本發(fā)明涉及的是一種農(nóng)業(yè)土壤修復(fù)領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種用于農(nóng)田土壤Cd治理的微生物固化菌劑。
背景技術(shù)：
隨著礦產(chǎn)資源的大量開發(fā)、工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展和各種化學(xué)產(chǎn)品、農(nóng)藥及化肥等的廣泛使用，含重金屬的污染物通過各種途徑進(jìn)入環(huán)境，造成土壤，尤其是農(nóng)田土壤重金屬污染日益嚴(yán)重，其中Cd污染表現(xiàn)最為嚴(yán)重，據(jù)初步統(tǒng)計，在全國大樣本調(diào)查取樣范圍內(nèi)，有超過22％的農(nóng)田土壤存在著一定程度的Cd污染問題。我國的耕地資源相對匱乏，對一些重點Cd污染區(qū)域的農(nóng)田，改變土地使用目的顯然是不可能的，由此涉及的農(nóng)民生產(chǎn)生活問題以及食品安全問題均受到政府和公眾高度關(guān)注。為此，對Cd污染農(nóng)田土壤進(jìn)行修復(fù)治理，已成為必然的選擇。
目前，對土壤Cd污染的修復(fù)治理，主要采取農(nóng)業(yè)工程措施、生物修復(fù)和原位化學(xué)固定法等方法。其中基于原位化學(xué)固定的礦物材料、化學(xué)制品等的修復(fù)，均是使Cd在土壤礦物的表面、層間域、結(jié)構(gòu)孔道等區(qū)域上賦存，并通過礦物表面吸附、孔道過濾、結(jié)構(gòu)調(diào)整、離子交換和化學(xué)活性等作用，控制土壤中Cd的賦存形態(tài)及其在土壤中的遷移轉(zhuǎn)化，從而降低其在土壤環(huán)境中的可遷移性和生物有效性，減少其對動植物的危害，這在我國控制和治理已受Cd污染農(nóng)田具有重要的實踐意義。工程治理同樣也具有治理效果好的特點。但這些方法的最大問題是治理成本高，可能會改變土地用途或治理期間無法耕作，使其在廣大Cd污染區(qū)域無法大規(guī)模采用。生物修復(fù)雖然單次治理效果相對較差，但可結(jié)合農(nóng)業(yè)過程持續(xù)進(jìn)行，符合我國國情而受到青睞。
生物修復(fù)中有兩大技術(shù)出發(fā)點，一是生物提取，二是使Cd在農(nóng)田土壤中被固定化而不再為植物吸收，從而達(dá)到治理效果。微生物修復(fù)由于所采用菌劑的不同，其開發(fā)目的也存在兩類目標(biāo)的分化。
已有用作土壤Cd污染的微生物修復(fù)菌劑的開發(fā)，大多是在多功能菌基礎(chǔ)上進(jìn)行強(qiáng)化調(diào)整的，雖然對土壤中整個微生物區(qū)系生態(tài)的改善有直接作用，但由于各菌株之間的相互作用，對土壤中Cd污染的固定化作用有較大削弱，從而使其效果受到較大影響。本發(fā)明是基于在多年Cd污染重度發(fā)生區(qū)土壤中提取天然微生物，并經(jīng)培養(yǎng)、分離、鑒定和因定化檢測后，確立了對于土壤中Cd具有極強(qiáng)固定化作用的基本群，在此基礎(chǔ)上，從提高土壤中微生物菌群存活繁殖和區(qū)第平衡的目標(biāo)出發(fā)，進(jìn)行功能菌株的復(fù)配，使其對土壤Cd污染的因定化作用能夠得到可持續(xù)化。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種用于農(nóng)田土壤Cd治理的微生物固化菌劑，能夠明顯降低土壤中Cd、Cu以及Zn的醋酸溶解性。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
本發(fā)明涉及一種用于農(nóng)田土壤Cd治理的微生物固化菌劑，包括：Cd固定化復(fù)合菌群和效果強(qiáng)化輔助菌群。
所述的Cd固定化復(fù)合菌群由藤黃短小桿菌(Curtobacterium luteum)、鉤蟲貪銅菌(Cupriavidus necator)和副少動鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas parapaucimobilis)的菌液構(gòu)成，各菌株的活菌質(zhì)量均在5.0×1013個活菌/kg以上，三種菌株液態(tài)制品所占比例(V/V)分別為15％～20％、8％～12％和68％～77％。
所述的效果強(qiáng)化輔助菌群由纖維化纖維微細(xì)菌(Cellulosimicrobium cellulans)、固氮菌(Azotobacter sp.)、酵母菌(Saccharomyces sp.)、鏈霉菌(Streptomyces sp.)和假單胞菌(Pseudomonas sp.)的菌液構(gòu)成，各菌株的活菌質(zhì)量均在5.0×1013個活菌/kg以上，五種菌株液態(tài)制品所占比例(V/V)分別為15％～20％、20％～25％、20％～40％、10％～15％和15％～20％。
所述的藤黃短小桿菌(Curtobacterium luteum)、鉤蟲貪銅菌(Cupriavidus necator)、副少動鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas parapaucimobilis)、纖維化纖維微細(xì)菌(Cellulosimicrobium cellulans)、固氮菌(Azotobacter sp.)、酵母菌(Saccharomyces sp.)、鏈霉菌(Streptomyces sp.)以及假單胞菌(Pseudomonas sp.)均為市售菌株。
本發(fā)明涉及一種用于農(nóng)田土壤Cd治理的微生物復(fù)配菌液，由上述液態(tài)的微生物固化菌劑組成，其中：Cd固定化復(fù)合菌群和效果強(qiáng)化輔助菌群的復(fù)配參數(shù)為(1.0～1.5)∶1.0，且保證各菌株的活菌在復(fù)配菌液中的含量在1012個/kg以上。
本發(fā)明涉及上述微生物復(fù)配菌液的制備方法，包括以下步驟：
1)用市售液態(tài)菌劑，確保制備前各菌液均需在0℃以下保存；
2)直接采取物理混合方法分別進(jìn)行Cd固定化復(fù)合菌群和效果強(qiáng)化輔助菌群的制備；
3)在土壤修復(fù)前，按復(fù)配比例將固定化復(fù)合菌群和效果強(qiáng)化輔助菌群進(jìn)行物理混合。
本發(fā)明涉及上述微生物復(fù)配菌液的應(yīng)用，通過將該菌液與麥麩、玉米淀粉及尿素混合均勻后得到修復(fù)劑，再將修復(fù)劑均勻撒在待治理土壤表面，即行懸耕，實現(xiàn)土壤修復(fù)。
所述的修復(fù)劑中復(fù)配菌液、麥麩、玉米淀粉和尿素的重量比為2:8:1:1；每公頃農(nóng)田土地中優(yōu)選使用復(fù)配菌液100～150kg。
技術(shù)效果
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實現(xiàn)了利用市售菌株進(jìn)行的自行制備，方便應(yīng)用。與此同時，除充分發(fā)揮藤黃短小桿菌(Curtobacterium luteum)、鉤蟲貪銅菌(Cupriavidus necator)和副少動鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas parapaucimobilis)三種具有較強(qiáng)Cd固化能力菌株的治理效應(yīng)外，采取與其他土壤較常見菌株進(jìn)行復(fù)配的技術(shù)策略，通過微生物菌群間相互作用原理，對固化效果進(jìn)行了強(qiáng)化。本發(fā)明所提供的土壤Cd治理用制品，在技術(shù)上優(yōu)于目前國內(nèi)其他發(fā)明所用的單一菌劑，與日本同類產(chǎn)品技術(shù)水平相當(dāng)，平均治理效果可達(dá)到固定土壤中Cd 25％以上。除Cd之外，對其他土壤重金屬也有理想的固定效果。
具體實施方式
實施例1
本實施例包括以下步驟：
1)以藤黃短小桿菌(Curtobacterium luteum)、鉤蟲貪銅菌(Cupriavidus necator)和副少動鞘氨醇單胞菌(Sphingomonas parapaucimobilis)市售菌液，按15％、10％和75％的比例，人工作業(yè)進(jìn)行Cd固定化復(fù)合菌群復(fù)合菌液的物理混合。
2)以纖維化纖維微細(xì)菌(Cellulosimicrobium cellulans)、固氮菌(Azotobacter sp.)、酵母菌(Saccharomyces sp.)、鏈霉菌(Streptomyces sp.)和假單胞菌(Pseudomonas sp.)的市售菌液，按15％、25％、30％、15％和15％的比例，人工作業(yè)進(jìn)行Cd效果強(qiáng)化輔助菌群固復(fù)合菌液的物理混合。
3)用Cd固定化復(fù)合菌群復(fù)合菌液和Cd效果強(qiáng)化輔助菌群固復(fù)合菌液以1：1比例物理混合，攪拌均勻，即成最終菌液。
4)于菌液配制好后第5d，將10kg復(fù)配菌液與以下材料拌勻：麥麩40kg、玉米淀粉5kg、尿素5kg，形成治理用物料。
治理效果測試時，采取了以下步驟：
1)將物料均勻撒在面積為600m2的待治理土壤表面，即行懸耕。
2)整地作高畦，播種芹菜，全程管理同常規(guī)栽培。
3)經(jīng)56d采收完成后，取距地表30cm耕層土壤，混勻，共4個樣點。
4)與治理前預(yù)先采取土樣一起，測定土樣中的可溶性Cd、Cu、Zn(醋酸提取態(tài))濃度，結(jié)果如表1所示。結(jié)果證明本發(fā)明所用鎘固化劑不但對土壤中的鎘污染有良好的治理效果，同時也對其他重金屬也有明顯作用。
表1鎘輕度污染菜田土壤治理前后土壤耕層中有效態(tài)鎘含量的變化
本發(fā)明具有操作簡便，結(jié)合農(nóng)藝措施進(jìn)行的特點，治理期間不影響作物栽培等特點。
上述具體實施可由本領(lǐng)域技術(shù)人員在不背離本發(fā)明原理和宗旨的前提下以不同的方式對其進(jìn)行局部調(diào)整，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書為準(zhǔn)且不由上述具體實施所限，在其范圍內(nèi)的各個實現(xiàn)方案均受本發(fā)明之約束。