一种生物有机缓释肥、制备方法及其在土壤修复中的应用技术

本发明专利技术涉及一种生物有机缓释肥、制备方法及其在土壤修复中的应用，属于生物有机肥技术领域。该缓释肥是利用了蓝藻作为主要的原料，通过水解、发酵之后，再将其与有机高分子进行聚合反应，形成具有贯穿网络空间结构的缓释有机肥，同时在肥料中引入微生物，利用缓释肥的结构提供给微生物更多的生长空间，一方面提高了微生物代谢出营养成分，另一方面，提高了肥料的缓释作用效果；本发明专利技术的这种生物有机缓释肥具有较好的矿区复垦土壤的修复效果，能够有效地提高复垦土壤的有机碳含量、提高土壤团聚效果的作用。

Biological organic slow release fertilizer, preparation method and its application in soil remediation

The invention relates to a bio-organic slow-release fertilizer, a preparation method and an application in soil remediation, belonging to the technical field of bio-organic fertilizer. The slow-release fertilizer uses cyanobacteria as the main raw material. After hydrolysis and fermentation, it reacts with organic polymers to form a sustained release organic fertilizer with a network space structure. At the same time, microorganism is introduced into the fertilizer, and the structure of slow release fertilizer is used to provide more space for microorganism growth, one side. On the other hand, it improves the effect of the slow release of fertilizer. This kind of bio organic sustained-release fertilizer has a good restoration effect of reclaimed soil in the mining area, and can effectively improve the organic carbon content of the reclaimed soil and improve the effect of soil agglomeration.

【技术实现步骤摘要】
一种生物有机缓释肥、制备方法及其在土壤修复中的应用
本专利技术涉及一种生物有机缓释肥、制备方法及其在土壤修复中的应用，属于生物有机肥

技术介绍
矿区复垦土壤是指以采矿业，尤其是露天采矿所产生的固体废弃物作为母质，并经过人为整理、改良，促使其加速风化、熟化，从而形成的受人为影响极大的人为土壤。这种土壤经过一定时间的风化作用和人为影响后是可以成为一种可供耕作的土壤。矿区复垦土壤与一般土壤相比，具有一定的特殊性，主要表现在土壤受扰动大，养分较少，土壤较贫瘠，且土层纵向养分规律性不强。目前农用复垦地建设方兴未艾，通过大面积土地平整后，，使用面积增加了，但土质养分状况较贫瘠，土壤产出率低，作为耕地利用还有较大差距，需很多农艺技术措施来提高耕地肥力水平。此外，部分良田在土地平整中，其表层肥沃的熟耕土作“客土”移出，耕作层土壤结构遭到不同程度破坏，土壤营养状况也需改良与维护。因此，土壤改良与培肥势在必行。CN107056525A公开了一种土壤改良剂及其制备方法和在宅基复垦地改良方面的应用。该种土壤改良剂包括以下原料：菌剂、活化腐植酸、蚯蚓粪、尿素。但是这种改良剂并不具有缓释效果。CN104630109A公开了一种矸石山复垦土壤用微生物制剂，由各自独立使用的三种微生物制剂构成，其中Ⅰ型微生物制剂中含有枯草芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，Ⅱ型微生物制剂中含有冻胶样芽孢杆菌和地衣芽孢杆菌，Ⅲ型微生物制剂中含有褐球固氮菌、巨大芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌和赖氨酸芽孢杆菌，每克微生物制剂中含有有效活菌总数(2～200)×108CFU。但是这种土壤中修复过程中无法向微生物提供足够的消化物质，导致对土壤中的肥力增加效果不高。另外，蓝藻是一种浮游生物，有单细胞的，也有多细胞的，在一般情况下，淡水中的营养物质特别是氮、磷的含量很低，往往成为浮游藻类生长的限制因子。但在受污染的湖泊水库底部的淤泥中，有机氮和有机磷的含量大量增加。造成湖水“富营养化”，引起淡水浮游藻类的大量繁殖，于无风好雨的天气，蓝藻就会疯狂暴涨，每升水中可达一亿个，导致“水华”（亦称湖靛）爆发。蓝藻的残骸会迅速腐烂，发出腥臭，严重污染水质。“水华”蓝藻中含有的蓝藻毒素能损害人的肝脏，，给以湖泊为饮用水源的人们带来潜在的危险。因此，需要对蓝藻再次进行利用。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供一种生物有机缓释肥，该缓释肥是利用了蓝藻作为主要的原料，通过水解、发酵之后，再将其与有机高分子进行聚合反应，形成具有贯穿网络空间结构的缓释有机肥，同时在肥料中引入微生物，利用缓释肥的结构提供给微生物更多的生长空间，一方面提高了微生物代谢出营养成分，另一方面，提高了肥料的缓释作用效果；本专利技术的这种生物有机缓释肥具有较好的矿区复垦土壤的修复效果，能够有效地提高复垦土壤的有机碳含量、提高土壤团聚效果的作用。技术方案是：一种生物有机缓释肥的制备方法，包括如下步骤：第1步，将蓝藻与水按照重量比1：5～10混合，在机械破碎和外加超声波的作用下对蓝藻进行破碎处理；将得到的悬浮液稀释2～4倍，在稀释液中加入HCl调节pH至3～5，再加入稀释液重量0.05～0.1wt%的酶进行酶解，酶解反应完后再经过灭酶处理，所述的酶是碱性纤维素酶、碱性木聚糖酶和漆酶的混合；第2步，对第1步得到的酶解液中加入菌种进行发酵，得到蓝藻发酵液；第3步，在第2步所得的蓝藻发酵液中加入溶液重量0.5～0.8%的阴离子表面活性剂、0.2～0.4%乳化剂、2.5～3.5%甲基丙烯酸乙酯、4.2～5.0%甲基丙烯酸、1.0～1.6%带有氨基的丙烯酸单体、1.4～2.4%N-叔丁基丙烯酰胺、0.3～0.6%醋酸、0.2～0.3%引发剂，混合均匀后作为水相；第4步，在二甲苯中加入二甲苯重量0.5～0.8%的非离子表面活性剂，混合均匀作为油相；第5步，将水相和油相按照体积比1：2～5混合后，在反应器中通入氮气，再加入油水混合物重量2～4wt%的交联剂N-N’亚甲基双丙烯酰胺，在氮气条件下回流反应；反应结束后，滤出固体物，并用乙醇清洗，得到载体；第6步，将饼粕、磷肥、钾肥、微生物菌液、载体按照重量比4～5：0.5～1：0.3～0.8：1.2～1.5：4～6混合均匀，压制成颗粒，即得生物有机缓释肥。进一步地，所述的外加超声波的功率是2500～4000W，频率是10～30kHz。进一步地，所述的碱性纤维素酶、碱性木聚糖酶和漆酶的重量比是3～4：1～1.2：0.5～0.8。进一步地，酶解反应时间是3～5h，反应温度是35～38℃；灭酶处理是指95℃以上高温灭酶。进一步地，第2步中的菌种是啤酒酵母菌和嗜酸乳杆菌的混合，发酵温度是30～35℃，发酵时间是60～100h。进一步地，所述的第3步中，阴离子表面活性剂是C10～C20烷基苯磺酸钠；带有氨基的丙烯酸单体是2-二甲基氨基乙基丙烯酸酯。进一步地，所述的第4步中，非离子表面活性剂是C8～C24的烷基聚氧乙烯醚。进一步地，所述的磷肥磷酸二氢铵、钾肥是硫酸钾。由上述的方法制备得到的生物有机缓释肥。所述的生物有机缓释肥在土壤修复中的应用。所述的土壤是矿区复垦土壤。本专利技术还提供了一种生物有机缓释肥的载体。本专利技术还提供了上述的生物有机缓释肥在提高复垦土壤有机碳含量中的应用。本专利技术还提供了上述的生物有机缓释肥在提高复垦土壤碳库活度中的应用。本专利技术还提供了上述的生物有机缓释肥在降低复垦土壤顽固性碳指数中的应用。本专利技术还提供了上述的生物有机缓释肥在提高复垦土壤团聚中的应用。本专利技术还提供了上述的生物有机缓释肥在提高复垦土壤酶活性中的应用。本专利技术还提供了上述的生物有机缓释肥在提高复垦土壤微生物态氮的平稳释放中的应用。有益效果本专利技术提供的生物有机缓释肥利用了蓝藻作为原料，实现了蓝藻的再利用。另外，利用蓝藻中的蓝藻蛋白含量高的特点，依次通过水解、酶解后，将蓝藻蛋白分解为小分子的多肽和氨基酸，并减小蛋白的分子量，能够使其成功地与单体进行聚合为空间贯穿网络，使其具有多孔结构适合微生物的生长，并产生对蛋白质的缓释效果。本专利技术提供的生物有机缓释肥可以有效对复垦土壤修复，提高肥力。附图说明图1是土壤中的有机碳含量对比图；图2是土壤中的活性碳I含量对比图；图3是土壤中的活性碳II含量对比图；图4是土壤中的碳库活度对比图；图5是土壤中的顽固性碳指数对比图；图6是土壤中的有机氮含量的缓释效果对比图；具体实施方式本专利技术提供的生物有机缓释肥是以蓝藻为原料，蓝藻中含有较多的蓝藻蛋白，首先通过破碎的方式使细胞破碎，再通过水解的方式进一步地使蓝藻的细胞壁被分解，更多地释放出蓝藻蛋白。蓝藻蛋白再经过菌种发酵处理的目的，是使蓝藻蛋白进一步地被细菌分解为多肽和氨基酸，使蓝藻蛋白上的氨基更多地暴露出，并减小蛋白的分子量。由于蓝藻蛋白上的氨基被更多地暴露出，并且使分子量减小后，可以更方便地将蓝藻通过与单体发生聚合，通过蓝藻发酵物的氨基与单体上的不饱和键发生聚合，形成空间贯穿网络结构，一方面，可以得到具有高多孔性的材料，另一方面，由于蛋白被嵌入于高分子网络中，使其产生了缓释性，施加于土壤中后，载体上的多肽接枝和蛋白会缓慢地被细菌分解并进入土壤，使土壤产生均匀的改良效果。另外，由于在载体的聚合过程中，在三维空间贯穿网络中还嵌入了带有氨基的丙烯酸单体，特别是2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物有机缓释肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，将蓝藻与水按照重量比1：5～10混合，在机械破碎和外加超声波的作用下对蓝藻进行破碎处理；将得到的悬浮液稀释2～4倍，在稀释液中加入HCl调节pH至3～5，再加入稀释液重量0.05～0.1wt%的酶进行酶解，酶解反应完后再经过灭酶处理，所述的酶是碱性纤维素酶、碱性木聚糖酶和漆酶的混合；第2步， 对第1步得到的酶解液中加入菌种进行发酵，得到蓝藻发酵液；第3步，在第2步所得的蓝藻发酵液中加入溶液重量0.5～0.8%的阴离子表面活性剂、0.2～0.4%乳化剂、2.5～3.5%甲基丙烯酸乙酯、4.2～5.0%甲基丙烯酸、1.0～1.6%带有氨基的丙烯酸单体、1.4～2.4%N‑叔丁基丙烯酰胺、0.3～0.6%醋酸、0.2～0.3%引发剂，混合均匀后作为水相；第4步，在二甲苯中加入二甲苯重量0.5～0.8%的非离子表面活性剂，混合均匀作为油相；第5步，将水相和油相按照体积比1：2～5混合后，在反应器中通入氮气，再加入油水混合物重量2～4wt%的交联剂N‑N’亚甲基双丙烯酰胺，在氮气条件下回流反应；反应结束后，滤出固体物，并用乙醇清洗，得到载体；第6步，将饼粕、磷肥、钾肥、微生物菌液、载体按照重量比4～5：0.5～1：0.3～0.8：1.2～1.5：4～6混合均匀，压制成颗粒，即得生物有机缓释肥。...

【技术特征摘要】
2018.02.18 CN 20181015265781.一种生物有机缓释肥的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第1步，将蓝藻与水按照重量比1：5～10混合，在机械破碎和外加超声波的作用下对蓝藻进行破碎处理；将得到的悬浮液稀释2～4倍，在稀释液中加入HCl调节pH至3～5，再加入稀释液重量0.05～0.1wt%的酶进行酶解，酶解反应完后再经过灭酶处理，所述的酶是碱性纤维素酶、碱性木聚糖酶和漆酶的混合；第2步，对第1步得到的酶解液中加入菌种进行发酵，得到蓝藻发酵液；第3步，在第2步所得的蓝藻发酵液中加入溶液重量0.5～0.8%的阴离子表面活性剂、0.2～0.4%乳化剂、2.5～3.5%甲基丙烯酸乙酯、4.2～5.0%甲基丙烯酸、1.0～1.6%带有氨基的丙烯酸单体、1.4～2.4%N-叔丁基丙烯酰胺、0.3～0.6%醋酸、0.2～0.3%引发剂，混合均匀后作为水相；第4步，在二甲苯中加入二甲苯重量0.5～0.8%的非离子表面活性剂，混合均匀作为油相；第5步，将水相和油相按照体积比1：2～5混合后，在反应器中通入氮气，再加入油水混合物重量2～4wt%的交联剂N-N’亚甲基双丙烯酰胺，在氮气条件下回流反应；反应结束后，滤出固体物，并用乙醇清洗，得到载体；第6步，将饼粕、磷肥、钾肥、微生物菌液、载体按照重量比4～5：0.5～1：0.3～0...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：毛强平，
类型：发明
国别省市：江苏,32