復合土壤改良劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種土壤改良劑，特別是一種復合土壤改良劑及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]目前，由于化肥、農藥、殺蟲劑的持續施用以及土地的不合理利用等諸多因素導致 土壤退化嚴重，其造成土壤的板結和污染，使土壤的生產力降低、作物產量和品質下降，不 僅為作物的安全埋下了隱患，此外還對水質和環境造成了污染。
[0003] 土壤改良是針對土壤的不良質地和結構，采取相應的物理、化學或生物措施，改善 土壤性狀，提高土壤肥力，增加作物產量，以及改善人類生存土壤環境的過程。土壤改良劑 種類繁多，主要包括褐煤、石灰、蛭石、膨潤土、珍珠巖等礦物類改良劑，秸桿、纖維素、木質 素、樹脂膠等天然和半合成水溶性高分子類改良劑，聚丙烯酸、醋酸乙烯馬來酸、聚乙烯醇 等人工合成高分子化合物類改良劑，以及微生物制劑類改良劑等。
[0004] 微生物制劑類改良劑通常包括多種有益的微生物，微生物在土壤繁殖過程中能夠 持續釋放大量的二氧化碳氣體，促使土壤產生大量的氣孔，提高了土壤的透氣性、保水能力 以及根系的供氧能力，并且能夠快速地分解積累在土壤中的毒性物質，從而大幅度地減少 了對作物根系的毒害，有效調節了土壤的酸堿度，并且恢復了土壤的團粒結構。此外，微生 物還能夠加快土壤中有機質的分解，促使作物充分地吸收營養，從而大幅度地減少作物的 生理病害，改善了作物的生理性營養缺乏。
[0005] 盡管微生物制劑對土壤改良起到一定作用，然而微生物的生存和繁殖對環境要求 相對較高，其在實際應用過程中死亡率高，因此不能良好地發揮土壤改良作用;此外，微生 物不是植物生長的營養元素，在不同的環境中，微生物的作用不穩定，因此會出現同樣的微 生物菌劑，在不同的地區有不同的效果，無法穩定地滿足作物在生長過程中對營養的需求。 因此，亟待開發一種新型的土壤改良劑。
【發明內容】
[0006] 本發明提供一種復合土壤改良劑及其制備方法和應用，該復合土壤改良劑能夠減 少肥料使用量，改良土壤，減少病蟲害，提高作物產量和品質。
[0007] 本發明提供一種復合土壤改良劑，包括如下重量份的組分:微生物菌劑100份、微 納米材料1-50份和中微量元素0.1-50份;其中，所述微生物菌劑是通過對芽孢桿菌進行發 酵得到的，并且在發酵過程中添加0.01-lppm的微納米材料。
[0008] 本發明的復合土壤改良劑將微納米材料、中微量元素與微生物菌劑螯合，其大大 提高了肥料的利用率，延長了肥效期，提高了農產品、糧食作物、蔬菜及水果的產量和品質； 特別是在微生物菌劑的生產過程中加入微納米材料，大大提高了微生物菌劑的活菌數和存 活率。
[0009] 本發明的復合土壤改良劑的作用機理可能在于:微納米材料的小分子，多孔性、吸 附性和導電性促進了微生物菌劑中孢子的形成和健壯，并對孢子起到保護作用，使微生物 菌劑的存活率和復活速度提高，進而增強了微生物菌劑對環境的耐受力和活性，使其能夠 良好地發揮土壤改良的作用，提高了肥料的利用率，從而在作物生長的不同階段，尤其是營 養需求旺盛期和后期，保證作物營養的供給和吸收，促進作物的營養生長和生殖生長。
[0010] 進一步地，本發明的復合土壤改良劑包括如下重量份的組分:微生物菌劑100份、 微納米材料30-50份和中微量元素30-50份;其中，所述微生物菌劑是通過對芽孢桿菌進行 發酵得到的，并且在發酵過程中添加〇.l-lppm的微納米材料。
[0011] 在本發明中，對微生物菌劑中的芽孢桿菌的種類不作嚴格限制，只要是對土壤改 良起到有利作用的芽孢桿菌均適用于本發明。具體地，所述芽孢桿菌可以選自枯草芽孢桿 菌(Baci 1 lus subtilis)、膠凍樣芽抱桿菌(Baci 1 lus mucilaginosus)、巨大芽抱桿菌 (Bacil lus megaterium)、地衣芽抱桿菌(Bacil lus lichen if ormis)和蘇云金芽抱桿菌 (Bacillus mucilaginosus)中的一種或多種。各芽孢桿菌種可通過普通市售獲得。
[0012 ]進一步地，微生物菌劑中的各芽孢桿菌的活菌數以及復合土壤改良劑中的各芽孢 桿菌的活菌數應當達到國家標準或農業部標準。其中，微生物菌劑中的各芽孢桿菌的活菌 數例如可以為:液體劑型2 2億/ml;粉劑2 2億/g、顆粒劑2 1億/g(GB20287-2006)。復合土 壤改良劑中的各芽孢桿菌的活菌數例如可以為:液體劑型2 〇. 5億/ml;粉劑2 0.2億/g;顆 粒劑 2 0 · 2億/g(NY/T798-2007)。
[0013] 在一實施方式中，微生物菌劑可以由枯草芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌、巨大芽孢桿 菌和蘇云金芽孢桿菌組成，并且微生物菌劑中枯草芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌、巨大芽孢桿 菌和蘇云金芽孢桿菌之間的重量配比可以為2:1:1:1。含有該微生物菌劑的復合土壤改良 劑適合各類農作物，尤其是果樹、棉花等作物。
[0014] 在另一實施方式中，微生物菌劑可以由枯草芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌、地衣芽孢 桿菌和蘇云金芽孢桿菌組成，并且微生物菌劑中枯草芽孢桿菌、膠凍樣芽孢桿菌、地衣芽孢 桿菌和蘇云金芽孢桿菌之間的重量配比可以為2:1:1:1。含有該微生物菌劑的復合土壤改 良劑適合各類農作物，尤其是大豆及豆類作物。
[0015] 在本發明中，所述微納米材料選自微納米娃、微納米碳和微納米鈣中的一種或多 種，并且所述微納米材料的粒徑為5納米至10微米。鑒于微納米|丐可能會與復合土壤改良劑 中的某些材料形成拮抗，因此可將微納米鈣制成單獨施用的鈣肥。
[0016] 在本發明中，對中微量元素的種類不作嚴格限制，可以根據土壤的實際情況和/或 作物的種類進行選用。具體地，所述中微量元素選自硫酸鎂、硫酸鋅、硼砂、鉬酸銨、硫酸錳 和五水硫酸銅中的一種或多種。
[0017] 本發明還提供上述任一所述的復合土壤改良劑的制備方法，包括如下步驟：
[0018] 1)對芽孢桿菌進行發酵，在發酵過程中添加0.01-lppm的微納米材料，得到微生物 菌劑；
[0019] 2)將100重量份的微生物菌劑、1-50重量份的微納米材料和0.1-50重量份的中微 量元素混合，得到所述復合土壤改良劑。
[0020] 在本發明中，可以采用常規方式對芽孢桿菌進行發酵;特別是，在發酵的對數生長 期添加所述微納米材料。具體地，芽孢桿菌在培養8-10h后到達對數生長期。
[0021] 具體地，步驟1)可以包括：
[0022]將芽孢桿菌培養8-10小時至對數生長期，向發酵液中添加0.01-lppm的微納米硅， 繼續發酵30_60min，再向發酵液中添加0.01-lppm的微納米碳，繼續發酵15-25h，得到微生 物菌劑。
[0023]在本發明的具體方案中，在攪拌下進行所述發酵，并且控制所述發酵的pH值為6-7.5，溫度為32-38°C，攪拌速率為 100_200r/min。
[0024] 進一步地，步驟1)還包括：
[0025] 將繼續發酵15-25h得到的發酵液在-6°C至4°C的溫度下，以4000-5500r/min的轉 速進行離心分離，得到芽孢桿菌菌體；
[0026]向所述芽孢桿菌菌體中加入保護劑，并制成菌懸液;其中，所述保護劑為10% (質 量含量)的脫脂奶粉和5% (質量含量)的甘油的混合物，所述混合物中脫脂奶粉與甘油的體 積比為1:1。<