为2亩)，结果取5块的平均值，得到的水稻亩产量如下表。
从表中可以看出，相较于对照组的普通有机肥(含水量为60％的鸡粪)，通过本发明中的土壤表面修复剂对于水稻亩产量提高产率具有9％以上的提升幅度；尤其当环保土壤与发酵物的质量比为35：65时，产率提高达到38％，达到最大效果。这主要是由于环保土壤中的孔隙率对水分保持率、以及对发酵物有机质的吸附效果和发酵物的肥力的协同提高产率结果。

Claims (10)

1.一种土壤表面修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)称取废弃土壤质量0.5-1％的带鱼鱼骨，将带鱼鱼骨和废弃土壤混合均匀后，在电炉内900℃-950℃下煅烧4h；然后经过研磨、粉碎，获得细碎的环保土壤；
(2)将500～600质量份秸秆、20～40质量份畜禽粪便、1～10质量份尿素、0.5～3质量份微生物发酵液进行翻倒混合，淋入水分，使得其湿度在50％±5％，堆垛，自然放置5-8h，使得各成分之间相互混合均匀，得到初始发酵物；
(3)将步骤(2)所得的初始发酵物加热到60～70℃，保持湿度在60％±5％，持续发酵7天后，将物料晾干，获得含水量为40％±5％的发酵物；
(4)将步骤(1)所得的环保土壤20-35重量份与步骤(3)所得的发酵物65-80重量份混合均匀，得到土壤表面修复剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)各反应物的质量份配比为：500质量份秸秆、25质量份畜禽粪便、5质量份尿素、1质量份微生物发酵液。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述秸秆选自棉花秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆、水稻秸秆、甘蔗秸秆中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述禽畜粪便选自鸡、牛、羊、鸭、鹅、猪的粪便。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述微生物发酵剂中有效活菌数≥109个/mL。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述活菌为含有大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、铜绿假单胞杆菌、海鲜菇菌，根瘤菌的有效活菌数量比为(1～2):(1～2):(1～2):(1～2):(1～2)的混合菌。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述微生物发酵剂的制备方法为将活菌加入LB培养基中，振荡培养，培养的温度为26～28℃，时间为20-30h。
8.一种土壤表面修复剂，其特征在于，由权利要求1-7中任一项所述方法制备得到。
9.权利要求8所述土壤表面修复剂在土壤修复中的用途。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，将权利要求7所述土壤表面修复剂铺撒在农作物种植土地的表面，实现表面土壤的修复。
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