本发明涉及尾矿处理领域,具体涉及一种利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法。
背景技术：
我国是一个矿业大国，相应的也是一个尾矿储存大国。相关数据显示，仅2013年我国的尾矿产排量就达到了8.39亿吨，而且正以年均增速超过11％的速度增长着，到目前为止我国的尾矿堆积量已达到100亿吨。大量的尾矿堆存带来了一系列的环境问题：占用土地资源、造成土壤盐碱化和重金属污染；易产生扬尘污染；有害成分进入水环境，污染水体；尾矿库具有塌坝和渗漏的风险。
尾矿堆积量大，利用率较低，综合利用率仅有13％。将尾矿进行适当的改良，以土壤的形式进行新的利用，这不仅能够解决尾矿堆存占用大量土地的问题，还有益于绿色矿山的建设，更能缓解我国所面临的日益严重的耕地短缺的问题。但尾矿密度大、粒径小，透气保水性差，极大的增加了其土壤化利用的难度。微生物与宿主植物所形成的菌根能降低土壤污染程度，并且能通过根系吸收的营养促进微生物更具有生命力，有助于稳定微生物群落。
丛枝菌根真菌是大多数植物的根系和土壤密切联系的桥梁，它影响着寄主植物的发育和土壤的结构。菌根通过改变土壤微生物群体的组成，从而影响植物的根际土壤。
在国内已申请的相关专利中，专利申请号为201610669372.2《一种无土尾矿复垦方法》，利用尾矿浓缩，充填塌陷区、冲沟、低洼地，制备无土尾矿基质和无土尾矿基质覆盖等步骤,对大量尾矿进行资源化利用，但工序复杂，没有考虑到尾矿中存在的重金属元素，易造成新的污染。专利申请号为201610668876.2《一种钼尾矿种植土及其制备方法》，将钼尾矿、无污染土壤、草炭土、蛭石、珍珠岩、麦饭石、腐熟有机肥和腐植酸按照一定的比例混合，制成种植土，但其中尾矿含量仅为30％～40％，利用率较低，且经济成本高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的：
按照本发明所述利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法，其特征在于，如下步骤：
(1)在尾矿上覆盖厚度2～4cm的客土，并施加改良剂，用量为2.0～2.5kg/m2，然后进行翻耕，翻耕深度为15～20cm；
(2)翻耕完成后淋施微生物菌剂，用量为15～20g/m2，然后平整并浇水，使尾矿土壤持水率为60％±5％；
(3)种植秋葵、苜蓿和地肤三种植物，2～3月后进行收割；
其中所述的改良剂由生物炭、有机肥、稻壳及陶粒组成，按照其体积份配比为4～6:1～3:1～3:1～2；所述的微生物菌剂浓度为1～9×107cfu/ml的被孢霉、棘孢木霉和卷枝毛霉菌液经等体积混合制得。
按照本发明所述的利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法，其特征在于，生物炭、有机肥、稻壳及陶粒按照体积份配比为5:2:2:1。
按照本发明所述的利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法，其特征在于，秋葵、苜蓿和地肤种植密度为20～25株/m2。
按照本发明所述的利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法，其特征在于，所述的微生物菌剂制备方法为如下步骤：
(1)采用活化培养基在28～30℃、180～220r·min-1的摇床上培养1～3天，对所述的被孢霉、棘孢木霉和卷枝毛霉三种真菌分别进行活化；
(2)活活化后的真菌采用扩繁培养基在28～30℃、180～220r·min-1的摇床上振荡20～28小时，分别进行扩繁；
(3)再用无菌水将活化与扩繁的真菌分别稀释至1～9×107cfu/ml的菌液，将三种菌液按照等体积混合均匀，即得；
其中所述的活化培养基成分为：蛋白胨：3.0～5.0g/l、酵母浸粉：1.0～2.0g/l、葡萄糖10～20.0g/l、磷酸氢二钾1.0～2.0g/l、硫酸镁0.5～2.5g/l，ph＝6.4±0.2；所述的扩繁培养基成分为：马铃薯浸粉3.0～6.0g/l、葡萄糖10～20.0g/l、琼脂10～20.0g/l，ph＝5.6±0.2。
本发明所述的客土为普通农田种植土；有机肥为市售发酵的腐熟鸡粪肥；生物炭为市售粉末状生物有机材料，苏州康硕化工有限公司生产；稻壳为普通稻壳，粒径2～5mm；陶粒为黏土陶粒，粒径3～8mm。
上述的微生物菌剂中：被孢霉(mortierella)，中国农业微生物菌种保藏管理中心(accc)，菌种编号accc31571；棘孢木霉(trichodermaasperellum)，中国普通微生物菌种保藏管理中心(cgmcc)，菌种编号cgmcc9722；卷枝毛霉(mucorcircinelloides)，荷兰微生物菌种保藏中心(cbs)，菌种编号cbs131818。其中，accc为中国农业微生物菌种保藏管理中心(agriculturalculturecollectionofchina),cgmcc为中国普通微生物菌种保藏管理中心(chinageneralmicrobiologicalculturecollectioncenter)，cbs为荷兰微生物菌种保藏中心(centraalbureauvoorschimmelcultures)。
对cu、zn、cd、pb、mn重金属的测定方法：可交换态铜含量用原子吸收分光光度法进行测定，可交换态锌含量用原子吸收分光光度法进行测定，可交换态铅含量用原子吸收分光光度法进行测定，可交换态镉含量用原子吸收分光度法进行测定，可交换态锰含量用火焰原子吸收分光光度法进行测定。
有效去除率＝(处理前可交换态含量-处理后可交换态含量)/处理前可交换态含量×100％
本发明的特点：
本发明针对矿山开采产生大量的废弃尾矿难以利用的问题，提供了一种利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法，所用微生物菌种均筛选自于尾矿中，具有适应性，所用改良剂均为绿色无污染材料，价格低廉，不仅能够实现尾矿的土壤化利用，更能消除尾矿利用过程中可能产生的二次污染。
具体实施方式
以下各实施例仅用于对本发明进行解释说明，并不构成对权利要求范围的限定，本领域技术人员根据说明书内容可以想到的其它替代手段，均应在本发明权利要求的保护范围之内。
实施例：利用微生物菌剂与改良剂对尾矿种植绿化的方法
本发明的方法在辽宁省鞍山市千山区大孤山铁矿尾矿区进行试验。
尾矿土壤颗粒组成以砂粒为主，中砂含量19.2％，细砂含量43.5％，黏粒含量仅为3.68％，矿区重金属污染水平为中度，存在潜在风险，需进一步的研究和防控，铁尾矿有机质含量程度极低，铁尾矿呈碱性ph为8.72，铁尾矿持水能力差，有效钾含量较为丰富，综合肥力状况低。
选取三块长5m、宽4m面积为20m2的实验田进行尾矿土壤化利用实验。
步骤一：在实验田的尾矿表面覆盖厚度为3cm的普通农田种植土，并添加生物炭、有机肥、稻壳和陶粒按照重量配比为5:2:2:1的改良剂，用量为2.25kg/m2，进行翻耕，翻耕深度为20cm；
步骤二：对翻耕完成的实验田淋施微生物菌剂，用量为18g/m2，然后平整并浇水，使尾矿土壤持水率为60％；
步骤三：在上述(2)中的实验田进行植物种植，播种秋葵、苜蓿和地肤三种植物种子，种植密度为20株/m2；
步骤四：播种完成后覆盖草毡，每周浇水3～5次，两周后去掉草毡，统一管理，3个月进行植物收割。
所述有机肥为市售发酵的腐熟鸡粪肥；生物炭为市售粉末状生物有机材料，苏州康硕化工有限公司生产；稻壳为普通稻壳，粒径2～5mm；陶粒为黏土陶粒，粒径3～8mm。
本发明实施例所述的微生物菌剂的制备方法为如下步骤：
(1)采用已高温灭菌处理的活化培养基在28℃、180r·min-1的摇床上培养2天，对被孢霉、棘孢木霉和卷枝毛霉三种真菌分别进行活化；
(2)将活化后的真菌菌株接种到已高温灭菌处理的并加入培养基的锥形瓶中，分别进行扩繁，在30℃、220r·min-1的摇床上振荡24小时；
(3)再用无菌水将活化与扩繁的真菌分别稀释至1×107cfu/ml的菌液，使用血球计数板计数方法，将三种菌液按照等体积混合均匀，即得；
所述的活化培养基成分为：蛋白胨：5.0g/l、酵母浸粉：2.0g/l、葡萄糖20.0g/l、磷酸氢二钾1.0g/l、硫酸镁0.5g/l，ph＝6.5；所述的扩繁培养基成分为：马铃薯浸粉6.0g/l、葡萄糖20.0g/l、琼脂20.0g/l，ph＝5.5。
3个月后，植株长势良好，采样测定实验田的ph、含水量、有机质含量及重金属含量，结果表明，植物株高达到90±5cm，改良后的尾矿ph降低到7.8±0.2，含水量提高到12％～15％，有机质含量增加到18％～22％，达到了普通园林种植土的水平。
3个月后进行植物收割，采用原子吸收光谱法测定土壤中重金属含量并计算去除率。经测定对土壤中cu、zn、cd、pb、mn的去除效率分别达到51％、49％、50％、54％和34％，具体数据见下表，有效的消除了尾矿土壤化利用过程中可能产生的二次污染问题。
实施例对土壤中cu、zn、cd、pb、mn的去除效率及植物株高观察结果表
对比例1：
实施过程中不加入改良剂，其余过程同实施例，其结果见如下表所示。
对比例1对土壤中cu、zn、cd、pb、mn的去除效率及植物株高观察结果表
对比例2：
实施过程不加微生物菌剂其余过程同实施例，其结果见如下表所示。
对比例2对土壤中cu、zn、cd、pb、mn的去除效率及植物株高观察结果表
由对比例可知，在不加改良剂和微生物菌剂的条件下，各个金属离子的去除率均大幅度的降低，且植物生长状况受到影响。