CN116656376B - 一种微生物调理剂的制备方法及应用 - Google Patents

一种微生物调理剂的制备方法及应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于农药土壤污染修复技术领域，本发明公开了一种微生物调理剂的制备方法及其应用。本发明将生物活性炭、混合菌剂、生物多糖、2，6‑二羟基吡啶、菌糠以及秸秆混合，在40‑45℃温度条件下，烘箱烘干后过100目筛即得到复合干菌粉；将复合干菌粉加入分散剂、润湿剂和稳定剂混匀后制定成微生物调理剂。本发明的制备方法具有操作简单，经济可行等特点，利用本发明的制备方法制备的微生物调理剂在去除土壤中的有机磷农药残留中应用时，对于有机磷农药的降解效率高、降解时间短。

Description

一种微生物调理剂的制备方法及应用
技术领域
本发明涉及农药土壤污染修复技术领域，具体涉及一种微生物调理剂的制备方法及其应用。
背景技术
随着种植经济效益要求的提高，农民超标施用化肥、农药，且全年不休耕，设施蔬菜成为土壤污染的重灾区。在设施蔬菜中土壤的主要有机污染源是各种农药残留，尤其是有机磷农药。
有机磷农药，是一类硫代羟基衍生物或有机酯类化合物，因其对胆碱酯酶较强的抑制活性而被广泛应用于害虫防治。由于有机磷农药具有广谱、快速和高效等使用特点,使得其用量占所有农药使用量的80-90％，据报道，喷施的农药会对土壤、地表和地下水资源造成污染。因此，在日益重视环境保护的发展趋势下，人们越来越关注有机磷农药污染土壤修复。
农药污染土壤修复技术包括物理、化学、生物修复技术等。生物修复技术中，微生物修复是研究热点。传统的物理及化学修复技术的最大弊端是污染物去除不彻底，导致二次污染的发生，还有就是修复的成本比较高。
微生物既可进行土壤污染修复，又能提高土壤肥质，彻底改良土壤性质，分解有机残体形成土壤腐脂质，改善土壤结构和理化性状，可将植物不能吸收的物质转化为有效养分，供植物吸收利用，是持续有效并有望实现最彻底改善土壤的一种方式，因此，近年来，微生物制剂对设施蔬菜土壤农药污染的修复日益受到人们的关注。但目前该技术仍面临降解率低、时间长等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明针对微生物制剂在修复有机磷农药污染土壤时，对于有机磷农药降解效率低，时间长的问题，提供一种高效微生物调理剂的制备方法及其应用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种微生物调理剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、配制混合菌剂，具体包括以下步骤：
S1-1、配制3个100ml的LB培养基，LB培养基的成分及含量为：10.0g/L的蛋白胨、5.0g/L的酵母浸粉、10.0g/L的氯化钠，LB培养基的pH值范围为7.0-7.2；
S1-2:将分别筛选与培养获得赖氨酸芽孢杆菌、阿氏芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌的纯化菌株分别接种到装有LB培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡扩大培养，待菌液OD600分别为0.5，即扩大培养过程结束；得到种子液；
S1-3:分别将3种种子液按LB培养基体积的5-10％接种于发酵罐的LB培养基培养基中发酵培养，调节pH为7.20，再加入灭菌消泡剂，设置发酵条件为：30℃，350r/min，发酵28h，3000rbm离心2min，分别收集菌体沉淀，再用无菌水分别悬浮成菌浓度为3亿活菌/g的赖氨酸芽孢杆菌菌悬液、阿氏芽孢杆菌菌悬液以及多粘芽孢杆菌菌悬液；
S1-4：将上述3种菌悬液按质量比1:2:2比例混合，混合菌悬液与质量分数2.5％海藻酸钙溶液按质量比1:4比例混合置于搅拌容器中，转速控制400r/min，搅拌10-15min,即得混合菌剂；
S2:生物活性炭的制备，包括以下步骤：
S2-1：将高羊茅、柑橘分别干燥后研磨成粉末，按重量比1:2进行混合用硫酸进行浸渍，料液比为1:1，浸渍时间为10-12h，除去多余的酸后再用15％的弱碱溶液浸泡直至pH为7，取出置于300-500℃环境中保温5-8h,冷却至室温后取出,研磨，过100目筛，即得生物活性炭；
S3-微生物调理剂的制备，包括以下步骤：
S3-1：将生物活性炭、混合菌剂、生物多糖、2，6-二羟基吡啶、菌糠以及秸秆混合，在40-45℃温度条件下，烘箱烘干后过100目筛即得到复合干菌粉；
S3-2：将复合干菌粉，按一定质量比加入其他助剂混匀后制定成微生物调理剂。
本发明进一步技术方案中，步骤S3-1中，按重量份计，生物活性炭20-30份、混合菌剂1-5.5份、浒苔多糖3-4.5份和2，6-二羟基吡啶5-10份、菌糠15-20份、秸秆10-15份。
本发明进一步技术方案中，步骤S3-2中，按重量份计，分散剂1-2份、润湿剂1-2份、稳定剂0.5-1.5份。
本发明进一步技术方案中，其他助剂包括分散剂、润湿剂和稳定剂。
本发明进一步技术方案中，步骤S2-1中弱碱为碳酸氢钠、碳酸钠中的其中一种。
本发明进一步技术方案中，上述制备的微生物调理剂在农药污染土壤修复过程中的应用。
本发明进一步技术方案中，上述制备的微生物调理剂在去除土壤中有机磷农药残留中的应用。
经由上述的技术方案可知，本发明公开提供了一种微生物调理剂的制备方法，本发明的制备方法具有操作简单，经济可行等特点，利用本发明的制备方法制备的微生物调理剂在去除土壤中的有机磷农药残留中应用时，对于有机磷农药的降解效率高、降解时间短。
与现有技术相比，本发明还具有如下技术效果：
1、本发明以生物活性炭为主，再配以能够降解有机磷的解磷微生物以及2，6-二羟基吡啶和生物多糖制备的微生物调理剂，在有机磷残留土壤中施用时，能够将土壤中的有机磷先进行吸附-再降解，从而较传统的只能单一降解微生物调理剂相比，通过吸附后再降解，使得有机磷农药降解效率更高、时间更短。
2、本发明在制备混合菌剂时，选用的赖氨酸芽孢杆菌、阿氏芽孢杆菌以及多粘芽孢杆菌对于降解土壤中的有机磷效果显著，以上3种解磷菌能够降低土壤环境的pH，使得土壤中的H+数量增多，H+与土壤中与磷酸根离子结合的铁、铝、钙、镁等金属离子发生螯合反应，减少金属离子对磷结合位点的竞争，从而释放磷酸根离子，将有毒性的有机磷转变为有效磷，从而增加土壤中有效磷的含量，增加土壤的肥力。同时，本发明在制备混合菌剂时还加入了海藻酸钙，通过加入海藻酸钙制备的混合菌凝胶不仅能够使得制备的调理剂施用于土壤时，能够快速均匀的分散在土壤中，而且海藻酸钙三维网络结构能够促进土壤团聚体的形成，能够配合生物活性炭对有机磷农药进行有效的截留，对有机磷农药的吸附力进一步增强，提高了土壤中有机磷农药降解效率。
3、本发明在制备生物活性炭时，选择高羊茅以及柑橘，通过硫酸的活化后再进行高温煅烧成炭，使得制成的活性炭表面孔隙更多，表面积更大，对于有机磷农药的吸附力增强的同时，吸附量也显著增大。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
实施例1
一种微生物调理剂的制备方法，包括以下步骤：
S3-1：按重量份计，将生物活性炭20份、混合菌剂1份、浒苔多糖3份、2，6-二羟基吡啶5份、菌糠15份、秸秆10份混合，在40℃温度条件下，烘箱烘干后过100目筛即得到复合干菌粉；
S3-2：将复合干菌粉，按重量份加入分散剂1份、润湿剂1份、稳定剂0.5份混匀后制定成微生物调理剂。
将本实施例制备好的微生物调理剂进行应用，具体方法为：
S1、选取两组设施大棚育苗‘天潍1号’黄瓜的土壤，分别作为实验组和对照组，土壤pH7.32，土壤类型为潮土；实验组施用微生物调理剂，施用量为1.5kg/亩，施用方法为定值后兑水灌根，对照组不施用微生物调理剂，利用清水代替微生物调理剂进行灌根；
S2、定植后缓苗至到5叶期开始试验，噻唑膦施用后立即施用微生物调理剂，隔5天进行微生物调理剂追施，共施用两次微生物调理剂，7d在黄瓜根际周围5-15cm处，实验组和对照组分别用取样铲取100g样品，放入-20℃冰箱保存待测。
S3、将待测样品从冰箱取出后静置升温至室温后去除土样中植物根茎、碎石子及多余残渣，经研磨后过1mm土壤筛，取20g,利用液相色谱-三重四极杆质谱联用仪进行检测,检测分析条件参照国标GB23200.121。经检测，试验组土壤中噻唑膦农药7d的降解效率达到了85.72％。
实施例2
一种微生物调理剂的制备方法，包括以下步骤：
S3-1：按重量份计，将生物活性炭30份、混合菌剂5.5份、浒苔多糖4.5份、2，6-二羟基吡啶10份、菌糠20份、秸秆15份混合，在45℃温度条件下，烘箱烘干后过100目筛即得到复合干菌粉；
S3-2：将复合干菌粉，按重量份加入分散剂2份、润湿剂2份、稳定剂1.5份混匀后制定成微生物调理剂。
将本实施例制备好的微生物调理剂进行应用，具体方法为：
S1、选取两组设施大棚育苗‘天潍1号’黄瓜的土壤，分别作为实验组和对照组，土壤pH7.32，土壤类型为潮土；实验组施用微生物调理剂，施用量为1.5kg/亩，施用方法为定值后兑水灌根，对照组不施用微生物调理剂，利用清水代替微生物调理剂进行灌根；
S2、定植后缓苗至到5叶期开始试验，噻唑膦施用后立即施用微生物调理剂，隔5天进行微生物调理剂追施，共施用两次微生物调理剂，7d在黄瓜根际周围5-15cm处，实验组和对照组分别用取样铲取100g样品，放入-20℃冰箱保存待测。
S3、将待测样品从冰箱取出后静置升温至室温后去除土样中植物根茎、碎石子及多余残渣，经研磨后过1mm土壤筛，取20g,利用液相色谱-三重四极杆质谱联用仪进行检测,检测分析条件参照国标GB23200.121。经检测，试验组土壤中噻唑膦农药7d的降解效率达到了85.35％。
实施例3
一种微生物调理剂的制备方法，包括以下步骤：
S3-1：按重量份计，将生物活性炭25份、混合菌剂2.5份、浒苔多糖4份、2，6-二羟基吡啶7份、菌糠17份、秸秆13.5份混合，在42℃温度条件下，烘箱烘干后过100目筛即得到复合干菌粉；
S3-2：将复合干菌粉，按重量份加入分散剂1.5份、润湿剂1份、稳定剂1份混匀后制定成微生物调理剂。
将本实施例制备好的微生物调理剂进行应用，具体方法为：
S1、选取两组设施大棚育苗‘天潍1号’黄瓜的土壤，分别作为实验组和对照组，土壤pH7.32，土壤类型为潮土；实验组施用微生物调理剂，施用量为1.5kg/亩，施用方法为定值后兑水灌根，对照组不施用微生物调理剂，利用清水代替微生物调理剂进行灌根；
S2、定植后缓苗至到5叶期开始试验，噻唑膦施用后立即施用微生物调理剂，隔5天进行微生物调理剂追施，共施用两次微生物调理剂，7d在黄瓜根际周围5-15cm处，实验组和对照组分别用取样铲取100g样品，放入-20℃冰箱保存待测。
S3、将待测样品从冰箱取出后静置升温至室温后去除土样中植物根茎、碎石子及多余残渣，经研磨后过1mm土壤筛，取20g,利用液相色谱-三重四极杆质谱联用仪进行检测,检测分析条件参照国标GB23200.121。经检测，试验组土壤中噻唑膦农药7d的降解效率达到了86.78％。
实施例4
所述混合菌剂制备，具体包括以下步骤：
S1-1、配制3个100ml的LB培养基，LB培养基的成分及含量为：10.0g/L的蛋白胨、5.0g/L的酵母浸粉、10.0g/L的氯化钠，LB培养基的pH值范围为7.0-7.2；
S1-2:将分别筛选与培养获得赖氨酸芽孢杆菌、阿氏芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌的纯化菌株分别接种到装有LB培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡扩大培养，待菌液OD600分别为0.5，即扩大培养过程结束；得到种子液；
S1-3:分别将3种种子液按LB培养基体积的5％接种于发酵罐的LB培养基培养基中发酵培养，调节pH为7.20，再加入灭菌消泡剂，设置发酵条件为：30℃，350r/min，发酵28h，3000rbm离心2min，分别收集菌体沉淀，再用无菌水分别悬浮成菌浓度为3亿活菌/g的赖氨酸芽孢杆菌菌悬液、阿氏芽孢杆菌菌悬液以及多粘芽孢杆菌菌悬液；
S1-4：将上述3种菌悬液按质量比1:2:2比例混合，混合菌悬液与质量分数2.5％海藻酸钙溶液按质量比1:4比例混合置于搅拌容器中，转速控制400r/min，搅拌10min,即得混合菌剂。其余工艺参数和过程和实施例3中完全相同。将本实施例制备好的微生物调理剂进行应用，具体方法同实施例3一致，经检测，土壤中噻唑膦农药7d的降解效率达到了87.08％。
实施例5
所述混合菌剂制备，具体包括以下步骤：
S1-1、配制3个100ml的LB培养基，LB培养基的成分及含量为：10.0g/L的蛋白胨、5.0g/L的酵母浸粉、10.0g/L的氯化钠，LB培养基的pH值范围为7.0-7.2；
S1-2:将分别筛选与培养获得赖氨酸芽孢杆菌、阿氏芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌的纯化菌株分别接种到装有LB培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡扩大培养，待菌液OD600分别为0.5，即扩大培养过程结束；得到种子液；
S1-3:分别将3种种子液按LB培养基体积的10％接种于发酵罐的LB培养基培养基中发酵培养，调节pH为7.20，再加入灭菌消泡剂，设置发酵条件为：30℃，350r/min，发酵28h，3000rbm离心2min，分别收集菌体沉淀，再用无菌水分别悬浮成菌浓度为3亿活菌/g的赖氨酸芽孢杆菌菌悬液、阿氏芽孢杆菌菌悬液以及多粘芽孢杆菌菌悬液；
S1-4：将上述3种菌悬液按质量比1:2:2比例混合，混合菌悬液与质量分数2.5％海藻酸钙溶液按质量比1:4比例混合置于搅拌容器中，转速控制400r/min，搅拌15min,即得混合菌剂。其余工艺参数和过程和实施例3中完全相同。将本实施例制备好的微生物调理剂进行应用，具体方法同实施例3一致，经检测，土壤中噻唑膦农药7d的降解效率达到了87.15％。
实施例6
生物活性炭的制备，包括以下步骤：
S2-1：将高羊茅、柑橘分别干燥后研磨成粉末，按重量比1:2进行混合用硫酸进行浸渍，料液比为1:1，浸渍时间为10h，除去多余的酸后再用15％的碳酸氢钠溶液浸泡直至pH为7，取出置于400℃环境中保温5h,冷却至室温后取出,研磨，过100目筛，即得生物活性炭；其余工艺参数和过程和实施例5中完全相同。将本实施例制备好的微生物调理剂进行应用，具体方法同实施例3一致，经检测，土壤中噻唑膦农药7d的降解效率达到了87.94％。
实施例7
生物活性炭的制备，包括以下步骤：
S2-1：将高羊茅、柑橘分别干燥后研磨成粉末，按重量比1:2进行混合用硫酸进行浸渍，料液比为1:1，浸渍时间为12h，除去多余的酸后再用15％的弱碱溶液浸泡直至pH为7，取出置于500℃环境中保温8h,冷却至室温后取出,研磨，过100目筛，即得生物活性炭；其余工艺参数和过程和实施例5中完全相同。将本实施例制备好的微生物调理剂进行应用，具体方法同实施例3一致，经检测，土壤中噻唑膦农药7d的降解效率达到了88.19％。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种微生物调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、配制混合菌剂，具体包括以下步骤：
S1-1、配制3个100ml的LB培养基，LB培养基的成分及含量为：10.0g/L的蛋白胨、5.0g/L的酵母浸粉、10.0g/L的氯化钠，LB培养基的pH值范围为7.0-7.2；
S1-2:将分别筛选与培养获得赖氨酸芽孢杆菌、阿氏芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌的纯化菌株分别接种到装有LB培养基中，在30℃、180rpm条件下振荡扩大培养，待菌液OD600分别为0.5，即扩大培养过程结束；得到种子液；
S1-3:分别将3种种子液按LB培养基体积的5-10％接种于发酵罐的LB培养基培养基中发酵培养，调节pH为7.20，再加入灭菌消泡剂，设置发酵条件为：30℃，350r/min，发酵28h，3000rbm离心2min，分别收集菌体沉淀，再用无菌水分别悬浮成菌浓度为3亿活菌/g的赖氨酸芽孢杆菌菌悬液、阿氏芽孢杆菌菌悬液以及多粘芽孢杆菌菌悬液；
S1-4：将上述3种菌悬液按质量比1:2:2比例混合，混合菌悬液与质量分数2.5％海藻酸钙溶液按质量比1:4比例混合置于搅拌容器中，转速控制400r/min，搅拌10-15min,即得混合菌剂；
S2:生物活性炭的制备，包括以下步骤：
S2-1：将高羊茅、柑橘分别干燥后研磨成粉末，按重量比1:2进行混合用硫酸进行浸渍，料液比为1:1，浸渍时间为10-12h，除去多余的酸后再用15％的弱碱溶液浸泡直至pH为7，取出置于300-500℃环境中保温5-8h,冷却至室温后取出,研磨，过100目筛，即得生物活性炭；
S3-微生物调理剂的制备，包括以下步骤：
S3-1：将生物活性炭、混合菌剂、生物多糖、2，6-二羟基吡啶、菌糠以及秸秆混合，在40-45℃温度条件下，烘箱烘干后过100目筛即得到复合干菌粉；
S3-2：将复合干菌粉加入分散剂、润湿剂和稳定剂混匀后制定成微生物调理剂。
2.根据权利要求1所述的一种微生物调理剂的制备方法，其特征在于，步骤S3-1中，按重量份计，生物活性炭20-30份、混合菌剂1-5.5份、浒苔多糖3-4.5份、2，6-二羟基吡啶5-10份、菌糠15-20份、秸秆10-15份。
3.根据权利要求1所述的一种微生物调理剂的制备方法，其特征在于，步骤S3-2中，按重量份计，分散剂1-2份、润湿剂1-2份、稳定剂0.5-1.5份。
4.根据权利要求1所述的一种微生物调理剂的制备方法，其特征在于，步骤S2-1中弱碱为碳酸氢钠、碳酸钠中的其中一种。
5.一种微生物调理剂，其特征在于：根据权利要求1-4任一所述微生物调理剂的制备方法制备得到。
6.一种根据权利要求5所述的一种微生物调理剂在在农药污染土壤修复过程中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，上述制备的微生物调理剂在去除土壤中农药残留中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述农药为有机磷农药。
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