CN113578955B - 一种提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法，该方法包括菌渣调配、菌渣培养、菌渣施用和降解调控步骤。该方法在菌渣调配和菌渣培养步骤中，通过调节菌渣生长和代谢最佳条件，促进各种酶和代谢产物的产生；在菌渣施用和降解调控步骤，通过加入降解介质和调节降解调节，促进农药六六六的有效降解。按照本发明所述方法，可有效降解土壤中残留的农药六六六。

Description

一种提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法
技术领域
本发明属于农产品加工废弃物利用领域，具体涉及一种提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法。
背景技术
我国作为农业生产大国，人均耕地面积少，为了解决农业灾害和增加粮食产量问题，喷施农药成为我国农业生产中必不可少的防治手段。农药使用后只有少部分附着在农作物上，大部分经过雨水冲刷进入土壤，随着农药大量生产以及不合理的使用，土壤的农药污染问题日益严重。其中除草剂、杀虫剂和杀菌剂等农药是造成土壤污染的重要来源。六六六是一种广谱杀虫剂，属于有机氯农药。20世纪50年代因其成本低、药效强而被大量生产和使用，为农业生产做出了重大贡献。但其结构稳定、半衰期长、降解缓慢，长久残留在水和土壤中，间接威胁着人类健康。
食用菌是利用稻秸、麦秸、玉米秸、木屑、棉籽壳、麦麸、玉米芯等农业废弃物为原料生产的一种农产品。近年来，随着食用菌行业的发展，我国已成为世界上食用菌生产大国，当前我国食用菌总产量达近四千万吨，占全球总产量的七成以上。食用菌菌渣是食用菌采收后剩下的菌丝和培养基料的混合物，又名菌糠、蘑菇糠、菇渣等。食用菌生产中会产生大量菌渣，其产量大约是食用菌的5倍，其通常在食用菌子实体收获后被丢弃，是食用菌行业产生的主要废弃物。随着我国食用菌产业的发展越来越快，食用菌的生产规模越来越大，伴随而来的是各地产生了大量的食用菌菌渣废弃物。
有机氯农药六六六毒性强、结构稳定、降解缓慢，在土壤中残留时间长，现有降解方法降解率低。本申请提出一种利用食用菌菌渣提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法，不仅可以合理利用资源，还可以有效改良土壤。利用食用菌菌渣降解农药目前还未有报道，因此，建立并优化其降解方法，是本领域技术人员关注的问题。
发明内容
针对有机氯农药六六六毒性强、结构稳定、降解缓慢，在土壤中残留时间长的特点，以及目前降解方法降解率低的现状，本发明提出了一种利用食用菌菌渣提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法。利用该方法可以充分利用废弃物来有效降低土壤中有机氯农药六六六的含量。
本发明的目的是通过以下方式实现的：
一种提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法，
该方法包括以下步骤：
1)菌渣调配：取新鲜食用菌菌渣，加入淀粉、麸皮、磷酸二氢铵、CuSO4、KCl、单宁酸和没食子酸，混合均匀，加入柠檬酸磷酸氢二钠溶液和水，搅拌均匀，使菌渣pH值为5.0～5.5，含水量为50％～60％。
2)菌渣培养：将调配好的菌渣在20℃～25℃条件下避光培养3d～4d，期间每天进行1～2次开放式均匀翻动，并保持含水量不低于40％；
3)菌渣施用：向培养好的菌渣中加入紫尿酸，搅拌均匀，同时调整土壤pH值为6.5～7.0，按照250g～300g/m2向土壤中均匀撒入菌渣；
4)降解调控：将施用菌渣的土壤在25℃～35℃下降解4天～5天，期间每天翻动一次土壤。
所述方法中食用菌指金针菇或杏鲍菇。
所述方法中淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉或土豆淀粉。
所述方法中淀粉、麸皮、磷酸二氢铵、CuSO4、KCl、单宁酸和没食子酸的添加量分别为食用菌菌渣重量的0.5％～1.0％、0.5％～1.0％、0.005％～0.01％、0.008％～0.016％、0.004％～0.007％、0.008％～0.01％和0.001％。
所述方法中加入淀粉、麸皮和磷酸二氢铵，分别为菌渣提供碳源、有机氮源和无机氮源，有利于菌渣生长。
所述方法中加入CuSO4和KCl提供Cu2+和K+离子作为促进剂，在两者共同作用下促进菌渣生长中各种酶和代谢产物的产生。
所述方法中加入单宁酸和没食子酸作为诱导剂，促进菌渣生长中各种酶和代谢产物的产生。
所述方法中调节菌渣pH值为5.0～5.5、含水量为50％～60％，为菌渣代谢提供最佳条件，促进各种酶和代谢产物产生，并使酶和代谢产物保持最高活性。
所述方法中在20℃～25℃下避光培养，为菌渣生长和代谢提供最佳条件，促进各种酶和代谢产物产生，并使酶和代谢产物保持最高活性。
所述方法中避光培养3d～4d，此时各种酶及代谢产物累积量最大，且活性最高。
所述方法中每天进行1～2次开放式均匀翻动，有利于菌渣生长和代谢产物的生成。
所述方法中在淀粉、麸皮和磷酸二氢铵共同作用下促进了菌渣的良好生长。
所述方法中在CuSO4、KCl和单宁酸、没食子酸共同作用下，促进了菌渣生长中各种酶和代谢产物的大量产生。
所述方法中在调节菌渣pH值5.0～5.5以及20℃～25℃下避光培养3d～4d共同作用下，最大程度的保持了各种酶和代谢产物的生物活性。
所述方法中在添加CuSO4、KCl、单宁酸、没食子酸，调节菌渣pH值5.0～5.5、含水量为50％～60％，20℃～25℃下避光培养3d～4d，每天进行1～2次开放式翻动共同作用下，促进了菌渣生长中各种酶和代谢产物的产生，不仅使各种酶和代谢产物的产量最大，也保证了其活性最高。
所述方法中紫尿酸的添加量为菌渣重量的0.12％～0.16％。
所述方法中添加紫尿酸作为菌渣降解农药六六六的介质，通过其可加速农药六六六的降解。
优选所述方法中土壤为土地表层15cm～20cm的土壤。
优选所述方法中调整土壤pH用草木灰或/和硫磺。
所述方法中调整土壤pH值为6.5～7.0，六六六在酸性条件下比较稳定，在此条件下有利于农药六六六的降解，提高其降解效率。
所述方法中降解调控将加入菌渣的土壤在25℃～35℃下放置，一般选择在夏季温度高于25℃时进行。
所述方法中将加入菌渣的土壤在25℃～35℃下放置，为菌渣降解农药六六六提供最佳降解温度，促进六六六的降解。
所述方法中每天翻动一次，提高土壤与菌渣的有效接触，提高降解效率。
所述方法中向菌渣中加入紫尿酸、调整土壤pH值6.5～7.0、将加入菌渣的土壤在25℃～35℃下放置4天～5天、每天翻动一次，这些步骤为农药六六六降解提供了最佳条件，在这些条件共同作用下加速了农药六六六的降解，提高了其降解效率。
与现有技术比较本发明的有益效果：
本发明在菌渣调配和菌渣培养步骤中，通过加入菌渣生长营养剂、代谢诱导剂、代谢促进剂，并通过调节菌渣生长代谢最佳pH和温度等条件，促进了菌渣生长及各种酶和代谢产物的产生，使各种酶和代谢产物不仅产量最大，而且活性最高；在菌渣施用和降解调控步骤，通过加入降解介质、调节土壤pH和控制降解温度等措施，为菌渣降解农药六六六提供最佳条件，促进六六六降解并提高其降解效率。通过前面步骤和后面步骤的合理有机结合，可有效降解土壤中残留农药六六六。
以下通过试验过程进一步说明本发明的效果：
试验例1：食用菌菌渣的选择
按照本发明实施例1方法分别对金针菇菌渣、双孢菇菌渣、草菇菌渣、平菇菌渣、秀珍菇菌渣、杏鲍菇菌渣、海鲜菇菌渣和香菇菌渣进行调配、培养后，施用到含有农药六六六的土壤中，参照实施例1参数对土壤进行降解，然后测定土壤中六六六含量，并计算农药六六六降解率。
农药六六六检测方法：参照任兴权等(2018)在“食品中六六六和滴滴涕检测方法的优化”中所述方法进行检测。
六六六降解率/％＝(降解前含量-降解后含量)/降解前含量*100％
结果如表1所示：
表1不同食用菌菌渣对土壤中六六六降解率
食用菌菌渣 降解前含量/μg/kg 降解后含量/μg/kg 六六六降解率
金针菇菌渣 1000 185.61 81.44％
双孢菇菌渣 1000 366.52 63.35％
草菇菌渣 1000 488.93 51.11％
平菇菌渣 1000 198.12 70.19％
秀珍菇菌渣 1000 446.84 55.32％
杏鲍菇菌渣 1000 179.92 82.01％
海鲜菇菌渣 1000 516.11 48.39％
香菇菌渣 1000 414.62 58.54％
如表1所示，采用金针菇菌渣和杏鲍菇菌渣对土壤进行处理，土壤中六六六降解率最高，因此本发明选择这两种食用菌菌渣作为最优菌渣。
试验例2:促进剂CuSO4和KCl及诱导剂单宁酸和没食子酸对农药六六六降解效果的影响
分别按照本发明方法和试验组方法处理含有农药六六六残留的土壤，检测处理后土壤中六六六含量，并计算降解率。
本发明方法：按照实施例1方法。
试验组方法：菌渣调配步骤中只添加促进剂CuSO4、KCl，诱导剂单宁酸、没食子酸中任意三种或两种，四种物质添加量及他步骤同实施例1。
农药六六六检测方法：参照任兴权等(2018)在“食品中六六六和滴滴涕检测方法的优化”中所述方法进行检测。
结果如表2所示：
表2促进剂和诱导剂对六六六降解效果的影响
Figure BDA0003190015040000051
如表2所示，菌渣调配步骤中只添加促进剂CuSO4、KCl，诱导剂单宁酸、没食子酸中的任意三种或两种，最终对土壤中六六六的降解率远远低于本发明所述方法对六六六的降解率，这说明促进剂CuSO4、KCl和诱导剂单宁酸、没食子酸相互组合、共同作用对六六六的降解具有重要影响。
试验例3:菌渣调配中菌渣pH值筛选
在菌渣调配步骤中分别调整菌渣pH为4.0、4.5、5.0、5.5、6.0、6.5，其他步骤及参数参照实施例2，处理含有农药六六六残留的土壤，检测处理后土壤中六六六含量，并计算降解率。
农药六六六检测方法：参照任兴权等(2018)在“食品中六六六和滴滴涕检测方法的优化”中所述方法进行检测。
结果如表3所示：
表3菌渣pH值筛选
Figure BDA0003190015040000052
Figure BDA0003190015040000061
如表3所示，在菌渣调配步骤中当菌渣pH值为5.0和5.5时，最终处理含六六六土壤后，六六六降解率最高，因此选择调整菌渣pH值为5.0～5.5。
试验例4:菌渣施用步骤中六六六降解介质的筛选
按照实施例2所述步骤和参数获得菌渣后，分别选择紫尿酸、愈创木酚、乙酰丁香酮、丁香醛和香草醛作为降解介质加入菌渣，加入量参照实施例2，按照实施例2所述方法对含有六六六土壤进行处理，检测处理后土壤中六六六含量，并计算降解率。
农药六六六检测方法：参照任兴权等(2018)在“食品中六六六和滴滴涕检测方法的优化”中所述方法进行检测。
结果如表4所示：
表4六六六降解介质筛选
降解介质 降解前含量/μg/kg 降解后含量/μg/kg 六六六降解率
紫尿酸 1000 190.33 80.97％
愈创木酚 1000 674.92 32.51％
乙酰丁香酮 1000 463.21 53.68％
丁香醛 1000 276.54 72.35％
香草醛 1000 294.21 70.58％
如表4所示，选择紫尿酸作为降解介质加入菌渣，处理土壤后六六六降解率最高，因此选择紫尿酸作为农药六六六的降解介质。
试验例5:菌渣施用步骤中土壤pH值筛选
按照实施例3所述步骤和参数获得菌渣，并添加降解介质紫尿酸，分别调整土壤pH为4.5、5.0、5.5、6.0、6.5、7.0、7.5、8.0，按照实施例3所述方法对含有六六六土壤进行处理，检测处理后土壤中六六六含量，并计算降解率。
农药六六六检测方法：参照任兴权等(2018)在“食品中六六六和滴滴涕检测方法的优化”中所述方法进行检测。
结果如表5所示：
表5土壤pH值筛选
土壤pH值 降解前含量/μg/kg 降解后含量/μg/kg 六六六降解率
4.5 1000 710.31 28.97％
5.0 1000 593.52 40.65％
5.5 1000 574.93 42.51％
6.0 1000 273.41 72.66％
6.5 1000 184.52 81.55％
7.0 1000 193.61 80.64％
7.5 1000 287.43 71.26％
8.0 1000 456.84 54.32％
如表5所示，在菌渣施用步骤中当土壤pH值调整为6.5和7.0时，处理土壤后，六六六降解率最高，因此选择调整土壤pH值为6.5～7.0。
具体实施方式
以下结合发明人给出的实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：
取新鲜金针菇菌渣5kg，加入玉米淀粉25g、麸皮25g、磷酸二氢铵0.25g、CuSO40.4g、KCl 0.2g、单宁酸0.4g和没食子酸0.05g，混合均匀，加入柠檬酸磷酸氢二钠溶液和水，搅拌均匀，使菌渣pH值为5.0，含水量为50％。将调配好的菌渣在20℃下，避光培养4d，期间每天进行1次开放式均匀翻动，并保持含水量不低于40％。向培养好的菌渣中加入紫尿酸6g，搅拌均匀，用草木灰和硫磺调整含农药六六六985.32μg/kg的土壤的pH值为6.5，按照250g/m2向土壤中均匀撒入菌渣。将撒入菌渣的土壤在25℃下放置5天，期间每天翻动一次土壤。5天后检测土壤中六六六含量为182.28μg/kg，降解率为81.50％。
实施例2：
取新鲜金针菇菌渣5kg，加入玉米淀粉25g、麸皮25g、磷酸二氢铵0.25g、CuSO40.4g、单宁酸0.4g和没食子酸0.05g，混合均匀，加入柠檬酸磷酸氢二钠溶液和水，搅拌均匀，使菌渣pH值为5.0，含水量为50％。将调配好的菌渣在20℃下，避光培养4d，期间每天进行1次开放式均匀翻动，并保持含水量不低于40％。向培养好的菌渣中加入紫尿酸6g，搅拌均匀，用草木灰和硫磺调整含农药六六六985.32μg/kg的土壤的pH值为6.5，按照250g/m2向土壤中均匀撒入菌渣。将撒入菌渣的土壤在25℃下放置5天，期间每天翻动一次土壤。5天后检测土壤中六六六含量为279.86μg/kg，降解率为71.60％。
此实施例中只添加了促进剂CuSO4，没添加促进剂KCl，其他同实施例1，其降解率为71.60％，低于实施例1降解率81.50％，进一步说明了在Cu2+和K+共同作用下可促进菌渣生长中各种酶和代谢产物的产生，并最终提高对六六六的降解率。
实施例3：
取新鲜杏鲍菇菌渣10kg，加入小麦淀粉100g、麸皮100g、磷酸二氢铵1g、CuSO41.6g、KCl0.7g、单宁酸1g和没食子酸0.1g，混合均匀，加入柠檬酸磷酸氢二钠溶液和水，搅拌均匀，使菌渣pH值为5.5，含水量为60％。将调配好的菌渣在25℃下，避光培养3d，期间每天进行2次开放式均匀翻动，并保持含水量不低于40％。向培养好的菌渣中加入紫尿酸16g，搅拌均匀，用草木灰和硫磺调整含农药六六六985.32μg/kg的土壤pH值为7.0，按照300g/m2向土壤中均匀撒入菌渣。将撒入菌渣的土壤在35℃下放置4天，期间每天翻动一次土壤。4天后检测土壤中六六六含量为175.83μg/kg，降解率为82.16％。

Claims (7)

1.一种提高土壤中有机氯农药六六六降解率的方法，该方法包括以下步骤：
1)菌渣调配：取新鲜食用菌菌渣，加入淀粉、麸皮、磷酸二氢铵、CuSO4、KCl、单宁酸和没食子酸，混合均匀，加入柠檬酸磷酸氢二钠溶液和水，搅拌均匀，使菌渣pH值为5.0～5.5，含水量为50％～60％；
2)菌渣培养：将调配好的菌渣在20℃～25℃条件下避光培养3d～4d，期间每天进行1～2次开放式均匀翻动，并保持含水量不低于40％；
3)菌渣施用：向培养好的菌渣中加入紫尿酸，搅拌均匀，同时调整土壤pH值为6.5～7.0，按照250g～300g/m2向土壤中均匀撒入菌渣；
4)降解调控：施用菌渣的土壤在25℃～35℃下降解4天～5天，期间每天翻动一次土壤。
2.如权利要求1所述方法，其特征在于步骤1)中食用菌指金针菇或杏鲍菇。
3.如权利要求1所述方法，其特征在于步骤1)中淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉或土豆淀粉。
4.如权利要求1所述方法，其特征在于步骤1)中淀粉、麸皮、磷酸二氢铵、CuSO4、KCl、单宁酸和没食子酸的添加量分别为食用菌菌渣重量的0.5％～1.0％、0.5％～1.0％、0.005％～0.01％、0.008％～0.016％、0.004％～0.007％、0.008％～0.01％和0.001％。
5.如权利要求1所述方法，其特征在于步骤3)中紫尿酸的添加量为菌渣重量的0.12％～0.16％。
6.如权利要求1所述方法，其特征在于步骤3)中用草木灰或/和硫磺调节土壤pH。
7.如权利要求1所述方法，其特征在于步骤3)中土壤为土地表层15cm～20cm的土壤。
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