本发明涉及污染土壤治理领域，特别涉及一种酵素渣土壤修复菌剂的制备方法及应用。
背景技术：
随着工农业生产的发展，土壤重金属污染愈加严重，土壤污染已成为倍受关注的公害之一。多年累积下来，人们面临的土地复垦与生态恢复问题已十分严重。生物修复方法因其环保、无二次污染等优点而备受关注。
中国专利cn108650918a公开了一种利用复合酵素改良盐碱化农田的方法，其改良效果良好；中国专利cn107309260a公开了一种环保酵素在重金属污染修复方面的应用，该方法通过制备酸性酵素原液，按比例稀释后作为酸性淋洗剂进行土壤修复；以上方法体现了酵素在土壤修复方面的应用，说明其具有良好的应用前景，但在酵素生产或制备的过程中，酵素渣一般没有得到很好的利用。
技术实现要素：
为了解决背景技术种的问题，本发明提供了一种利用酵素渣土壤修复菌剂及其制备方法与应用，酵素渣作为载体之一，其中的营养成分可以为功能菌种提供生长代谢所需的营养物质，促进微生物对污染土壤中重金属的吸附效果。
本发明提供了一种酵素渣土壤修复菌剂，其原料组分按重量份数比包括：酵素渣20-25份、黏土类矿物载体10-20份、糖类物质3-9份、功能菌菌粉10-15份；所述功能菌菌粉的有效活菌数为30-50亿cfu/g。
其中，所述酵素渣为诺丽果酵素渣、沙棘酵素渣、芦荟酵素渣、互生叶白千层酵素渣、柠檬酵素渣、柚子皮酵素渣、蓝莓酵素渣和枸杞酵素渣中的一种或多种。
其中，所述黏土类矿物载体为伊利石、蒙脱石、针铁石、麦饭石、累托石、膨润土、海泡石、高岭土和蛭石中的一种或几种。
其中，所述糖类物质为可溶性淀粉、糖蜜、葡萄糖、蔗糖、果糖和麦芽糊精中的一种或几种。
其中，所述功能菌为代尔夫特菌、木糖氧化无色杆菌、少动鞘氨醇单胞菌、巨大芽胞杆菌、弯曲芽胞杆菌、土壤球菌、球形芽胞杆菌和枯草芽胞杆菌中的一种或多种。
本发明还提供了一种所述的酵素渣土壤修复菌剂的制备方法，包括步骤：
(1)将所述酵素渣、黏土类矿物载体过筛制得60-80目粉末；
(2)混料：将功能菌菌粉、步骤(1)中所得的酵素渣粉末、黏土类矿物载体粉末及糖类物质混合均匀，得到所述酵素渣土壤修复菌剂。
其中，所述功能菌菌粉的制备方法为：
(1)斜面培养：将功能菌菌株在无菌条件下接种于斜面培养基上，28-32℃下培养16-24h，得到斜面菌种；
(2)种子液制备：将步骤(1)培养的斜面菌种在无菌条件下接种于种子培养基中，28-32℃、140-200r/min条件下培养14-18h；
(3)发酵：将步骤(2)培养好的功能菌种子液在无菌条件下培养于灭菌的液体发酵培养基中，在ph6.5-7.2、罐压0.05～0.06mpa、28-32℃、通风量为1：0.4～0.6vvm的条件下，培养48-56h，即得功能菌发酵液。
(4)喷雾干燥：将步骤(3)中所得功能菌发酵液进行喷雾干燥，得到功能菌菌粉。
其中，所述步骤(3)中的液体发酵培养基包括碳源、氮源和有机盐，所述碳源为：麸皮粉、豆粕粉、黄豆粉、花生饼粉、葡萄糖、蔗糖、果糖、红糖、可溶性淀粉中的一种或几种，所述氮源为酵母粉、蛋白胨、鱼粉、蚕蛹粉、玉米浆、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵中的一种或几种，所述无机盐为氯化钠、硫酸镁、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钾、硝酸钾、硝酸钠、硫酸亚铁中的一种或几种。
所述功能菌代尔夫特菌的保藏编号为accc01145、木糖氧化无色杆菌的保藏编号为accc01146、少动鞘氨醇单胞菌的保藏编号为accc01119、巨大芽胞杆菌的保藏编号为accc01030、弯曲芽胞杆菌的保藏编号为accc01069、土壤球菌的保藏编号为accc01035、球形芽胞杆菌的保藏编号为accc01116、枯草芽胞杆菌的保藏编号为accc19373。
本发明还提供了一种所述酵素渣土壤修复菌剂在农田或耕地上的应用。
其中，所述酵素渣土壤修复菌剂单次施用量为22-32kg/亩；优选所述酵素渣土壤修复菌剂单次施用量为28kg/亩。
本发明的上述方案有如下的有益效果：
(一)本发明提供一种酵素渣土壤修复菌剂，酵素渣作为载体之一，其中的营养成分可以为功能菌种提供生长代谢所需的营养物质，同时改善了土壤中微生态环境，即可增加土壤中微生物的数量，且有益菌菌体或其代谢产物能够直接或间接增强土壤肥力，促进水稻生长，从而提高作物产量及品质；
(二)黏土类矿物载体具有良好的重金属吸附特性，可协同功能微生物降低土壤中重金属生物有效性，其中，微生物可在繁殖过程中通过菌体的表面吸附作用，及其代谢产物对重金属的螯合作用固定土壤中的重金属；另，黏土类矿物成分中多含有钾、镁、磷等无机元素，进一步提供作物生长所需的营养成分。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。
实施例1
一种酵素渣土壤修复菌剂，按照重量份计，其原料组分包括：诺丽果酵素渣和沙棘酵素渣的混合物22.5份、伊利石、蒙脱石的混合物15份、糖蜜6份、土壤球菌菌粉和枯草芽胞杆菌菌粉混合物13份；所述土壤球菌菌粉的有效活菌数为20亿cfu/g，所述枯草芽孢杆菌菌粉的有效活菌数为25亿cfu/g。
上述酵素渣土壤修复菌剂的制备方法，包括步骤：
(1)将所述酵素渣和伊利石、蒙脱石混合物分别过筛制得60-80目粉末；
(2)混料：将功能菌菌粉、步骤(1)中所得的酵素渣粉末、黏土类矿物载体粉末及糖类物质混合均匀，得到所述酵素渣土壤修复菌剂。
其中，所述土壤球菌和枯草芽胞杆菌菌粉的制备方法为：
(1)斜面培养：将土壤球菌菌株和枯草芽胞杆菌菌株在无菌条件下分别接种于斜面培养基上，28-32℃条件下培养16-24h；
(2)种子液制备：将步骤(1)培养的斜面菌种在无菌条件下按10-15％的比例接种于种子培养基中，28-32℃、140-200r/min条件下培养14-18h；
(3)发酵：将步骤(2)培养好的功能菌种子液在无菌条件下分别或混合培养于在灭菌的液体发酵培养基中，在ph6.5-7.2、罐压0.05～0.06mpa、28-32℃、通风量1：0.4～0.6vvm的条件下，培养48-56h。
(4)喷雾干燥：将步骤(3)中所得功能菌发酵液进行喷雾干燥，得到土壤球菌菌粉和枯草芽孢菌菌粉。
所述斜面培养基配方(g/l)为：蛋白胨10、牛肉膏10、氯化钠5.0，ph7.0-7.2；
所述种子培养基配方(g/l)为：葡糖糖20、蛋白胨20、酵母膏10，ph7.0-7.2；
所述液体发酵培养基配方(g/l)为：麸皮粉5.0、葡萄糖5.0、蛋白胨2.0、鱼粉3.0、氯化钠1.0、硫酸镁2.0、磷酸二氢钾0.5、硫酸亚铁0.01，ph7.0-7.2。
实施例2
一种酵素渣土壤修复菌剂的制备方法，其原料组分按重量份数比为：诺丽果酵素渣和沙棘酵素渣混合物24份、伊利石、蒙脱石混合物12份、糖蜜8份、土壤球菌和枯草芽胞杆菌菌粉11份；所述土壤球菌的有效活菌数为30亿cfu/g，所述枯草芽孢杆菌的有效活菌数为20亿cfu/g。
后续土壤球菌和枯草芽孢杆菌菌粉的制备方法同实施例1。
实施例3
一种酵素渣土壤修复菌剂的制备方法，其原料组分按重量份数比为：诺丽果酵素渣和沙棘酵素渣混合物21份、伊利石、蒙脱石混合物10份、糖蜜4份、土壤球菌和枯草芽胞杆菌菌粉15份；其中所述土壤球菌的有效活菌数位15亿cfu/g，所述枯草芽孢杆菌的有效活菌数为18亿cfu/g。
后续土壤球菌和枯草芽孢杆菌菌粉的制备方法同实施例1。
试验例4
本试验例进一步提供了一种酵素渣土壤修复菌剂在农田或耕地上的应用，主要为镉污染土壤。
试验地点：湖南省浏阳市永安镇
试验时间：4月-7月
试验设计：
选取大小相近的9块稻田，且水系互不影响，各试验组设置如下：
对照组1：无污染稻田，无处理措施；
对照组2：污染稻田，无处理措施；
对照组3：污染稻田，按上述实施例1中菌剂制备方法，配方中不添加诺丽果酵素渣和沙棘酵素渣，于水稻种植或插秧前10-15天施用土壤修复菌剂22kg/亩；
对照组4：污染稻田，按上述实施例1中菌剂制备方法，配方中不添加糖蜜，于水稻种植或插秧前10-15天施用酵素渣土壤修复菌剂22kg/亩；
对照组5：污染稻田，按上述实施例1中菌剂制备方法，配方中不添加多功能菌菌粉，于水稻种植或插秧前10-15天施用酵素渣土壤修复菌剂22kg/亩；
对照组6：污染稻田，按上述实施例1中菌剂制备方法，配方中不添加矿物类载体，于水稻种植或插秧前10-15天施用酵素渣土壤修复菌剂22kg/亩；
实验组1：污染稻田，于水稻种植或插秧前10-15天施用上述实施例1中酵素渣土壤修复菌剂22kg/亩；
实验组2：污染稻田，于水稻种植或插秧前10-15天施用上述实施例1中酵素渣土壤修复菌剂25kg/亩；
实验组3：污染稻田，于水稻种植或插秧前10-15天施用上述实施例1中酵素渣土壤修复菌剂28kg/亩；
实验组4：污染稻田，于水稻种植或插秧前10-15天施用上述实施例1中酵素渣土壤修复菌剂32kg/亩。
具体操作时，各试验组播种或插秧、施肥、浇水、除草、病虫害防治均在1天内完成，将人为误差降低到最小程度；施肥按当地施肥水平和施肥方法进行，根据天气和土壤水分情况，开设沟渠，做好防涝抗旱准备。
该酵素渣土壤修复菌剂采用人工施入，水稻收获后，测定水稻产量、土壤有效镉含量、大米镉含量；供试土壤主要农化特性见表1。
表1土壤的理化性状
试验结果：
表2为根据实施例1所述的方法制备所得的酵素渣土壤修复菌剂对土壤及水稻的改良效果。
由表2所示的实验结果可知，本发明提供的酵素渣土壤修复菌剂能够有效地降低土壤中镉的生物有效性，收获前后土壤中有效镉含量有明显的下降，且大米中的镉含量，相比于对照组2，含量减小，同时水稻的亩产量得到有效提高。
此外，对照组3-6的实验结果可知，在分别不添加酵素渣、糖类物质和功能菌的情况下所制备的菌剂，相比于对照组2，仍具有改良效果；但远不如根据实施例1所述的方法制备所得的酵素渣土壤修复菌剂对土壤及水稻的改良效果，即实验组1～4中的酵素渣土壤修复菌剂对土壤及水稻的改良效果。
酵素渣土壤修复菌剂的使用过程中，每亩农田中添加22-32kg该修复菌剂为宜；优选地，每亩农田中添加28kg该酵素渣土壤修复菌剂。
采用其他实施例制备的酵素渣土壤修复菌剂同法进行上述实验，取得了与实施例2或实施例3相似的作用效果。
另，实施例1-3中所采用的酵素渣、载体、糖类物质、功能菌种类均相同，只配比不同，并只列举了一种组合对本发明进行说明，由于根据本发明所采用的各类物质组合多样，故可根据实际需要进行组合。
本发明提供的酵素渣土壤修复菌剂，酵素渣作为载体之一，其中的营养成分可以为功能菌种提供生长代谢所需的营养物质，同时改善了土壤中微生态环境，即可增加土壤中微生物的数量，且有益菌菌体或其代谢产物能够直接或间接增强土壤肥力，促进作物生长，从而提高作物产量及品质；黏土类载体可协同功能微生物降低土壤中重金属生物有效性。酵素渣、黏土类矿物和有益菌体协同作用有效降低了土壤中的镉含量，同时酵素渣的使用解决了背景技术中提到了现有的酵素生产或制备的过程中，酵素渣一般没有得到很好的利用的问题。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。