CN117701286B - 一种修复重金属土壤的土壤调理剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及农业土壤改良技术领域，公开了一种修复重金属土壤的土壤调理剂及其制备方法，所述土壤调理剂包括以下重量百分比的原料：乌兰茶晶石矿粉70～75％、腐殖酸15～20％、复合菌剂5～10％、营养液0.3～0.5％和纳米粒子0.1～0.2％；所述复合菌剂包括按质量比3～5:2～4:1～2混合的硫酸盐还原菌、铁氧化菌、解磷菌。本发明的土壤调理剂通过各个组分的相互配合和相辅相成，实现了对重金属污染土壤的有效修复。它既改善了土壤的物理化学性质，提高了土壤的生物活性，也通过吸附、固定和生物转化等方式，有效降低了土壤中的重金属浓度，实现了对重金属污染土壤的修复。
Description
技术领域
本发明涉及农业土壤改良技术领域，具体为 一种修复重金属土壤的土壤调理剂及其制备方法。
背景技术
随着工业化进程的加速和农业生产方式的现代化，土壤污染问题日益严重，特别是土壤中的重金属污染已成为全球性的环境问题。重金属元素如铅（Pb）、镉（Cd）、汞（Hg）和砷（As）等由于其持久性和生物累积性，一旦进入土壤环境，便难以分解，且易通过食物链影响人类健康。此外，重金属污染还会导致土壤结构破坏，生物多样性下降，土壤微生物活性受抑制，严重影响土壤的自净能力和农作物的质量与产量。
现有技术在处理土壤重金属污染方面采取了多种方法，包括物理法、化学法和生物法。物理法主要是通过土壤更换和固化等方式降低重金属的生物可利用性，但成本较高且引起二次污染。化学法包括使用化学试剂进行沉淀、络合等，这些方法虽然处理速度快，但往往会对土壤造成破坏，影响土壤肥力，并且存在化学副产物的风险。生物法则利用植物和微生物对重金属的吸收和转化能力，是一种相对环保的解决方案，但通常作用速度慢，且受土壤条件限制较大。
鉴于现有技术的这些局限性，本发明提出了一种新型土壤调理剂，旨在通过一种环保且高效的方式，不仅改善土壤结构，提高土壤肥力，而且能有效降低土壤中重金属的生物可利用性，从而减轻重金属污染对农作物和人类健康的影响。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种修复重金属土壤的土壤调理剂及其制备方法，结合了腐殖酸和特定矿物质的改良效果以及纳米技术和微生物技术的优势，可以在不破坏土壤生态的前提下，提高土壤质量，并为农业可持续发展提供支持。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种修复重金属土壤的土壤调理剂，所述土壤调理剂包括以下重量百分比的原料：
乌兰茶晶石矿粉70～75％；
乌兰茶晶石矿粉是一种含有丰富矿物质的天然矿石，其内含有丰富的微量元素和矿物质，既可以提供给作物必要的养分，也可以通过吸附和固定重金属离子，降低土壤中的重金属活性，从而减少了重金属对作物的危害。同时乌兰茶晶石中的有益元素可以提供复合菌剂的营养，起到吸附重金属和增强微生物活性的双重作用。
腐殖酸15～20％；
腐殖酸是一种天然存在的有机物质，它可以改善土壤结构，提高土壤的保水保肥能力，同时腐殖酸对重金属离子具有很好的吸附能力，可以进一步降低土壤中的重金属浓度。防止它们进入微生物或植物。同时，腐殖酸也可以提供微生物所需的碳源，促进它们的生长和活性。在生物修复过程中，腐殖酸起到吸附重金属和增强微生物活性的双重作用。
复合菌剂5～10％；所述复合菌剂包括按质量比3～5:2～4:1～2混合的硫酸盐还原菌、铁氧化菌、解磷菌。
复合菌剂包括硫酸盐还原菌、铁氧化菌、解磷菌。硫酸盐还原菌可以还原土壤中的硫酸盐，生成硫，硫可以与重金属离子形成硫化物，从而固定重金属离子，降低其在土壤中的活性。铁氧化菌能够氧化铁离子，生成铁氧化物，铁氧化物可以吸附并固定重金属离子。解磷菌能够释放出有机酸，有机酸可以与重金属离子形成复合物，从而降低其在土壤中的浓度。
营养液0.3～0.5％；
营养液是为了提供微生物生长所需的营养，从而保证复合菌剂能够在土壤中有效生长，发挥其修复重金属污染土壤的作用。
纳米粒子0.1～0.2％；
纳米粒子的加入可以提高土壤调理剂的分散性和稳定性，使其在土壤中更均匀地分布，从而更有效地修复重金属污染土壤，在生物修复过程中，纳米气相二氧化硅起到物理支撑的作用，增加土壤的孔隙度，改善土壤的通气性和水分保持能力，从而为微生物提供更好的生存环境。
通过上述技术方案，本发明的土壤调理剂通过各个组分的相互配合和相辅相成，实现了对重金属污染土壤的有效修复。它既改善了土壤的物理化学性质，提高了土壤的生物活性，也通过吸附、固定和生物转化等方式，有效降低了土壤中的重金属浓度，实现了对重金属污染土壤的修复。
优选的，所述乌兰茶晶石矿粉的粒径在200～500微米。
通过上述技术方案，该粒径范围内的矿体元素得到了充分的暴露和释放，可以改善土壤的物理结构，增加土壤的孔隙度，改善土壤的通气性和水分保持能力，从而为作物的生长创建更好的环境，同时为土壤微生物提供了更好的栖息地，有利于微生物的生长，这些微生物在重金属的稳定化和转化过程中起到了积极作用。
优选的，所述腐殖酸由动物或植物废弃物发酵制得。
通过上述技术方案，不仅可以有效利用动物和植物废弃物，减少环境污染，也是一种经济、环保的生产腐殖酸的方法。
优选的，所述复合菌剂的制备，包括以下步骤：
1）分别按配方将复合菌剂中菌种通过稀释法和平板划线法在25～30℃的条件下进行纯化；
稀释法是将菌液按一定比例进行稀释，使得菌液中的菌种数量降低到可数的程度。平板划线法是将稀释后的菌液接种到固体培养基上，通过划线使得菌种均匀分布在培养基上。这一步的目的是获取纯化的菌种，为后续的扩增培养提供纯化的菌种。
2）纯化后的菌种接种至营养培养基中，温度在25～30℃，pH值在6.0～7.5，光照在2000～3000 lux，培养时间为24～48小时，进行扩增培养；
这一步的目的是通过扩增培养，大量繁殖出所需的菌种。
3）当菌种的数量达到一定水平后，对菌液进行离心和过滤，将菌体和培养基分离；
这一步的目的是获取纯化的菌体，为后续的复合菌剂制备提供菌体。
4）根据所需的比例，将硫酸盐还原菌、铁氧化菌和解磷菌混合，制成复合菌剂；
这一步的目的是通过混合不同的菌种，制备出具有多种功能的复合菌剂。
通过上述技术方案，复合菌剂的制备过程中，不需要使用化学试剂，不会产生有害的副产品，是一种环保的生产方法。同时，复合菌剂可以利用土壤中的硫酸盐、铁离子和磷酸盐，实现资源的高效利用。
优选的，所述菌种的数量达到1×108～1×109 CFU/ml时，对其进行离心和过滤。
通过上述技术方案，通过在菌种数量达到1×108～1×109 CFU/ml时进行离心和过滤，可以控制复合菌剂中菌体的数量。菌体的数量对复合菌剂的效果有重要影响，通过控制菌体的数量，可以优化复合菌剂的效果。
优选的，所述营养液为纳米富硒营养液。
通过上述技术方案，通过纳米富硒营养液培养出的菌种，会富含硒元素，使得复合菌剂具有富硒的特性。这样不仅可以改善土壤的化学性质，提高土壤的肥力，还可以通过硒元素的生物效应，提高作物的抗病性和抗逆性，提高作物的产量和品质。
优选的，所述纳米富硒营养液还包括一种或多种微生物生长所需的营养元素；
这些营养元素包括但不限于：
碳源：微生物需要碳源来合成各种生物大分子，如蛋白质、核酸、多糖等。常见的碳源包括葡萄糖、木糖、淀粉等。
氮源：氮是生物体合成蛋白质和核酸的必需元素。常见的氮源包括氨、硝酸盐、尿素等。
矿物质：微生物还需要各种矿物质，如钾、钙、镁、铁等，这些元素参与各种生物化学反应，是生物体的重要组成部分。
维生素和生长因子：某些微生物不能自身合成一些维生素和生长因子，需要从营养液中获取。
通过上述技术方案，通过添加这些微生物生长所需的营养元素，纳米富硒营养液能更好地支持微生物的生长和繁殖，同时也能提高微生物的活性和生物效应。
优选的，所述纳米粒子选自纳米气相二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化锆中的一种或几种。
通过上述技术方案，纳米粒子可以作为载体，将硒元素均匀分散在营养液中，同时也可以提供一些微生物生长所需的营养元素。
本发明还提供上述的土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、按配方将乌兰茶晶石矿粉和腐殖酸进行搅拌混合；
乌兰茶晶石矿粉是一种富含矿物质元素的自然矿石，可以提供土壤所需的多种矿物质元素。腐殖酸是一种有机物，可以改善土壤的结构，增加土壤的肥力。
S2、向步骤S1得到的混合物中加入纳米粒子，继续进行搅拌混合；
纳米粒子可以作为硒的载体，将硒元素均匀分散在混合物中，同时也提供了一些微生物生长所需的营养元素。
S3、将营养液和复合菌剂混合，喷洒至步骤S2得到的混合物上，同时持续进行搅拌混合，即得土壤调理剂；
营养液可以提供微生物生长所需的营养元素，复合菌剂则包含了多种有益于土壤的微生物，可以改善土壤的微生物群落结构。
优选的，所述步骤S2得到的混合物温度在20～30℃，湿度在50～60％。
通过上述技术方案，控制混合物的温度和湿度，可以保证复合菌剂中的微生物在混合物中生长活跃，提高土壤调理剂的效果。
本发明提供了 一种修复重金属土壤的土壤调理剂及其制备方法。具备以下有益效果：
1、本发明的土壤调理剂能有效提高土壤的pH值和有机质含量，改善土壤的物理和化学性质，为作物提供更优良的生长环境，能显著增加土壤中的微生物数量，能有效降低作物体内的重金属含量，降低作物的重金属污染风险，提高作物的食用安全性。同时通过改善土壤环境和降低重金属污染，有助于实现农业的环保和可持续发展。
2、本发明的土壤调理剂通过各个组分的相互配合和相辅相成，实现了对重金属污染土壤的有效修复。它既改善了土壤的物理化学性质，提高了土壤的生物活性，也通过吸附、固定和生物转化等方式，有效降低了土壤中的重金属浓度，实现了对重金属污染土壤的修复。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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：
1.按照配方将70%的乌兰茶晶石矿粉(粒径为300微米)和20%的动物废弃物发酵制得的腐殖酸进行搅拌混合；
2.向步骤1得到的混合物中加入0.1%的纳米气相二氧化硅，继续进行搅拌混合；
3.将0.3%的纳米富硒营养液和8%的复合菌剂(包括按质量比4:3:1混合的硫酸盐还原菌、铁氧化菌、解磷菌)混合，喷洒至步骤2得到的混合物上，同时持续进行搅拌混合，即得土壤调理剂。在此过程中，保持混合物温度在25℃，湿度在55％。
其中，复合菌剂均按照以下步骤进行制备：
1）分别按配方将复合菌剂中菌种通过稀释法和平板划线法在25～30℃的条件下进行纯化；
2）纯化后的菌种接种至营养培养基中，温度在25～30℃，pH值在6.0～7.5，光照在2000～3000 lux，培养时间为24～48小时，进行扩增培养；
3）当菌种的数量达到1×108～1×109 CFU/ml时，对其进行离心和过滤，将菌体和培养基分离；
4）根据所需的比例，将硫酸盐还原菌、铁氧化菌和解磷菌混合，制成复合菌剂。
实施例2：
1.按照配方将75%的乌兰茶晶石矿粉(粒径为400微米)和15%的植物废弃物发酵制得的腐殖酸进行搅拌混合；
2.向步骤1得到的混合物中加入0.2%的纳米氧化铝，继续进行搅拌混合；
3.将0.5%的纳米富硒营养液和9%的复合菌剂(包括按质量比5:2:1混合的硫酸盐还原菌、铁氧化菌、解磷菌)混合，喷洒至步骤2得到的混合物上，同时持续进行搅拌混合，即得土壤调理剂。在此过程中，保持混合物温度在28℃，湿度在60％。
其中，复合菌剂的制备步骤同实施例1。
实施例3：
1.按照配方将72%的乌兰茶晶石矿粉(粒径为500微米)和18%的植物废弃物发酵制得的腐殖酸进行搅拌混合；
2.向步骤1得到的混合物中加入0.1%的纳米氧化锆和纳米氧化铁的混合物，继续进行搅拌混合；
3.将0.4%的纳米富硒营养液和7.5%的复合菌剂(包括按质量比3:4:2混合的硫酸盐还原菌、铁氧化菌、解磷菌)混合，喷洒至步骤2得到的混合物上，同时持续进行搅拌混合，即得土壤调理剂。在此过程中，保持混合物温度在30℃，湿度在50％。
其中，复合菌剂的制备步骤同实施例1。
对比例1：
制备步骤同实施例1，不同之处在于配方中不添加复合菌剂和纳米粒子。
对比例2：
制备步骤同实施例1，不同之处在于配方中不添加腐殖酸和纳米粒子。
对比例3：
制备步骤同实施例1，不同之处在于配方中不添加复合菌剂和腐殖酸。
测试实验1：
比较实施例1和对比例1、2、3的土壤调理剂在重金属污染土壤修复中的效果。
实验设置：
4个处理组（实施例1、对比例1、对比例2、对比例3）加一个对照组1（未处理的污染土壤）。
实验步骤：
1.准备5组相同条件的重金属污染土壤样本。
2.分别向每组样本中加入对应的土壤调理剂或不加（对照组）。
3.在设定的实验条件下（温度25℃，湿度55%）培养30天。
4.定期取样，测定土壤中的重金属含量、微生物数量、土壤理化性质等参数。
实验数据如表1所示：
表1
| 实验组别 | 时间点 | 重金属含量 (mg/kg) | 微生物数量 (CFU/ml) | 土壤pH | 有机质含量 (%) | 降解率 (%) |
| 对照组1 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 对照组1 | 15D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 对照组1 | 30D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 实施例1 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 实施例1 | 15D | 60 | 3×10^8 | 7.0 | 4.0 | 40 |
| 实施例1 | 30D | 40 | 5×10^8 | 7.2 | 5.0 | 60 |
| 对比例1 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 对比例1 | 15D | 85 | 1×10^7 | 6.3 | 2.5 | 15 |
| 对比例1 | 30D | 70 | 2×10^7 | 6.5 | 3.0 | 30 |
| 对比例2 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 对比例2 | 15D | 90 | 8×10^6 | 6.2 | 2.3 | 10 |
| 对比例2 | 30D | 80 | 1×10^7 | 6.3 | 2.5 | 20 |
| 对比例3 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 对比例3 | 15D | 95 | 1.5×10^6 | 6.1 | 2.1 | 5 |
| 对比例3 | 30D | 85 | 2×10^6 | 6.1 | 2.2 | 15 |
降解率是指重金属含量的初始值与实验结束后值的差异所占初始值的百分比。
由表1实验数据可得，实施例1的土壤调理剂在重金属含量降低、微生物数量增加、土壤pH和有机质含量提高方面表现最好。对比例1和对比例2的效果次之，而对比例3的效果最差。对照组1几乎没有变化，表明污染土壤在没有干预的情况下重金属含量不会自然降低。
结合这些数据，我们可以得出结论，实施例1的全组合土壤调理剂对重金属污染土壤的修复效果最佳。而对比例中缺少某些成分的土壤调理剂效果较差，说明这些成分在土壤修复中起到了关键作用。
对比例4～8：
与实施例1配方及制备步骤相同，不同之处在于，对比例4～8采用的复合菌剂所占重量百分比分别为5%、7.5%、10%、12.5%、15%。
测试实验2：
评估不同浓度的复合菌剂对重金属污染土壤修复效果的影响。
实验设置：
5个处理组复合菌剂所占重量百分比分别为5%、7.5%、10%、12.5%、15%。
实验条件与测试实验2相同。
实验数据如表2所示：
表2
| 复合菌剂占比 | 取样时间点 | 重金属含量 (mg/kg) | 微生物数量 (CFU/ml) | 土壤pH | 有机质含量 (%) | 降解率 (%) |
| 5%对比例4 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 5%对比例4 | 15D | 55 | 3×10^8 | 7.1 | 4.5 | 45 |
| 5%对比例4 | 30D | 40 | 5×10^8 | 7.2 | 5.0 | 60 |
| 7.5%对比例5 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 7.5%对比例5 | 15D | 48 | 4×10^8 | 7.3 | 5.0 | 52 |
| 7.5%对比例5 | 30D | 35 | 6×10^8 | 7.4 | 5.5 | 65 |
| 10%对比例6 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 10%对比例6 | 15D | 50 | 4×10^8 | 7.2 | 4.8 | 50 |
| 10%对比例6 | 30D | 38 | 5×10^8 | 7.3 | 5.2 | 62 |
| 12.5%对比例7 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 12.5%对比例7 | 15D | 60 | 3×10^8 | 7.0 | 4.3 | 40 |
| 12.5%对比例7 | 30D | 48 | 3.5×10^8 | 6.9 | 4.5 | 52 |
| 15%对比例8 | 0D | 100 | 1×10^6 | 6.0 | 2.0 | - |
| 15%对比例8 | 15D | 70 | 2×10^8 | 6.7 | 3.8 | 30 |
| 15%对比例8 | 30D | 60 | 2.5×10^8 | 6.8 | 4.0 | 40 |
由表2数据可得，在5%到10%的复合菌剂浓度范围内，重金属的降解效果最佳，特别是在7.5%时。而当复合菌剂浓度超过10%时，降解效率开始下降，这是由于过高的浓度抑制了微生物活性或改变了土壤微生态平衡。
对比例9～14：
与实施例1配方及制备步骤相同，不同之处在于，对比例9～14采用的乌兰茶晶石矿粉的粒径分别为＜100微米、100～200微米、200～300微米、300～400微米、400～500微米、＞500微米。
测试实验3：
评估不同粒径的乌兰茶晶石矿粉对土壤中重金属调理效果的影响。
实验步骤：
1.准备6组相同条件的重金属污染土壤样本。
2.向每组样本中按照相同的比例加入不同粒径的乌兰茶晶石矿粉。
3.在相同的实验条件下（同测试实验1）进行培养。
4.每月定期取样，测定土壤中的重金属含量、土壤pH、CEC（阳离子交换容量）、有机质含量等指标。
实验数据如表3所示：
表3
| 矿粉粒径 | 取样时间点 | 重金属含量 (mg/kg) | 土壤pH | CEC (meq/100g) | 有机质含量 (%) | 重金属降解率 (%) |
| ＜100微米对比例9 | 初始 | 200 | 6.0 | 20 | 3.0 | - |
| ＜100微米对比例9 | 3个月 | 180 | 6.3 | 22 | 3.3 | 10.0 |
| ＜100微米对比例9 | 6个月 | 170 | 6.5 | 23 | 3.5 | 15.0 |
| 100～200微米对比例10 | 初始 | 200 | 6.0 | 20 | 3.0 | - |
| 100～200微米对比例10 | 3个月 | 160 | 6.5 | 24 | 3.7 | 20.0 |
| 100～200微米对比例10 | 6个月 | 150 | 6.7 | 25 | 4.0 | 25.0 |
| 200～300微米对比例11 | 初始 | 200 | 6.0 | 20 | 3.0 | - |
| 200～300微米对比例11 | 3个月 | 140 | 6.7 | 26 | 4.2 | 30.0 |
| 200～300微米对比例11 | 6个月 | 120 | 6.9 | 27 | 4.5 | 40.0 |
| 300～400微米对比例12 | 初始 | 200 | 6.0 | 20 | 3.0 | - |
| 300～400微米对比例12 | 3个月 | 130 | 6.8 | 26 | 4.3 | 35.0 |
| 300～400微米对比例12 | 6个月 | 110 | 7.0 | 28 | 4.7 | 45.0 |
| 400～500微米对比例13 | 初始 | 200 | 6.0 | 20 | 3.0 | - |
| 400～500微米对比例13 | 3个月 | 120 | 7.0 | 29 | 4.8 | 40.0 |
| 400～500微米对比例13 | 6个月 | 100 | 7.1 | 30 | 5.0 | 50.0 |
| ＞500微米对比例14 | 初始 | 200 | 6.0 | 20 | 3.0 | - |
| ＞500微米对比例14 | 3个月 | 170 | 6.6 | 25 | 3.8 | 15.0 |
| ＞500微米对比例14 | 6个月 | 160 | 6.8 | 26 | 4.0 | 20.0 |
由表3实验数据可得，粒径在200～500微米范围内的矿粉对重金属的调理效果最佳，具体来说，某个更窄的粒径范围内（如300～400微米或400～500微米）效果最显著。这是因为该粒径范围内的矿体元素得到了充分的暴露和释放。
虽然一般情况下，粒径越小的物质，其表面积相对越大，与环境中的物质接触的机会也越多，从而反应性越高。然而，在某些情况下，如果粒径太小，会因为粉末的聚集而导致实际可用的表面积减少。而适中的粒径因为聚集程度较低，反而提供了较高的有效表面积。
同时在某些情况下，较大粒径的矿粉为土壤微生物提供了更好的栖息地，这些微生物在重金属的稳定化和转化过程中起到了积极作用。
田间实验：
评估实施例1～3的土壤调理剂对于改善土壤重金属污染的效果。
实验步骤：
1.试验地块准备：选择四块土壤条件相似的田地，分别作为对照组和三个实验组的试验地块。
2.土壤调理剂施用：在三个实验组的试验地块上分别均匀地施用对应的土壤调理剂。对照组则不施用任何土壤调理剂。
3.作物种植：在所有试验地块上种植相同的作物，本实验以生菜为例。
4.样本收集：实验期间，定期收集土壤样本和植物样本。土壤样本主要用于测试土壤重金属浓度、pH、有机质含量和微生物数量。植物样本则用于测试作物生长高度和作物体内重金属含量。
实验数据如表4所示：
表4
| 处理组 | 对照组 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 土壤pH | 5.5 | 6.0 | 6.2 | 6.1 |
| 有机质含量 (%) | 2.0 | 2.5 | 2.7 | 2.6 |
| 微生物数量 (CFU/ml) | 1×10^6 | 1.5×10^6 | 1.8×10^6 | 1.7×10^6 |
| 作物生长高度 (cm) | 21 | 25 | 26 | 25 |
| 作物体内镉 (Cd) (mg/kg) | 0.2 | 0.15 | 0.14 | 0.15 |
| 作物体内铅 (Pb) (mg/kg) | 1.5 | 1.2 | 1.1 | 1.2 |
| 作物体内汞 (Hg) (mg/kg) | 0.05 | 0.04 | 0.04 | 0.04 |
| 作物体内铬 (Cr) (mg/kg) | 2.0 | 1.5 | 1.4 | 1.5 |
| 作物体内砷 (As) (mg/kg) | 1.0 | 0.8 | 0.7 | 0.75 |
| 作物体内铜 (Cu) (mg/kg) | 2.5 | 2.0 | 1.8 | 1.9 |
| 作物体内锌 (Zn) (mg/kg) | 5.0 | 4.0 | 3.8 | 3.9 |
由表4实验数据可得，
土壤pH值：所有实施例的土壤pH值都比对照组高，这表示施用土壤调理剂可以提高土壤的pH值。其中实施例2的效果最好，pH值达到了6.2。
有机质含量：所有实施例的有机质含量也都比对照组高，说明施用土壤调理剂有助于提高土壤的有机质含量。同样，实施例2的效果最好，有机质含量达到了2.7%。
微生物数量：施用土壤调理剂可以显著提高土壤中的微生物数量，其中实施例2的效果最好，微生物数量达到了1.8 x 106 CFU/ml。
作物生长高度：所有实施例的作物生长高度都比对照组高，说明施用土壤调理剂有助于改善作物的生长状况。实施例2的效果最好，作物生长高度达到了86cm。
作物体内重金属含量：所有实施例的作物体内重金属含量都比对照组低，这表示施用土壤调理剂可以有效地降低作物体内的重金属含量，从而降低作物的重金属污染风险。在此项指标上，实施例2和实施例3的效果较好。
综合来看，本发明的土壤调理剂在提高土壤pH值、有机质含量、微生物数量，以及改善作物生长状况和降低作物体内重金属含量方面，都表现出了最好的效果。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种修复重金属土壤的土壤调理剂，其特征在于，所述土壤调理剂包括以下重量百分比的原料：乌兰茶晶石矿粉70～75％、腐殖酸15～20％、复合菌剂5～10％、营养液0.3～0.5％和纳米粒子0.1～0.2％；
所述复合菌剂包括按质量比3～5:2～4:1～2混合的硫酸盐还原菌、铁氧化菌、解磷菌；
所述乌兰茶晶石矿粉的粒径在400～500微米；
所述营养液为纳米富硒营养液；
所述纳米富硒营养液还包括一种或多种微生物生长所需的营养元素；
所述纳米粒子选自纳米气相二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化铁、纳米氧化锆中的一种或几种。
2.根据权利要求1所述的一种修复重金属土壤的土壤调理剂，其特征在于，所述腐殖酸由动物或植物废弃物发酵制得。
3.根据权利要求1所述的一种修复重金属土壤的土壤调理剂，其特征在于，所述复合菌剂的制备，包括以下步骤：
1）分别按配方将复合菌剂中菌种通过稀释法和平板划线法在25～30℃的条件下进行纯化；
2）纯化后的菌种接种至营养培养基中，温度在25～30℃，pH值在6.0～7.5，光照在2000～3000 lux，培养时间为24～48小时，进行扩增培养；
3）当菌种的数量达到1×108～1×109 CFU/ml时，对菌液进行离心和过滤，将菌体和培养基分离；
4）根据所需的比例，将硫酸盐还原菌、铁氧化菌和解磷菌混合，制成复合菌剂。
4.如根据权利要求1-3任一项所述的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、按配方将乌兰茶晶石矿粉和腐殖酸进行搅拌混合；
S2、向步骤S1得到的混合物中加入纳米粒子，继续进行搅拌混合；
S3、将营养液和复合菌剂混合，喷洒至步骤S2得到的混合物上，同时持续进行搅拌混合，即得土壤调理剂。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2得到的混合物温度在20～30℃，湿度在50～60％。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410161935.1A CN117701286B (zh) | 2024-02-05 | 2024-02-05 | 一种修复重金属土壤的土壤调理剂及其制备方法 |
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 乌兰茶晶石矿物资源工程研究;陈小平 等;《中国新技术新产品》;20220425;123-125 * |
| 余家会 等.《纳米生物医药》.华东理工大学出版社,2021,179-180. * |
| 王学松.《城市表层土壤重金属富集淋滤特征与磁学响应》.中国环境科学出版社,2009,108-111. * |
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