CN114014730A - 一种土壤环境生物修复肥料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种土壤环境生物修复肥料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及肥料制备技术领域，本发明公开了一种土壤环境生物修复肥料及其制备方法和应用，所述复合微生物肥料由以下重量份的原料组成：腐殖酸14‑18份，有机肥60‑100份，生物炭21‑25份，微生物添加剂4‑8份，营养添加物30‑40份，所述微生物添加剂由皮特不动杆菌CICC 10526和葡萄球菌属CICC 10311按照菌粉质量比2‑3:1‑2混合而成，所述营养添加物由米糠、豆渣和玉米芯按照质量比1:1:1‑2混合而成。本发明制备的生物修复肥料具有降解土壤中石油污染物的作用，预防土壤病害发生，减少连作障碍，达到修复土壤环境的作用。

Description

一种土壤环境生物修复肥料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及肥料制备技术领域，具体涉及一种土壤环境生物修复肥料及制备方法和应用。
背景技术
为了促进农业、种植业的发展，人们大量使用化肥以保持土壤肥力，广泛使用杀虫剂等防治植物病虫害，但是过量使用化肥虽然短时间内可以增产，但是其残留却一直存在于生态环境中，例如化肥中的硝酸物质会被人体细菌还原成亚硝酸盐，这是一种致癌物质。因此，人们不得不寻求一种较为安全的肥料。
近年来，生物肥料渐渐落入人们视线，其中，微生物肥料以其独特的优势吸引眼球，微生物肥料是以微生物的生命活动导致作物得到特定肥料效应的一种制品，是农业生产中使用肥料的一种。目前微生物菌肥也发展迅速，但是目前少有能够兼顾提供养分和防治病虫害的微生物肥料，市场上缺乏一种能够作为肥料兼顾防治作用的复合微生物肥料。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种土壤环境生物修复肥料及制备方法和应用，本发明制备的土壤环境生物修复肥料能够利用土壤中的石油污染物作为碳源，从而达到降解石油污染物的作用，最终修复土壤环境。
本发明提供了一种土壤环境生物修复肥料，所述复合微生物肥料由以下重量份的原料制成：
腐殖酸14-18份，有机肥60-100份，生物炭21-25份，微生物添加剂4-8份，营养添加物30-40份；
所述微生物添加剂由皮特不动杆菌CICC 10526和葡萄球菌属CICC 10311按照菌粉质量比2-3:1-2混合而成；
所述营养添加物由米糠、豆渣和玉米芯按照质量比1:1:1-2混合而成。
进一步地，所述生物炭由膨润土和小麦秸秆炭按照质量比2-3:1混合而成。
进一步地，所述腐殖酸为黄腐酸和黑腐酸中的任意一种。
进一步地，所述有机肥为动物粪便。
本发明还提供了上述土壤环境生物修复肥料的制备方法，包括以下步骤：
S1，按重量份数分别称取各原料，备用；
S2，将有机肥和营养添加物混合均匀，加水控制湿度在30-40％，于30-34℃下发酵腐熟30-40天，获得腐熟肥料；
S3，然后将腐熟肥料与腐殖酸、生物炭及微生物添加剂混合均匀，获得土壤环境生物修复肥料。
进一步地，S3，所述微生物添加剂的制备过程为：首先分别活化和培养皮特不动杆菌和葡萄球菌属，然后制备皮特不动杆菌菌粉和葡萄球菌属菌粉，然后按照质量比2-3:1-2混合，获得微生物添加剂。
进一步地，所述皮特不动杆菌菌粉和葡萄球菌属菌粉质量比为2:1。
本发明还提供了上述土壤环境生物修复肥料在修复土壤环境中的应用。
进一步地，所述土壤环境生物修复肥料用于降低土壤中的有机污染物。
进一步地，所述土壤环境生物修复肥料用于降解土壤中石油污染物。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中使用的皮特不动杆菌可分泌有机酸类等物质溶解土壤中作物不易吸收的钙磷化合物、铁磷化合物及铝磷化合物，具有很好的溶解土壤中无效磷的功效，促使土壤无效磷的溶解及利用，进而协助土壤中微生物之增长，预防土壤病害发生，减少连作障碍等问题，以达到土壤改良之功效；同时，皮特不动杆菌还具有高效降解石油的优势，能够利用土壤中的石油污染物作为碳源，从而达到降解石油污染物的作用；
2、本发明中使用的葡萄球菌属能够在5％的盐溶液中生存，具有耐盐性，葡萄球菌属还能够降解石油污染物，还能够降解剧毒有机物硝基苯；
3、本发明利用皮特不动杆菌和葡萄球菌属制备而成的微生物添加剂能够高效降解土壤中的石油污染物，同时能够溶解土壤中作物不易吸收的钙磷化合物、铁磷化合物及铝磷化合物，具有很好的溶解土壤中无效磷的功效，预防土壤病害发生，减少连作障碍。
5、本发明中腐殖酸含有羧基、酚基、酮基、酚羟基等多种活性功能团，不仅对土壤中重金属和有机物的吸附沉淀作用，还能够促进微生物添加剂对土壤中的有机污染物的降解；
腐植酸能够和其他辅助剂的钙铁离子结合，促进地表20-30厘米的细颗粒土壤形成大颗粒团粒结构，降低了细颗粒土壤的毛细现象，大大减少了蒸发水分携带盐分到地表面和逐渐积聚形成的盐渍化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1中皮特不动杆菌利用石油为碳源的生长状况；
图2为本发明实施例1中葡萄球菌属利用石油为碳源的生长状况。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明各实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
实施例1
一种土壤环境生物修复肥料，由以下原料组成：
黄腐酸14kg，有机肥60kg，生物炭21kg，微生物添加剂4kg，营养添加物30kg；
所述微生物添加剂由皮特不动杆菌CICC 10526和葡萄球菌属CICC 10311按照菌粉质量比2:1混合而成；
所述营养添加物由米糠、豆渣和玉米芯按照质量比1:1:1混合而成；
所述生物炭由膨润土和小麦秸秆炭按照质量比2:1混合而成；
所述有机肥为牛粪、猪粪、鸡粪的混合物。
上述土壤环境生物修复肥料的制备方法，具体包括以下步骤：
S1，按上述质量分别称取各原料，备用；
所述微生物添加剂的制备过程如下：
(1)皮特不动杆菌菌粉制备：将皮特不动杆菌接种于营养肉汁琼脂培养基平板上进行活化、转接3-4次以纯化菌种，然后挑取单菌落接种于250ml的营养肉汁液体培养基中，于30℃下培养至菌液OD600为0.7，然后于4000rpm离心10min，获得皮特不动杆菌菌泥，然后将菌泥用无菌生理盐水稀释，用移液枪吹打成菌悬液，获得一级种子液，然后按照接种量8％接种于新的30L的培养基中30℃发酵，加入发酵液体积的3％的氯化钙溶液(质量分数为80％)和4％的磷酸氢二钠溶液(质量分数为80％)并搅拌均匀，然后喷雾干燥获得皮特不动杆菌菌粉；
(2)葡萄球菌属菌粉制备：制备过程与上述皮特不动杆菌菌粉制备过程相同；
将皮特不动杆菌菌粉和葡萄球菌属菌粉按照质量比2:1混合获得微生物添加剂；
S2，将有机肥和营养添加物混合均匀，加水搅拌，控制湿度为30％，于30℃下发酵腐熟30天，获得腐熟肥料；
S3，然后将腐熟肥料与黄腐酸、生物炭及微生物添加剂混合均匀，获得土壤环境生物修复肥料。
实施例2
一种土壤环境生物修复肥料，具体制备过程与实施例1基本相同，区别在于：
黑腐酸16kg，有机肥80kg，生物炭23kg，微生物添加剂6kg，营养添加物35kg；
所述微生物添加剂由皮特不动杆菌CICC 10526和葡萄球菌属CICC 10311按照菌粉质量比3:1混合而成；
所述营养添加物由米糠、豆渣和玉米芯按照质量比1:1:2混合而成；
所述生物炭由膨润土和小麦秸秆炭按照质量比3:1混合而成。
实施例3
一种土壤环境生物修复肥料，具体制备过程与实施例1基本相同，区别在于：
黄腐酸18kg，有机肥100kg，生物炭25kg，微生物添加剂8kg，营养添加物40kg；
所述微生物添加剂由皮特不动杆菌CICC 10526和葡萄球菌属CICC 10311按照菌粉质量比3:2混合而成；
所述营养添加物由米糠、豆渣和玉米芯按照质量比1:1:2混合而成；
所述生物炭由膨润土和小麦秸秆炭按照质量比2.5:1混合而成。
一、微生物添加剂的功效验证
1、菌株基本情况
皮特不动杆菌(菌种保藏编号为CICC 10526)，购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心；皮特不动杆菌采用营养肉汁琼脂培养基(配方为：蛋白胨5.0g，牛肉浸取物3.0g，NaCl 5.0g，琼脂15.0g，蒸馏水1.0L，pH7.0)培养活化，培养温度30℃；
葡萄球菌属(菌种保藏编号为CICC 10311)，购买自中国工业微生物菌种保藏管理中心，用LB培养基培养活化；
2、皮特不动杆菌和葡萄球菌属对石油的利用
(1)所用培养基
LB液体培养基：胰蛋白胨(Tryptone)10g，酵母提取物(Yeast extract)5g，氯化钠(NaCl)10g，去离子水1000mL。
无机盐培养基：KH2PO4 0.25g，K2HPO4 0.25g，NH4NO3 1.5g，CaCl2 0.5g，MgSO4 2g，蒸馏水500mL，pH调节至7.5左右，加入2％的原油作为唯一碳源。
(2)菌株的生长测定
分别将菌株皮特不动杆菌和葡萄球菌属活化后转接至上述无机盐培养基中，接种量均为2％，于30℃150r·min-1的条件下振荡培养7天，测定其生长状况。
如图1所示，皮特不动杆菌能够利用石油为唯一碳源生长，其在培养至第6天时由于石油可利用率降低，因此，菌株发生大量死亡；
如图2所示，葡萄球菌属能够利用石油为唯一碳源生长，培养至第3天时菌株快速生长，培养至第五天时，生长速率降低菌株发生大量死亡；
综上，菌株皮特不动杆菌和葡萄球菌属均能够利用石油，也能在石油环境中生长，具有治理石油污染的潜力。
二、本发明制备的土壤环境修复肥料对土壤中石油污染物的降解效果
挖取未被污染的地表下5-15cm的土壤10kg，碾碎后平均分为10份，分别记为土壤A、3份土壤B、3份土壤C、3份土壤D，然后在土壤A、土壤B、土壤C、土壤D中分别加入石油10ml，混合均匀，静置5天，然后分别在土壤B、土壤C、土壤D中加入本申请实施例1制备得到的土壤环境修复肥料，其中，土壤A为对照组，不做任何处理，每份土壤B中加入所述肥料150g，每份土壤C中加入所述肥料200g，每份土壤D中加入所述肥料250g，然后分别将土壤B、土壤C、土壤D混合均匀，静置20-30天，利用石油醚萃取每份土壤中的石油，然后利用重量法计算上述肥料对石油污染土壤中的石油污染物的降解率。
D＝(m1-m2)/m0ⅹ100％
D表示石油降解率(％)；m1表示对照组残余油量(g)；m2表示降解后残余油量(g)；m0表示空白对照组含油量(g)。
表1本发明制备的肥料对石油污染土壤的平均降解率(％)
土壤样品 平均降解率
土壤B 38％
土壤C 46％
土壤D 49％
如上表所示，本发明实施例1制备的土壤环境修复肥料能够有效的降解土壤中的石油污染物，降解率高达49％。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种土壤环境生物修复肥料，其特征在于，所述土壤环境生物修复肥料由以下重量份的原料制成：腐殖酸14-18份，有机肥60-100份，生物炭21-25份，微生物添加剂4-8份，营养添加物30-40份；
所述微生物添加剂由皮特不动杆菌CICC 10526和葡萄球菌属CICC 10311按照菌粉质量比2-3:1-2混合而成；
所述营养添加物由米糠、豆渣和玉米芯按照质量比1:1:1-2混合而成。
2.如权利要求1所述的土壤环境生物修复肥料，其特征在于，所述生物炭由膨润土和小麦秸秆炭按照质量比2-3:1混合而成。
3.如权利要求2所述的土壤环境生物修复肥料，其特征在于，所述腐殖酸为黄腐酸和黑腐酸中的任意一种。
4.如权利要求3所述的土壤环境生物修复肥料，其特征在于，所述有机肥为动物粪便。
5.一种权利要求1-4任一项所述的土壤环境生物修复肥料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，按重量份数分别称取各原料，备用；
S2，将有机肥和营养添加物混合均匀，加水控制湿度在30-40％，于30-34℃下发酵腐熟30-40天，获得腐熟肥料；
S3，然后将腐熟肥料与腐殖酸、生物炭及微生物添加剂混合均匀，获得土壤环境生物修复肥料。
6.如权利要求5所述的土壤环境生物修复肥料的制备方法，其特征在于，S3，所述微生物添加剂的制备过程为：首先分别活化、培养皮特不动杆菌和葡萄球菌属，然后制备皮特不动杆菌菌粉和葡萄球菌属菌粉，然后按照质量比2-3:1-2混合，获得微生物添加剂。
7.如权利要求6所述的土壤环境生物修复肥料的制备方法，其特征在于，所述皮特不动杆菌菌粉和葡萄球菌属菌粉质量比为2:1。
8.一种权利要求1-4任一项所述的土壤环境生物修复肥料在修复土壤环境中的应用。
9.如权利要求8所述的土壤环境生物修复肥料在修复土壤环境中的应用，其特征在于，所述土壤环境生物修复肥料用于降低土壤中的有机污染物。
10.如权利要求9所述的土壤环境生物修复肥料在修复土壤环境中的应用，其特征在于，所述土壤环境生物修复肥料用于降解土壤中石油污染物。
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