CN108048102A - 一种盐碱地微生物修复剂及其制备方法与使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盐碱地微生物修复剂，该种盐碱地微生物修复剂，按重量份数计，其原料包括，乙烯‑醋酸乙烯共聚物5‑9份、乙烯醇‑乙烯共聚物12‑16份，海藻酸钠11‑19份、氯化钙2‑7份、菌液35～45份、聚丙烯醇5‑9份。该盐碱地微生物修复剂利用微生物改善土壤结构，同时提高了微生物的代谢活动，达到修复盐碱地的效果。
Description
技术领域
本发明涉及盐碱地生态修复领域，更具体的说，它涉及一种盐碱地微生物修复剂及其制备方法与使用方法。
背景技术
盐碱地是各种盐土和碱土以及不同程度盐化和碱化土壤的总称。目前，由于土壤盐碱化引发诸多生态环境问题，如水土流失，土地荒漠化，森林和草地资源减少，生物多样性减少等，已成为一个全球性的问题。
常用的盐碱地治理方法包括水利工程法、化学改良法、生物改良法等等。其中，水利工程法包括淡水洗盐法、修筑暗管沟渠排盐法等。但是，水利工程法要求必须具备充足的优质水源和良好的排水系统，做到灌排相结合，其投资巨大，维护费用高，含盐排出水处理困难，易造成土壤次生盐渍化及土壤中一些植物必需的矿质元素如P、Fe、Mg与Zn的流失，一旦停止灌水洗盐，土壤还会逐渐返盐。
化学改良法包括在盐碱地中施加石膏、工业废渣、无机改良剂、有机改良剂等。虽然化学改良方法的短期效果显著，但是成本过高，单一使用化学改良剂效果不佳，且容易造成二次污染。
生物改良法是一种利用微生物修复污染土壤的技术，即利用专用的微生物，通过矿化、共代谢、生物浓缩或积累等作用于盐碱地上。但是，由于盐碱地中高盐高碱，微生物施入盐碱地之后，其生活环境较为恶劣，微生物的代谢活动降低，微生物修复盐碱地的能力减弱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盐碱地微生物修复剂及其制备方法与使用方法，该盐碱地微生物修复剂利用微生物改善土壤结构，同时提高了微生物的代谢活动，达到修复盐碱地的效果。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种盐碱地微生物修复剂，其特征是，按重量份数计，其原料包括，乙烯-醋酸乙烯共聚物5-9份、乙烯醇-乙烯共聚物12-16份，海藻酸钠11-19份、氯化钙2-7份、菌液35～45份、聚丙烯醇5-9份。
优选的，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的平均分子量为1500-2500，乙烯醇-乙烯共聚物的平均分子量为2000-3000。
优选的，所述菌液中为基底液与细菌的混合物。
优选的，所述细菌包括枯草芽孢杆菌、硅酸盐芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌中的一种或几种的混合物。
优选的，所述枯草芽孢杆菌、硅酸盐芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌的重量份数为1:1:1。
优选的，所述基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7。
本发明的另一个目的在于提供上述所述盐碱地微生物修复剂的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的，一种盐碱地微生物修复剂的制备方法，至少包括以下步骤：
预混：取海藻酸钠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯醇-乙烯共聚物、氯化钙，放入水中均匀混合，待反应完毕后，调节反应体系的酸碱度至中性；
修复剂合成：取菌液、聚丙烯醇加入修复剂合成得到混合物中，均匀混合30-50min后，出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
优选的，所述预混步骤中，反应温度为180-190℃，反应时间为40-60min。
优选的，所述预混步骤中，反应体系pH值为7-7.5。
本发明的另一个目的在于提供上述所述盐碱地微生物修复剂的使用方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的，一种盐碱地微生物修复剂的使用方法：
平整土地：在盐碱地表面铺洒粉碎的农作物秸秆500-1000kg/亩，然后铺洒有机肥1000-2000kg/亩，之后将盐碱地微生物修复剂均匀撒施在表面，数量为20-100kg/亩；
深耕土壤：深耕土壤20-30cm，使农作物秸秆、有机肥、和盐碱地微生物修复剂混合均匀；充分灌水：向土壤补充水分，使土壤含水量达到100％；
自然堆放修复土壤：土壤自然反应并修复2-10周，其间需要不定时喷施补充水分，使土壤含水量保持在30％以上；1-3周后，或土壤温度超过35-40℃时，旋耕土壤，以保证更好的土壤修复效果，整个平衡过程可以对土壤进行旋耕1-2次；
种植：修复完成后的土壤即可以进行种植。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、本发明制备得到的盐碱地微生物修复剂利用专用的微生物，通过矿化、共代谢、生物浓缩或积累等作用于盐碱地上，微生物的代谢活动增强，提高了修复盐碱地的效果。
2、土壤经过盐碱地微生物修复剂的修复后，土壤的pH值可下降0.1-0.3，土壤的阳离子交换量可下降10-30％，含盐量0.5％以下的中、轻度盐碱地可以正常种植农作物，含盐量0.5-1.2％的中、重度盐碱地可以种植耐盐碱植物，如棉花、油葵、枸杞等作物，其发芽率均可以达到90％以上。
具体实施方式
本发明实施例中所涉及的所有物质均为市售。
枯草芽孢杆菌：中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号accc11025的枯草芽孢杆菌；硅酸盐芽孢杆菌：中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号accc10013的硅酸盐芽孢杆菌；侧孢芽孢杆菌：中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号accc10390的侧孢芽孢杆菌。
一、制作实施例
实施例1
预混：取海藻酸钠15kg、乙烯-醋酸乙烯共聚物7kg、乙烯醇-乙烯共聚物14kg、氯化钙4.5kg，放入水50kg中均匀混合，待反应完毕后，调节反应体系的pH值至7，其中，反应温度为185℃，反应时间为50min，乙烯-醋酸乙烯共聚物的平均分子量为2000，乙烯醇-乙烯共聚物的平均分子量为2500；
菌液制备：分别取枯草芽孢杆菌的菌粉7kg、硅酸盐芽孢杆菌的菌粉7kg、侧孢芽孢杆菌的菌粉7kg放入25kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；其中基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7；
修复剂合成：取菌液40kg、聚丙烯醇7kg加入预混得到混合物中，均匀混合40min后，出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
实施例2
预混：取海藻酸钠11kg、乙烯-醋酸乙烯共聚物5kg、乙烯醇-乙烯共聚物12kg、氯化钙7kg，放入水50kg中均匀混合，待反应完毕后，调节反应体系的pH值至7.5，其中，反应温度为190℃，反应时间为40min，乙烯-醋酸乙烯共聚物的平均分子量为2000，乙烯醇-乙烯共聚物的平均分子量为3000；
菌液制备：分别取枯草芽孢杆菌的菌粉5kg、硅酸盐芽孢杆菌的菌粉5kg、侧孢芽孢杆菌的菌粉9kg放入20kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；其中基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7；
修复剂合成：取菌液45kg、聚丙烯醇9kg加入预混得到混合物中，均匀混合30min后，出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
实施例3
预混：取海藻酸钠19kg、乙烯-醋酸乙烯共聚物9kg、乙烯醇-乙烯共聚物12kg、氯化钙7kg，放入水50kg中均匀混合，待反应完毕后，调节反应体系的pH值至7，其中，反应温度为180℃，反应时间为60min，乙烯-醋酸乙烯共聚物的平均分子量为2500，乙烯醇-乙烯共聚物的平均分子量为3000；
菌液制备：分别取枯草芽孢杆菌的菌粉5kg、硅酸盐芽孢杆菌的菌粉9kg、侧孢芽孢杆菌的菌粉5kg放入20kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；其中基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7；
修复剂合成：取菌液45kg、聚丙烯醇5kg加入预混得到混合物中，均匀混合50min后，出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
实施例4
预混：取海藻酸钠11kg、乙烯-醋酸乙烯共聚物5kg、乙烯醇-乙烯共聚物16kg、氯化钙2kg，放入水50kg中均匀混合，待反应完毕后，调节反应体系的pH值至7.5，其中，反应温度为190℃，反应时间为50min，乙烯-醋酸乙烯共聚物的平均分子量为1500，乙烯醇-乙烯共聚物的平均分子量为2500；
菌液制备：分别取枯草芽孢杆菌的菌粉9kg、硅酸盐芽孢杆菌的菌粉5kg、侧孢芽孢杆菌的菌粉5kg放入30kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；其中基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7；
修复剂合成：取菌液35kg、聚丙烯醇9kg加入预混得到混合物中，均匀混合40min后，出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
二、制作对比例
对比例1
菌液制备：分别取枯草芽孢杆菌的菌粉7kg、硅酸盐芽孢杆菌的菌粉7kg、侧孢芽孢杆菌的菌粉7kg放入25kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；其中基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7；出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
对比例2
预混：取海藻酸钠15kg、乙烯-醋酸乙烯共聚物7kg、乙烯醇-乙烯共聚物14kg、氯化钙4.5kg，放入水50kg中均匀混合，待反应完毕后，调节反应体系的pH值至7，其中，反应温度为185℃，反应时间为50min，乙烯-醋酸乙烯共聚物的平均分子量为2000，乙烯醇-乙烯共聚物的平均分子量为2500；
菌液制备：分别取枯草芽孢杆菌的菌粉7kg、硅酸盐芽孢杆菌的菌粉7kg、侧孢芽孢杆菌的菌粉7kg放入25kg基底液中进行培养，经过复壮、一级扩大、二级扩大后进行发酵，并在发酵过程中通过空气压缩机进行通风，得到细菌菌液；其中基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7；
修复剂合成：取菌液40kg加入预混得到混合物中，均匀混合40min后，出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
三、应用实施例
实施例5
平整土地：土壤的初始含盐量为0.5％，在盐碱地表面铺洒粉碎的农作物秸秆750kg/亩，然后铺洒有机肥1500kg/亩，之后将实施例1中制备得到的盐碱地微生物修复剂均匀撒施在表面，数量为60kg/亩；
深耕土壤：深耕土壤25cm，使农作物秸秆、有机肥、和盐碱地微生物修复剂混合均匀；
充分灌水：向土壤补充水分，使土壤含水量达到100％；
自然堆放修复土壤：土壤自然反应并修复6周，其间需要不定时喷施补充水分，使土壤含水量保持在30％以上；3周后，旋耕土壤，以保证更好的土壤修复效果，整个平衡过程可以对土壤进行旋耕2次；
种植：在修复完成后的土壤中种植马铃薯。
实施例6
平整土地：土壤的初始含盐量为0.5％，在盐碱地表面铺洒粉碎的农作物秸秆500kg/亩，然后铺洒有机肥1000kg/亩，之后将实施例2中制备得到的盐碱地微生物修复剂均匀撒施在表面，数量为20kg/亩；
深耕土壤：深耕土壤30cm，使农作物秸秆、有机肥、和盐碱地微生物修复剂混合均匀；
充分灌水：向土壤补充水分，使土壤含水量达到100％；
自然堆放修复土壤：土壤自然反应并修复10周，其间需要不定时喷施补充水分，使土壤含水量保持在30％以上；1周后，旋耕土壤，以保证更好的土壤修复效果，整个平衡过程可以对土壤进行旋耕2次；
种植：在修复完成后的土壤中种植马铃薯。
实施例7
平整土地：土壤的初始含盐量为0.5％，在盐碱地表面铺洒粉碎的农作物秸秆1000kg/亩，然后铺洒有机肥2000kg/亩，之后将实施例3中制备得到的盐碱地微生物修复剂均匀撒施在表面，数量为20kg/亩；
深耕土壤：深耕土壤30cm，使农作物秸秆、有机肥、和盐碱地微生物修复剂混合均匀；
充分灌水：向土壤补充水分，使土壤含水量达到100％；
自然堆放修复土壤：土壤自然反应并修复2周，其间需要不定时喷施补充水分，使土壤含水量保持在30％以上；土壤温度达到35℃时，旋耕土壤，以保证更好的土壤修复效果，整个平衡过程可以对土壤进行旋耕2次；
种植：在修复完成后的土壤中种植马铃薯。
实施例8
平整土地：土壤的初始含盐量为0.5％，在盐碱地表面铺洒粉碎的农作物秸秆500kg/亩，然后铺洒有机肥1000kg/亩，之后将实施例4中制备得到的盐碱地微生物修复剂均匀撒施在表面，数量为100kg/亩；
深耕土壤：深耕土壤20cm，使农作物秸秆、有机肥、和盐碱地微生物修复剂混合均匀；
充分灌水：向土壤补充水分，使土壤含水量达到100％；
自然堆放修复土壤：土壤自然反应并修复10周，其间需要不定时喷施补充水分，使土壤含水量保持在30％以上；土壤温度达到40℃时，旋耕土壤，以保证更好的土壤修复效果，整个平衡过程可以对土壤进行旋耕1次；
种植：在修复完成后的土壤中种植马铃薯。
四、应用对比例
对比例3：
修复剂：对比例1中制备得到的修复剂；
施用环境：与实施例1中制备得到的修复剂的施用环境相同。
对比例4：
修复剂：对比例2中制备得到的修复剂；
施用环境：与实施例1中制备得到的修复剂的施用环境相同。
对比例5：空白对照。
五、将以上实施例以及对比例制备得到的活化剂的性能进行测试。
取施用修复剂修复前的土壤、以及施用修复剂修复后的土壤，测试土壤的pH值、阳离子交换量下降率。同时，测定马铃薯的发芽了以及产量。
各评价指标结果如表1所示。
表1各实施例以及对比例制备的盐碱地微生物修复剂的性能测试结果
| 性能测试结果 | 土壤pH | 阳离子交换量下降率(％) | 马铃薯发芽率(％) | 马铃薯产量(公斤/亩) |
| 实施例5 | 7.9 | 30 | 95 | 3592 |
| 实施例6 | 7.9 | 27 | 92 | 3510 |
| 实施例7 | 8.0 | 21 | 94 | 3423 |
| 实施例8 | 8.1 | 23 | 93 | 3319 |
| 对比例3 | 8.2 | 10 | 82 | 1980 |
| 对比例4 | 8.2 | 18 | 86 | 2218 |
| 对比例5 | 8.2 | — | 50 | 1512 |
从上述表中可以看出，本发明制备得到的盐碱地微生物修复剂通过矿化、共代谢、生物浓缩或积累等作用于盐碱地上，微生物的代谢活动增强，提高了修复盐碱地的效果。盐碱地土壤经过修复后，土壤的pH值可下降0.1-0.3，土壤的阳离子交换量可下降10-30％，含盐量0.5％以下的中、轻度盐碱地可以正常种植农作物，其发芽率均可以达到90％以上，产量达到作物的正常水平。
其中，对比例3中使用的修复剂在制备过程中没有预混步骤，在利用修复盐碱地土壤的过程中，修复剂没有为微生物提供适宜的生长环境，导致微生物的代谢活动降低，微生物修复盐碱地的能力减弱，因此导致马铃薯产量的发芽率以及产量低于实施例5中使用的修复剂。
对比例4中使用的修复剂在制备过程中不加入聚丙烯醇，菌液只是单纯地吸附于生成的交联聚合物上，菌液中的微生物极易脱落，微生物脱落后，导致微生物的代谢活动降低，微生物修复盐碱地的能力减弱，因此导致马铃薯产量的发芽率以及产量低于实施例5中使用的修复剂。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (10)
1.一种盐碱地微生物修复剂，其特征是，按重量份数计，其原料包括，乙烯-醋酸乙烯共聚物5-9份、乙烯醇-乙烯共聚物12-16份，海藻酸钠11-19份、氯化钙2-7份、菌液35～45份、聚丙烯醇5-9份。
2.根据权利要求1所述的一种盐碱地微生物修复剂，其特征是，所述乙烯-醋酸乙烯共聚物的平均分子量为1500-2500，乙烯醇-乙烯共聚物的平均分子量为2000-3000。
3.根据权利要求1所述的一种盐碱地微生物修复剂，其特征是，所述菌液中为基底液与细菌的混合物。
4.根据权利要求3所述的一种盐碱地微生物修复剂，其特征是，所述细菌包括枯草芽孢杆菌、硅酸盐芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌中的一种或几种的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种盐碱地微生物修复剂，其特征是，所述枯草芽孢杆菌、硅酸盐芽孢杆菌、侧孢芽孢杆菌的重量份数为1:1:1。
6.根据权利要求3所述的一种盐碱地微生物修复剂，其特征是，所述基底液包括硫酸镁0.3份、硫酸铵4份、柠檬酸钠2份、磷酸二氢钾9份、磷酸氢二钾3份，蛋白胨20份、氯化钠3份、磷酸二氢钾2份、pH为7。
7.一种制备如权利要求1所述的盐碱地微生物修复剂的方法，其特征是，至少包括以下步骤：预混：取海藻酸钠、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯醇-乙烯共聚物、氯化钙，放入水中均匀混合，待反应完毕后，调节反应体系的酸碱度至中性；
修复剂合成：取菌液、聚丙烯醇加入修复剂合成得到混合物中，均匀混合30-50min后，出料，制备得到盐碱地微生物修复剂。
8.根据权利要求7所述的一种盐碱地微生物修复剂的制备方法，其特征是，所述预混步骤中，反应温度为180-190℃，反应时间为40-60min。
9.根据权利要求7所述的一种盐碱地微生物修复剂的制备方法，其特征是，所述预混步骤中，反应体系pH值为7-7.5。
10.一种盐碱地微生物修复剂的使用方法：
平整土地：在盐碱地表面铺洒粉碎的农作物秸秆500-1000kg/亩，然后铺洒有机肥1000-2000kg/亩，之后将盐碱地微生物修复剂均匀撒施在表面，数量为20-100kg/亩；
深耕土壤：深耕土壤20-30cm，使农作物秸秆、有机肥、和盐碱地微生物修复剂混合均匀；充分灌水：向土壤补充水分，使土壤含水量达到100％；
自然堆放修复土壤：土壤自然反应并修复2-10周，其间需要不定时喷施补充水分，使土壤含水量保持在30％以上；1-3周后，或土壤温度超过35-40℃时，旋耕土壤，以保证更好的土壤修复效果，整个平衡过程可以对土壤进行旋耕1-2次；种植：修复完成后的土壤即可以进行种植。
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