自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及次生盐渍化土壤修复，具体涉及自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、设施农业由于其特殊的生态环境与不合理的水肥管理措施导致了土壤次生盐渍化、养分不平衡、土壤酸化等诸多生产问题，其中最为突出的是土壤次生盐渍化。土壤次生盐渍化严重影响作物对养分的吸收、导致作物生理干旱等，造成作物减产，而作物减产使得农民不得不加大化肥的投入，这又加剧了土壤的次生盐渍化，造成恶性循环，严重影响农民经济收益。

2、微生物法对于修复次生盐渍化土壤具有成本低、操作方便、不产生二次污染等优点，已成为次生盐渍化土壤修复的首选方法。液体型土壤修复菌剂可根据实际需求来精确设计施用配方，选择施肥方式，从而节约用肥成本，提高肥料利用率，广泛用于经济作物种植。随着我国大面积的次生盐渍化问题日益突出，水肥一体化设施的大面积完善，液体微生物法处理硝态氮的研究具有广阔的前景，但在目前微生物修复次生盐渍化土壤的过程中，存在的主要问题是：液体土壤修复菌剂在加入了保护剂的情况下其保质期大约只有6个月，保质期非常短，在接运过程中易染杂菌，存储时间短，分装风险高，且保护剂成本高，绝大多数保护剂的功能是抑制菌体生长，虽然能够保护菌液中菌数稳定，但在一定程度上削弱了菌剂的使用功效，且有些保护剂还会造成二次污染，以上这些问题严重限制了微生物修复法在修复次生盐渍化土壤中的应用。

3、含高浓度硝酸盐的废水广泛分布于金属加工、电镀、核工业和食品加工等行业，其特点是含盐量高、水量小和排放标准严格。然而高浓度硝酸盐废水直接排放，会造成水体含盐量超标、富营养化、恶臭等现象。因此需进行废水处理，在废水处理中，涉及到的硝酸盐处理方法通常考虑多为生物法，包括传统缺氧—好氧法、短程硝化—反硝化法、厌氧氨氧化法等，以上方法中利用微生物的还原作用，将硝酸盐转化为亚硝酸盐，并进一步还原为氮气。相关衍生脱氮技术包括微生物燃料电池、人工湿地等。但是这种方法一方面会产生温室气体，危害大气环境，另一方面但受废水高含盐特征的影响，部分工业废水中缺乏足够的有机物作为碳源，会显著抑制微生物的生殖，从而破坏生物脱氮。而且含硝酸盐的高盐浓度的废液因渗透压过高，对大多数不耐受盐分的菌体具有一定的杀灭作用，并不利于微生物肥料的制作，因此，含高浓度硝酸盐的废水，并不适合采用生物法进行处理。在高浓度硝酸盐废水的处理中，物理化学法也是常见方法，其主要包括以下几类：(1)向高浓度硝酸盐废水中投加金属颗粒、金属盐或金属氧化物，在光或电的辅助作用下，通过催化还原快速去除废水中硝酸盐浓度，应用较多的是零价纳米铁和二价铁盐；(2)利用反渗透技术从含硝酸盐废水中获得清洁的水，但残留浓度更高的硝酸盐废水；(3)利用离子交换树脂回收废水中的硝酸盐，但要求是清洁的废水，且干扰离子少。因此如何不进行脱氮而能够直接以废为宝直接应用含高浓度硝酸盐的废水是需要解决的难题。

技术实现思路

1、为了解决现有液体土壤修复菌剂在加入了保护剂的情况下其保质期较短的技术问题，以及如何将高浓度硝酸盐废水不脱氮而直接应用于液体土壤修复菌剂中，本发明提供自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂及其制备方法和应用。本发明的土壤修复菌剂为液态，在无需添加常规保护剂的情况下能够于高浓度盐环境下存活至少1年，具有相当好的自保护性以及较高的耐盐性，应用时需对其进行醒肥才能施用于修复土壤次生盐渍化，具有较好的应用效果。

2、本发明第一方面提供自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂，包括如下重量百分数原材料：巨大芽孢杆菌发酵液5％～15％、含硝酸盐的工业废水30％～45％、有机碳源30％～40％、余量为水；所述含硝酸盐的工业废水中硝酸盐质量浓度大于30％。

3、进一步地，所述自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂中有效活菌数≥2亿/ml，总有机质含量≥15wt％，按n+p2o5+k2o计总养分含量≥5wt％。

4、进一步地，所述巨大芽孢杆菌发酵液是由巨大芽孢杆菌经过发酵获得，所述巨大芽孢杆菌发酵液中的有效活菌数为40～100亿/ml；所述巨大芽孢杆菌为nct-2。

5、进一步地，所述含硝酸盐的工业废水的来源为金属加工行业、电镀加工行业、食品加工行业、肥料加工行业中的一种。

6、进一步地，所述有机碳源为糖蜜、可溶性淀粉、葡萄糖、黄腐酸钾、腐植酸钾、酵母废液中的一种或几种的组合，所述有机碳源中的有机质含量至少为40wt％。

7、本发明第二方面提供上述自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂的制备方法，包括如下步骤：

8、(1)食品加工行业、肥料行业的含硝酸盐的工业废水可直接使用，或通过螯合沉淀法处理金属加工行业、电镀加工行业所产生的含硝酸盐的工业废水以去除其中的重金属离子，直至无沉淀产生即可视为重金属离子已去除；

9、(2)向经过步骤(1)处理后的含硝酸盐的工业废水中按比例加入有机碳源进行混匀，然后按比例加入巨大芽孢杆菌发酵液并用水补足至100％，混匀后静置至少12h后制得自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂。

10、本发明第三方面提供上述自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂的应用，所述应用的方法为：先将所述自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂进行醒肥，然后施用于需待修复的次生盐渍化土壤。

11、进一步地，所述醒肥的过程为将所述自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂与水按质量比1:(500～2000)配制成稀释液，放置1天后才可施用。巨大芽孢杆菌可还原硝酸盐和亚硝酸盐，在无生长因素的情况下，能以无机氮源、有机碳源进行增殖，因此放置一天后能够使本发明菌剂中的巨大芽孢杆菌中休眠的芽孢进行萌发，进而能够将硝酸盐转化为有机态氮，进而能够作为氮肥用于土壤中，避免硝酸盐对土壤造成污染。

12、再进一步地，所述修复次生盐渍化土壤的方法是将所述稀释液作为基肥或追肥按500～5000ml/亩进行冲施、滴灌或渗灌于待修复的土壤中，所述稀释液中含所述巨大芽孢杆菌的有效活菌数为2亿/ml以上。

13、有益技术效果：

14、1、本发明提供的自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂采用高浓度硝酸盐工业废水为原材料，并对其进行了高效无害化处理以使其适用于微生物菌剂中，打破了高盐度废硝氮领域的微生物处理技术屏障，解决了生物处理废硝氮产生温室气体的问题。

15、2、本发明提供的自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂为液态，采用高浓度硝酸盐工业废水为原材料，以nct-2巨大芽孢杆菌为主要次生盐渍化土壤修复菌，并添加有机碳源后制得。其中nct-2巨大芽孢杆菌不仅具有常规巨大芽孢杆菌所具有的土壤修复功能(可以减轻土壤次生盐渍化盐害，并且还可以增加土壤中有机质的含量，提高作物产量和品质)，还具有在高盐环境下的耐受性，能够在10％以上质量浓度的硝酸盐液态环境中以芽孢的形态存活，耐高浓度盐环境优异。所谓的自保护型的意义就在于本发明的液态菌剂能够在不添加常规保护剂的条件下，利用液态菌剂中含高浓度硝酸盐的工业废水提供的高盐含量环境所具有的高盐杀菌性以及该nct-2巨大芽孢杆菌菌株所具有的高盐环境耐受性，两者形成自保护机制，一方面高盐含量环境下能够防止杂菌的污染，具有较好的杀灭杂菌的性能而另一方面高盐含量环境下对nct-2巨大芽孢杆菌本身并无影响，因此本发明菌剂有效期能长达3年。本发明的自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂生产满足国家标准，具有较长的保存时间，且不需要额外添加保护剂，降低了生产成本，还能够防止保护剂造成的二次污染。

16、3、本发明的自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂中的高盐环境能够大大抑制常规不耐盐微生物的繁殖，便于分装和运输，且营养成分丰富，有利于后期施用，可提供一部分养分，显著降低土壤中硝态氮含量，降低土壤ec值，提高土壤有机质含量，促进根际微生物多样性，减少氧化亚氮等气体排放，并有利于提高作物产量。

17、4、本发明的自保护型次生盐渍化土壤修复菌剂可以应用于设施农业，可提高土壤的次生盐渍化修复效率，减少人工成本；本发明的菌剂还可以应用于追肥领域，提高土壤修复的灵活性。