CN114436709A - 一种修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂及其制备方法，凹凸棒生物菌剂原料主要由活化凹凸棒石黏土、腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A组成，将原料混合制成颗粒，在颗粒表面进行包膜，包膜材料内添加复合功能生物菌B。本发明营养元素全，肥效持久，不仅含有大量有机质和中微量元素，同时含有大量有益微生物，是一种长效能全面满足农作物的营养需要，又兼有保水、保肥、缓释、改良土壤、吸附农残和重金属、生物活化和生物防治等作用，具有普通化肥不可比拟的优越性，同时对肥料和菌剂均具备良好的缓释性能，为植物或者土壤的吸收预留足够的时间，避免短时间内释放造成流失。

Description

一种修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及微生物菌肥技术领域，特别涉及一种修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂及其制备方法。

背景技术

凹凸棒石为一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物，具有独特的层链状结构特征，在其结构中存在晶格置换，晶体中含有不定量的Na+、Ca2+、Fe3+、Al3+，晶体呈针状，纤维状或纤维集合状。凹凸棒本身是一种纳米级针状结晶体，具有强大的吸附能力，且“凹凸棒”粘土中含20-23种中微量元素，利用凹凸棒粘土的独有的特性，可改善团粒结构，缓释肥效，增加微量元素。但是目前将凹凸棒用于肥料的产品还是较为单一，一般与肥料简单混合使用，能够发挥的功效有限。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂，以解决上述背景技术中的技术问题。

本发明的技术方案为：

一种修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂，包括活化凹凸棒石黏土、腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A混合制成的颗粒，在颗粒表面进行包膜，包膜材料内添加复合功能生物菌B。

进一步的，活化凹凸棒石黏土、腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A添加的重量份比例为100：3-5：5-6：15-20，功能生物菌B占包膜材料的10％-15％。

进一步的，营养素为氯化铵、硫酸铵、磷酸钙、硫酸钾、硝酸钾、微量元素肥料中的一种或者多种以任意比例混合。

进一步的，复合功能生物菌A以及复合功能生物菌B为枯草芽孢杆菌、菌根真菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶质芽孢杆菌、放线菌、光合菌群、凝结芽孢杆菌、黑曲霉、白僵菌中的一种或者多种以任意比例混合。

本发明还提供了一种上述修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将凹凸棒石黏土进行活化处理，之后进行研磨至200目以下，研磨后过200目筛子；

(2)按照比例添加腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A后进行混合搅拌；

(3)混合搅拌后加入造粒机内造粒，造粒完成后采用低温烘干，烘干后自然冷却至常温；

(4)将复合功能生物菌B与包衣剂按比例混合；

(5)将颗粒放入包衣设备内采用包衣剂进行包膜处理。

进一步的，步骤1中凹凸棒石黏土的活化处理步骤如下：

(1)将凹凸棒石黏土加入去离子水内，并加入分散剂搅拌混合；

(2)采用离心机或者沉降法去除杂质；

(3)采用压滤机压滤，然后烘干；

(4)烘干后进行高温烧培，烧培温度300-350度，烧培后冷却至常温，然后粉碎研磨。

本发明的有益之处在于：

本发明营养元素全，肥效持久，不仅含有大量有机质和中微量元素，同时含有大量有益微生物，是一种长效能全面满足农作物的营养需要，又兼有保水、保肥、缓释、改良土壤、吸附农残和重金属、生物活化和生物防治等作用，具有普通化肥不可比拟的优越性，同时对肥料和菌剂均具备良好的缓释性能，为植物或者土壤的吸收预留足够的时间，避免短时间内释放造成流失。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

制作本发明的产品时首先将凹凸棒石黏土进行活化处理，凹凸棒土很难以分散的独立棒状晶体状态存在，而是形成一定形式的晶体聚集体，活化处理的目的是增加凹凸棒的比表面积，从而增加其吸附性能，现有技术中，常采用热活化或者酸活化工艺，但是酸活化后需要经过水洗处理，产生酸性废水，本发明采用了改良后的热活化处理步骤。

凹凸棒土晶体结构属2：1型粘土矿物，硅氧四面体夹一层镁铝氧八面体，属链层状结构，四面体条带间形成的与链平行的通道被水分子填充，在加热时能脱除晶体结构中不同状态的水，内部结构变得疏松多孔，从而增加比表面积，增强吸附力。

活化处理过程如下：

将凹凸棒石黏土加入去离子水内，并加入分散剂搅拌混合，分散剂可使得凹凸棒石黏土在去离子水内更容易融合，便于采用离心机或者沉降法去除杂质；杂质去除后采用压滤机压滤，然后烘干；烘干后进行高温烧培，烧培温度300-350度，烧培后冷却至常温，然后粉碎研磨。

天然凹凸棒土表面积为140-210m²/g左右，经高温焙烧后的表面积可达到300m2/g以上，随着温度增大表面积呈上升趋势，但是接近600度左右时开设下降，结合经济性，温度在 300-350度之间最佳。

经过活化的凹凸棒土吸附能力极大的增加，便可以用于制作凹凸棒生物菌剂。

凹凸棒生物菌剂制作步骤如下：

(1)将活化后的凹凸棒土进行研磨至200目以下，研磨后过200目筛子；

(2)按照重量份比例为100：3-5：5-6：15-20添加腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A后进行混合搅拌；

(3)混合搅拌后加入造粒机内造粒，造粒完成后采用低温烘干(50-60摄氏度左右)，烘干后自然冷却至常温；

(4)将复合功能生物菌B与包衣剂按比例混合，功能生物菌B占包膜材料的10％-15％；

(5)将颗粒放入包衣设备内采用包衣剂进行包膜处理。

添加营养素的目的主要是为了为土地针对性的补充营养物质，可以根据土地的情况或者作物的需求情况选择氯化铵、硫酸铵、磷酸钙、硫酸钾、硝酸钾或者微量元素肥料等混合。

复合功能生物菌A以及复合功能生物菌B为多组微生物菌剂混合，主要为枯草芽孢杆菌、菌根真菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶质芽孢杆菌、放线菌、光合菌群、凝结芽孢杆菌、黑曲霉、白僵菌等，其也可以根据实际的需求来选择菌种。

本发明还添加了腐殖酸，其是一组芳香结构的、性质相似的酸性物质的复杂混合物，它的大小约由10个分子大小的微结构单元组成，每个结构单元又是由核、桥、键、活性基团组成，各种类型的腐殖酸普遍存在苯的衍生物，脂肪酸、苯羧酸、酚羧以及它们的衍生物。腐殖酸是一种亲水性可逆胶体，比重在1.330～1.448之间，通常腐殖酸多呈黑色或棕色胶体状态，其颜色和比重随煤化程度的加深而增加。腐殖酸具有疏松的"海绵状"结构，使其产生巨大的表面积和表面能，构成了物理吸附的应力基础。由于腐殖酸分子结构中所含的活性基团能与金属离子进行离子交换、络合或螯合反应，因此可用来处理土壤中的重金属离子，同时也作为了微生物菌剂的良好载体。

本发明主要以凹凸棒土作为菌肥载体，对重金属离子污染、土壤沙漠化退化、超标农药残留污染、过量化学肥料损害和土壤修复等具有理想的效果，还具备以下优点：

(1)土壤治理、杀虫，除重金属

凹凸棒本身是一种纳米级针状结晶体，具有强大的吸附能力，微纳米空心棒针状体在吸附过程中可直接杀灭土壤中的病菌和虫卵，成虫在土壤里爬行过成中被众多的棒针状体划破体壳死亡。空心棒针状体在吸附过程中强力吸附重金属，并将其钝化，不能被作物吸收，使作物生产出安全的农产品，由于连年大量施用化肥、喷洒农药，使土壤受到损害，农残超标、重金属超标，团粒结构被破坏，形成板结等，甚至产生了毒性。本发明可单独使用，不再使用化肥，利用凹凸棒粘土的独有的特性，改善团粒结构，缓释肥效，增加微量元素，营造良性微生物环境，土壤将会越来越肥沃，重金属也会被凹凸棒的强吸附力固化，不再危害作物，进而实现零化肥种植。

(2)“凹凸棒”粘土具备强力降解酸、碱能力，实验设计如下：

降碱试验：一克火碱加五百克水，试纸pH值13～14，倒入盛有“凹凸棒”粘土土的杯中并超过半公分，1.5小时后试纸测试接近中性。

降酸实验：白醋试纸测试pH值3～4实验同上，0.5小时后试纸测试接近中性。

(3)天然“凹凸棒”粘土吸水力强，可达百分之一百五十以上，保水抗旱效果明显，并且在吸水膨胀过程中梳松了土壤。

(4)凹凸棒土含有50多种微量元素，把凹凸棒石的矿物质元素整体转化为有效养分，从根本上修复改良土壤，还原土壤原生态。

(5)活化处理后的凹凸棒土配合腐殖酸具备强大的吸附性能，对化学肥料有缓释功效，是一种含有丰富有效养分的缓释肥料，通过凹凸棒的晶体结构中的孔穴和通道来吸附氨，降低碳氨分解发挥速度，减少氨素的损耗，也有利于保存磷钾等养分，这样就减少了复(混) 肥的有效养分的流失，它将肥效缓慢的释放出来，不仅肥效期长，且作物吸收充分，所以不仅能增收，还可以改善品质。而且“凹凸棒”粘土中含20-23种中微量元素，使凹凸棒粉成为离子型微量元素矿物肥料，包膜的设置进一步增加缓释的效果，而且包膜内添加有复合菌剂，可以在施肥后首先为土壤提供第一批菌剂，后续缓慢释放。

(6)菌肥含有大量有益微生物菌群，能够在土壤中营造出有益的微生物环境，将土壤中的有机质分解出或者固化出有效成分，从而达到提高肥效，改善土壤团粒结构的作用，长期使用土壤就会更加肥沃。

(7)与同基质化肥相比可提升农产品的品质与产量，粮谷作物、果树等平均增产12％，蔬菜平均增产20％，同时可明显改善农产品品质，提高水果含糖量和果实着色指数，提高蔬菜体内Vc、还原糖含量，降低重金属的含量。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂，其特征在于：包括活化凹凸棒石黏土、腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A混合制成的颗粒，在颗粒表面进行包膜，包膜材料内添加复合功能生物菌B。

2.根据权利要求1所述的修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂，其特征在于：所述活化凹凸棒石黏土、腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A添加的重量份比例为100：3-5：5-6：15-20，功能生物菌B占包膜材料的10％-15％。

3.根据权利要求1所述的修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂，其特征在于：所述营养素为氯化铵、硫酸铵、磷酸钙、硫酸钾、硝酸钾、微量元素肥料中的一种或者多种以任意比例混合。

4.根据权利要求1所述的修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂，其特征在于：复合功能生物菌A以及复合功能生物菌B为枯草芽孢杆菌、菌根真菌、地衣芽孢杆菌、解淀粉芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌、泾阳链霉菌、胶质芽孢杆菌、放线菌、光合菌群、凝结芽孢杆菌、黑曲霉、白僵菌中的一种或者多种以任意比例混合。

5.根据权利要求1-4任一项所述的修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将凹凸棒石黏土进行活化处理，之后进行研磨至200目以下，研磨后过200目筛子；

(2)按照比例添加腐殖酸、营养素、复合功能生物菌A后进行混合搅拌；

(3)混合搅拌后加入造粒机内造粒，造粒完成后采用低温烘干，烘干后自然冷却至常温；

(4)将复合功能生物菌B与包衣剂按比例混合；

(5)将颗粒放入包衣设备内采用包衣剂进行包膜处理。

6.根据权利要求5所述的修复土壤重金属的凹凸棒生物菌剂的制备方法，其特征在于：

步骤1中凹凸棒石黏土的活化处理步骤如下：

(1)将凹凸棒石黏土加入去离子水内，并加入分散剂搅拌混合；

(2)采用离心机或者沉降法去除杂质；

(3)采用压滤机压滤，然后烘干；

(4)烘干后进行高温烧培，烧培温度300-350度，烧培后冷却至常温，然后粉碎研磨。