一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂及制备方法与流程

本发明属于生物农业绿色环保技术领域，涉及一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，同时还涉及复合微生物有机硅液体肥料的制备方法，适用于各种粮食作物、蔬菜、瓜果、园艺、树木种植等。

背景技术：

中国是水资源匮乏的国家，随着种植业、养殖业、食品加工业的发展，伴随着一系列的水体污染问题，江河水库受到污染破坏后，其修复的时间非常漫长。沿海水体和江河湖泊发生赤潮和富营养化现象增多。

虽然国家在治理污水有机废液上面投入大量人力和物力，随着一些污染源如养殖基地、食品加工厂等规模的扩大，水体污染依然很严峻，甚至威胁到城市居民的健康问题，饮用水被污染，湖泊富营养，渔业污染已严重侵害人们的健康。

目前采用的污水处理工艺缺陷：1设备投资大；2运营成本高；3有产生二次污染的危险。

本发明通过生物环保处理技术处理有机废液，生产降解重金属及农药残留的复合微生物有机硅液体肥料，该生产工艺设备投资小，运营成本低，不产生二次污染，而且可以变废为宝生产液体肥料，该肥料含丰富的有益微生物及植物需要的各种有机营养物质，并且添加硅原料不仅可以给农产品提供硅元素提高作物产量，提高土壤硅酸盐细菌含量还可通过给作物施液态肥的过程降低植物对重金属的吸收，该产品可以生产绿色有机食品，达到提高作物品质及改善土壤的效果。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，通过生物方法处理有机废液，通过添加可溶性硅原料给农作物提供硅元素提高作物产量，提高土壤硅酸盐细菌含量还可通过给作物施液态肥的过程降低植物对重金属的吸收，本发明的另一个目的在于提供了一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂的制备方法，主要应用于有机废液生物处理，降低有机废液对环境的污染。

为了实现上述的目的,本发明采用以下技术措施:

一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，它由以下重量百分比的原料制备而成：

所述的有机废液为养殖业畜禽粪液、食品加工业废液、江河湖泊有机物富营养化废液中的一种或2-3中任意组合。

所述复合发酵菌由枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、酿酒酵母、植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、米曲霉按等质量比混合；

其中：枯草芽孢杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、地衣芽孢杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、酿酒酵母的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、植物乳杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、嗜酸乳杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、米曲霉的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g，六种菌种按等质量比混合，并测得复合发酵菌的纤维素酶活在500U/g以上、蛋白酶活在200U/g以上。

所述复合功能菌由紫云英根瘤菌、沼泽红假单胞菌和胶质芽孢杆菌按等质量比混合；其中：紫云英根瘤菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、沼泽红假单胞菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、胶质芽孢杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g，三种菌按等质量比混合。

所述可溶性硅原料为硅酸钾和/或硅酸钠。

所述海藻酸盐为海藻酸钠和/或海藻酸钾。

优选的，一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，由以下重量百分比的原料制备而成：

更优选的，一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，由以下重量百分比的原料制备而成：

最优选的，一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，由以下重量百分比的原料制备而成：

上述的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂的制备方法，其步骤是：

A.有机废液准备：准备一个初级发酵罐和一个二级发酵罐；分别往两个发酵罐中注入有机废液，备用，其中初级发酵罐中有机废液与二级发酵罐中有机废液的质量比为1:6.4-11；

B.有机废液初级驯化发酵：

a.将复合发酵菌、复合功能菌、秸秆粉、大豆粉搅匀加入初级发酵罐，并与初级发酵罐中有机废液充分混合搅拌均匀；

b.初级发酵罐每天通气搅拌8小时，通气量50m³/h，搅拌转速100r/min，发酵温度30℃±1℃，pH控制在7左右，7日后驯化发酵结束；

C.有机废液扩大发酵：将驯化发酵液送入二级发酵罐中，驯化发酵液与二级发酵罐中有机废液混合，每天通气搅拌8小时，通气量150m³/h，搅拌转速100r/min，发酵温度30℃±1℃，pH控制在7左右，20日日后发酵结束；

D.有机废液腐殖化阶段：a.二级发酵罐中的有机废液发酵后闷罐腐殖，每天搅拌2小时，搅拌转速50r/min，控制温度25℃±1℃，闷罐时间为5天，腐殖过程中有机质在进行分解；b.分解后去除沉淀不溶物；c.剩下发酵液经过滤留用；

E.复配罐添加：将滤液及可溶性硅原料、乙氧基改性聚三硅氧烷和海藻酸盐送入复配罐进行复配；

F.静置装瓶：复配液体搅匀静置后过滤，然后装瓶即为所制取的复合微生物有机硅液体土壤修复剂。

本发明是将微生物、有机质、矿物质相结合的一款土壤修复剂，复合发酵菌和复合功能菌群作为发酵因子生产的一种液体生物肥料用于处理有机废液，并将处理后的废液肥料用于农作物生产中，本发明肥喷施于植物叶面或者施入作物根部土壤后，发明产品中的有益微生物可以分解农药残留，同时可以改良土壤微生态结构，改善土质，具有较强的环保价值。

附图说明

图1为实验例7中30天内观测土壤温度变化图；

图2为实验例7中T₁对照组30天后被处理的土壤表面照片；

图3为实验例7中T₃实验组30天后被处理的土壤表面照片；

图4为实验例7中T₃实验组30天后被处理的土壤堆体内部照片；

图5为实验例7中T₃实验组30天后被处理的土壤堆体顶部照片。

图6为实验例7中T₂实验组30天后被处理的土壤堆体顶部照片；

图7为实验例7中T₂实验组30天后被处理的土壤堆体内部照片。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明的产品和方法予以详细说明，但以下实施例不以任何方式对本发明的保护范围加以限制。

以下实施例中所使用的有机废液为武汉市蔡甸区某生态养殖基地清理猪舍后，收集的粪液。

以下实施例中所使用的复合发酵菌中枯草芽孢杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、地衣芽孢杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、酿酒酵母的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、植物乳杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、嗜酸乳杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、米曲霉的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g，六种菌种等质量比混合，所述复合发酵菌的纤维素酶活在500U/g以上、蛋白酶活在200U/g以上；所述的枯草芽孢杆菌为ACCC19743，所述的地衣芽孢杆菌为ACCC02975，所述的酿酒酵母为ACCC20064，所述的植物乳杆菌为ACCC11016，所述的嗜酸乳杆菌为ACCC11073，所述的米曲霉为ACCC31491。

以下实施例中所使用的复合功能菌中紫云英根瘤菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、沼泽红假单胞菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g、胶质芽孢杆菌的有效活菌数为0.5亿/g至5亿/g，三种菌等质量比混合；所述的紫云英根瘤菌为CICC 20026、所述的沼泽红假单胞菌为CICC 23812、所述的胶质芽孢杆菌为CICC 20667。

以下实施例中所使用的秸秆粉是将晒干无霉变的水稻秸秆粉碎而成，物料粒度100目。

以下实施例中所使用的大豆粉是将大豆粉碎而成，物料粒度150目。

实施例1：

一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，它由以下重量百分比的原料制备而成：

上述的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂的制备方法，其步骤是：

A.有机废液准备：准备一个0.5m³初级发酵罐和一个2m³二级发酵罐；分别往两个发酵罐中注入有机废液，备用，其中初级发酵罐中有机废液与二级发酵罐中有机废液的质量比为1：10；

B.有机废液初级驯化发酵:

a.将复合发酵菌、复合功能菌、秸秆粉、大豆粉搅匀加入初级发酵罐，并与初级发酵罐中有机废液充分混合搅拌均匀；

b.初级发酵罐每天通气搅拌8小时，通气量50m³/h，搅拌转速100r/min，发酵温度30℃±1℃，pH控制在7左右，7日后驯化发酵结束；

C.有机废液扩大发酵：将驯化发酵液送入二级发酵罐中，驯化发酵液与二级发酵罐中有机废液混合，每天通气搅拌8小时，通气量150m³/h，，搅拌转速100r/min，发酵温度30℃±1℃，pH控制在7左右，20日后发酵结束；

D.有机废液腐殖化阶段：a.二级发酵罐中的有机废液发酵后闷罐腐殖，每天搅拌2小时，搅拌转速50r/min，控制温度25℃±1℃，闷罐时间为5天，腐殖过程中有机质在进行分解；b.分解后去除沉淀不溶物；c.剩下发酵液经过滤留用；

E.复配罐添加：将滤液及硅酸钾、乙氧基改性聚三硅氧烷和海藻酸钾送入复配罐进行复配；

F静置装瓶：复配液体搅匀静置24小时后用80目过滤网经过过滤后装瓶即为所制取的复合微生物有机硅液体土壤修复剂。

本发明是将微生物、有机质、矿物质相结合的一款土壤修复剂，复合发酵菌和复合功能菌群作为发酵因子生产的一种液体生物肥料用于处理有机废液中，并将处理后的废液肥料用于农作物生产中，本发明肥喷施于植物叶面或者施入作物根部土壤后，发明产品中的有益微生物可以分解农药残留，同时可以改良土壤微生态结构，改善土质，具有较强的环保价值。

实施例2-6的一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂，分别由以下重量百分比的原料制备而成：

实施例2-6所述的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂的制备方法与实施例1相比，不同之处仅在于初级驯化发酵时间，实施例2-3为10天，实施例4-6与实施例1相同。

所述的硅酸钾可由硅酸钠代替或者二者任意比例混合。

所述的海藻酸钾可由海藻酸钠代替或者二者任意比例混合。

实验例7

实施例1制备的一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂在被有机物污染的土壤调理效果。

材料与方法

1.1 试验设计

试验于2015年9月在武汉市蔡甸区某生态养殖基地进行。选择被养殖废弃物污染的土壤进行试验。试验设三个处理，分别为：T₁(对照)、T₂(1％土壤修复剂)、T₃(5％土壤修复剂)。每个试验堆准备10吨被养殖废弃物污染的土壤堆成宽1米、高1米、长20米的条状，于9月2日对T₂添加1％实施例1的土壤修复剂即100kg，对T₃添加5％实施例1的土壤修复剂即500kg。每36小时对三个实验堆均匀翻堆1次。30天后观察实验堆并分析检查相应指标的情况。

1.2 土壤理化指标测定

表1 30天后观测三个实验组加入土壤调理剂后的变化

从表1中可以看出，使用本发明土壤修复剂的土壤臭味显著减轻，每平方苍蝇数量也明显降低，检测T₂与T₃实验组有益菌含量显著多于对照组T₁，实验组T₂与T₃中的六六六与滴滴涕去除率大于90％且达到并优于食用农产品产地环境质量评价标准中对六六六与滴滴涕的要求(标准号HJ/332-2006)。实验组T₂与T₃中大肠杆菌的个数明显低于T₁对照组，去除效果显著。实验组T₂与T₃蛔虫卵死亡率高于95％，说明添加本发明土壤修复剂可以降低蛔虫卵成活率。

测定30天内观测土壤温度变化，从图1中可以看出，被污染的土壤添加本发明土壤修复剂后T₂与T₃温度会上升至50℃以上，T₁对照组温度在25℃以内。T₃的温度略高于T₂温度，并提前到达峰值，T₂与T₃的50℃以上的天数在7天以上，45℃在14天以上，大多数有害病菌及虫卵被高温杀死。说明本发明土壤修复剂有助于污染土壤的无害化处理，有助污染土壤的修复。

现场拍摄将受过有机物污染的土壤加入本发明土壤修复剂后的效果图片，图3、图4、图5是加入实施例1土壤修复剂后T₃实验组的菌丝生长旺盛，在堆体顶部和内侧有15cm厚度的菌丝层，图6、图7同时观察到T2实验组在土壤堆体顶部和内侧有15cm厚度的菌丝层且菌丝生长旺盛，而图2中T1对比组无菌丝。说明添加本发明土壤修复剂可以改良土壤微生物环境。

实验例8

实施例6制备的一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂在禾本科植物水稻上的应用效果。

本发明的一种降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂是一种新型生物土壤修复剂，该产品主要含有益微生物菌、硅元素、腐植酸、海藻酸等微量元素，对促进作物的根系生长、提高土壤微生物水平、提高农作物产量和农产品质量具有明显的效果。为了探索该降复合微生物有机硅液体土壤修复剂在水稻上面的应用效果，于2014年5月—10月进行了该项试验，现将试验示范结果总结如下。

1 试验材料与方法

1.1 试验地点：湖北某矿业工地附近农田

1.2 供试土壤：黄泥田。主要理化性状见表2。

表2.试前土壤主要理化性状

1.3 供试肥料：

本发明实施例6降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂(以下简称实施例6土壤修复剂)、尿素(总氮≥46.4％)、低氯复合肥(15-15-15型，总养分含量45％)

习惯施肥：低氯复合肥40kg/亩，尿素10kg/亩，氯化钾5kg/亩作为基肥一次性施入。

叶面喷施：实施例6土壤修复剂，用清水进行稀释，稀释比例为300倍(处理1：150.5Kg稀释后液体，处理2和处理3：301Kg稀释后液体)。

1.4 试验设计：

田间管理准备4块面积为1亩的水稻田，用田埂将4块水稻田相互分开，先进行田间整理施基肥(低氯复合肥40kg/亩，尿素10kg/亩，氯化钾5kg/亩)，然后处理组和对照组分别进行如下施肥和施药：处理组：撒施实施例6土壤修复剂作为基肥，5月中下旬播种，播种后排干田间积水，2至4天封闭除草，用药三天后保持土壤湿润，三至五叶期喷施稀释后实施例6土壤修复剂及农药毒死蜱20ml/亩、噻虫嗪10ml/亩，追施尿素5kg；分蘖末期至拔节前，喷施稀释后实施例6土壤修复剂及农药毒死蜱40ml/亩、噻虫嗪10ml/亩、稻瘟灵80ml/亩；孕穗末期(破口前5至7天)喷施稀释后实施例6土壤修复剂及农药毒死蜱40ml/亩、噻虫嗪10ml/亩、稻瘟灵80ml/亩，后期有虫就打药；对照组：习惯施肥，与处理组同样施用农药，叶面喷施清水的时期与处理组同步。

对照：习惯施肥+叶面喷施150Kg清水；

处理1：习惯施肥+10kg实施例6土壤修复剂做基肥+0.1kg叶面喷施(三至五叶期)+0.2kg叶面喷施(分蘖末期至拔节前)+0.2kg叶面喷施(孕穗末期)；

处理2：习惯施肥+20kg实施例6土壤修复剂做基肥+0.2kg叶面喷施(三至五叶期)+0.4kg叶面喷施(分蘖末期至拔节前)+0.4kg叶面喷施(孕穗末期)；

处理3：习惯施肥70％+20kg实施例6土壤修复剂做基肥+0.2kg叶面喷施(三至五叶期)+0.4kg叶面喷施(分蘖末期至拔节前)+0.4kg叶面喷施(孕穗末期)。

2 结果与分析

2.1 不同处理对水稻生长性状的影响

表3.不同处理对水稻生长性状的影响

由表3中1、2、3处理与对照组相比，处理组水稻性状表现明显优于对照组。其中千粒重指标处理1、2、3分别比对照组增重0.9g、1.5g、0.5g；每穗实粒数指标处理1、2、3分别比对照组增加7.5粒、11.3粒、2.5粒；处理组1、2分别比对照组增产7.26％、10.24％，其中处理3在降低习惯用肥后增产4.24％，说明本发明可以提高化肥利用率。综上所述施用降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂可以有效提高结实率和增加亩产量。

2.2 不同处理对水稻农药残留及重金属的影响

表4.不同处理对水稻农药残留及重金属的影响

3 总结

1 本发明的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂可以提高水稻结实率及千粒重从而达到水稻增产的效果。

2 本发明的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂可以降低化肥的使用量，提高肥料利用率。

3 本发明的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂可以降低水稻对重金属的吸收，降解农药残留。

4 本发明的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂不仅含氮、磷、钾三要素，而且还含有益微生物菌、硅元素、腐植酸、海藻酸等微量元素，有促进作物的生长发育、提高农作物产量的效果。

实验例9

实施例2制备的复合微生物有机硅液体土壤修复剂在西瓜上的应用效果。

通过田间试验检验本发明的复合微生物有机硅液体土壤修复剂对西瓜的增产效果，为推广复合微生物有机硅液体土壤修复剂在瓜果上面推广应用提供理论依据。

1.材料与方法

1.1 试验地点：武汉市蔡甸区

1.2 供试土壤：黄泥田。主要理化性状见表2。

试验于2014年12月至2015年6月在进行试验，土壤养分状况为：

表4.试前土壤主要理化性状

1.3 供试肥料：

本发明实施例2降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂、尿素(总氮≥46.4％)、硫酸钾型51％的复合肥(17-17-17)

习惯施肥：12月底肥复合肥50kg/亩，生物有机肥40kg/亩为基肥一次性施入，4月20日至5月1日使用冲施肥2kg/亩。

叶面喷施：实施例2土壤修复剂，用清水进行稀释，稀释比例为300倍(处理1：150.5Kg稀释后液体，处理2和处理3：301Kg稀释后液体)。

1.4 试验设计：

田间管理准备4块面积为1亩的瓜田，用田埂将4块瓜田相互分开，12月底先进行田间整理阶段喷施50％多菌灵可湿性粉剂500-800倍液，处理组：习惯施肥，撒施实施例2土壤修复剂做基肥。定植期用百菌清或多菌灵500倍液灌根，每株200ml药液,苗期管理2.5％溴氰菊酯3000倍和10％吡虫啉可湿性粉剂4000倍预防蚜虫和其他虫害，后期有虫就打药。对照组：习惯施肥，与处理组同样施用农药，叶面喷施清水的时期与处理组同步。

供试作物为西瓜，品种为早春红玉，试验设四个处理，分别为：

对照：习惯施肥+叶面喷施150Kg清水；

处理1：习惯施肥+10kg实施例2土壤修复剂做基肥+0.25kg叶面喷施(伸蔓期)+0.25kg叶面喷施(膨瓜期)；

处理2：习惯施肥+20kg实施例2土壤修复剂做基肥+0.5kg叶面喷施(伸蔓期)+0.5kg叶面喷施(膨瓜期)；

处理3：习惯施肥70％+20kg实施例2土壤修复剂做基肥+0.5kg叶面喷施(伸蔓期)+0.5kg叶面喷施(膨瓜期)。

习惯施肥为12月份施用基肥含量51％硫酸钾型复合肥(17-17-17)50Kg/亩，有机肥40kg/亩。处理2、处理3、处理4在习惯施肥的基础上再将实施例2土壤修复剂同基肥一起施入，在伸蔓期和膨瓜期喷施实施例2土壤修复剂，处理1每亩使用实施例2土壤修复剂0.5kg，并稀释比例为300倍即150.5kg进行喷施，处理2和处理3每亩使用实施例2土壤修复剂1kg，并稀释比例为300倍即301kg进行喷施；对照组喷施等量150kg清水。每处理小区面积为1亩，设3次重复，随机区组排列。

1.2 田间管理

小区周围设置保护行。肥料使用应尽量在相同条件下进行，小区施肥、播种、灌水要在一天内完成，并做好田间观察记录。

1.3 收获测产

记产方式采用每个小区单打、单收、单计产，需分次收获的，每次收获时各小区产量都要单独记录，将结果进行累加。

2 试验结果及分析

2.1 不同处理对西瓜产量的影响

表5 不同处理对西瓜产量的影响

从表5可以看出，处理1、2、3的亩产分别为2851kg、3029kg、2718kg；处理1比对照组亩增产率为26％，处理2比对照组亩增产率为34％，处理3比对照组亩增产率为20％。

2.2 不同处理对西瓜农药残留及重金属的影响

表6.不同处理对西瓜农药残留及重金属的影响

从表6可以看出，使用本发明后处理1、2、3比对照组的重金属含量显著降低，且处理1、2、3比对照组在农药残留各项指标均显著降低。

2.3 不同处理对西瓜品质的影响

表7.不同处理对西瓜品质的影响

从表7可以看出，使用本发明后处理1、2、3比对照组的果实中心可溶性固形物显著升高，甜度处理3最高，比对照组甜度增加15.7％，且处理1、2、3比对照组的果皮厚度要薄。

3.总结

3.1 使用本发明的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂可以提高西瓜产量，减少肥料投入提高肥料利用率。

3.2 使用本发明的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂可以降低西瓜重金属含量及农药残留。

3.3 使用本发明的降解农药和重金属残留的复合微生物有机硅液体土壤修复剂可以提高果实中心可溶性固形物。