CN113897199B - 一种用于消除土壤有害菌的修复剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及土壤修复技术领域，具体公开了一种用于消除土壤有害菌的修复剂及其制备方法。一种用于消除土壤有害菌的修复剂，由包括如下原料制得：芥菜渣粉、苦参渣粉、茶渣粉、板蓝根渣粉、豆粕、玉米渣、微生物菌液；所述微生物菌液是由浓度为16～28g/L木霉菌、16～28g/L链霉菌、16～28g/L芽孢杆菌以及16～28g/L假单胞菌复配而成。本申请制得的修复剂投入土壤中，药渣粉中含有的活性物质消除部分土壤有害菌，而微生物菌液中的菌种则在土壤中快速增殖，通过竞争作用降低土壤有害菌的浓度，从而改善土壤菌群结构，使得作物产量提升。

Description

一种用于消除土壤有害菌的修复剂及其制备方法
技术领域
本申请涉及土壤修复技术领域，更具体地说，它涉及一种用于消除土壤有害菌的修复剂及其制备方法。
背景技术
近年来，我国农田土壤的生物污染问题日益严重。处理不当的生活污水、人畜粪便、含有病原体的医疗污水以及工业废水污染河湖等水体，农民使用遭受污染的水体灌溉农田，导致传染性细菌和病原菌通过上述途径带入农田土壤，破坏了土壤耕层的微生物菌落环境，继而使得土壤中有害菌(如腐霉菌、炭疽菌、镰刀菌以及能够通过附着在植物上传染至动物体的病原菌)的数目激增，菌群失衡，最终经济作物的生长状况不佳，产量下降。
目前，能够修复土壤中菌群环境的技术鲜有报道。常规的灭菌剂、杀菌灵等化学防治手段虽然能够消除部分有害菌，但同时也对植物体生长发育的有益菌群造成损伤，不利于经济作物的后期生长。因此，亟需一种修复剂，能够在消除土壤有害菌的同时改善经济作物的生长态势，提高经济作物的产量。
发明内容
本申请提供一种用于消除土壤有害菌的修复剂及其制备方法，以便于在解决农田土壤生物污染的问题的同时提高经济作物的产量。
第一方面，本申请提供的一种用于消除土壤有害菌的修复剂，采用如下的技术方案：
一种用于消除土壤有害菌的修复剂，由包括如下重量份的原料制得：
所述微生物菌液是由浓度为16～28g/L木霉菌、16～28g/L链霉菌、16～28g/L 芽孢杆菌以及16～28g/L假单胞菌复配而成。
通过采用上述技术方案，芥菜渣粉内部含有的芥子酶能够水解硫苷产生异硫氰酸酯类物质，异硫氰酸酯类物质能够显著降低镰刀菌的数量；苦参渣粉中含有的苦参碱能够对炭疽菌起到较好的抑制作用；茶渣粉中含有的茶皂素能够抑制腐霉菌的生长；而板蓝根渣粉中含有的板蓝根能够对金黄色葡萄球菌等对动物体造成损伤的传染性病原菌起到较好的杀菌作用；
由于土壤中各处的有害菌群数目不同，上述药渣粉含有的活性杀菌抑菌物质在改善初期消除部分有害菌并抑制有害菌的生长，使得后续微生物菌液中的菌种能够在初期保持较高的数目，通过竞争作用进一步消除有害菌；
豆粕中富含氮元素，玉米渣中富含碳元素，为微生物菌液的菌种生长以及后续提供营养；而微生物菌液中菌种能够分解药渣中富含的纤维素，一方面，纤维素降解为营养物质，供有益菌持续生长；另一方面，纤维素部分降解，药渣粉外部的比表面积增大，对重金属离子的吸附作用增强，能够除去部分重金属离子；同时芽孢杆菌具有较强的增殖能力，能够快速增殖，使得修复剂在土壤修复初期的竞争作用显著；木霉菌在抑制炭疽菌以及腐霉菌生长方面的效果显著；假单胞菌能够诱导作物产生抗生素，提高作物抗病害的能力，并且假单胞菌具备较好的 Ni2+清除能力；链霉菌在土壤中代谢能够分泌抗生素，进一步提高作物的存活率，改善生长状态，从而提高作物的产量；
因此，本申请部分原料来自于中药厂制药时的废弃物，绿色环保，制得的修复剂能够实现高效持久的有害菌清除效果，阻断传染性病原菌的传播，并且能够吸收土壤中的重金属离子，改善作物防病害能力，从而改善作物的生长态势，提高作物产量。
优选的，所述微生物菌液中木霉菌浓度为28g/L、链霉菌浓度为28g/L、芽孢杆菌浓度为16g/L以及假单胞菌浓度为28g/L。
更优选的，所述木霉菌选自康氏木霉、哈茨木霉和里氏木霉中的任意一种；所述链霉菌选择细黄链霉菌；所述芽孢杆菌选自枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌中的任意一种；所述假单胞菌选自荧光假单胞菌、斯氏假单胞菌中的任意一种。
通过采用上述技术方案，降低芽孢杆菌的浓度，有利于避免后期与木霉菌、链霉菌、假单胞菌之间形成竞争关系，促使修复剂在后期仍然能够维持土壤中有益菌的生态平衡，进一步改善作物的生长态势。
优选的，所述芥菜渣粉、苦参渣粉、茶渣粉以及板蓝根渣粉的目数为200～ 400目。
通过采用上述技术方案，上述药渣粉中含有的多糖、低聚物对土壤团粒结构的改善具有一定的促进作用，能够使得土壤透气保水。
优选的，所述豆粕和玉米渣的重量比为(2～3):1。
通过采用上述技术方案，在此重量比范围内，修复剂中碳氮比适中，有利于微生物菌种的生长，修复剂施入土壤后，降低微生物菌种与作物之间争夺氮源，从而导致土壤氮素缺乏的可能性。
优选的，所述原料中还掺加有壳聚糖，所述壳聚糖的掺加量为1～3份。
通过采用上述技术方案，壳聚糖施加在土壤中，遇水形成胶体，改善了土壤的团粒结构；同时壳聚糖具有对土壤中的有害菌具有一定的抑制性，进一步提高修复剂对土壤有害菌群的消除作用。
优选的，所述原料中还掺加有黄腐酸钾，所述黄腐酸钾的掺加量为2～4 份。
通过采用上述技术方案，黄腐酸钾能够与豆粕、玉米渣中的含有的重金属离子进行螯合，降低重金属离子对于微生物菌液的影响。
第二方面，本申请提供一种用于消除土壤有害菌的修复剂的制备方法，采用如下技术方案。
一种用于消除土壤有害菌的修复剂的制备方法，包括如下步骤：
将芥菜渣粉、苦参渣粉、茶渣粉、板蓝根渣粉、豆粕以及玉米渣进行粉碎、杀菌处理，混料备用；
向混料中加入蒸馏水，搅拌得到培养基，控制培养基的pH值为6～7，含水量为 40～80％，将微生物菌液接种入培养基中，30～37℃的通风条件下发酵10～15 天，得到修复剂。
通过上述技术方案，芥菜渣粉等药渣粉以及豆粕、玉米渣均经过杀菌处理，降低其中含有的杂质以及菌种对微生物菌液的影响；微生物菌液在适宜的温度、pH值以及透气环境下，能够快速增殖，使得修复剂中含有大量的有益菌；修复剂在施加入土壤后，能够高效地抑制有害菌的增殖，改善土壤的菌群环境，从而使得作物的产量增加。
优选的，所述通风时的送风量为200～300L/h。
通过采用上述技术方案，发酵过程中产生含氮气体，送风过量时含氮气体会快速逸散，造成修复剂氮素损失；而送风不足时，造成修复剂局部厌氧，从而产生大量臭气和甲烷；因此，当送风量控制在此范围内，不易产生异味，修复剂氮素损失对微生物菌种的增殖无影响。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请通过多种药渣粉与微生物菌液联用，进行堆肥，使得富含活性抑菌杀菌成分的修复剂能够在初期施加入土壤时，对土壤中的有害菌起到抑制增殖以及部分消杀作用，使得作物自身能够通过化感作用产生化合物，化合物能够降低土壤有害菌以及虫害的侵蚀；同时微生物菌液中的有益菌种通过竞争作用抑制土壤有害菌菌群增殖，从而改善土壤中的菌群环境，提高作物的生长态势，使得作物的产量增加。
2、本申请通过多种有益菌的配合，使得有益菌在抑制有害菌滋生的同时阻断传染性病原菌的传播；
3、本申请通过合理设计微生物菌液中各种菌种的浓度配比，使得修复剂施入土壤一段时间后仍然能够维持土壤中有益菌的生态平衡，修复剂的修复效果长久；
4、本申请通过降解部分药渣粉以及选择合适的有益菌菌种，使得修复剂对重金属离子的吸附效果较好。
具体实施方式
若无特殊说明，以下实施例和对比例的原料来源如下所示：
哈茨木霉菌(Trichoderma harzianum)：有效成分总含量：3亿CFU/g，购买自美国拜沃股份有限公司；
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)：有效成分总含量：200亿CFU/g，购买自沂源翰林农业发展有限公司；
细黄链霉菌(Streptomyces microflavus)：有效成分总含量：10亿CFU/g，购买自沂源翰林农业发展有限公司；
荧光假单胞菌(P.Fluorescens)：购买自上海复祥生物科技有限公司；
芥菜渣粉、苦参渣粉、茶渣粉、板蓝根渣粉均回收自浙江的中药厂家；
豆粕回收自大豆油生产厂家；
玉米渣回收自玉米油生产厂家；
生化黄腐酸钾：黄腐酸含量≥65％，购买自山东众信化工科技有限公司；
壳聚糖：型号：PRS180321，购买自西安普瑞斯生物实力供应商。
实施例
实施例1
一种用于消除土壤有害菌的修复剂，按照如下步骤制得：
S1、将回收得到的芥菜渣、苦参渣、绿茶渣、板蓝根渣、豆粕、玉米渣分别放置于破碎研磨机中进行研磨，筛分得到目数为20～100目的粉体；将上述粉体分别放置于紫外消杀灯下，辐照量为100μW/cm2，辐照时间为0.5h，取出备用；
S2、分别称取100g芥菜渣粉、100g苦参渣粉、100g绿茶渣粉、100g板蓝根渣粉、400g豆粕渣粉和150g玉米渣粉；将上述渣粉搅拌混匀，并持续加入蒸馏水，直至所测得的培养基的含水量为40％，同时加入硝酸铵或碳酸氢钠调节培养基的 pH值，使得培养基的pH值为6；
S3、称取16g哈茨木霉、16g细黄链霉菌、16g枯草芽孢杆菌、16g荧光假单胞菌，加入1L蒸馏水中，搅拌混匀得到微生物菌液；取配制好的微生物菌液8g，均匀喷洒在培养基中，放置于培养箱中发酵，控制培养箱的温度为30℃，培养箱的送风量为200L/h，每7天翻堆一次，每7天补水一次，使得培养基的含水量不低于40％，发酵10天后得到修复剂。
实施例2-9均按照上述方法制得，实施例2-9的区别点在于步骤S3中微生物菌液配方不同，具体配方如下表1所示。
表1.实施例1-9使用的微生物菌液配方
实施例10-20
一种用于消除土壤有害菌的修复剂，与实施例8的区别点在于修复剂中培养基的配方不同以及微生物菌液的接种量不同，具体配方如下表2所示。
表2.实施例10-20修复剂中培养基以及微生物菌液的含量
原料 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14 实施例15
芥菜渣粉/g 100 100 100 100 100 100
苦参渣粉/g 100 100 100 100 100 100
茶渣粉/g 100 100 100 100 100 100
板蓝根渣粉/g 100 100 100 100 100 100
豆粕/g 400 400 450 500 450 450
玉米渣/g 300 200 150 150 150 150
微生物菌液/g 8 8 8 8 12 12
壳聚糖/g / / / / / 1
生化黄腐酸钾/g / / / / / /
原料 实施例16 实施例17 实施例18 实施例19 实施例20
芥菜渣粉/g 100 100 100 100 200
苦参渣粉/g 100 100 100 100 200
茶渣粉/g 100 100 100 100 200
板蓝根渣粉/g 100 100 100 100 200
豆粕/g 450 450 450 450 450
玉米渣/g 150 150 150 150 150
微生物菌液/g 12 12 12 12 12
壳聚糖/g 3 / / 3 3
生化黄腐酸钾/g / 2 4 4 4
注：实施例10-20中复合微生物菌液中各个菌种的配比与实施例8的配比相同；壳聚糖以及生化黄腐酸钾均随着微生物菌液一同投入培养基中，并对培养基进行翻堆，混合均匀。
实施例21
一种用于消除土壤有害菌的修复剂，与实施例20的区别点在于：步骤S1中将回收得到的芥菜渣、苦参渣、绿茶渣、板蓝根渣、豆粕、玉米渣放置于破碎研磨机中进行研磨，筛分得到规格为200～400目的粉体。
实施例22-26
一种用于消除土壤有害菌的修复剂，与实施例21的区别点在于，步骤S2和步骤S3中的工艺参数不同，具体参数如下表3所示。
表3.步骤S2和步骤S3中的工艺参数
对比例
对比例1
一种生物修复剂，按照如下步骤制得：
称取16g哈茨木霉、16g细黄链霉菌、16g枯草芽孢杆菌、16g荧光假单胞菌，加入1L蒸馏水中，搅拌混匀得到生物修复剂。每平方米土壤中喷洒20g生物修复剂。
对比例2
一种杀菌剂，产品名为百菌清，CAS：1897-45-6，粉剂，购买自山东卓耀生物科技有限公司。
性能检测试验
检测方法
试验区在不同时期种植玉米、草莓、胡萝卜，在试验田中划分出面积为10×10m2的试验区，每个试验区中分别施加实施例1-26以及对比例1-2制得的修复剂；设置1个区作为空白对照组，空白对照组中不使用修复剂；
按照相同的种植规格、施肥方式种植对应的作物(玉米、草莓、胡萝卜)，观察作物在生长至收获期间是否出现病虫害，并统计作物连续两次收获的产量。
表4.实施例1-26和对比例1-2对土壤的修复效果
在对应的试验区内施加实施例1-26以及对比例1-2，定期对土壤进行采样(未种植作物)，采用生物检测法计算一个月后土壤中Ni2+、Cu2+的减少量；采用间接计数法计算金黄色葡萄球菌的减少量。
表5.实施例1-26和对比例1-2对土壤的重金属离子以及传染性病原菌的去除效果
注释：本申请中离子的减少量越大，则表示离子在土壤中以更稳定的络合物形式存在，重金属离子不易在土壤中游离，被作物吸收。
结合实施例1、对比例1-2以及空白对照组，并结合表4-5可以看出：对比例1中直接施加微生物菌液，但在作物生长过程中仍然出现了病虫害，证明仅仅施加微生物菌液对作物土壤并无修复效果；对土壤中的重金属离子含量以及金黄色葡萄球菌含量进行检测，发现施加微生物菌液对重金属离子所起的螯合固定作用微弱，并且微生物菌液对金黄色葡萄球菌并无抑制作用；
对比例2中施加了百菌清，虽然在作物的生长至收获期间并无病虫害发生，但作物在两次收获时并无均低于实施例1中作物的产量，表明百菌清仅对作物病虫害有一定的消杀作用，但无法显著提升作物的产量；对土壤中的重金属离子含量进行检测，发现施加百菌清几乎无法降低重金属离子含量；
而实施例1中修复剂施加至三种pH值不同的种植土壤中，并且三种作物中包含的有害菌种各不相同，但本申请制得的修复剂均能够对上述作物的种植土壤菌群环境进行修复，使得作物在种植期间无病害发生，产量增加，表明本申请制得的修复剂对多种作物具备普适性；其次，使用本申请制得的修复剂后，三种作物在两次收获时产量的差距不大，表明本申请能够对作物产量的增加起到长效提升的作用；再次，本申请制得的修复剂能够使得重金属离子形成更稳定的螯合物，消除重金属离子；最后，修复剂还能够抑制金黄色葡萄球菌的滋生。
结合实施例1-9并结合表4-5可以看出，微生物菌液中菌种含量对修复剂的修复效果影响较大，当微生物菌液中木霉菌浓度为28g/L、链霉菌浓度为28g/L、芽孢杆菌浓度为16g/L以及假单胞菌浓度为28g/L时，修复剂对作物的产量提升显著，同时对土壤环境改善明显。
结合实施例8、11-20并结合表4-5可以看出，微生物菌液中豆粕和玉米渣的配比对作物的产量影响较大，合适的配比下，作物产量提升显著。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种用于消除土壤有害菌的修复剂，由包括如下重量份的原料制得：
芥菜渣粉 100～200份
苦参渣粉 100～200份
茶渣粉 100～200份
板蓝根渣粉 100～200份
豆粕 400～500份
玉米渣 150～300份
微生物菌液 8～12份
所述微生物菌液是由浓度为16～28g/L木霉菌、16～28g/L链霉菌、16～28g/L芽孢杆菌以及16～28g/L假单胞菌复配而成；所述原料中还掺加有壳聚糖，所述壳聚糖的掺加量为1～3份；所述原料中还掺加有黄腐酸钾，所述黄腐酸钾的掺加量为2～4份。
2.根据权利要求1所述的一种用于消除土壤有害菌的修复剂，其特征在于：所述微生物菌液中木霉菌浓度为28g/L、链霉菌浓度为28g/L、芽孢杆菌浓度为16g/L以及假单胞菌浓度为28g/L。
3.根据权利要求2所述的一种用于消除土壤有害菌的修复剂，其特征在于：
所述木霉菌选自康氏木霉、哈茨木霉和里氏木霉中的任意一种；
所述链霉菌选择细黄链霉菌；
所述芽孢杆菌选自枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌中的任意一种；
所述假单胞菌选自荧光假单胞菌、斯氏假单胞菌中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的一种用于消除土壤有害菌的修复剂，其特征在于：所述芥菜渣粉、苦参渣粉、茶渣粉以及板蓝根渣粉的目数为200～400目。
5.根据权利要求1所述的一种土壤改良剂，其特征在于：所述豆粕和玉米渣的重量比为(2～3):1。
6.权利要求1-5任意一项所述的一种用于消除土壤有害菌的修复剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将芥菜渣粉、苦参渣粉、茶渣粉、板蓝根渣粉、豆粕以及玉米渣进行粉碎、杀菌处理，混料备用；
向混料中加入蒸馏水，搅拌得到培养基，控制培养基的pH值为6～7，含水量为40～80%，将微生物菌液接种入培养基中，30～37℃的通风条件下发酵10～15天，得到修复剂。
7.根据权利要求6所述的一种用于消除土壤有害菌的修复剂的制备方法，其特征在于：所述通风时的送风量为200～300L/h。
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