CN114031466A - 一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,原料重量配比:复合微生物菌剂20‑200份、改性黄腐酸钾80‑300份、聚丙烯酰胺20‑50份、壳聚糖20‑100份、聚天冬氨酸50‑200份、其他有机质附加肥600‑900份;复合微生物菌剂主要由嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)X1、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)SMs13、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)SMrs15、侧孢芽孢杆菌(Bacillus laterosporus)LEs15、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)LEr08、巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)FBs03、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FBrs14、芽孢杆菌(Bacillussp.)Ds18、假单胞菌(Pseudomonas mendocina)L1、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)Dst11、乳酸乳球菌乳亚种(Lactococcuslactissubsp.lactis)11种微生物菌株构成的发酵液。本发明以实现对盐碱土壤的安全、快捷、高效地修复,降低修复成本,减少二次污染的发生,显著提高盐碱地产量,明显改善农产品质量。
Description
技术领域
本发明属于农业土壤修复技术领域,特别涉及一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂。
背景技术
土壤是人类赖以生存的重要资源,但土地盐碱化却造成了资源的破坏,农业生产的巨大损失及对生物圈和生态环境的威胁。盐碱地是盐类集积的一个种类,是指土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长,根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计,全世界盐碱地的面积为9.54亿公顷,其中我国为9913万公顷,我国盐碱土壤的面积占全国土地面积的60%左右,这类土壤里面所含的盐分影响到作物的正常生长,具有高pH值、高有害盐分含量、透气性差、易结板块、肥力低等特点,影响了农业的持续发展及人类的正常生活和健康。因此,盐碱土壤的修复一直是土壤生态学研究领域的热点课题,盐碱地的改良和修复对国土治理,生态环境保护具有极其重要的意义。
土壤修复是指利用物理、化学和生物的方法转移、吸收、降解和转化土壤中的污染物,使其浓度降低到可接受水平,或将有毒有害的污染物转化为无害的物质。虽然土壤的修复技术很多,但没有一种修复技术可以针对所有污染土壤。相似的污染状况不同的土壤性质、不同的修复需求,也会限制一些修复技术的使用。另外,大多数修复技术对土壤或多或少带来一些副作用。各种修复技术的特点及适用的污染类型见下表1:
目前,常用的土壤修复技术包括物理修复、化学修复、生物修复及其联合修复,而现有技术中盐碱土壤的修复方法主要有:
(1)物理修复法,通过平整土地、客土、压沙、松土、抬田等措施,破坏土壤毛细作用,阻断盐分向地表的进一步聚集;
(2)化学改良法,向土壤中加入化学物质,以达到降低土壤pH、碱化度以及改善土壤结构的目的,主要的化学改良剂包括石膏、磷石膏、脱硫石膏、硫磺、腐殖酸、糠醛渣、泥炭、橄榄石等物质在重度盐碱地上;
(3)水利改良法,根据“水盐运动”规律,采用灌水排盐的方法降低含盐量,通过地下渗管排盐,结合沟渠,深井排水,达到防止返盐的目的;
(4)微生物改良法,主要包括微生物菌肥改良土壤或者耐盐碱植物的种植,有利于土壤环境的修复。
其中,物理法见效快、效果好,但物理改良工程量大,费用高,经济成本不合算;化学改良对降低盐碱地碱性成分比较有效,但引入化学物质可能进一步破坏土壤的微生物群落结构,难以大面积推广;水利改良,消耗过多水资源,受限于淡水资源且只对盐碱地的盐分含量有所改善;微生物改良,通过微生物自身生长和繁殖,能够促进土壤中的盐分运动,有效转化土壤中有机肥为腐殖质,改善土壤盐碱性,生物修复技术在进入21世纪后得到了快速发展,成为绿色环境修复技术之一。
微生物修复是利用土著或者外源微生物群,在适宜的环境条件下,促进或强化微生物降解功能,从而达到降低有毒污染物活性或降解成无毒物质的生物修复技术。与物理化学和植物土壤修复技术相比,生物修复具有可基本保持土壤的理化特性、污染物降解完全、处理成本低和应用广泛的特点,具体优点有:①经过修复的土壤环境的物理、化学和生物学性质基本保持不变,甚至会优于原有土壤的性质;②最大限度地降低污染物的浓度;③处理形式多样,可就地处理;④环境影响小;⑤修复成本费用低;⑥应用限制较小。
但是在实际的使用中,由于受到土著微生物竞争、酸碱度、温度、氧气、营养成分等诸多环境因素的影响和制约,生物修复也有自身局限性,包括污染物种类的局限性、受环境因素的影响大、修复时间长等问题,直接将微生物施加到土壤中,外源微生物的作用会变得微乎其微,现今关于此类问题的解决多是采用固定技术将微生物进行固定,从而保障微生物的活性,但是也仅仅是提高了微生物的耐受性,保证微生物本身的活性,而对于提高微生物的活性并没有显著性的改善,修复效果也没有得到实质性的突破。
中国专利文献CN108676754A公开了一种盐碱土壤修复微生物菌剂及其制备方法,采用微生物固定化载体吸附和包埋微生物发酵液,使微生物逐渐缓释到盐碱土壤,提高微生物耐受性,并利用He-Ne激光诱变育种,提高微生物对不良因素的抵抗能力,进而提高微生物活性和修复能力。但是对于微生物的活性的改善不够显著,并且无法保障微生物在土壤中高效持久的发生作用。
中国专利文献CN104402651A公开了一种含有C源、N源、P源、K源、有效微生物、风化煤的盐碱地土壤修复剂,其中有效微生物,即EM菌(Effective Microorganisms),兼含好气性和嫌气性有益微生物,是将光合细菌、乳酸菌、酵母菌、芽孢杆菌、醋酸菌、双歧杆菌和放线菌等多种有益微生物复合培养成的一种微生物活菌。此申请是土壤表层次生盐碱土改良,在于提高土壤pH值,改良酸化土壤、板结土壤和次生盐碱化土壤;活化土壤养分,释放土壤肥力,并不适用于新的盐碱荒地改良。
中国专利文献CN106588424A公开了一种盐碱土壤改良专用缓释肥料,其特征是,由麦饭石25~35wt%、氯化钾5~10wt%、矿物粉料5~15wt%和有机肥25~30wt%,水制备而成,各组分之和为100%,活性固体菌种包括乳酸菌、枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、木霉、黑曲霉、红曲霉、哈茨木霉菌、棘孢曲霉和酵母,矿物粉料是草炭、沸石、蛭石、蒙脱石、碳酸钙、膨胀珍珠岩中的一种或一种以上的混合物,矿物粉料的细度≤200目,所述有机肥含有腐熟的粪肥、菜籽饼肥、秸秆,所述粪肥、菜籽饼肥与秸秆的重量比为5.5~7.5∶2.5~3.5∶0.5~ 1.5。但是微生物菌剂由多种不同的菌种构成,菌种之间势必产生菌群竞争和拮抗的作用,对盐碱土的修复作用因多种不同的菌种在不同环境和地域的影响而产生的效果不稳定。
中国专利文献CN107935650A公开一种针对碱土的盐碱地的改良用微生物菌肥,通过复配大肠杆菌、解磷解钾菌、固氮菌和光合菌,制得微生物菌剂,并与其它成分混合,得到该微生物菌肥,但是解磷解钾菌的功能是将土壤中难溶性无机矿物分解为可溶性钾、磷、镁等元素,反而会增加盐碱土壤中的金属离子含量,进一步加剧盐碱化程度,固氮菌则将大气中氮气转化为硝酸盐及亚硝酸盐成分,同样使盐碱土壤进一步恶化,且该微生物菌剂中微生物抗渗透压强度较低,在盐碱土壤中成活率低,此外,微生物菌肥也无法降低盐碱地的碱性。
由于盐碱地普遍存在土瘦、结构差的问题,土壤中缺少农作物生长所需的营养成分。因此,开发一种制备成本低廉、盐碱土壤修复效果快速、高效、作用持久的盐碱土壤修复剂,并寻求采用该盐碱土壤修复剂更为有效地对盐碱土壤进行修复的修复方法符合市场需求,具有广泛的市场价值和应用前景,对促进土壤生态学行业的发展具有非常重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中不足,提供一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,以实现对盐碱土壤的安全、快捷、高效地修复,降低修复成本,减少二次污染的发生,显著提高盐碱地产量,明显改善农产品质量。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,原料重量配比如下:复合微生物菌剂20-200 份、改性黄腐酸钾80-300份、聚丙烯酰胺20-50份、壳聚糖20-100份、聚天冬氨酸50-200份、其他有机质附加肥600-900份;通过混合搅拌机构对各种原料进行均匀搅拌。
所述复合微生物菌剂主要由嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)X1、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)SMs13、地衣芽孢杆菌(Bacilluslicheniformis) SMrs15、侧孢芽孢杆菌(Bacillus laterosporus)LEs15、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)LEr08、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)FBs03、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FBrs14、芽孢杆菌(Bacillussp.)Ds18、假单胞菌(Pseudomonas mendocina)L1、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)Dst11、乳酸乳球菌乳亚种(Lactococcuslactissubsp.lactis)11种微生物菌株构成的发酵液;所述发酵液中嗜根寡养单胞菌X1、苏云金芽孢杆菌SMs13、地衣芽孢杆菌SMrs15、侧孢芽孢杆菌LEs15、解淀粉芽孢杆菌LEr08、巨大芽孢杆菌FBs03、枯草芽孢杆菌FBrs14、芽孢杆菌Ds18、假单胞菌L1、施氏假单胞菌Dst11和乳酸乳球菌乳亚种的群落总数依次为:8.0×108~1.5×1010CFU/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~ 1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0× 108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0 ×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL。
表2:
研究表明,嗜根寡养单胞菌X1具有去除Cr(VI)的作用,能够将Cr(VI)快速高效还原为Cr(Ⅲ),降低铬的毒性及迁移性;假单胞菌L1具有去除多环芳烃的作用;因此该复合微生物菌剂能够高效地去除Cr(VI)和PAHs。
所述改性黄腐酸钾是将黄腐酸钾颗粒碎研磨成粒径为100-120微米的粉末,加入β-环糊精搅拌,并在微波加热作用下加热40-50min,加入硫代硫酸钠继续研磨1h,将得到的混合粉体放入0.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡3h后取出,用去离子水反复冲洗,至pH为中性,烘干即得。其中,黄腐酸钾(以干基计):黄腐酸含量≥50%,全氮(N)含量≥3.0%,全磷(P)含量≥0.4%,全钾(KO2)含量≥11.7%,pH5.7。
所述壳聚糖为白色或淡黄色粉末,工业级,脱乙酰度≥85%,pH值7.2-8.5,平均分子量9.6×104;壳聚糖的吸水效果具有非常好,可吸收其自身重量13倍的水,并且其溶解后成凝胶状态,其吸附能力较强,能有效地吸附大量元素、微量元素、以及有机质和腐殖酸,更利于更作物根系吸收利用;壳聚糖还是一种天然的抑菌剂,抗菌率高。
所述聚丙烯酰胺(PAM)为阴离子聚丙烯酰胺,平均分子量为600-800万。聚丙烯酰胺(PAM) 按离子型可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型4种,具有絮凝、增黏、吸附等多种性能,因而在土壤结构改良、侵蚀防治和农业生产等领域得到了广泛的应用。聚丙烯酰胺可以有效地提高团聚体的稳定性,增加渗透,减少径流和防止地表密封的侵蚀,提高灌溉效率,并对作物生长和产量有间接的积极影响。
所述聚天冬氨酸为琥珀色透明液体,固体百分含量≥40.0,20℃时密度≥1.20g/cm3。聚天冬氨酸/盐是一种肥料高效增效剂和新型植物营养吸收促进剂和调节剂,因含有肽键和羧基等活性基团的结构特点,具有极强的螯合、分散、吸附等作用,能吸附络合Fe、Zn、 Mn、Cu等大量的金属离子,形成外源生物酶,提高根系和植株生长量20~30%;有效改善微量元素和磷、硼肥之间的拮抗问题;在土壤中通过对营养元素的多次重复富集并释放的作用和过程,大幅度减少营养元素的流失,促进根系生长,增强抗逆性,改善品质,蛋白质、VC、糖类、微量元素等含量提高;可作为良好的植物养分促进剂、助长剂、浸种剂、叶面肥、水分保持剂,在土壤中,可用作种植修复的重金属吸收强化剂和淋洗剂,且具有不含激素、无毒、无残留等特点,是一种国际公认的“绿色化学品”。
所述有机质附加肥为麦麸、豆粕、草炭、草木灰、糠醛渣、木薯渣中的一种或几种。
一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂的制备工艺,具体步骤如下:
1)原料处理,选取优质原料包括有机质附加肥,并处理材料杂质;
2)配料,根据各种原料的配比进行材料储备和分类存放;
3)一次搅拌;对除有机质附加肥以外的原材料进行混合搅拌,使其混合均匀;
4)二次搅拌;对有机质附加肥进行混合搅拌,使其混合均匀;
5)三次搅拌;对一次搅拌和二次搅拌的原料进行整体混合搅拌;
6)将混合物料传输进入生产线进行包装下线。
如上述制备工艺中步骤5)中所使用的混合搅拌机构,包括搅拌仓、放料控制机构、搅拌机构;所述搅拌机构设于搅拌仓内部;放料控制机构设于搅拌仓底部。
所述搅拌仓顶部设有进料斗并通过螺栓固定,进料斗内设有支撑板;搅拌仓侧面设有检修窗用于检修搅拌仓内部结构;搅拌仓底部设有支撑腿、出料口、导向槽、放料管;出料口设有一对并对称分布,导向槽设有一对并对应出料口的位置,放料管设有一对并对应和连接出料口;搅拌仓内部设有若干条滑行轨道用于配合搅拌机构进行搅拌,所述滑行轨道设为上下起伏波浪形,上下相邻的滑行轨道的中心线相互平行,并且上下滑行轨道之间的最小距离大于搅拌扇叶宽度的两倍。
所述搅拌机构包括电机、转动轴、固定座Ⅰ;所述转动轴两端分别通过轴承活动连接支撑板和搅拌仓底部的底板;所述电机设于搅拌仓底部外侧并通过联轴器连接转动轴;所述固定座Ⅰ设有若干并均匀固定在转动轴上;固定座Ⅰ上设有若干均匀分布的搅拌轴,搅拌轴一端铰连接固定座Ⅰ,另一端设于滑行轨道内;搅拌轴上设有搅拌扇叶和垫套,搅拌扇叶转动连接搅拌轴,垫套套接搅拌轴;垫套设于相邻搅拌扇叶之间;搅拌扇叶上设有若干通孔。
所述放料控制机构包括封板Ⅰ、封板Ⅱ、齿轮;封板Ⅰ、封板Ⅱ对称设于导向槽内并封闭出料口;封板Ⅰ两侧设有连接臂Ⅰ,连接臂Ⅰ内侧设有齿牙;封板Ⅱ两侧设有连接臂Ⅱ,连接臂Ⅱ外侧设有齿牙,封板Ⅱ一端设有连接块和油缸,油缸设于封板Ⅱ下方并固定在搅拌仓底部;所述齿轮设有一对并分别设于封板Ⅰ两侧,齿轮通过转轴活动连接搅拌仓底部的底板;所述齿轮啮合连接臂Ⅰ和连接臂Ⅱ上的齿牙。
优选的,所述转动轴一端设有固定座Ⅱ,固定座Ⅱ设于搅拌仓底部,固定座Ⅱ上设有搅拌臂。
如上所述一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂中复合微生物菌剂的制备方法,包括如下工艺步骤:
1)斜面培养:将嗜根寡养单胞菌X1、苏云金芽孢杆菌SMs13、地衣芽孢杆菌SMrs15、侧孢芽孢杆菌LEs15、解淀粉芽孢杆菌LEr08、巨大芽孢杆菌FBs03、枯草芽孢杆菌FBrs14、芽孢杆菌Ds18、假单胞菌L1、施氏假单胞菌Dst11和乳酸乳球菌乳亚种共11种微生物菌株分别接种于固体培养基,活化菌株;
2)一级种子培养:将步骤1)活化的菌种在无菌条件下分别接种于液体培养基,150-180rpm摇床培养;
3)混合发酵培养:将步骤2)一级种子接种于液体培养基中,进行复合菌剂摇床培养,得到复合微生物菌剂。
所述步骤1)中11种微生物菌株30℃~37℃条件下接种于NA固体培养基,培养2-3天。
所述步骤2)中11种微生物菌株30℃~37℃条件下接种于NA液体培养基中摇床培养 3-5天;用血球计数板计数,每种菌株浓度达1.0×108cfu/mL以上。
所述步骤3)中接种量为液体培养基的体积的0.5%-2%,混合搅拌发酵培养条件:温度 30℃~35℃;150-200rpm,优选180rpm;培养3-5天。
所述NA液体培养基成分如下:牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、琼脂15g、蒸馏水1000mL,pH 7.0-7.2,121℃灭菌15min。
进一步,一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,优选原料重量配比如下:复合微生物菌剂20-100份,更优选的20-50份、50-100份,改性黄腐酸钾80-300份,更优选的80-150份、150-300份,聚丙烯酰胺20-50份,更优选的20-30份、30-50份,壳聚糖20-100份,更优选的20-50份、50-100份,聚天冬氨酸50-200份,更优选的50-130份、130-200份,有机质附加肥700-900份,更优选的700-800份、800-900份。
上述一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂在修复盐碱地土壤生态中的应用,优选用量为60-250kg/亩。
本发明与现有技术相比较有益效果表现在:
1)本发明提供的适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,可以调节土壤酸碱度,营造良好的作物根际微生态环境,疏松土壤,增加透气度,提高保水保肥能力;复合菌剂在植物根际土壤中大量繁殖,形成有益菌优势菌群,有益菌优势菌群的形成,可有效抑制病原微生物生长,减轻土传病害,增强作物抗病性,保持土壤微生态系统利生态平衡。
2)本发明提供的适用于盐碱地的复合型土壤修复剂能够提高土壤中硫酸钙、碳酸钙的溶解度,激活土壤中被固化的钙离子,被激活的钙离子通过离子交换作用大量置换与土壤胶体吸附的钠离子,被置换出的钠离子与负价的官能团结合成溶于水的络合物,失去生物有效性,不再危害作物生长,然后随灌溉水流入土壤深处或者直接被植物吸收利用;提高了土壤保湿性,加入量较少就能取得较好的修复效果,节约了成本,使用安全环保;各成分协同作用,使其对盐碱土壤的修复效果更佳。
3)本发明提供的适用于盐碱地的复合型土壤修复剂可促进土壤水稳性团聚体的形成,改善土壤结构,促进土壤有益微生物群落的建立和保持,保护植物根系,与病菌抗衡,提高植物抗病性;科学组合新的营养链,全面平衡植物需求,利用其较强络合能力,提高植物微量元素的吸收与运转,促进作物对氮、磷、钾和微量元素的吸收,提高肥料利用率,有效克服与解决盐碱地棉田存在土壤肥力差、营养障碍重、土传病害重等不利因素,为现有盐碱地修复提供技术支撑。
4)搅拌臂沿滑行轨道滑行;通过电机提供动力带动转动轴转动,进而带动搅拌轴转动,由于搅拌轴一端设于波浪形的滑行轨道内,因此搅拌轴转动的同时会沿上下起伏的波浪形的滑行轨道上下摆动,同时随着转动轴的转动,搅拌扇叶受原材料的阻力沿搅拌轴转动对原材料进行翻转;搅拌机构在搅拌过程中对原材料实现了较为均匀的搅拌翻转
附图说明
附图1是本发明一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂中原材料混合搅拌机构的结构示意图;
附图2是附图1中搅拌仓和搅拌机构的结构示意图;
附图3是附图1中进料斗的结构示意图;
附图4是附图1中放料控制机构的结构示意图;
附图5是附图1中放料控制机构和搅拌仓底部的连接结构示意图;
附图6是附图2中搅拌轴和搅拌扇叶的结构示意图;
图中:1、搅拌仓;101、进料斗;1011、支撑板;102、检修窗;103、支撑腿;104、滑行轨道;105、出料口;106、导向槽;107、放料管;2、放料控制机构;201、封板Ⅰ; 2011、连接臂Ⅰ;202、封板Ⅱ;2021、连接臂Ⅱ;2023、连接块;2022、油缸;203、齿轮;3、搅拌机构;301、电机;302、转动轴;303、固定座Ⅰ;3031、搅拌轴;3032、搅拌扇叶;30321、通孔;3033、垫套;304、固定座Ⅱ;3041、搅拌臂。
具体实施方式
为方便本技术领域人员的理解,下面结合附图1-6,对本发明的技术方案进一步具体说明。
实施例1:
一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,原料重量配比:复合微生物菌剂50份,改性黄腐酸钾90份,聚丙烯酰胺20份,壳聚糖30份,聚天冬氨酸130份,有机质附加肥680 份。
土壤修复剂的制备工艺,具体步骤如下:
1)原料处理,选取优质原料包括有机质附加肥,并处理材料杂质;
2)配料,根据各种原料的配比进行材料储备和分类存放;
3)一次搅拌;对除有机质附加肥以外的原材料进行混合搅拌,使其混合均匀;
4)二次搅拌;对有机质附加肥进行混合搅拌,使其混合均匀;
5)三次搅拌;对一次搅拌和二次搅拌的原料进行整体混合搅拌;
6)将混合物料传输进入生产线进行包装下线。
其中所述改性黄腐酸钾是将黄腐酸钾颗粒碎研磨成粒径为100微米的粉末,加入β-环糊精搅拌,并在微波加热作用下加热40min,加入硫代硫酸钠继续研磨1h,将得到的混合粉体放入0.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡3h后取出,用去离子水反复冲洗,至pH为中性,烘干即得。其中,黄腐酸钾(以干基计):黄腐酸含量=50%,全氮(N)含量=3.0%,全磷(P)含量=0.4%,全钾(KO2)含量=11.7%,pH5.7。
所述壳聚糖为白色或淡黄色粉末,工业级,脱乙酰度=85%,pH值7.2,平均分子量9.6×104;
所述聚丙烯酰胺(PAM)为阴离子聚丙烯酰胺,平均分子量为600万;
所述聚天冬氨酸为琥珀色透明液体,固体百分含量=40.0,20℃时密度=1.20g/cm3;
所述有机质附加肥为麦麸、豆粕、草炭、草木灰、糠醛渣、木薯渣中的一种或几种。
上述制备工艺中步骤5)中所使用的混合搅拌机构,包括搅拌仓1、放料控制机构2、搅拌机构3;所述搅拌机构3设于搅拌仓1内部;放料控制机构2设于搅拌仓1底部。
所述搅拌仓1顶部设有进料斗101并通过螺栓固定,进料斗101内设有支撑板1011;搅拌仓1侧面设有检修窗102用于检修搅拌仓1内部结构;搅拌仓1底部设有支撑腿103、出料口105、导向槽106、放料管107,支撑腿103用于支撑;出料口105设有一对并对称分布,导向槽106设有一对并对应出料口105的位置,放料管107设有一对并对应和连接出料口105;搅拌仓1内部设有若干条滑行轨道104用于配合搅拌机构3进行搅拌,所述滑行轨道104设为上下起伏波浪形,上下相邻的滑行轨道104的中心线相互平行,并且上下滑行轨道104之间的最小距离大于搅拌扇叶3032宽度的两倍。
所述搅拌机构3包括电机301、转动轴302、固定座Ⅰ303;所述转动轴302两端分别通过轴承活动连接支撑板1011和搅拌仓1底部的底板;所述电机301设于搅拌仓1底部外侧并通过联轴器连接转动轴302;所述固定座Ⅰ303设有若干并均匀固定在转动轴302上;固定座Ⅰ303上设有若干均匀分布的搅拌轴3031,搅拌轴3031一端铰连接固定座Ⅰ303,另一端设于滑行轨道104内;搅拌轴3031上设有搅拌扇叶3032和垫套3033,搅拌扇叶3032 转动连接搅拌轴3031,垫套3033套接搅拌轴3031;垫套3033设于相邻搅拌扇叶3032之间用于减少搅拌扇叶3032转动时相互之间产生的干扰;搅拌扇叶3032上设有若干通孔 30321用于降低搅拌原材料时产生的阻力;通过电机301提供动力带动转动轴302转动,进而带动搅拌轴3031转动,由于搅拌轴3031一端设于波浪形的滑行轨道104内,因此搅拌轴3031转动的同时会沿上下起伏的波浪形的滑行轨道104上下摆动,同时随着转动轴的转动,搅拌扇叶3032受原材料的阻力沿搅拌轴3031转动对原材料进行翻转;搅拌机构3在搅拌过程中对原材料实现了较为均匀的搅拌翻转。
所述放料控制机构2包括封板Ⅰ201、封板Ⅱ202、齿轮203;封板Ⅰ201、封板Ⅱ202 对称设于导向槽106内并封闭出料口105;封板Ⅰ201两侧设有连接臂Ⅰ2011,连接臂Ⅰ2011 内侧设有齿牙;封板Ⅱ202两侧设有连接臂Ⅱ2021,连接臂Ⅱ2021外侧设有齿牙,封板Ⅱ 202一端设有连接块2023和油缸2022,油缸2022设于封板Ⅱ202下方并固定在搅拌仓1底部;所述齿轮203设有一对并分别设于封板Ⅰ201两侧,齿轮203通过转轴活动连接搅拌仓 1底部的底板;所述齿轮203啮合连接臂Ⅰ2011和连接臂Ⅱ2021上的齿牙;通过油缸2022 推动封板Ⅱ202沿导向槽106滑动,进而通过齿轮203带动封板Ⅰ201沿导向槽106进行反向滑动,进而实现打开或关闭出料口105进行放料控制,原材料通过出料口105再经过放料管107完成放料。
所述转动轴302一端设有固定座Ⅱ304,固定座Ⅱ304设于搅拌仓1底部,固定座Ⅱ304 上设有搅拌臂3041,通过转动轴302带动固定座Ⅱ304转动,进而通过搅拌臂3041将放料后搅拌仓1底部存留的原材料推送进出料口105,减少搅拌仓1底部的原料残留。
上述复合微生物菌剂的组成,表3所示:
上述复合微生物菌剂的制备方法,包括如下步骤:
1)斜面培养:将嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)X1、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)SMs13、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)SMrs15、侧孢芽孢杆菌(Bacillus laterosporus)LEs15、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)LEr08、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)FBs03、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FBrs14、芽孢杆菌(Bacillussp.)Ds18、假单胞菌(Pseudomonas mendocina)L1、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)Dst11、乳酸乳球菌乳亚种(Lactococcuslactissubsp.lactis)共11种微生物菌株35℃条件下接种于NA固体培养基,培养3天,活化菌株;
2)一级种子培养:将步骤1)活化的菌种在35℃条件下分别接种于NA液体培养基,180rpm摇床培养3天,用血球计数板计数,每种菌株浓度达1.0×108cfu/mL以上;
3)混合发酵培养:将步骤2)一级种子接种于液体培养基中,接种量为液体培养基的体积的1%,进行复合菌剂摇床培养,混合搅拌发酵培养条件:温度35℃;180rpm;培养5天得到复合微生物菌剂。
上述NA液体培养基成分如下:牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、琼脂15g、蒸馏水1000mL,pH 7.0,121℃灭菌15min。
实施例2:
与实施例1相比较所不同的是:一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,原料重量配比:复合微生物菌剂90份,改性黄腐酸钾110份,聚丙烯酰胺50份,壳聚糖50份,聚天冬氨酸50份,有机质附加肥650份。
复合微生物菌剂的组成,表4所示:
所述复合微生物菌剂的制备方法,包括如下步骤:
1)斜面培养:将嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)X1、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)SMs13、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)SMrs15、侧孢芽孢杆菌(Bacillus laterosporus)LEs15、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)LEr08、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)FBs03、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FBrs14、芽孢杆菌(Bacillussp.)Ds18、假单胞菌(Pseudomonas mendocina)L1、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)Dst11、乳酸乳球菌乳亚种(Lactococcuslactissubsp.lactis)共11种微生物菌株分别于37℃条件下接种于NA固体培养基,培养2天,活化菌株;
2)一级种子培养:将步骤1)活化的菌种在无菌、36℃条件下接种于NA液体培养基中摇床培养3天,11种菌株用血球计数板计数,每种菌株浓度达1.0×108cfu/mL以上;
3)混合发酵培养:将步骤2)一级种子接种于液体培养基中,接种量为液体培养基的体积的2.0%,进行复合菌剂摇床培养,混合搅拌发酵培养条件:温度35℃;180rpm;培养5天得到复合微生物菌剂。
对比例1:
与实施例1相比,一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,复合微生物菌剂制备方法及组成相同,其区别在于,不含改性黄腐酸钾、壳聚糖和聚天冬氨酸;原料重量配比:复合微生物菌剂50份,有机质附加肥950份。
对比例2:
与实施例1相比,一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其区别在于不含复合微生物菌剂,加入磷石膏,原料重量配比相同:磷石膏90份,改性黄腐酸钾110份,聚丙烯酰胺50份,壳聚糖50份,聚天冬氨酸50份,有机质附加肥700份。
测试例:
对盐碱土地进行修复后,可通过如下方法测定并评价修复效果:
(1)有效磷的测定:
I.样品前处理:称取2.5g样品于200ml塑料瓶中,加入(25±1)℃的碳酸氢钠浸提剂 (42g/L)50mL,在(25±1)℃条件下,以(180±20)r/min振荡30min后立即用无磷滤纸干过滤,得到提取液待用。
Ⅱ.采用紫外分光光度计绘制磷标准曲线:分别吸取磷标准溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL于25mL容量瓶中,加入碳酸氢钠浸提剂 (42g/L)10.00mL,钼锑抗显色剂5.00mL,慢慢摇动,排出CO2后加水定容,即得含磷0.00mg/L、0.10mg/L、0.20mg/L、0.40mg/L、0.60mg/L、0.80mg/L、1.00mg/L的磷标准系列溶液。在室温高于20℃条件下静置30min后,用1cm光径比色皿在波长880nm处,以标准溶液的零点调零后进行比色测定,绘制标准曲线。
Ⅲ.提取液的测定:吸取试样溶液10.00mL于50mL锥形瓶中,缓慢加入钼锑抗显色剂 5.00mL,慢慢摇动,排出CO2,再加入10.00mL水,充分摇匀,逐净CO2。在室温高于20℃条件下静置30min后,用1cm光径比色皿在波长880nm处,以标准溶液的零点调零后进行比色测定。
Ⅳ.结果计算:
土壤样品中有效磷P含量,以质量分数ω计。
ρ—从标准曲线求得的显色液中磷的浓度,单位为毫克每升(mg/L);
ρ0—从标准曲线求得的空白试样中磷的浓度,单位为毫克每升(mg/L);
V—显色液体积,单位为毫升(mL);
D—分取倍数,试样浸提剂体积与分取体积之比;
m—试样质量,单位为克(g);
1000—将mL换算成L和将g换算成kg的系数。
平行测定结果以算术平均值表示,保留小数点后一位。
(2)土壤有效钾的测定:
I.样品前处理:称取通过1mm孔径筛的风干土试样5g(精确至0.01g)于200mL塑料瓶中,加入50.0mL乙酸铵溶液(土液比为1:10),盖紧瓶塞,在20℃~25℃下,150r/min~180r/min振荡30min,干过滤,得到提取液待用。
Ⅱ.采用火焰光度计绘制钾标准曲线:分别吸取钾标准溶液体积(mL)0.00、3.00、6.00、 9.00、12.00、15.00于50mL容量瓶中,用乙酸铵溶液定容,即为浓度(μg/mL)0、6、12、18、24、30的钾标准系列溶液。以钾浓度为0的溶液调节仪器零点,用火焰光度计测定,绘制标准曲线。
Ⅲ.提取液的测定:采用Ⅱ的方法对提取液进行检测。
Ⅳ.结果计算:
土壤样品中有效钾K含量,以质量分数ω1计。
c1—查标准曲线或求回归方程而得待测液中钾的浓度数值,单位为微克每毫升(μg/mL);
V1—浸提剂体积的数值,单位为毫升(mL);
m1—试样的质量的数值,单位为克(g)。
取平行测定结果的算术平均值为测定结果,结果取整数。
土壤全氮的测定:
I.样品前处理:称取试样1g,精确到0.1mg,放入凯氏氮消解瓶中,用少量水润湿,再加入4mL浓硫酸,瓶口上盖小漏斗,转动凯氏氮消解瓶使其混合均匀,浸泡8小时以上。使用干燥的长颈漏斗将0.5g还原剂加到凯氏氮消解瓶底部,置于消解器上加热,待冒烟后停止加热。冷却后,加入1.1g催化剂,摇匀,继续在消解器上消煮。消煮时保持微沸状态,使白烟到达瓶颈1/3处回旋,待消煮液和土样全部变成灰白色稍带绿色后,表明消解完全,再继续消煮1h,冷却。将消解液全部转入蒸馏瓶中,并用水洗涤凯氏氮消解瓶4~5次,总用量不超过80mL,连接到凯氏氮蒸馏装置上。在150mL锥形瓶中加入20mL硼酸溶液和3滴混合指示剂吸收馏出液,导管管尖伸入吸收液液面以下。将蒸馏瓶倾斜45°,缓缓沿壁加入20mL氢氧化钠溶液,迅速连接定氮球和冷凝管,摇动蒸馏瓶使溶液混合均匀,开始蒸馏,带馏出液体积约100mL时,蒸馏完毕。得到馏出液待测。
Ⅱ.滴定:用盐酸标准溶液滴定蒸馏后的馏出液,溶液颜色由蓝绿色变为红紫色时停止滴定。
式中:
ωN—土壤中全氮的含量,mg/kg;
V1—样品消耗盐酸标准溶液的体积,mL;
V0—空白消耗盐酸标准溶液的体积,mL;
CHCl—盐酸标准溶液的浓度,mol/L;
14.0—氮的摩尔质量,g/mol;
ωdm—土壤物品的干物质含量,%;
m—称取土样的质量,g。
(4)土壤酸碱度的测定:
I.样品前处理:称取试样10.0g,置于250mL的塑料烧杯中,加入50mL水。将容器密封后,在20℃~25℃下,150r/min~180r/min振荡30min,干过滤,得到提取液待用。
Ⅱ.提取液的测定:将洗干净的电极放入提取液中,待读数平稳后读取pH。
(5)土壤可溶性盐总量的测定:
I.样品前处理:称取试样10.0g,置于250mL的塑料烧杯中,加入50mL水。将容器密封后,在20℃~25℃下,150r/min~180r/min振荡30min,干过滤,得到提取液放在100mL 已知烘干质量的瓷蒸发皿内,在水浴上蒸干,用滴管沿皿四周加150g/L H2O2,使残渣湿润,继续蒸干,如此反复用H2O2处理,使有机质完全氧化为止,蒸干后残渣和皿放在105~110℃烘箱中烘干1~2h,取出冷却。
Ⅱ.称重:用分析天平称重,记下质量。
m1—烘干残渣质量(g);
m2—烘干土样质量(g)。
土壤可溶重金属的测定:
I.样品前处理:称取试样10.0g,置于250mL的塑料烧杯中,加入50mL水。将容器密封后,在20℃~25℃下,150r/min~180r/min振荡30min,干过滤,得到提取液待用。
Ⅱ.采用电感耦合等离子体质谱法建测定铜、铅、锌、镍、镉、铬的不同浓度的标准曲线:用1%的硝酸稀释1000μg/mL的母液制成不同浓度的标准溶液:0ng/mL,0.5ng/mL,1.0ng/mL,2.0ng/mL,5.0ng/mL。在此过程中电感耦合等离子体质谱仪主要工作参数为:蠕动泵速:48rpm扫描次数:30次,重复测量次数:5次,样品提升时间:40S,清洗时间: 45S,雾化器流量:0.87L/min,等离子体炬功率:1000W。
Ⅲ.提取液的测定:采用Ⅱ的方法和工作参数对所得到的提取液进行检测。
W—为土壤或沉积物样品中重金属的含量,mg/kg;
C—为提取液中重金属的浓度,ng/mL;
V—为提取液的定容体积,mL;
m—为称取土壤的质量,g。
本发明产品在盐碱土治理的过程中不存在二次污染,成本低,克服了以往用一般方法治理环境污染中费用偏高,效果不太理想的状况,避免了利用常规方法在盐碱土修复过程中出现的成本过高,治标不治本等问题。本发明操作简单,弥补了常规方法操作复杂、周期长的缺陷,本申请中的土壤修复实施例中,修复所需的最短时间为20天,最长为25天,大幅缩短修复土壤所需时间,试验结果证明,修复效果显著,因此,为盐碱地修复提供了高效、低成本的解决的方案。
本发明对试验中所使用到的材料以及试验方法进行一般性和/或具体的描述。虽然为实现本发明目的所使用的许多材料和操作方法是本领域公知的,但是本发明仍然在此作尽可能详细描述。
本发明中所涉及的仪器、试剂、材料等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规仪器、试剂、材料等,可通过正规商业途径获得。下述实施例中所涉及的实验方法,检测方法等,若无特别说明,均为现有技术中已有的常规实验方法,检测方法等。
试验一盐碱土壤修复试验
将采集的盐碱土壤制得的土壤样品在修复前平均分成8份,编号Q1~Q8,分别测定土壤样品的各指标;在每1m×1m×0.2m体积的盐碱土壤样品中分别加入实施例1、实施例2制备的盐碱土壤修复剂1200克,混合均匀后静置,室温放置20天后,测定各指标,将实施例1、实施例2、对比例1、对比例2修复后土壤样品分别平均分成8份,分别编号X1~ X8、H1~H8、D1~D8、E1~E8。测定修复后土壤样品的各指标,测定结果如表5、表6、表 7、表8、表9、表10所示。
表5修复前土壤样品的测定结果
表6实施例1修复后土壤样品的测定结果
表7实施例2修复后土壤样品的测定结果
表8对比例1修复后土壤样品的测定结果
表9对比例2修复后土壤样品的测定结果
表10修复前后土壤样品测定结果
土壤中各指标测定结果趋于稳定所需的时间如表11所示,结果表明,本申请技术方案可明显缩短土壤修复所需时间。
表11土壤中各指标测定结果趋于稳定所需的时间
实施例编号 | 实施例1 | 实施例2 | 对比例1 | 对比例2 |
所需时间(天) | 20 | 25 | 30 | 32 |
表1-7试验结果表明,实施例1、实施例2、对比例1、对比例2盐碱土壤修复后有效磷、有效钾、全氮的含量均有所增加,修复前有效磷4.235mg/kg、有效钾86.123mg/kg、全氮11.725mg/kg,实施例1修复后分别增加至14.731mg/kg、154.876mg/kg、19.825mg/kg,分别提高247.84%、79.83%、69.08%;实施例2修复后分别增加至13.741mg/kg、 149.825mg/kg、18.961mg/kg,分别提高至224.46%、73.97%、61.71%。对比例1、2修复后也有相应地增加,对比例1修复效果优于对比例2。
实施例1、实施例2、对比例1、对比例2盐碱土壤修复后pH值均减少至7左右,可溶性盐总量、Cu离子含量、Pb含量、Zn含量、Ni含量、Cd含量、Cr含量均有所降低,说明修复后的土壤的碱性和有害元素含量均降低,土壤营养物质增多,证明了本发明方法的有效性。试验表明,实施例1、2修复效果优于对比例1、2,实施例1修复效果优于实施例2,对比例1修复效果优于对比例2,因此,实施例1修复效果最好,
同时,按照《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB15618-2018)》的要求,修复前后的盐碱土壤中Cu、Zn、Pb、Ni、Cr、Cd的含量均低于农用地土壤污染风险筛选值,说明修复剂的加入并未对盐碱土壤造成污染。
试验二盐碱地修复花生盆栽试验
分别在装有修复前的盐碱土壤、对照例的修复剂修复后的盐碱土壤、实施例1的修复剂修复后的盐碱土壤、实施例2的修复剂修复后的盐碱土壤的花盆内各种植花生种子8颗,定期(每3~5天)进行灌溉,每周观测、记录植物的出苗和生长情况。
其中,修复前盐碱土壤种植的花生约5~6天出芽,出芽率为10~20%,生长缓慢,出芽后约35天后由于土壤缺少营养物质和水分,花生苗枯萎并死亡;
对照例1、2的修复剂修复后的盐碱土壤种植的花生约4~5天出芽,出芽率为15~25%,生长缓慢,出芽后约42天后由于土壤缺少营养物质和水分,花生苗枯萎并死亡;
实施例1的修复剂修复后的盐碱土壤种植的花生约3~4天出芽,出芽率为85~100%,出芽后约42天后花生苗高约15~22cm。
实施例2的修复剂修复后的盐碱土壤种植的花生约3~4天出芽,出芽率为65~70%,出芽后约42天后花生苗高约14~20cm。
说明修复后的盐碱土壤使植物出芽率提高,生长速度加快,植株的存活率明显提高,证明本方法的有效性。
给本领域技术人员提供上述实施例,以完全公开和描述如何实施和使用所主张的实施方案,而不是用于限制本文公开的范围。对于本领域技术人员而言显而易见的修饰将在所附权利要求的范围内。
试验三盐碱地修复棉田试验
实验地块:已开垦强盐碱土连作地
因该地块是已开垦地块,春耕之前,田间植被干重小于每667平方米100kg,将该地块分为对照组(未修复)、适用于盐碱地的复合型土壤修复剂组(实施例1、实施例2)和实施例组(对比例1、2)五个地块:
按250kg/亩量施用本发明适用于盐碱地的复合型土壤修复剂(实施例1、实施例2)和对照组(对比例1、2),翻耕灌溉,实时播种棉花,耕作管理按传统耕作管理操作;
施用盐碱土壤生态修复剂方法:放水淹没盐碱土壤地表,浸泡3~7小时后,排干水,平整土地、疏松土壤、抬高地形,并将土壤修复剂加入到盐碱土壤中,混合均匀,进行上下翻耕,陈化20~40天,陈化过程中保持污染土壤的湿度为15-20%。
对照组不施用盐碱土壤生态修复剂,其他同修复剂组。
试验数据与试验结果:
表12适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对强盐碱土棉花出苗及产量的影响
试验结果显示,本发明土壤修复剂实施例1、实施例2使棉花的出苗率、成苗率分别有所提高,解决了盐碱地棉花出苗难和立苗难的问题,促使棉花正常季节开花和吐絮,棉铃吐絮集中,霜前花率大幅度提高,棉花质量提高,产量大幅度提高。
表13适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对强盐碱土棉田微生物的调控效应
表14适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对强盐碱土棉田微生物群系的调控效应
结果表明,本发明土壤修复剂改良强盐碱土,大幅度提高土壤微生物数量,微生物种类增加,放线菌等有益微生物增加,优化土壤微生物群落结构,土壤中镰孢霉等有害微生物种类及数量大幅度降低。
表15适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对强盐碱土棉田理化性状改良情况
试验结果显示:本发明土壤修复剂对盐碱地的理化性状具有明显的改良效果,提高了土壤有机质含量,显著降低了盐碱地土壤水溶性盐含量,降低了土壤pH值,显著提高了土壤水稳性团聚体含量。
表16适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对中度盐碱土棉花生长发育的影响
试验结果显示,本发明土壤修复剂促进棉花生长,植株高度提高,修复剂效果持续期长,调节棉花生长发育,棉花开花集中,棉铃吐絮集中,霜前花率大幅度提高,棉花质量提高,产量大幅度提高。
表17适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对中度盐碱土棉田微生物群系的调控效应
试验结果显示,本发明盐碱土棉花土壤修复剂提高土壤微生物数量,放线菌、固氮菌、光合细菌等有益微生物增加,镰孢霉等土传病菌数量下降。
表18适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对中度盐碱土棉田土壤水解酶活性的调控效应
试验结果显示,本发明盐碱土棉花土壤修复剂提高了中度盐碱土连作土壤土壤酶活性,增加了土壤的生化反应能力,提高了土壤活力,增加土壤可溶性营养,促进棉花生长和发育,提高了棉花抗逆境能力。
表19适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对轻度盐碱土棉花黄枯萎病病害防治效果
试验结果说明,本发明盐碱土棉花土壤修复剂大幅度提高棉花的侧根数,抑制土传病害的生长,提高棉花的抗病能力,提高棉花产量,提高种植户的收入。
表20适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对轻度盐碱土棉田微生物群系的调控效应
试验结果表明,本发明土壤修复剂提高土壤微生物数量,改良土壤微生物群落组成,固氮菌、光合细菌、纤维素分解菌等有益微生物增加,土壤中镰刀菌等有害微生物数量大幅度降低。
表21适用于盐碱地的复合型土壤修复剂对轻度盐碱土理化性状改良情况
土壤修复剂施用土壤后78天后的检测结果,检测标准:水解氮按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1848-2010、有效磷按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1121.7-2014、速效钾按照中华人民共和国林业行业标准LY/T1236-1999、水溶性盐按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1121.16-2017、pH值按照中华人民共和国农业行业标准NY/T1121.2-2006、水稳性团聚体按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1121.19-2008。结果说明,土壤修复剂的施用,土壤中可溶性物质增加,提高土壤营养的利用率,利于棉花根系吸收、利用,促进棉花生长,同时土壤水稳性团聚体增加,改善土壤结构。
综合以上试验结果,本发明盐碱土壤生态修复剂显著提高土壤微生物数量,改善了土壤微生物群系结构,提高土壤有机质含量,提高了土壤水稳性团聚体数量,降低盐碱土壤水溶性盐含量,降低了土壤pH值,提高土壤生物活性,在含盐度较高的强盐碱土显著提高作物的出苗率和成苗率,抑制土传病害的生长,诱导作物对土壤盐碱化产生胁迫耐性和抗病性,促进作物的根系发育和产量形成。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受实施例的限制,其它任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、组合、替代、简化均应为等效替换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
虽然通过实施例描绘了本申请,本领域普通技术人员知道,本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神,希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
Claims (10)
1.一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于原料重量配比如下:复合微生物菌剂20-200份、改性黄腐酸钾80-300份、聚丙烯酰胺20-50份、壳聚糖20-100份、聚天冬氨酸50-200份、其他有机质附加肥600-900份。
2.根据权利要求1所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于所述复合微生物菌剂主要由嗜根寡养单胞菌(Stenotrophomonas rhizophila)X1、苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)SMs13、地衣芽孢杆菌(Bacillus licheniformis)SMrs15、侧孢芽孢杆菌(Bacillus laterosporus)LEs15、解淀粉芽孢杆菌(Bacillusamyloliquefaciens)LEr08、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)FBs03、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)FBrs14、芽孢杆菌(Bacillussp.)Ds18、假单胞菌(Pseudomonas mendocina)L1、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)Dst11、乳酸乳球菌乳亚种(Lactococcuslactissubsp.lactis)11种微生物菌株构成的发酵液。
3.根据权利要求2所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于所述发酵液中嗜根寡养单胞菌X1、苏云金芽孢杆菌SMs13、地衣芽孢杆菌SMrs15、侧孢芽孢杆菌LEs15、解淀粉芽孢杆菌LEr08、巨大芽孢杆菌FBs03、枯草芽孢杆菌FBrs14、芽孢杆菌Ds18、假单胞菌L1、施氏假单胞菌Dst11和乳酸乳球菌乳亚种的群落总数依次为:8.0×108~1.5×1010CFU/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL、8.0×108~1.5×1010cfu/mL;
进一步,优选的,所述嗜根寡养单胞菌X1保藏于美国典型微生物菌种保藏中心,保藏编号:ATCC BAA-473T;
所述苏云金芽孢杆菌SMs13保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.11830;
所述地衣芽孢杆菌SMrs15保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.11831;
所述侧孢芽孢杆菌LEs15保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.11832;
所述解淀粉芽孢杆菌LEr08保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.11833;
所述巨大芽孢杆菌FBs03保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.11834;
所述枯草芽孢杆菌FBrs14保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.11835;
所述芽孢杆菌Ds18保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.11829;
所述假单胞菌L1保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:ACCC 02173;
所述施氏假单胞菌Dst11保藏于中国农业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:No.13339;
所述乳酸乳球菌乳亚种保藏于中国工业微生物菌种保藏管理中心,保藏编号:CICCNo.6030。
4.根据权利要求1所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于所述改性黄腐酸钾是将黄腐酸钾颗粒碎研磨成粒径为100-120微米的粉末,加入β-环糊精搅拌,并在微波加热作用下加热40-50min,加入硫代硫酸钠继续研磨1h,将得到的混合粉体放入0.5mol/L的氢氧化钠溶液浸泡3h后取出,用去离子水反复冲洗,至pH为中性,烘干即得;其中,黄腐酸钾(以干基计):黄腐酸含量≥50%,全氮(N)含量≥3.0%,全磷(P)含量≥0.4%,全钾(K02)含量≥11.7%,pH值5.7;
所述壳聚糖为白色或淡黄色粉末,工业级,脱乙酰度≥85%,pH值7.2-8.5,平均分子量9.6×104;
所述聚丙烯酰胺(PAM)为阴离子聚丙烯酰胺,平均分子量为600-800万;聚丙烯酰胺(PAM)按离子型可分为阴离子型、阳离子型、两性离子型和非离子型4种;
所述聚天冬氨酸为琥珀色透明液体,固体百分含量≥40.0,20℃时密度≥1.20g/cm3;
所述有机质附加肥为麦麸、豆粕、草炭、草木灰、糠醛渣、木薯渣中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于优选原料重量配比如下:
复合微生物菌剂20-100份,更优选的复合微生物菌剂20-50份或50-100份,改性黄腐酸钾80-300份,更优选改性黄腐酸钾的80-150份或150-300份,聚丙烯酰胺20-50份,更优选聚丙烯酰胺的20-30份或30-50份,壳聚糖20-100份,更优选壳聚糖的20-50份或50-100份,聚天冬氨酸50-200份,更优选聚天冬氨酸的50-130份或130-200份,有机质附加肥700-900份,更优选的有机质附加肥700-800份或800-900份;
上述一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂在修复盐碱地土壤生态中的应用,优选用量为60-250kg/亩。
6.根据权利要求1所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于土壤修复剂制作工艺具体步骤如下:
1)原料处理,选取优质原料包括有机质附加肥,并处理材料杂质;
2)配料,根据各种原料的配比进行材料储备和分类存放;
3)一次搅拌;对除有机质附加肥以外的原材料进行混合搅拌,使其混合均匀;
4)二次搅拌;对有机质附加肥进行混合搅拌,使其混合均匀;
5)三次搅拌;对一次搅拌和二次搅拌的原料进行整体混合搅拌;
6)将混合物料传输进入生产线进行包装下线。
7.根据权利要求6所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于步骤5)中所使用的混合搅拌机构,包括搅拌仓、放料控制机构、搅拌机构;所述搅拌机构设于搅拌仓内部;放料控制机构设于搅拌仓底部。
8.根据权利要求7所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于所述搅拌仓顶部设有进料斗并通过螺栓固定,进料斗内设有支撑板;搅拌仓侧面设有检修窗用于检修搅拌仓内部结构;搅拌仓底部设有支撑腿、出料口、导向槽、放料管;出料口设有一对并对称分布,导向槽设有一对并对应出料口的位置,放料管设有一对并对应和连接出料口;搅拌仓内部设有若干条滑行轨道用于配合搅拌机构进行搅拌,所述滑行轨道设为上下起伏波浪形,上下相邻的滑行轨道的中心线相互平行,并且上下滑行轨道之间的最小距离大于搅拌扇叶宽度的两倍;
所述搅拌机构包括电机、转动轴、固定座Ⅰ;所述转动轴两端分别通过轴承活动连接支撑板和搅拌仓底部的底板;所述电机设于搅拌仓底部外侧并通过联轴器连接转动轴;所述固定座Ⅰ设有若干并均匀固定在转动轴上;固定座Ⅰ上设有若干均匀分布的搅拌轴,搅拌轴一端铰连接固定座Ⅰ,另一端设于滑行轨道内;搅拌轴上设有搅拌扇叶和垫套,搅拌扇叶转动连接搅拌轴,垫套套接搅拌轴;垫套设于相邻搅拌扇叶之间;搅拌扇叶上设有若干通孔;
所述放料控制机构包括封板Ⅰ、封板Ⅱ、齿轮;封板Ⅰ、封板Ⅱ对称设于导向槽内并封闭出料口;封板Ⅰ两侧设有连接臂Ⅰ,连接臂Ⅰ内侧设有齿牙;封板Ⅱ两侧设有连接臂Ⅱ,连接臂Ⅱ外侧设有齿牙,封板Ⅱ一端设有连接块和油缸,油缸设于封板Ⅱ下方并固定在搅拌仓底部;所述齿轮设有一对并分别设于封板Ⅰ两侧,齿轮通过转轴活动连接搅拌仓底部的底板;所述齿轮啮合连接臂Ⅰ和连接臂Ⅱ上的齿牙;
所述转动轴一端设有固定座Ⅱ,固定座Ⅱ设于搅拌仓底部,固定座Ⅱ上设有搅拌臂。
9.根据权利要求1所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于所述复合微生物菌剂的具体制作步骤如下:
1)斜面培养:将嗜根寡养单胞菌X1、苏云金芽孢杆菌SMs13、地衣芽孢杆菌SMrs15、侧孢芽孢杆菌LEs15、解淀粉芽孢杆菌LEr08、巨大芽孢杆菌FBs03、枯草芽孢杆菌FBrs14、芽孢杆菌Ds18、假单胞菌L1、施氏假单胞菌Dst11和乳酸乳球菌乳亚种共11种微生物菌株分别接种于固体培养基,活化菌株;
2)一级种子培养:将步骤1)活化的菌种在无菌条件下分别接种于液体培养基,150-180rpm摇床培养;
3)混合发酵培养:将步骤2)一级种子接种于液体培养基中,进行复合菌剂摇床培养,得到复合微生物菌剂。
10.根据权利要求9所述的一种适用于盐碱地的复合型土壤修复剂,其特征在于步骤1)中11种微生物菌株30℃~37℃条件下接种于NA固体培养基,培养2-3天;
步骤2)中11种微生物菌株30℃~37℃条件下接种于NA液体培养基中摇床培养3-5天;用血球计数板计数,每种菌株浓度达1.0×108cfu/mL以上;
步骤3)中接种量为液体培养基的体积的0.5%-2%,混合搅拌发酵培养条件:温度30℃~35℃;150-200rpm,优选180rpm;培养3-5天;
进一步,优选的,所述NA液体培养基成分如下:牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、琼脂15g、蒸馏水1000mL,pH 7.0-7.2,121℃灭菌15min。
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