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含高抗镉污染菌株的生物有机肥料及其制备方法和应用.pdf

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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201410382031.8

    申请日:

    2014.08.06

    公开号:

    CN104140824A

    公开日:

    2014.11.12

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情:

    实质审查的生效IPC(主分类):C09K 17/40申请日:20140806|||公开

    IPC分类号:

    C09K17/40; C05G3/04; C09K101/00(2006.01)N

    主分类号:

    C09K17/40

    申请人:

    湖南原生生物科技股份有限公司

    发明人:

    唐毓杰; 胡九洲; 孟三宏; 刘海涛; 杨丽

    地址:

    410000 湖南省长沙市芙蓉区竹园路7号504、506、508房

    优先权:

    专利代理机构:

    代理人:

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    内容摘要

    本发明提供一种含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,按重量份计由如下成分组成:核心菌剂4-6份;离子拮抗剂1-3份;精制有机肥料91-95份。本发明还提出所述含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的生产与应用。本发明的核心菌剂中的微生物菌种是从镉污染区的稻田鱼池的污泥中特别筛选出来的优势菌株,功能强大,能迅速在土壤中定植生长并形成强大菌落,通过其生活繁衍作用,改变重金属镉在土壤中的化学形态,使其固定、钝化或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性;该菌落还能直接吸附重金属离子镉Cd+到微生物细胞璧或细胞内进行代谢,加上离子拮抗剂和精制有机肥料的共同作用,达到对重金属镉的削减、净化与固定。

    权利要求书

    1.  一种含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,其特征在于,所述含高抗镉污染菌株的生物有机肥料按重量份计由如下成分组成:核心菌剂4-6份;离子拮抗剂1-3份;精制有机肥料91-95份。 

    2.
      根据权利要求1所述的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,其特征在于,所述核心菌剂是由高抗镉污染菌种与酶活物质和膨润土按1:1:8的重量比例中混配而成,有效活菌数40.0~60.0×108cfu/g ,其中所述的微生物菌种是从镉污染区的污泥中特别筛选出来的优势菌株,即为沼泽红假单胞菌-RP3;所述酶活物质为蛋白粉和活性酶,其是按照蛋白粉:活性酶为300:1~100的重量比例均匀混合制成,所述活性酶是从红小豆青荚中提取的活性酶。

    3.
       根据权利要求1或2所述的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,其特征在于,所述离子拮抗剂是由硫酸锌和钼酸铵按9:1的重量比混合配制而成。

    4.
       根据权利要求1所述的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,其特征在于,所述精制有机肥料为养殖场猪粪经生物发酵腐熟后,科学加工而成,其有机质含量≥45%,总养分≥5%。

    5.
       根据权利要求2所述的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,其特征在于,所述核心菌剂中的沼泽红假单胞菌-RP3是由如下方法分离培养制得:
    菌株的分离和培养:用Van Nile富集培养基对采自南京郊外水塘的污泥进行厌氧光照培养,5~10 d后取微红培养物接种于第2瓶富集培养基中继续培养,重复2~3次后用Van Nile分离,用培养基进行多次划线分离,获得多株光合细菌菌株,并从中选育出具有高抗镉污染的菌株,命名为沼泽红假单胞菌-RP3;用富集培养基富集培养,然后进行菌株鉴定;富集培养基成分为NaH2PO4 5.5 mg/L,苹果酸1.5 mg/L,乙酸钠2 mg/L,NaOH 2 mg/L,NH4CI 1 mg/L,MgCl2 0.25 mg/L ,CaCl0.05 mg/L,酵母膏1 mg/L,微量元素1 m1,pH 7.0;VanNiel紫色非硫细菌用分离培养基成分为NH4Cl 1 g,丁二酸钠1 g,KH2PO4 0.2 g,MgSO4·7H2O 0.005 g,Na2CO3 0.2 g,酵母膏0.1 g,复合无机盐溶液1 mL,水1 000 mL,pH=7.0。

    6.
       权利要求1-5任一项所述的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的配制以及在农作物生产中的应用。

    说明书

    含高抗镉污染菌株的生物有机肥料及其制备方法和应用
    技术领域
    本发明属于农业微生物应用领域,具体涉及含有活性菌剂的生物有机肥料及其制备方法和应用。  
    背景技术
    随着工业化和农业集约化经济的发展,我国耕地重金属污染状况越来越严重。20世纪90年代初,我国镉污染耕地面积达1.3×104hm2,涉及11个省市的25个地区。据湖南省重金属污染专项调查和近年来的农业环境质量监测结果表明,湖南省被镉污染的耕地面积己占全省耕地总面积的23. 7,还有27%左右的农田灌溉水和25%左右的农田大气受到了不同程度的污染。为了减少水稻对镉的吸收累积,目前国内外主要研究了两种方式:一是将土壤中的镉转化为难溶态,即土壤中的活性态镉被钝化,从而使作物难以吸收;二是将镉从土壤中去除,即利用工程或生物的方法修复镉污染土壤。后者因工程修复所需资金较大,难以进行大面积推广。因此,研究如何降低和钝化固定土壤中的镉等重金属的方法,具有重大的现实意义。本发明的一种含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,其核心菌剂中的微生物菌种是从镉污染区稻田鱼塘的污泥中特别筛选出来的优势菌株,功能强大,能迅速在土壤中定植生长并形成强大菌落,通过其生活繁衍作用,改变重金属镉在土壤中的化学形态,使其固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性;该菌落还能直接吸附重金属离子镉Cd到微生物细胞璧或细胞内进行代谢,加上本发明中加入的离子拮抗剂和有机肥料的共同作用,达到对重金属镉的削减、净化与固定。
    发明内容
    针对本领域的不足之处,实现对重金属镉的削减、净化与固定并降低作物对重金属离子镉Cd的吸收累加,本发明提供了一种含高抗镉污染菌株的生物有机肥料。
    本发明的另一目的是提供含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的制备方法和应用。
    实现本发明上述目的的具体技术方案为:
    一种含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,按其重量份计由如下成分组成:核心菌剂4-6份;离子拮抗剂1-3份;精制有机肥料91-95份。优选地,其组成成分为:核心菌剂5份;离子拮抗剂2份;精制有机肥料93份。
    其中,所述核心菌剂是将高抗镉污染的沼泽红假单胞菌-RP3在无菌条件下依次进行斜面培养、摇床培养、发酵罐培养后,将得到的发酵液经过浓缩干燥得到孢子粉,然后将孢子粉与酶活物质和膨润土按照1:1:8的重量比例混配而成,有效活菌数40.0~60.0×108cfu/g 。         其中所述的微生物菌种是从镉污染区的污泥中特别筛选出来的优势菌株,即为沼泽红假单胞菌-RP3;所述酶活物质为蛋白粉和活性酶,其是按照蛋白粉:活性酶为300:1~100:1的重量比例均匀混合制成,所述活性酶是从红小豆青荚中提取的活性酶。提取的方法为:首先将大豆上等好的青荚进行植物组织细胞的破碎。采用磷酸缓冲液(pH值6.0)按照料液比1:5混合于器皿中,得到的混合液进行过滤(过滤2~3次),除掉固体杂质,得到酶的粗提取液。然后对得到的粗提取液58℃水浴加热,10分钟后取出器皿,静置5分钟(切忌过长),器皿底部沉淀出大豆青夹中含有固体杂质蛋白质,取上清液于另一器皿中,用硫酸铵进行沉淀(pH值5.8)。最后用磷酸缓冲液(pH值5.7)对沉淀溶解得到的酶液进行分离纯化。
    所述核心菌剂中的沼泽红假单胞菌-RP3是由如下方法分离培养制得:
    菌株的分离和培养:用Van Nile富集培养基对采自南京郊外水塘的污泥进行厌氧光照培养,5~10 d后取微红培养物接种于第2瓶富集培养基中继续培养,重复2~3次后用Van Nile分离,用培养基进行多次划线分离,获得多株光合细菌菌株,用富集培养基富集培养,然后进行菌株鉴定,并从中选育出具有高抗镉污染的优势菌株,命名为沼泽红假单胞菌-RP3。该优势菌株功能强大,能迅速在土壤中定植生长并形成强大菌落,通过其生活繁衍作用,改变重金属镉在土壤中的化学形态,使其固定或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性;该菌落还能直接吸附重金属离子镉Cd到微生物细胞璧或细胞内进行代谢,达到对重金属镉的削减、净化与固定。
    沼泽红假单胞菌-RP3分离所用富集培养基成分为:NaH2PO4 5.5 mg/L,苹果酸1.5 mg/L,乙酸钠2 mg/L,NaOH 2 mg/L,NH4CI 1 mg/L,MgCl2 0.25 mg/L ,CaCl0.05 mg/L,酵母膏1 mg/L,微量元素1 m1,pH 7.0;所用VanNiel紫色非硫细菌用分离培养基成分为NH4Cl 1 g,丁二酸钠1 g,KH2PO4 0.2 g,MgSO4·7H2O 0.005 g,Na2CO3 0.2 g,酵母膏0.1 g,复合无机盐溶液1 mL,水1 000 mL,pH=7.0。复合无机盐溶液组成为:EDTA 0.5 g,FeSO4·7H2O 0.2 g,ZnSO4·7H2O 0.01 g,硼酸0.03 g,MnCl2·4H2O 0.003 g,CaCl2·2H2O 0.02 g,NiCl2·6H2O 0.002 g,CuCl2·2H2O 0.001 g,Na2MoO4·2H2O 0.003 g,水100 mL,HCl调pH=3.0。
    其中,所述离子拮抗剂是由硫酸锌和钼酸铵按9:1的重量比混合配制而成。99.5%硫酸锌ZnSO4·7H2O是由廊坊鹏彩精细化工有限公司提供,镉含量0.00025%;99.8%钼酸铵 (NH4)2Mo4O13·2H2O中的镉无检出。由于Cd和Zn通常是伴随而生的,具有相似的化学性质和地球化学行为,因而Zn具有拮抗Cd被植物吸收的特性,土壤中适宜的镉锌比,可以抑制植物对Cd的吸收。因此,可以通过向Cd污染的土壤中加入适量Zn,调节镉锌比,减少Cd在植物体内富集。同样,施用钼酸铵也能够减少镉向植物体内富集。
    其中,所述精制有机肥料为湖南新五丰股份公司养殖场猪粪经生物发酵腐熟后,科学加工而成,其有机质含量≥45%,总养分≥5%。有机肥不仅可改善土壤理化性状、提高土壤肥力,而且影响重金属在土壤中的形态及植物对它的吸收。向Cd污染的土壤中施入有机肥,由于有机肥中大量官能团的存在和具有较大的比表面积,可促进土壤中重金属离子与其形成重金属有机络合物,增加土壤对重金属的吸附能力,提高土壤对重金属的缓冲性,从而减少植物对其吸收,阻碍它进入食物链。因此,在Cd污染土壤中施加有机肥是一种十分有效的治理方法。
    本发明所述的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的制备方法,其是将核心菌剂4-6份,离子拮抗剂1-3份,精制有机肥料91-95份混合搅拌均匀制得。
    本发明所述的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料在农作物生产中的应用,在应用中,该含高抗镉污染菌株的生物有机肥料为粉状或颗粒状剂型,在土地翻耕时拌细黄土或掺入基肥中均匀撒施,平整土地,平均用量为750-1500kg/hm2。  
    本发明的有益效果在于:
    1、本发明的微生物功能更强。该发明的核心菌剂中的微生物沼泽红假单胞菌-RP3功能强大,能迅速在土壤中定植生长并形成强大菌落,通过其生活繁衍作用,改变重金属镉在土壤中的化学形态,使其固定、钝化或解毒,降低其在土壤环境中的移动性和生物可利用性;该菌落还能直接吸附重金属离子镉Cd到微生物细胞璧或细胞内进行代谢,达到对重金属镉的削减、净化与固定。
    2、本发明的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料技术处在国际领先前沿。优势作用在于利用沼泽红假单胞菌-RP3(简称SRP3)直接吸附固化、钝化以及代谢产生的S2-与重金属离子反应生成难溶的硫化物沉淀而使重金属离子镉Cd+钝化固化的双重作用:高价M+(H)→低价M+H+( M为重金属离子,H为原子氢),SRP3菌→SO42-+(H)→S2-+H2O,M2++S2-→MS↓。因沼泽红假单胞菌-RP3表面带有一定的负电性,故对重金属离子镉Cd+有较强的吸附性以及较强的生物禁絮凝作用,使重金属硫化物得以很好地固化,难以移动,降低了生物可利用性,减少了作物对重金属离子镉Cd+的吸收累加。
    3、本发明的核心菌剂制备方法先进科学,实施操作性强,孢子数含量高,存活时间长。加入酶活物质能使孢子在土壤中迅速定植生长,大量繁殖。
    4、本发明特别添加了离子拮抗剂硫酸锌和钼酸铵,由于Cd和Zn通常是伴随而生的,具有相似的化学性质和地球化学行为,因而Zn具有拮抗Cd被植物吸收的特性,土壤中适宜的镉锌比,可以抑制植物对Cd的吸收。因此,可以通过向Cd污染的土壤中加入适量Zn,调节镉锌比,减少Cd在植物体内富集。同样,施用钼酸铵也能够减少镉向植物体内富集。
    5、向Cd污染的土壤中施入本发明的有机肥料,由于有机肥中大量官能团的存在和具有较大的比表面积,可促进土壤中重金属离子与其形成重金属有机络合物,增加土壤对重金属的吸附能力,提高土壤对重金属的缓冲性,从而减少植物对其吸收,阻碍它进入食物链。因此,在Cd污染土壤中施加有机肥是一种十分有效的治理方法。
    本发明的具体实施方式
    结合以下实施例,对本发明的具体实施方式作详细描述,进一步说明本发明的内容。但仅仅只是用于说明本发明,而不是用来限制本发明的范围。
    实施例1   含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的构成
    按其重量份计由如下成分组成:核心菌剂5份;离子拮抗剂2份;精制有机肥料93份。
    所述核心菌剂是将高抗镉污染的沼泽红假单胞菌-RP3在无菌条件下依次进行斜面培养、摇床培养、发酵罐培养后,将得到的发酵液经过浓缩干燥得到孢子粉,然后将孢子粉与酶活物质和膨润土按照1:1:8的重量比例混配而成,有效活菌数50.0×108cfu/g 。         
    其中所述的微生物菌种是从株洲市天元区大塘坡的镉污染区稻田鱼池的污泥中特别筛选出来的优势菌株,命名为沼泽红假单胞菌-RP3;所述酶活物质为蛋白粉和活性酶,其是按照蛋白粉:活性酶为300:1~100:1的重量比例均匀混合制成,所述活性酶是从红小豆青荚中提取的活性酶。提取的方法为:首先将大豆上等好的青荚进行植物组织细胞的破碎。采用磷酸缓冲液(pH值6.0)按照料液比1:5混合于器皿中,得到的混合液进行过滤(过滤2~3次),除掉固体杂质,得到酶的粗提取液。然后对得到的粗提取液58℃水浴加热,10分钟后取出器皿,静置5分钟(切忌过长),器皿底部沉淀出大豆青夹中含有固体杂质蛋白质,取上清液于另一器皿中,用硫酸铵进行沉淀(pH值5.8)。最后用磷酸缓冲液(pH值5.7)对沉淀溶解得到的酶液进行分离纯化。
    所述核心菌剂中的沼泽红假单胞菌-RP3是由如下方法分离培养制得:
    菌株的分离和培养:用Van Nile富集培养基对采自湖南省株洲市郊区水稻田水沟的污泥进行厌氧光照培养,5~10 d后取微红培养物接种于第2瓶富集培养基中继续培养,重复2~3次后用Van Nile分离,用培养基进行多次划线分离,获得多株光合细菌菌株,用富集培养基富集培养,然后进行菌株鉴定,并从中选育出具有高抗镉污染的优势菌株,命名为沼泽红假单胞菌-RP3。
    沼泽红假单胞菌-RP3分离所用富集培养基成分为:NaH2PO4 5.5 mg/L,苹果酸1.5 mg/L,乙酸钠2 mg/L,NaOH 2 mg/L,NH4CI 1 mg/L,MgCl2 0.25 mg/L ,CaCl0.05 mg/L,酵母膏1 mg/L,微量元素1 m1,pH 7.0;所用VanNiel紫色非硫细菌用分离培养基成分为NH4Cl 1 g,丁二酸钠1 g,KH2PO4 0.2 g,MgSO4·7H2O 0.005 g,Na2CO3 0.2 g,酵母膏0.1 g,复合无机盐溶液1 mL,水1 000 mL,pH=7.0。复合无机盐溶液组成为:EDTA 0.5 g,FeSO4·7H2O 0.2 g,ZnSO4·7H2O 0.01 g,硼酸0.03 g,MnCl2·4H2O 0.003 g,CaCl2·2H2O 0.02 g,NiCl2·6H2O 0.002 g,CuCl2·2H2O 0.001 g,Na2MoO4·2H2O 0.003 g,水100 mL,HCl调pH=3.0。
    所述沼泽红假单胞菌-RP3孢子粉由以下步骤制得:
    ①斜面培养:将沼泽红假单胞菌-RP3菌种在无菌条件下接种于斜面培养基上,在29±1℃条件下培养40h;
    ②摇床培养:将上述步骤①培养的菌种在无菌条件下接种于液体培养基,在pH6.8、温度为30℃条件下,140r/min摇床培养36h;
    ③发酵罐培养:将上述步骤②培养的菌种在无菌条件下接种于发酵罐培养基,在pH 7.2、罐压0.5kg、温度为30℃、通风量1:0.8条件下,培养50h后,菌数大于1.0×1010/mL,80%菌体转成芽孢时下罐,得到发酵液;
    ④将步骤③中得到的发酵液经过浓缩干燥制备成孢子粉,然后将孢子粉与酶活物质和膨润土按照1:1:8的重量比例混配而成,有效活菌数40.0~60.0×108cfu/g 。
    在上述混合孢子粉的制备中,步骤①中选用的斜面培养基的配方如下:成分为NaH2PO5.5 mg/L,苹果酸1.5 mg/L,乙酸钠2 mg/L,NaOH 2 mg/L,NH4Cl 1 mg/L,MgCl2 0.25 mg/L ,CaCl0.05 mg/L,酵母膏1 mg/L,微量元素1 m1(微量元素溶液为氯化亚铁、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化锰、氯化锌、钼酸钠、五水亚硒酸钠复合溶液),pH 7.0。
    上述步骤②中的液体培养基配方如下:葡萄糖10g、牛肉膏5g、酵母粉5g、淀粉10g、豆饼粉5g、K2HPO40.5g、MgSO40.2g、水1000mL。
    上述步骤③中的发酵罐培养基配方如下:玉米粉26kg、豆饼粉16kg、硫酸铵4kg、葡萄糖8kg、酵母粉2.5kg、蛋白胨1.7kg、加水至600kg。
    所述离子拮抗剂是由硫酸锌和钼酸铵按9:1的重量比混合配制而成。99.5%硫酸锌ZnSO4·7H2O是由廊坊鹏彩精细化工有限公司提供,镉含量0.00025%;99.8%钼酸铵 (NH4)2Mo4O13·2H2O中的镉无检出。
    所述精制有机肥料为湖南新五丰股份公司养殖场猪粪经生物发酵腐熟后,科学加工而成,其有机质含量≥45%,总养分≥5%。
    将上述材料按照核心菌剂5份、离子拮抗剂2份、精制有机肥料93份的重量比例充分混匀,制备得到本发明的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料。
    实施例2  含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的构成
    按重量份计由如下成分组成:核心菌剂5份;离子拮抗剂1份;精制有机肥料94份。
    所述核心菌剂是将实施例1中的高抗镉污染的沼泽红假单胞菌-RP3在无菌条件下依次进行斜面培养、摇床培养、发酵罐培养后,将得到的发酵液经过浓缩干燥得到孢子粉,然后将孢子粉与酶活物质和膨润土按照1:1:8的重量比例混配而成,有效活菌数55.0×108cfu/g 。         
    其中所述的酶活物质为蛋白粉和活性酶,其是按照蛋白粉:活性酶为300:1~100:1的重量比例均匀混合制成,所述活性酶是从红小豆青荚中提取的活性酶,提取方法同实施例1。
    所述核心菌剂中的沼泽红假单胞菌-RP3是由如下方法分离培养制得:
    菌株的分离和培养:用Van Nile富集培养基对采自湖南省株洲市郊区水稻田水沟的污泥进行厌氧光照培养,5~10 d后取微红培养物接种于第2瓶富集培养基中继续培养,重复2~3次后用Van Nile分离,用培养基进行多次划线分离,获得多株光合细菌菌株,用富集培养基富集培养,然后进行菌株鉴定,并从中选育出具有高抗镉污染的优势菌株,命名为沼泽红假单胞菌-RP3。
    沼泽红假单胞菌-RP3分离所用富集培养基成分以及VanNiel紫色非硫细菌用分离培养基成分与实施例1相同。
    所述沼泽红假单胞菌-RP3孢子粉由以下步骤制得:
    ①斜面培养:将沼泽红假单胞菌-RP3菌种在无菌条件下接种于斜面培养基上,在29±1℃条件下培养40h;
    ②摇床培养:将上述步骤①培养的菌种在无菌条件下接种于液体培养基,在pH6.8、温度为30℃条件下,140r/min摇床培养36h;
    ③发酵罐培养:将上述步骤②培养的菌种在无菌条件下接种于发酵罐培养基,在pH 7.2、罐压0.5kg、温度为30℃、通风量1:0.8条件下,培养50h后,菌数大于1.0×1010/mL,80%菌体转成芽孢时下罐,得到发酵液;
    ④将步骤③中得到的发酵液经过浓缩干燥制备成孢子粉,然后将孢子粉与酶活物质和膨润土按照1:1:8的重量比例混配而成,有效活菌数40.0~60.0×108cfu/g 。
    在上述混合孢子粉的制备中,步骤①中选用的斜面培养基的配方如下:成分为NaH2PO5.5 mg/L,苹果酸1.5 mg/L,乙酸钠2 mg/L,NaOH 2 mg/L,NH4Cl 1 mg/L,MgCl2 0.25 mg/L ,CaCl0.05 mg/L,酵母膏1 mg/L,微量元素1 m1(微量元素溶液为氯化亚铁、氯化钴、氯化镍、氯化铜、氯化锰、氯化锌、钼酸钠、五水亚硒酸钠复合溶液),pH 7.0。
    上述步骤②中的液体培养基配方如下:葡萄糖10g、牛肉膏5g、酵母粉5g、淀粉10g、豆饼粉5g、K2HPO40.5g、MgSO40.2g、水1000mL。
    上述步骤③中的发酵罐培养基配方如下:玉米粉26kg、豆饼粉16kg、硫酸铵4kg、葡萄糖8kg、酵母粉2.5kg、蛋白胨1.7kg、加水至600kg。
    所述离子拮抗剂是由硫酸锌和钼酸铵按9:1的重量比混合配制而成。99.5%硫酸锌ZnSO4·7H2O是由廊坊鹏彩精细化工有限公司提供,镉含量0.00025%;99.8%钼酸铵 (NH4)2Mo4O13·2H2O中的镉无检出。
    所述精制有机肥料为湖南新五丰股份公司养殖场猪粪经生物发酵腐熟后,科学加工而成,其有机质含量≥45%,总养分≥5%。
    将上述材料按照核心菌剂5份、离子拮抗剂1份、精制有机肥料94份的重量比例充分混匀,制备得到本发明的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料。
    实施例3  含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的构成
    按重量份计由如下成分组成:核心菌剂6份;离子拮抗剂3份;精制有机肥料91份。
    所述核心菌剂是将实施例1中的高抗镉污染的沼泽红假单胞菌-RP3在无菌条件下依次进行斜面培养、摇床培养、发酵罐培养后,将得到的发酵液经过浓缩干燥得到孢子粉,然后将孢子粉与酶活物质和膨润土按照1:1:8的重量比例混配而成,有效活菌数40.0~60.0×108cfu/g 。         
    其中所述的酶活物质为蛋白粉和活性酶,其是按照蛋白粉:活性酶为300:1~100:1的重量比例均匀混合制成,所述活性酶是从红小豆青荚中提取的活性酶。提取的方法同实施例1。
    所述核心菌剂中的沼泽红假单胞菌-RP3是由如下方法分离培养制得:
    菌株的分离和培养:用Van Nile富集培养基对采自湖南省株洲市郊区水稻田水沟的污泥进行厌氧光照培养,5~10 d后取微红培养物接种于第2瓶富集培养基中继续培养,重复2~3次后用Van Nile分离,用培养基进行多次划线分离,获得多株光合细菌菌株,用富集培养基富集培养,然后进行菌株鉴定,并从中选育出具有高抗镉污染的优势菌株,命名为沼泽红假单胞菌-RP3。
    沼泽红假单胞菌-RP3分离所用富集培养基成分以及VanNiel紫色非硫细菌用分离培养基成分与实施例1相同。
    所述沼泽红假单胞菌-RP3孢子粉的制取步骤和方法与实施例1相同。
    所述离子拮抗剂是由硫酸锌和钼酸铵按9:1的重量比混合配制而成。99.5%硫酸锌ZnSO4·7H2O是由廊坊鹏彩精细化工有限公司提供,镉含量0.00025%;99.8%钼酸铵 (NH4)2Mo4O13·2H2O中的镉无检出。
    所述精制有机肥料为湖南新五丰股份公司养殖场猪粪经生物发酵腐熟后,科学加工而成,其有机质含量≥45%,总养分≥5%。
    将上述材料按照核心菌剂6份、离子拮抗剂3份、精制有机肥料91份的重量比例充分混匀,制备得到本发明的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料。
    实验例1   本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料盆栽试验
    1材料及方法
    1.1采用盆栽试验,研究本发明对不同稻田土高抗镉污染的效果。试验设置2个处理,每个处理重复三次,随机区组排列。
    处理①:施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料12.15g/盆(折合田间用量为1500kg/hm2);
    处理②对照CK:不施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料。
    1.2试验使用27cm×30cm的白色塑料盆钵,装盆前土壤经风干5目过筛,每盆装土层厚约20cm(kg),同时在每盆上施用一定的氮、磷、钾肥料,试验期间各处理栽培管理措施与田间管理一致。
    1.3装盆土壤分别采自湖南省株洲市天元区大塘坡村的潮泥田和黄牙塘村的黄泥田,实验前的检测结果见下表1。
    表1  供试土壤实验前的检测结果

    1.4土壤中镉Cd采用CaCl2浸提一原子吸收分光光度法(石墨炉)测定,水稻糙米和稻草中的镉是采用硝酸一高氯酸混合酸消解后原子吸收分光光度法(石墨炉)测定消解后的镉含量。
    2结果及分析    
    2.1试验结果表明,施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料对土壤中的镉Cd及水稻糙米和稻草中镉含量的影响显著(见表2)。与CK对照相比,施用发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料能显著降低土壤中镉Cd含量。潮泥田施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料后土壤镉Cd含量比CK对照降低了0.096;黄泥田施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料后土壤镉Cd含量比CK对照降低了降低了0.042。
    表2  对土壤Cd形态的影响结果

    2.2土壤中镉Cd为植物吸收利用的主要形态,其含量将明显影响植物的吸收累加。表3的结果显示,施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料能显著降低水稻糙米和稻草中的镉含量,并且使糙米镉含量达到国家粮食卫生标准(GB2715-2005)。潮泥田施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料后,水稻糙米和稻草中镉含量分别比CK对照降低了49.1%和50.6%;黄泥田施用本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料后,水稻糙米和稻草镉含量分别比CK对照降低了40.4%和59.5%。
    表3  对水稻糙米和稻草中镉含量的影响

    2.3由此可见,本发明实施例1的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料对重金属镉Cd污染土壤具有明显的综合效果,适量施用可显著降低土壤中镉Cd含量,减少作物累加吸收。
    实验例2  实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的效果及后效试验
    1试验基本情况及材料
    1.1采用田间小区试验,研究本发明对双季生产中的水稻糙米吸收累积镉Cd的影响及后效作用。试验地点分别选在湖南省株洲市天元区大塘坡村和黄牙塘村进行,大塘坡村稻田土壤为河流冲积物形成的潮土,黄牙塘村稻田土壤为黄泥田土,实验前检测结果见表4。
    表4  供试土壤试验前的化验结果

    1.2试验设置3个处理,不设重复,四周设保护区,小区间设0.5m宽田埂间隔。
    ①对照CK:不施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料;
    ②施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料750kg/hm2 ;
    ③施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料1500kg/hm2
    1.3第一季早稻施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料,第二季晚稻不施用。具体施用方法为在该镉污染潮土翻耕施肥前,将本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料做基肥撒施。所有处理的化肥、农药施用和灌溉管理均一致。水稻糙米和稻草中的镉含量采用硝酸一高氯酸混合酸消解后原子吸收分光光度法(石墨炉)测定。
    2结果与分析
    2.1对第一季早稻的作用效果明显  利用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料对稻田土壤进行试验后,对第一季早稻的试验效果见表2,结果显示,潮泥田施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料750kg/hm2和1500kg/hm2处理的水稻糙米中镉含量分别比CK对照降低27.1%和50.6%;黄泥田施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料750kg/hm2和1500kg/hm2处理的水稻糙米中镉含量分别比CK对照降低23.2%和42.4%。其中施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料750kg/hm2和1500kg/hm2处理的水稻糙米中镉含量均达到国家食品卫生标准(GB2715-2005)。因此,采用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料能显著降低水稻糙米中的镉含量,说明对土壤镉污染的稻田土壤中的镉Cd具有明显的钝化和固定效果。
    2.2对第二季晚稻的后效明显:利用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料对稻田土壤进行试验后,对第二季晚稻种植试验结果如表5,结果显示,第二季晚稻糙米中镉含量仍显著低于对照。其中,潮泥田施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料750kg/hm2和1500kg/hm2处理区中的晚稻糙米中镉含量分别比CK对照降低28.3%和33.2%;黄泥田施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料750kg/hm2和1500kg/hm2处理区中的晚稻糙米中镉含量分别比CK对照降低28.2%和33.9%。说明在双季稻区施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料有较好的后效作用。
    表5 含高抗镉污染菌株的生物有机肥料的效果及后效作用

    2.3试验结果表明,在潮泥田和黄泥田施用本发明实施例2的含高抗镉污染菌株的生物有机肥料750kg/hm2和1500kg/hm2处理区中的晚稻糙米中镉含量分别比CK对照均有降低,但用量为750kg/hm2的处理②其后效作用的糙米中镉含量达不到国家食品卫生标准(GB2715-2005)。因此建议施用本发明实施例2的重金属含高抗镉污染菌株的生物有机肥料以1500kg/hm2为宜。
    虽然,上面以最佳实施例详细说明了本发明,但本领域技术人员应当知晓,在不偏离本发明思想和精神的前提下,对本发明做出的任何改进和修饰,仍属于本发明要求保护的范围之内。

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    含高抗镉 污染 菌株 生物 有机肥料 及其 制备 方法 应用
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