CN112410040A

CN112410040A - 盐碱土改良剂及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN112410040A
Application number: CN201910774394.9A
Authority: CN
Inventors: 史正军; 张祥胜; 袁峰均; 许建新; 冷鹏; 李西强; 曾伟; 黎修东
Original assignee: SHENZHEN XIANHU BOTANICAL GARDEN ADMINISTRATION
Current assignee: SHENZHEN XIANHU BOTANICAL GARDEN ADMINISTRATION
Priority date: 2019-08-21
Filing date: 2019-08-21
Publication date: 2021-02-26

Abstract

本发明涉及一种盐碱土改良剂及其制备方法和应用。该盐碱土改良剂的制备方法包括以下步骤：将食用菌菌渣进行发酵处理，得到发酵菌渣；在含有水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的混合物料中接种铜绿假单胞菌菌剂进行发酵处理，得到鼠李糖脂发酵液；将所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液混合，得到盐碱土改良剂。本发明的方法所用原料种类少，生产工艺简单，生产成本低，所制备的盐碱土改良剂便于施用，可有效改善盐碱土壤，促进团粒结构的形成，增强土壤的持水力和肥力，有效提高盐碱土作物的产量和品质，且不会造成新的污染。

Description

盐碱土改良剂及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及土壤改良技术领域，特别是涉及一种盐碱土改良剂及其制备方法和应用。

背景技术

盐碱土是一种在世界范围内分布广泛的障碍性土壤，遍及各个大陆及亚大陆地区。土壤盐渍化与次生盐渍化也是当今世界土壤退化的主要问题之一。我国沿海有大量的滩涂资源，总面积约200万公顷，是我国重要的后备土地资源，其中80％左右将用作农林、生态用地，需要进行适用植物生长的土壤调理和改良。

盐碱土改良剂是加速滨海盐碱地开发利用进程的重要工具与手段。然而，目前的盐碱土改良剂仍然存在对土壤修复改良效果较差的缺陷。

发明内容

基于此，有必要提供一种对土壤的修复改良效果较好的盐碱土改良剂的制备方法。

一种盐碱土改良剂的制备方法，包括以下步骤：

将食用菌菌渣进行发酵处理，得到发酵菌渣；

在含有水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的混合物料中接种铜绿假单胞菌菌剂进行发酵处理，得到鼠李糖脂发酵液；

将所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液混合，得到盐碱土改良剂。

在其中一个实施例中，将所述食用菌菌渣进行发酵处理前，先将所述食用菌菌渣与动物粪便混合；所述食用菌菌渣与所述动物粪便的重量比为100：(0.1～10)。

在其中一个实施例中，所述将食用菌菌渣进行发酵处理的条件包括：温度为45℃～60℃，时间为10～30天。

在其中一个实施例中，所述水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的重量比为100：(0.2～0.4)：(0.2～0.3)：(0.6～1.5)：(0.05～0.15)：(0.01～0.03)：(0.001～0.003)：(0.01～0.2)；所述铜绿假单胞菌菌剂与所述混合物料的体积比为(1～10)：100；所述铜绿假单胞菌菌剂中，铜绿假单胞菌的浓度为1×10⁹个/mL～5×10⁹个/mL。

在其中一个实施例中，所述在含有水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的混合物料中接种铜绿假单胞菌菌剂进行发酵处理的条件包括：温度为28℃～30℃，时间为3～4天。

在其中一个实施例中，在将所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液混合之前，先对所述鼠李糖脂发酵液进行杀菌处理，所述杀菌处理包括：将所述鼠李糖脂发酵液在70℃～90℃下处理20min～40min。

在其中一个实施例中，所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液的重量比为100：(5～20)。

在其中一个实施例中，该方法还包括：将所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液混合后得到的复混物干燥至水含量为20重量～30重量％，得到干燥后的复混物，将所述干燥后的复混物与粘合剂混合，进行造粒；

进一步地，所述干燥后的复混物与所述粘合剂的重量比为100：(1～10)；

更进一步地，所述粘合剂包括石膏和黏土，所述石膏和黏土的重量比为1：(0.5～5)。

在其中一个实施例中，所述水为去离子水。

在其中一个实施例中，所述碳源选自植物油和甘油中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述氮源选自尿素、硝酸钠和硝酸铵中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述磷源选自磷酸二氢钾和磷酸氢二钾中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述钾源选自氯化钾和硫酸钾中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述镁源选自硫酸镁和氯化镁中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述钙源选自氯化钙和硝酸钙中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述生长因子为酵母提取物。

还提供由上述方法制备得到的盐碱土改良剂。

还提供上述盐碱土改良剂在盐碱土壤修复中的应用。

本发明的方法采用食用菌菌渣进行发酵得到的发酵菌渣和鼠李糖脂发酵液作为原料制备盐碱土改良剂，能够使各组分本身的作用相互配合，产生协同效应，使产品达到更优的盐碱土壤修复改良效果。本发明的方法生产工艺简单，生产成本低，所制备的盐碱土改良剂便于施用，可有效改善盐碱土壤，促进团粒结构的形成，增强土壤的持水力和肥力，有效提高盐碱土作物的产量和品质，且不会造成新的污染。

附图说明

图1为一实施方式的盐碱土改良剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将具体实施方式对本发明进行更全面的描述。具体实施方式给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

一实施方式的盐碱土改良剂的制备方法，参考图1，包括以下步骤：

S1：将食用菌菌渣进行发酵处理，得到发酵菌渣。

其中，食用菌菌渣是指利用秸秆、木屑等原料进行食用菌袋料栽培，待食用菌收获后得到的培养基的剩余物，是食用菌菌丝残体及经食用菌酶解结构发生质变的粗纤维等成分的复合物。食用菌菌渣含有大量的分子量较小的菌丝体蛋白、菌类多糖、氨基酸、矿质元素、生长因子物质及已被菌丝分解过一次的纤维素类物质。本发明采用食用菌菌渣进行发酵得到的发酵菌渣作为盐碱土改良剂原料，实现了对食用菌菌渣地科学处理，对于农业废弃物资源化管理、循环利用及农业可持续发展具有重要意义。具体地，食用菌菌渣例如可以为平菇菌渣、金针菇菌渣、香菇菌渣、草菇菌渣、猴头菇菌渣等。

进一步地，将食用菌菌渣进行发酵处理前，先将食用菌菌渣与动物粪便混合，这样有利于提高发酵效果。动物粪便用量较小的情况下即可达到上述目的，例如，食用菌菌渣与动物粪便的重量比为可以为100：(0.1～10)。

将食用菌菌渣进行发酵处理的过程为好氧发酵处理过程。进一步地，将食用菌菌渣进行发酵处理的条件包括：温度为45℃～60℃，时间为10～30天，在一个优选实施例中，温度为50℃，时间为15天。在将食用菌菌渣进行发酵处理时，可以将食用菌菌渣移至处理场，采用梯形堆体发酵或机械化槽式发酵等方式进行处理，在发酵过程中可通过人工翻堆、机械翻堆、机械搅拌、机械通风等方式保证氧气需求。

S2：在含有水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的混合物料中接种铜绿假单胞菌菌剂进行发酵处理，得到鼠李糖脂发酵液。

其中，铜绿假单胞菌菌剂是指含有铜绿假单胞菌的活菌制剂，例如可以为铜绿假单胞菌种子液。进一步地，铜绿假单胞菌菌剂中，铜绿假单胞菌的浓度可以为1×10⁹个/mL～5×10⁹个/mL。铜绿假单胞菌的英文名称为Pseudomonas aeruginosa，可以商购或实验室筛选分离得到。

其中，水可以为自来水、去离子水或蒸馏水，优选为去离子水。碳源可以选自植物油和甘油中的至少一种，进一步地，植物油可以为花生油、豆油、亚麻油、蓖麻油或菜籽油等。氮源可以选自尿素、硝酸钠和硝酸铵中的至少一种。磷源可以选自磷酸二氢钾和磷酸氢二钾中的至少一种。钾源可以选自氯化钾和硫酸钾中的至少一种。镁源可以选自硫酸镁和氯化镁中的至少一种。钙源可以选自氯化钙和硝酸钙中的至少一种。生长因子可以为酵母提取物。

其中，水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的重量比为100：(0.2～0.4)：(0.2～0.3)：(0.6～1.5)：(0.05～0.15)：(0.01～0.03)：(0.001～0.003)：(0.01～0.2)。铜绿假单胞菌菌剂与含有水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的混合物料的体积比为(1～10)：100。在上述用量范围内时能够获得较好的发酵效果。

其中，接种后进行的发酵处理的条件可以包括：温度为28℃～30℃，时间为3～4天。

以铜绿假单胞菌为发酵菌株，在适宜条件下发酵完成后，可得到鼠李糖脂发酵液。鼠李糖脂可在碱性环境中电离出鼠李糖基与H⁺，与碱性土壤中的OH^-中和改善土壤的碱性，从而改变土壤板结环境条件；同时，鼠李糖脂能够使得无机盐在结晶初期无法形成稳定晶核，这也是改变土壤板结的重要因素。此外，鼠李糖脂具有较强的抑菌活性，可有效防治土传病害，还有助于促进植物对微量元素离子的吸收和重金属污染的富集清除，并促使粘重土壤亲水化，进而增加其可湿性，使肥料和农药能够均匀地分布于土壤中。鼠李糖脂的抗逆性强，耐酸耐碱，可生物降解，绿色环保，不会给盐碱土壤带来新的污染，采用鼠李糖脂发酵液制备的盐碱土改良剂具有优异的盐碱土壤修复改良效果。

S3：对鼠李糖脂发酵液进行杀菌处理，得到杀菌处理后的鼠李糖脂发酵液。

其中，杀菌处理可以包括：将鼠李糖脂发酵液在70℃～90℃下处理20min～40min。杀菌处理完成后，可以通过过滤的方式去除细胞和油脂等不溶于水的成份，得到杀菌处理后的鼠李糖脂发酵液。

S4：将发酵菌渣与杀菌处理后的鼠李糖脂发酵液混合，得到复混物。

其中，发酵菌渣与杀菌处理后的鼠李糖脂发酵液的重量比为100：(5～20)。在上述用量范围内得到的盐碱土改良剂具有优异的修复改良效果。在进一步优选的情况下，发酵菌渣与杀菌处理后的鼠李糖脂发酵液的重量比为100：(10～15)。

将发酵菌渣与鼠李糖脂发酵液复配，能够使各组分本身的作用相互配合，产生协同效应，使产品达到更优的盐碱土壤修复改良效果。

将发酵菌渣与杀菌处理后的鼠李糖脂发酵液混合所得到的复混物可以直接作为盐碱土改良剂使用，也可以干燥后作为粉剂使用，或者进一步造粒作为粒剂使用。因此，该方法还可以包括：

S5：将复混物干燥至水含量为20重量～30重量％，得到干燥后的复混物，将干燥后的复混物与粘合剂混合，进行造粒，得到盐碱土改良剂。

其中，将复混物干燥的方式可以为自然晾晒或烘干。干燥后的复混物与粘合剂的重量比可以为100：(1～10)；在其中一个实施例中，粘合剂包括石膏和黏土，优选地，石膏和黏土的重量比为1：(0.5～5)。采用上述用量范围的石膏和黏土作为粘合剂能够达到较好的造粒效果，且不会给盐碱土壤带来新的污染，所制备的盐碱土改良剂产品呈粒状，便于施用。

上述方法所用原料种类少，生产工艺简单，生产成本低。采用上述方法制备得到的盐碱土改良剂便于施用，不会对盐碱土壤造成负面影响，可以有效修复盐碱土壤的理化性质，脱盐降碱，提高土壤酸碱缓冲能力和螯合能力，并迅速改善土质，促进土壤团粒结构形成，使盐碱化、板结、施肥过度导致的污染土壤快速恢复活力，提高土壤的有机质含量和保水能力和肥力，为植物生长提供适宜的土壤环境，有利于土壤的良性循环。

上述盐碱土改良剂的使用方法简便，可在施用量较小的情况下取得较好的盐碱土壤修复改良效果。一实施方式的上述盐碱土改良剂在盐碱土壤修复中的应用，包括：将上述盐碱土改良剂直接施于盐碱土壤中。

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例中所采用的铜绿假单胞菌为铜绿假单胞菌Z2，其分类命名为铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)，已于2014年4月25日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学微生物研究所)，保藏编号为：CGMCC No.9091。

实施例中的食用菌菌渣来源于当地食用菌农场。其它原料均为商购产品。

实施例1

(1)将食用菌菌渣移至处理场，加入动物粪便，食用菌菌渣与动物粪便的重量比为100：2，采用梯形堆体方式在50℃下进行发酵处理15天，在发酵过程中通过机械通风等方式保证氧气需求，得到发酵菌渣。

(2)由冰箱保存的发酵菌株铜绿假单胞菌Z2斜面挑取菌落至装有肉汤培养基的摇瓶中，过夜振荡培养为发酵用铜绿假单胞菌种子液，其中铜绿假单胞菌的浓度为5×10⁹个/mL。

(3)在去离子水中添加植物油、尿素、磷酸二氢钾、氯化钾、硫酸镁、氯化钙和酵母提取物，去离子水、植物油、尿素、磷酸二氢钾、氯化钾、硫酸镁、氯化钙和酵母提取物的重量比为100：0.3：0.2：1：0.1：0.02：0.002：0.15，得到混合物料，按体积含量10％接种铜绿假单胞菌种子液，在30℃条件下进行发酵处理3天，获得鼠李糖脂发酵液，发酵结束后，将鼠李糖脂发酵液加热至80℃，保持30min，以杀灭发酵细菌，通过纸板过滤机过滤掉细胞和死伤油脂等不溶于水的成份。

(4)将上述发酵菌渣与鼠李糖脂发酵液按照100：10的重量比充分混合，将所得复混物烘干到含水量为25％左右，再添加石膏和黏土，干燥后的复混物与石膏和黏土的重量比为100：5：5，搅拌成粒状，得到盐碱土改良剂。

实施例2

本实施例的盐碱土改良剂的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，步骤(4)中，发酵菌渣与鼠李糖脂发酵液的重量比为100:15。

实施例3

本实施例的盐碱土改良剂的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，步骤(1)中，将食用菌菌渣进行发酵处理时不加入动物粪便。

实施例4

本实施例的盐碱土改良剂的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，步骤(4)中，发酵菌渣与鼠李糖脂发酵液的重量比为100:5。

实施例5

本实施例的盐碱土改良剂的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，步骤(4)中，发酵菌渣与鼠李糖脂发酵液的重量比为100:20。

实施例6

本实施例的盐碱土改良剂的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，步骤(3)中，采用自来水替代去离子水作为发酵用水进行发酵处理。

实施例7

本实施例的盐碱土改良剂的制备过程与实施例1大致相同，区别在于，步骤(4)中，造粒时仅加入石膏，干燥后的复混物与石膏的重量比为100：5。

对比例1

按照实施例1的方法制备鼠李糖脂发酵液，然后将100重量份的食用菌菌渣直接(即未经发酵)与10重量份的鼠李糖脂发酵液充分混合，将所得复混物烘干到含水量为25％左右，再添加石膏和黏土，干燥后的复混物与石膏和黏土的重量比为100：5：5，搅拌成粒状，得到盐碱土改良剂。

测试例

将实施例1～7和对比例1的盐碱土改良剂分别在盐碱地撒施，每亩地施用300kg，翻耕土地使之混匀。施用后种植小麦，种植方法为：条播，小麦灌浆期按照鲁如坤《土壤农业化学分析方法》测定20cm～40cm深度土壤有机质、pH值、盐分、容重等，收获后计算小麦产量，结果列于表1。

表1

由表1可见，施用本发明的盐碱土改良剂后，土壤中的盐分保持不变或略有上升，浸出液pH下降1以上，有机质含量增加10％以上，土壤容重下降3％以上，小麦产量增加22％以上。以上数据说明，本发明的盐碱土改良剂是一种优良的盐碱土改良剂。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种盐碱土改良剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将食用菌菌渣进行发酵处理，得到发酵菌渣；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述食用菌菌渣进行发酵处理前，先将所述食用菌菌渣与动物粪便混合；所述食用菌菌渣与所述动物粪便的重量比为100：(0.1～10)。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将食用菌菌渣进行发酵处理的条件包括：温度为45℃～60℃，时间为10～30天。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的重量比为100：(0.2～0.4)：(0.2～0.3)：(0.6～1.5)：(0.05～0.15)：(0.01～0.03)：(0.001～0.003)：(0.01～0.2)；所述铜绿假单胞菌菌剂与所述混合物料的体积比为(1～10)：100；所述铜绿假单胞菌菌剂中，铜绿假单胞菌的浓度为1×10⁹个/mL～5×10⁹个/mL；及/或，

所述在含有水、碳源、氮源、磷源、钾源、镁源、钙源和生长因子的混合物料中接种铜绿假单胞菌菌剂进行发酵处理的条件包括：温度为28℃～30℃，时间为3～4天。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液混合之前，先对所述鼠李糖脂发酵液进行杀菌处理，所述杀菌处理包括：将所述鼠李糖脂发酵液在70℃～90℃下处理20min～40min。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液的重量比为100：(5～20)。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：将所述发酵菌渣与所述鼠李糖脂发酵液混合后得到的复混物干燥至水含量为20重量～30重量％，得到干燥后的复混物，将所述干燥后的复混物与粘合剂混合，进行造粒；

优选地，所述干燥后的复混物与所述粘合剂的重量比为100：(1～10)；

更优选地，所述粘合剂包括石膏和黏土，所述石膏和黏土的重量比为1：(0.5～5)。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水为去离子水；及/或，

所述碳源选自植物油和甘油中的至少一种；及/或，

所述氮源选自尿素、硝酸钠和硝酸铵的至少一种；及/或，

所述磷源选自磷酸二氢钾和磷酸氢二钾的至少一种；及/或，

所述钾源选自氯化钾和硫酸钾中的至少一种；及/或，

所述镁源选自硫酸镁和氯化镁中的至少一种；及/或，

所述钙源选自氯化钙和硝酸钙中的至少一种；及/或，

所述生长因子为酵母提取物。

9.由权利要求1～8中任意一项所述的方法制备得到的盐碱土改良剂。

10.权利要求9所述的盐碱土改良剂在盐碱土壤修复中的应用。