本发明涉及土壤修复，更具体地，涉及一种生物土壤修复剂、土壤修复方法及其应用。
背景技术：
1、土壤少了有机质与微生物，团粒结构被破坏，土壤便失去了活力，即使施入再多的氮、磷、钾也无济于事，因为施入土中的养分大部分被流失掉而无法被利用，看似土壤中有不少的氮磷钾，但却不能被作物有效吸收和利用，土壤依然表现的缺乏养分、肥力与活性，且还可能存在土壤酸化、板结、微量元素缺失、重金属超标等一系列的问题。同时，在农业种植中，土壤中缺乏有益微生物的危害更加明显，如以立枯病、猝倒病、根腐病等为代表的土传病害逐年加重，严重时甚至造成全园绝收；容易导致作物长势差、产量低，也容易造成农产品品质降低、瓜果风味不佳。良好的土壤环境对于农产品的成功种植和产出尤为重要，如果不对土壤进行改良修复，任由其继续破坏、贫瘠，土壤问题将越发严重，施肥不但没有正面的效果，反而越施肥种植效果、土壤越差，成本耗费大却又无法获得有效结果，所以现有技术迫切需要改善土壤的有效产品、措施。
2、同时，现有技术也主张推进化肥减量提效、农药减量控害，积极探索产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的现代农业发展之路。在此背景下，如何利用环保绿色的微生物肥类产品，以解决现有技术中土壤及种植问题显得尤为重要，尤其是微生物肥较化肥而言具有环保安全的优势。现有技术亟需提出一种能有效改善土壤、便于使用且区别于传统化肥的产品。
技术实现思路
1、本发明旨在克服上述现有技术的至少一种不足，提供一种生物土壤修复剂、土壤修复方法及其应用，能够增加土壤的微生物群落多样性，改善土壤团粒结构，改善土壤理化环境。
2、本发明的一个目的在于提供一种生物土壤修复剂，包括混合的a剂和b剂，其中
3、a剂15～25份；所述a剂包括蛋白核小球藻种液，且蛋白核小球藻密度为6×106cfu/g以上；
4、b剂75～85份；所述b剂包括水和在b剂中占重量百分比为0～0.2％的培养组分；培养组分包括硝酸钠、磷酸氢二钾、七水硫酸镁、二水氯化钙、柠檬酸、柠檬酸铁铵、edta二钠、碳酸钠和微量元素，且硝酸钠、磷酸氢二钾、七水硫酸镁、二水氯化钙、柠檬酸、柠檬酸铁铵、edta二钠、碳酸钠和微量元素重量份比例为(110～130)∶(3～3.4)∶(5～8)∶(2.6～3)∶(0.45～0.5)∶(0.45～0.5)∶(0.05～0.09)∶(1.3～1.8)∶(0.04～0.06)。
5、本发明提供的生物土壤修复剂具有改良土壤、恢复地力、维持根际微生物群落结构平衡、降解有毒有害物质等作用，可以通过其中所含活体微生物在土壤中的繁殖生长，分解土壤中的有机物为植物易于吸收的小分子，增加植物养分的供应量、促进植物生长、改善农产品品质及农业生态环境。具有菌株活性强、浓度高，扩繁迅速和好用省钱等特点，能活化土壤，增强光合作用，提高农作物产量和品质，是绿色高效的种植新技术。
6、其中，本技术提供的玉露蛋白核小球藻是一种效果显著的功能液体肥。本实施例光合微生物种液或扩培液形成的液体肥，具有光能光合、自给自养、固碳放氧、原核分解、靶向运载、固氮氨化等特点；可将空气中的二氧化碳转化为有机质，将游离态氮转化为分子态氮、蛋白质和氨基酸供植物吸收，这样的纯生物氮素可替代化学氮素30％左右。本实施例光合微生物属光合自养型，活性微藻细胞在适当的条件下进入到植物根部土壤中，通过细胞自身的裂变生长，微藻细胞在一定时期内在土壤中持续释放氧气，土壤饱氧量增加使有益微生物得到生长，有害厌氧菌逐步得到抑制。有益菌得到生态位的占领，从而减少病害的发生。同时改善土壤板结现象，微藻细胞胞外多糖eps有效促进土壤团粒结构的形成，使土壤通气保水，有效提高作物的产量和品质。本技术采用的蛋白核小球藻，相比于“普通小球藻”等营养最为丰富，且本技术提取的都是活藻，繁殖快，放氧强，营养高。本发明蛋白核小球藻类，通过持续裂变繁殖及自身代谢活动，通过叶绿体的光合作用，吸收二氧化碳放出氧气，固氮作用为植物生长提供各种营养，因为它是活性细胞，所以与市场流通的所有生物肥料完全不同，也区别于传统的微生物菌剂。安全无毒害、天然有机。由于这种肥料最小单位为细胞，又称“微藻细胞肥”，是一种新型的作物肥料，生产过程更环保，效果更直接。
7、本技术提供的蛋白核小球藻能进行光合自养繁殖生长，改良、修复土壤的同时能为农作物生长提供营养。具有浓度高、活性强，扩繁迅速和好用省钱等特点。有利于推动农业可持续发展，助力农户增产增收。而b剂则能配合a剂进行稀释使用或扩培使用，便于为不同的土壤、施用场景提供相适应的使用方式，以达到预期的土壤修复效果。b剂中的营养组分则能很好的使a剂所含微生物进行扩培，单独一次含营养组分b剂的使用即能将a剂所含微生物扩培5～10倍；除单独一次扩培外，还可在一次扩培的基础上，再使用含营养组分b剂进行二次扩培，相较于原a剂可达到扩培百倍的效果；如，对15份a剂，使用85份含营养组分的b剂进行接近10倍的扩培后，针对一次扩培液，可再使用85份b剂进行接近10倍的二次扩培，二次扩培后所含a剂微生物的数量接近原a剂的几十倍至百倍。含营养组分的b剂除了利于扩培，其作为扩培液中的组分而施用于土壤上时，其自身也可对土壤提供积极的改善作用。
8、进一步地，a剂20份；所述a剂包括蛋白核小球藻种液，且蛋白核小球藻密度为6×106～8×106cfu/g；b剂80份；所述b剂包括水和在b剂中占重量百分比为0.1～0.18％的培养组分；培养组分包括硝酸钠、磷酸氢二钾、七水硫酸镁、二水氯化钙、柠檬酸、柠檬酸铁铵、edta二钠、碳酸钠和微量元素，且硝酸钠、磷酸氢二钾、七水硫酸镁、二水氯化钙、柠檬酸、柠檬酸铁铵、edta二钠、碳酸钠和微量元素重量份比例为(110～130)∶(3～3.4)∶(5～8)∶(2.6～3)∶(0.45～0.5)∶(0.45～0.5)∶(0.05～0.09)∶(1.3～1.8)∶(0.04～0.06)。
9、进一步地，微量元素包括h3bo3、mncl2·4h2o、znso4·7h2o、na2moo4·2h2o、cuso4·h2o和co(no3)2·6h2o，且h3bo3、mncl2·4h2o、znso4·7h2o、na2moo4·2h2o、cuso4·h2o和co(no3)2·6h2o的重量份比例为(2.8～2.9)∶(1.8～1.9)∶(0.2～0.23)∶(0.35～0.4)∶(0.06～0.08)∶(0.03～0.06)。
10、本发明的再一目的在于提供一种基于前述生物土壤修复剂的土壤修复方法，具体如下：
11、当培养组分在b剂中占重量百分比为0％时，包括步骤：
12、a1、将a剂与b剂混合，进行a剂的稀释；
13、a2、将步骤s1获得的稀释液进行土壤滴灌；
14、当施用面积小，且需要快速利用a剂所含活性微生物时，可直接进行a剂的稀释使用，在稀释a剂后滴灌于土壤上，借助于a剂所含活性微生物改善土壤环境。
15、或，当培养组分在b剂中占重量百分比大于0％时，包括步骤：
16、b1、将a剂与b剂混合，待均匀混合后盖上相应的承装容器；进一步地，盖上的承装容器留有通气缝隙；进一步地，承装容器可为具有一定透明度的白色容器，如半透明的白色容器
17、b2、放置于相应的承装容器发酵3～4天后，打开相应的承装容器，获得种液扩培液；
18、b3、将种液扩培液施加于土壤中，进行土壤修复。
19、当施用面积较大时，配合含培养组分的b剂，可实现a剂所含微生物的扩培使用。通过本发明提供的生物土壤修复剂配合以及相应的扩培方法，可快速有效的扩培a剂所含微生物，进而基于少量的微生物种液获得大量可施用的微生物肥。方便产业施用光合微生物液体肥，减少成本消耗。在施加本技术生物土壤修复剂后，利于农业土壤接种增繁活性高的益生菌和原生土壤微藻，增加土壤的微生物群落多样性，改善土壤团粒结构，改善土壤理化环境。
20、本发明提供的蛋白核原始小球藻纯度高，可作为营养肥直接使用，还可以作为藻种进行扩培使用，产品使用方便，种植户可以快速掌握扩培技术，扩培出来的小球藻液浓度高，活力强，繁殖快，经济实惠。可以保障农田中扩培的成功率，使用安全稳定、操作方便、培养成本低；农田扩培简单易行。蛋白核小球藻代谢后产生高蛋白营养，并能够为作物提供丰富的氮、磷、钾等营养，直达根周(根系表面1～2mm范围的土壤)，代谢物刺激根周生物活力，快速促进植物根系生长和分叉，根毛强壮有活力，吸肥供肥能力提高，作物转绿快长势好，提高产量和有较好的经济效益。而且本发明改善剂对环境友好，藻液ph值8.5左右，调节酸性土壤，特别是对连年种植不休耕的农田，增加土壤微生物的多样性，促进有益菌落生长，帮助恢复土壤微生态系统平衡。蛋白核原始小球藻及其代谢物施洒于土壤之中，藻细胞可在土壤和植物根部定植与生长，繁殖过程中会产生氧气给根部呼吸，增加土壤孔隙率、防止土壤板结、预防因酸性土壤导致的病虫害发生。
21、进一步地，步骤a1中补充1～4000份水进行a剂的稀释。
22、进一步地，当培养组分在b剂中占重量百分比大于0％时，特别是，所述b剂包括水和在b剂中占重量百分比为0.1～0.18％的培养组分时，步骤b2与b3之间还包括步骤：
23、b22、在b2获得种液扩培液后，进一步补充100～1000份b剂与种液扩培液混合；待均匀混合后盖上相应的承装容器；
24、b23、放置于相应的承装容器发酵3～4天后，打开相应的承装容器，获得二次扩培所得的种液扩培液；
25、b3中将二次扩培所得的种液扩培液施加于土壤中，进行土壤修复。
26、所述步骤b23后还可以增加步骤b24，检测培养组分在土壤调理剂中的残留量，当培养组分消耗超过60％时扩培扩培有效，低于60％时认定扩培达不到标准，需重新扩培。当培养组分消耗超过95％时，补充培养组分使培养组分不低于原投入量的5％。在步骤b24中可以检测培养组分中的各成分投入量与残留量的比例，从而确定其消耗。当消耗不足时，即低于60％时，说明蛋白核小球藻在扩培过程中死亡率较高，达不到扩培要求，需要重新进行扩培。当消耗过高是，即残留量不足5％时，虽然扩培达到要求，但在投入使用时可能后续营养不足，蛋白核小球藻的土壤调理效率低下，所以需要补充一定量的培养组分，最好是使残留量达到原投入量的5％～10％，然后施加于土壤中，进行土壤调理。
27、本发明提供的生物土壤修复剂适合二次扩培，在此基础上，仅需少量初始生物土壤修复剂，即可适用于大范围土地，为种植户提供良好土壤修复效果的同时，降低相应所需的经济负担。
28、进一步地，发酵过程中，每天至少打开一次承装容器进行搅拌，然后继续封闭发酵。
29、进一步地，发酵过程中，室外温度大于等于38℃时，在承装容器上覆盖遮光层、在已盖上的承装容器上淋水降温和/或在已盖上的承装容器的上表面覆盖水层。
30、进一步地，在室外温度为10～30℃下进行发酵。更进一步地，在室外温度为25～30℃下进行；更进一步地，在30℃下进行。
31、本发明的再一目的在于提供前述生物土壤修复剂、前述土壤修复方法、前述土壤修复方法中所得稀释液和/或前述土壤修复方法中所得种液扩培液在增加土壤微生物群落多样性、改善土壤团粒结构和/或改善土壤理化环境中的应用。
32、进一步地，在本发明的一个以上实施例中，生物土壤修复剂还包括c剂1～5份，c剂至少包括胞外多糖、n-酰基高丝氨酸内酯、枯草芽孢杆菌原粉、生物炭、甲壳素纳米纤维，且胞外多糖、n-酰基高丝氨酸内酯、枯草芽孢杆菌原粉、生物炭、甲壳素纳米纤维的重量份比例为(1～2)∶(1～2)∶(5～7)∶(4～6)∶(1～2)。
33、进一步地，c剂通过以下制备方法制备：
34、c1、按所需重量份和比例，取枯草芽孢杆菌原粉与5％吐温-80水溶液、n-酰基高丝氨酸内酯、生物炭搅拌均匀配制成微生物悬液；
35、c2、将甲壳素纳米纤维加入到蒸馏水中，室温搅拌40～50min，然后研磨8～12min，之后超声分散20～40min，配制成甲壳素纳米纤维悬浮液；
36、c3、将步骤c2制备的甲壳素纳米纤维悬浮液加入到步骤c1制备的微生物悬液，持续搅拌1h，静置脱气，得到悬浮混合体系；
37、c4、将胞外多糖水溶液加入到步骤c3制备的悬浮混合体系，继续搅拌20～35min，同时打开恒温水浴锅调节体系的温度为40～48℃，设置搅拌速度为450～650r/min，再次搅拌20～35min，得到包含胞外多糖的混合体系悬浮液c剂。
38、形成的混合体系悬浮液c剂中，枯草芽孢杆菌活菌数在2×105cfu/g以上。
39、在一个实施方案中，生物土壤修复剂除了a剂、b剂外，还采用c剂进一步提高土壤修复和农作品种植效果。枯草芽孢杆菌作为一种促进植物生长的根际细菌，能够提高作物产量并改善土壤健康状况；通过生物膜形成和脂肽产生等方式，在赋予植物生物和非生物胁迫耐受性方面发挥关键作用。而且，作为生物修复技术的一部分，芽孢杆菌可以净化金属污染的土壤。且在c剂中，应用枯草芽孢杆菌在整体生物土壤修复剂中占比较小，一方面能提供枯草芽孢杆菌的积极作用，另一方面也能避免影响其他活性微生物的功效，在该比例下具有较高的适配性和安全性。同时，本技术c剂中还包含有n-酰基高丝氨酸内酯，其作为一种群体感应分子，可诱导促使枯草芽孢杆菌等具有积极作用的微生物形成生物膜和胞外多糖，生物膜模式下的微生物有利于生物修复、土壤改善，通过n-酰基高丝氨酸内酯与枯草芽孢杆菌的复配，可在土壤上形成生物膜进一步提高对土壤微生物、土壤理化物质的改善效果。同时，自分泌的胞外多糖利于微生物稳定接种于土壤中，减少流失损耗，也利于持续作用、改善土壤环境；并保护微生物自身免受环境挑战，如干燥、重金属毒性、盐等。在本发明的c剂制备过程中，除了通过n-酰基高丝氨酸内酯诱导根际微生物形成胞外多糖提高有益微生物生存效率外，还单独添加有胞外多糖，该类分散在悬浮剂中的胞外多糖则能在微生物自身形成生物膜、胞外多糖前提供微生物的初步防护，避免存在重金属等问题的土壤对微生物存活、发挥功效产生严重限制；以利于微生物稳定生存和发挥其代谢带来的积极作用。
40、c剂中添加的生物炭一方面能利用生物炭自身特性，进行明显的土壤微生物种群丰度改善和理化性质优化，另一方面，对于土壤中可利用远红光的微生物，在光照土壤条件下，分散在悬浮液体中的生物炭则能提供光线遮蔽作用，从而利于部分微生物利于远红光，不再局限于所有微生物使用单一的光合模式，使光合模式、代谢多样化，多方面改善土壤。具体地，大多数生物使用可见光进行光合作用，通过叶绿素-a收集可见光，然而以蛋白核小球藻为例等微生物也可以使用低能量远红光进行光合作用，因为远红光的能源密集度较低且充足，基于远红光的光合作用能够提高生物质生产效率。本发明采用生物炭除了利用生物炭自身改善土壤中有益微生物丰度特性外，还同时通过分散的生物炭实现对部分光合微生物的可见光遮蔽，从而促使部分蓝藻利用叶绿素-d或叶绿素-f进行远红光的使用，以达到对应的利用较低能量进行硬化学反应或保护蓝藻免受过多光的破坏性作用。同时，对于未遮蔽的微生物，则能充分利用其常见的光合作用进行土壤改善和微生物菌群改善，改善土壤环境。在同样光照下兼具达到不同光条件对应的代谢反应，多方面改善土壤并保护蛋白核小球藻。
41、对于甲壳素纳米纤维，将其加入于含有具有雏形的微胶囊的悬浮液中，能增强具有雏形的微胶囊机械强度和韧性，提高内芯枯草芽孢杆菌的稳定性和抗紫外线能力。
42、在本发明中，上述c剂制备过程中，先以枯草芽孢杆菌原粉、n-酰基高丝氨酸内酯(ahl)、生物炭三个组分进行具有雏形的微胶囊制备，再添加外源的胞外多糖。由此制备的悬浮剂，第一方面，能够缓释活性组分，延长药效；第二方面，能够使胞外多糖优先与外界不良土壤环境作用，以达到初步防御性改善的作用；第三方面，通过甲壳素纳米纤维能使c剂部分组分以纳米胶囊形式存在，悬浮剂整体上又具有相对稳定的结构，便于对应组分长效和稳定作用于土壤。
43、进一步地，在步骤c4中再次搅拌20～40min后还加入润湿分散剂、增稠剂、抗冻剂、防腐剂和水，获得混合体系悬浮液c剂。
44、进一步地，所述的润湿分散剂包括聚羧酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基萘磺酸盐、烷基苯磺酸盐和山梨醇聚氧乙烯醚中的一种以上；所述的增稠剂包括膨润土和羧甲基纤维素中的一种以上；所述防冻剂包括乙二醇、丙二醇、尿素中的一种以上。所述防腐剂包括苯甲酸钠。
45、进一步地，所述胞外多糖包括黄原胶。
46、进一步地，在生物土壤修复剂中还包含c剂时，土壤修复方法中，
47、当培养组分在b剂中占重量百分比为0％时，包括步骤：
48、a1、将a剂与b剂混合，进行a剂的稀释；
49、a2、将步骤s1获得的稀释液与c剂混合后进行土壤滴灌；
50、或，当培养组分在b剂中占重量百分比大于0％时，包括步骤：
51、b1、将a剂与b剂混合，待均匀混合后盖上相应的承装容器；
52、b2、放置于相应的承装容器发酵3～4天后，打开相应的承装容器，获得种液扩培液；
53、b3、将种液扩培液与c剂混合后施加于土壤中，进行土壤修复。
54、进一步地，所述生物炭通过以下制备方法制得：
55、(1)将木屑、棉籽壳、麸皮进行研磨，获得50～100目粒径的对应颗粒；再与干燥的畜禽粪便进行混合，作为原料；木屑、棉籽壳、麸皮、干燥的畜禽粪便重量份比例为1∶1∶1∶1；
56、(2)将步骤(1)所得原料在氮气保护下进行热解，热解温度控制在350～700℃，热解时间为8～24小时，获得生物炭；
57、进一步地，所述干燥的畜禽粪便是通过抽滤法将粪便脱水、室温下干燥获得的。
58、与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过本发明提供的生物土壤修复剂以及相应的土壤修复方法，可以增加土壤的微生物群落多样性，改善土壤团粒结构，改善土壤理化环境。增加土壤中的氧含量和有机质，促进土壤有益微生物形成优势菌群，解决土壤板结、酸化、农产品品质下降及连年不作、病虫害等问题，从而促进植物健康生长、增加作物产量、回归作物属性进而提高作物品质。改善土壤以实现增根壮苗、固氮提质、调酸抗菌等效果。且使用方式多样，包括稀释和扩培使用；尤其是扩培方式，可快速有效的扩培生物土壤修复剂中微生物，进而基于少量的初始微生物种液获得大量可施用的微生物液体肥。方便在种植现场进行二级扩培，帮助种植户在自家的田间地头就能建立“田头工厂”，减少约90％的包装费和运输费，基于微生物液体肥的本身特性，可真正实现节本增效增产。方便产业施用微生物液体肥，减少成本消耗，同时保障了土壤修复效果。