一种设施蔬菜盐渍化土壤修复剂的制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种设施蔬菜盐渍化土壤修复剂的制备方法及应用。属于农业资源与环境技术领域。本发明专利技术使用大蒜生产和加工过程产生的大蒜秸秆及玉米秸秆制成，将其烧制成生物炭并进行微生物固定化，得到微生物固定化生物炭，即设施蔬菜盐渍化土壤修复剂。本发明专利技术利用大蒜秸秆和玉米秸秆制备生物炭，并进行微生物固定化，同时将其应用于设施蔬菜盐渍化土壤的修复。该发明专利技术不仅有助于大蒜秸秆和玉米秸秆的资源化利用，也为修复设施蔬菜盐渍化土壤提供技术支持。术支持。术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种设施蔬菜盐渍化土壤修复剂的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及农业资源与环境
，更具体的说是涉及一种设施蔬菜盐渍化土壤修复剂的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]近年来，设施蔬菜在农业发展中占据着越来越重要的地位，取得了显著的经济和社会效益，对于蔬菜的周年供应和农民增收具有重要贡献。截止到2021年底，我国设施蔬菜面积已达6000万亩以上。但由于设施蔬菜施肥量大、日照足、蒸腾量大、缺少雨水淋洗、连续种植等特点，易造成土壤次生盐渍化问题，目前土壤盐渍化或者轻度盐碱已经成为设施菜田土壤的一个主要障碍性问题。
[0003]设施蔬菜土壤盐渍化是设施蔬菜土壤退化的重要表现形式之一，也是培育健康土壤的主要障碍之一。2021年12月5日世界土壤日的主题为“防止土壤盐渍化，提高土壤生产力”，更说明土壤盐渍化这一问题的严重性和紧迫性。盐渍土可溶性盐(如Na
+
、Ca
2+
、Cl
‑
、SO
24
‑
等)含量高，碱性强，往往表现出较差的物理、化学和生物学性质，导致土壤初级生产力低下，生态功能退化。盐渍土的改良和利用是确保全球粮食安全和缓解全球气候变化的有力保障。
[0004]大蒜是著名的食药两用植物，营养成分相当的丰富，而且还具有很好的食疗以及药用价值。我国是世界上大蒜种植面积最大的国家，2021年大蒜种植面积达到1013万亩，大蒜生产及加工过程中产生的大蒜秸秆不易储存、极易霉变以及利用率较低。
[0005]近年来，利用生物炭对土壤进行修复已经成为研究热点。生物炭是以生物质为原料，热裂解反应产生的固体残留物，具有多孔隙结构、巨大的比表面积以及较强的吸附能力。将生物炭添加在盐渍土中，可以增加土壤孔隙度，进而促进土壤Na
+
浸出，降低电导率和钠吸附比。土壤中Mg
2+
和Ca
2+
取代Na
+
，降低土壤钠吸附比，从而减轻对作物的盐渍胁迫作用。生物炭可以提升土壤有机碳含量，促进营养物质转化，从而提高农作物产量。将生物炭用于盐渍土修复，效果显著，能够降低土壤含盐量，减少Na
+
对土壤结构的破坏，改善土壤养分状况等，而微生物固定化生物炭通过生物炭和微生物的相互促进作用，将对盐渍化土壤修复产生更好的效果。
[0006]综上，如何提供一种大蒜秸秆生物炭土壤修复剂是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，本专利技术提供了一种设施蔬菜盐渍化土壤修复剂的制备方法及应用。针对设施蔬菜土壤盐渍化的问题，本专利技术提供一种微生物固定化生物炭。所用原料来源广泛，工艺设备简单，成本低廉，操作方便，同时解决设施蔬菜土壤盐渍化和大蒜、玉米秸秆资源化利用的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种设施蔬菜盐渍化土壤修复剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010](1)将大蒜秸秆和玉米秸秆分别风干、粉碎、研磨、过筛，备用；
[0011](2)将大蒜秸秆和玉米秸秆进行烧制，升温速率为10℃
·
min
‑1，热解温度400～600℃，热解时间2h，得生物炭；
[0012](3)将生物炭经灭菌后接入大豆发酵芽孢杆菌培养，得混合溶液；
[0013](4)将混合溶液经培养、离心、洗涤、离心后得到固定化微生物沉淀物；
[0014](5)将固定化微生物沉淀物经冷冻干燥即得土壤修复剂。
[0015]进一步的，所述大蒜秸秆和玉米秸秆的质量比为1～2:1。
[0016]进一步的，所述步骤(1)中将大蒜秸秆和玉米秸秆粉碎至3～5cm，研磨后过100目筛。
[0017]进一步的，所述步骤(2)中烧制时使用管式炉。
[0018]进一步的，所述管式炉为OTF
‑
1200X1200℃开启式管式炉。
[0019]进一步的，热解温度为500℃。
[0020]进一步的，步骤(3)中所述大豆发酵芽孢杆菌为大豆发酵芽孢杆菌ASD02，保藏编号为CGMCC No.17806，分类命名为大豆发酵芽孢杆菌Bacillus glycinifermentans，2019年05月15日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏地址北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所。
[0021]进一步的，所述步骤(3)中大豆发酵芽孢杆菌的接种量为1～3％，且大豆发酵芽孢杆菌的活菌数为108cell
·
mL
‑1。
[0022]进一步的，所述步骤(3)中大豆发酵芽孢杆菌的接种量最佳为2％。
[0023]进一步的，所述步骤(4)的具体操作为：将混合溶液于30℃、180rmin
‑1条件下培养24h，然后离心10min，弃去上清液，用质量浓度1％的生理盐水洗涤沉淀部分，离心并重复洗涤3次，离心所得的固体即为固定化微生物沉淀物。
[0024]进一步的，步骤(5)的具体操作为：将固定化微生物沉淀物分装于玻璃瓶中，分装完毕预冻，然后采用冷冻干燥机进行冷冻干燥，得到固体，即为土壤修复剂。
[0025]进一步的，所述预冻为3小时，温度达到
‑
20℃～
‑
35℃。
[0026]进一步的，所述固定化微生物沉淀物分装时间尽量要短，控制在1～2小时内。分装时应注意在无菌条件下操作。
[0027]进一步的，所述冷冻干燥机冷凝器在
‑
84℃、室压0.04mbar下操作，冷冻干燥过程持续48h。
[0028]上述制备方法制备的土壤修复剂在设施蔬菜盐渍化土壤修复中的应用。
[0029]进一步的，所述土壤修复剂的用量为100～300kg/亩。
[0030]进一步的，将制备的土壤修复剂撒施于设施蔬菜土壤中，充分翻耕后浇水至田间最大持水量，土壤保湿10～15天，种植设施蔬菜。
[0031]进一步的，设施蔬菜大棚连作5年以上，土壤存在盐渍化问题。
[0032]进一步的，优选含盐量为2.0～5.0g/kg的设施蔬菜大棚土壤。
[0033]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术取得的有益效果为：
[0034](1)本专利技术的大蒜秸秆和玉米秸秆生物炭具有稳定的结构、巨大的表面积和多孔性质，使其具有很强的稳定性和吸附性；
[0035](2)本专利技术的微生物固定化生物炭能将微生物固定在生物炭材料中，形成一种新的微生物材料；
[0036](3)本专利技术的微生物固定化生物炭，即土壤修复剂，通过生物炭和微生物的双重作用，施入盐碱土中能改善土壤结构，提高土壤水肥利用效率和土壤中养分含量，提高土壤表层温度，增加作物产量。
[0037](4)本专利技术基于废弃的大蒜秸秆和玉米秸秆，所用原料成本低廉，工艺设备简单，操作方便，能减少秸秆乱堆放污染，符合国家发展循环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设施蔬菜盐渍化土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将大蒜秸秆和玉米秸秆分别风干、粉碎、研磨、过筛，备用；(2)将大蒜秸秆和玉米秸秆进行烧制，升温速率为10℃
·
min
‑1，热解温度400～600℃，热解时间2h，得生物炭；(3)将生物炭经灭菌后接入大豆发酵芽孢杆菌培养，得混合溶液；(4)将混合溶液经培养、离心、洗涤、离心后得到固定化微生物沉淀物；(5)将固定化微生物沉淀物经冷冻干燥即得土壤修复剂。2.如权利要求1所述的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述大蒜秸秆和玉米秸秆的质量比为1～2:1。3.如权利要求1所述的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中将大蒜秸秆和玉米秸秆粉碎至3～5cm，研磨后过100目筛。4.如权利要求1所述的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中烧制时使用管式炉。5.如权利要求1所述的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述大豆发酵芽孢杆菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳芹，李彦，付龙云，刘兆东，井永萍，薄录吉，张英鹏，孙明，仲子文，
申请(专利权)人：山东省农业科学院，
类型：发明
国别省市：