一种具有土壤修复功能的微生物菌剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有土壤修复功能的微生物菌剂，该微生物菌剂有两层组成，底层为重量份数10‑12份聚丙烯酰胺，1‑2份卡拉胶、5‑6份酪朊酸钠和10‑15份β‑环糊精制成的凝胶条，上层为培养基，具体成分为1‑4份铁盐、10‑20份微生物培养基、30‑50份氮磷钾肥，然后在培养基上接种胶质芽孢杆菌，芽孢杆菌活菌量为≥100亿/克。本发明专利技术通过铁盐活化胶质芽孢杆菌，胶质芽孢杆菌一方面细胞壁外侧能与镉离子进行化学吸附，固定镉离子；另一方面，胶质芽孢杆菌能够还原容易被人体吸收的，有毒害作用的六价镉离子变成不易被人体吸收的三价镉离子。而底层凝胶的设计则是为使芽孢杆菌的生长环境固定，不受水生农作物，比如水稻，日常换水和补水的影响。通过本发明专利技术，在轻度镉污染的水田种植的水稻，能够有效降低大米中的镉含量，符合国家食品安全标准。

【技术实现步骤摘要】
一种具有土壤修复功能的微生物菌剂及其制备方法
本专利技术涉及一种具有土壤修复功能的微生物菌剂，具体涉及一种应用于水稻等水生农作物的减少镉污染和富集的微生物菌剂及其制备方法。
技术介绍
水稻大面积种植在我国南方和部分北方。除旱稻外，水稻主要种植在水田中，因此，水稻的质量主要受水质和土壤的影响。而镉污染，主要是污染水体和污染土壤。近些年来，稻米镉超标已成为我国粮食安全的大问题。众所周知，植物是通过根系吸收土壤中的养分而生长的，因此植物相较于动物来说，更容易吸附镉元素。土壤中的镉会影响植物的光合作用、呼吸作用，同时影响植物的营养源代谢，破坏植物细胞形态，从而影响植物的健康。而科学家发现，水稻由于受到水体和土壤的两方面影响，在物种进化后，使得根系吸收养分能力更强，吸附镉的能力要远强于玉米、大豆等其他旱地农作物。最后由于生物富集，食物链顶端的人类吸收的镉要远远大于植物。因此这些镉超标的大米无法上市，造成极大的经济损失。已经被镉污染的土地和水源被放置是对资源的浪费。轻度镉污染过的水源和土地目前一般有物理化学法，生物法，和化学法修复。镉污染过的水使用一般会化学沉降法和物理化学吸附法，优点是沉降剂和吸附剂价格便宜，制备容易。但是缺点也非常明显，沉降和吸收后的镉含量极高的废渣无法处理，只能堆积。而土壤中的镉污染则更加麻烦，使用普通的物理化学法和化学法容易造成二次污染。所以，目前的共识是使用生物法能够有效且长效的治理镉污染。对于水稻而言，由于受土壤和水质的两方面影响，受镉污染的危害程度更深。普通的微生物法处理水源或土壤，一般都是静态处理。但是水稻需要定期补水，偶尔需要换水，因为植物根部也需要呼吸，长时间泡在水中，含氧量太低，根部无氧呼吸，产生酒精，容易烂根。而蒸发作用后，水中的污染质将沉降在土地，对土壤进行二次污染，而同样，定期换水，会导致肥料流失，改变水田环境，造成了经济损失。
技术实现思路
本专利技术针对轻度镉污染土壤和水种植的水稻中含镉量超标的问题，提供一种专门针对水稻等水生农作物的具有土壤修复功能的微生物菌剂提供该菌剂的制备方法。一种具有土壤修复功能的微生物菌剂，为双层结构，上层为重量份数1-4份铁盐、10-20份微生物培养基、30-50份氮磷钾肥、1-2份芽孢杆菌，芽孢杆菌活菌量为≥100亿/克；底层原料为重量份数10-12份聚丙烯酰胺，1-2份卡拉胶、5-6份酪朊酸钠和10-15份β-环糊精。其中，所述的芽孢杆菌为胶质芽孢杆菌。其中，所述的铁盐为硝酸铁。其中，所述的氮磷钾肥为氮磷钾无机化肥。以上具有土壤修复功能的微生物菌剂的制备方法包含以下步骤：（1）制备底层：将重量份数为10-12份聚丙烯酰胺，1-2份卡拉胶、5-6份酪朊酸钠和10-15份β-环糊精混合溶于水制成溶质质量分数为20-35%的高粘度凝胶状，后晾干；（2）制备上层：将步骤（1）中的凝胶切成厚0.5-1cm、长10-15cm、宽1-2cm的凝胶条，配置重量份数为1-4份铁盐、10-20份微生物培养基、30-50份氮磷钾肥混合均匀，均匀涂抹在凝胶长方体一长宽面上，将1-2份芽孢杆菌接种在该长宽面上，即可得到微生物菌剂长条凝胶产品。其中，在种植水田农作物前，翻土，施加有机基肥，将上述的微生物菌剂凝胶长条间隔5-10cm，沿田垄方向平铺，然后进行漫灌。芽孢杆菌是常见的菌种，芽孢杆菌对镉污染的治理主要有以下两个方式：1.细胞壁中含有大量肽聚糖和磷壁酸，因此能够提供大量的羧基、酰胺基等活性基团，这些基团可以失去质子而使菌体表面带有较强负电荷，使之能靠静电引力吸附镉金属离子；2.镉污染主要是六价铬污染，而且六价铬更易被动植物吸收，而芽孢杆菌可以通过还原，将六价铬还原为三价铬，动植物对三价铬的吸收程度远低于六价铬，减少了镉污染的危害程度。但是，本专利技术人发现，芽孢杆菌虽然为兼性厌氧菌，在无氧环境中也能生存，但是在无氧环境下，还原六价铬的速度大大下降，原因在于，芽孢杆菌还原六价铬，电子主要有NADAH提供，没有氧气，NADAH很难产生。但是在种植水稻过程中，由于是水田，水中溶氧量低，土壤不能直接与大气进行空气交换，而且水田中有机质含量大于旱田，因此水田土壤COD值大于旱田土壤，所以本专利技术没有采用有机肥，采用了普通的氮磷钾化肥，且增加了少量铁盐，这是由于三价铁对微生物的还原反应有刺激作用，即激活作用。保证了水田溶氧量低的情况下，六价铬依然能被微生物还原。为了使芽孢杆菌的生长环境稳定，本专利技术设置了有一定土壤粘附力的双层结构，且底层经过改性设计，有固肥的功效。使芽孢杆菌的生长繁殖不受水生农作物，比如水稻，日常换水和补水的影响。本专利技术的有益效果在于：1.修复轻度镉污染的农田。芽孢杆菌能有效吸附且还原六价铬，并加入了少量铁盐对微生物还原效果进行了增强，有效减少镉污染土壤对水田农作物的危害；2.双层结构，不用担心晒田换水时，芽孢杆菌被水冲走。双层结构的底层为高粘度凝胶，吸附在土壤层中，保证上层芽孢杆菌不随水流失；3.增加肥效。胶状芽孢杆菌较其他芽孢杆菌有溶磷、释钾和固氮功能，同时能在生长繁殖过程中产生有机酸、氨基酸、多糖、激素等有利于植物吸收和利用的物质。且底层中有聚丙烯酰胺这一常见保水剂，有一定程度的保肥作用。具体实施方法结合实施例对本专利技术所涉及的制备方法做进一步的说明，应该说明的是下述说明仅是为了解释本专利技术，并不对其内容进行限定实施例1（1）制备底层：将10g聚丙烯酰胺，2g卡拉胶、5.5g酪朊酸钠和13gβ-环糊精混合溶于水制成溶质质量分数为35%的高粘度凝胶状，后晾干；（2）制备上层：将步骤（1）中的凝胶切成厚度为0.5-1cm、长10-15cm、宽1-2cm的凝胶条，配重量份数为3g硝酸铁、15g市面上购买到的微生物培养基、45g市面上购买的无机氮磷钾化肥混合均匀，均匀涂抹在凝胶长方体长宽面上，将1g胶质芽孢杆菌接种在该面上（3）将凝胶长条沿田垄方向平铺，后进行漫灌。实施例2（1）制备底层：将11g聚丙烯酰胺，2g卡拉胶、6g酪朊酸钠和13gβ-环糊精混合溶于水制成溶质质量分数为35%的高粘度凝胶状，后晾干；（2）制备上层：将步骤（1）中的凝胶切成厚度为0.5-1cm、长10-15cm、宽1-2cm的凝胶条，配重量份数为4g硝酸铁、15g市面上购买到的微生物培养基、40g市面上购买的无机氮磷钾化肥混合均匀，均匀涂抹在凝胶长方体长宽面上，将1g胶质芽孢杆菌接种在该面上（3）将凝胶长条沿田垄方向平铺，后进行漫灌。实施例3（1）制备底层：将12g聚丙烯酰胺，1.5g卡拉胶、5g酪朊酸钠和15gβ-环糊精混合溶于水制成溶质质量分数为35%的高粘度凝胶状，后晾干；（2）制备上层：将步骤（1）中的凝胶切成厚度为0.5-1cm、长10-15cm、宽1-2cm的凝胶条，配重量份数为4g硝酸铁、20g市面上购买到的微生物培养基、45g市面上购买的无机氮磷钾化肥混合均匀，均匀涂抹在凝胶长方体长宽面上，将1g胶质芽孢杆菌接种在该面上（3）将凝胶长条沿田垄方向平铺，后进行漫灌。对比例1不采用本专利技术直接种植水稻将实施例1、2、3和对比例1同时在轻度镉污染的试验田上各种植面积大约为半亩的水稻，成熟后，对每块试验田抽取10个样品，每个样品重要1kg，检测每千克大米镉含量。得到如下实验数据：国家本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有土壤修复功能的微生物菌剂，其特征在于，为双层结构，上层为重量份数1‑4份铁盐、10‑20份微生物培养基、30‑50份氮磷钾肥、1‑2份芽孢杆菌，芽孢杆菌活菌量为≥100亿/克；底层原料为重量份数10‑12份聚丙烯酰胺，1‑2份卡拉胶、5‑6份酪朊酸钠和10‑15份β‑环糊精。

【技术特征摘要】
1.一种具有土壤修复功能的微生物菌剂，其特征在于，为双层结构，上层为重量份数1-4份铁盐、10-20份微生物培养基、30-50份氮磷钾肥、1-2份芽孢杆菌，芽孢杆菌活菌量为≥100亿/克；底层原料为重量份数10-12份聚丙烯酰胺，1-2份卡拉胶、5-6份酪朊酸钠和10-15份β-环糊精。2.根据权利要求1所述的微生物菌剂，其特征在于，所述的芽孢杆菌为胶质芽孢杆菌。3.根据权利要求1所述的微生物菌剂，其特征在于，所述的铁盐为硝酸铁。4.根据权利要求1所述的微生物菌剂，其特征在于，所述的氮磷钾肥为氮磷钾无机化肥。5.一种权利要求1所述的具有土壤修复功能的微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：（1）制备底层：将重...

【专利技术属性】
技术研发人员：周义新，
申请(专利权)人：湖北茂盛生物有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42