一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂及制备方法 |
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| 申请号 | CN201510989336.X | 申请日 | 2015-12-25 | 公开(公告)号 | CN105367307A | 公开(公告)日 | 2016-03-02 |
| 申请人 | 山东大学; | 发明人 | 李晓; 王曙光; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种提高 土壤 中 微 生物 活性的富硒生物制剂，原料如下，亚硒酸钠8～15份，复合微量元素5～15份， 磷酸 二氢 钾 8～20份，尿素10～25份，蛋白胨8～20份， 酵母 粉4～10份，NaCl 8～20份，NaOH 8～15份，NaNO3 4～10份，NaCl 10～25份，NH4Cl 4～10份，K2HPO4 8～20份， 牛 肉膏4～10份， 葡萄糖 10～25份， 淀粉 10～25份， 碳 酸 钙 8～20份， 氨 基酸10～25份， 硝酸 钾2～6份， 硫酸 亚 铁 2～6份， 硫酸镁 10～25份， 柠檬酸 三钠25～40份，生化酶10～25份，剩余活性 污泥 800～896份。本发明富硒微生物制剂使用的生活污 水 处理 产生的剩余 活性污泥 ，不仅可以提高富硒微生物制剂的 发酵 速度，而且使硒纳米颗粒的粒径更加均匀，更有益于 植物 对此富硒微生物制剂的吸收。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂，原料组分如下，均为重量份： |
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| 说明书全文 | 一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂及制备方法技术领域背景技术[0002] 我国是一个缺硒大国。普查证明，我国70％以上的地区土壤中严重缺硒，我国95％以上的粮食和畜禽肉类中硒含量低于50μg/kg，属于贫硒大国。我国人均每天硒摄入量仅有39μg左右，不足成年人胜利需要最小量50μg/天的80％，距离健康需要量100～ 200μg/天相差更大；距离安全上线800μg更远。在我国，除少数地区外，90％的人口需要采用生物工程技术补充硒。不仅人要补充硒，畜禽也要补充硒。 [0003] 我国是农业大国，化肥在我国农业生产中起到了重要的作用。但是，随着单位面积化肥的用量越来越高，出现了严重的土地“越喂越瘦”的情景。与之相伴的不仅仅是土壤的退化、农药施用量的增加与农产品品质的下降，还有近40％的地下水因为硝酸盐含量太高不能直接饮用。因此，开发环境友好型肥料是我国的发展战略。富硒微生物菌肥因其具有土壤性能改良、农作物增产、农产品品质改善、肥力持久及环境友好等优点，而受到广泛关注。微生物肥料迄今已有一百多年的历史，己在亚洲、美洲、欧洲和非洲等世界上60多个国家推广应用。近年来美、英、法、日等发达国家，加大了微生物菌肥的研发投入，得到了种类更加丰富，性能更加优良的功能化微生物菌肥，替代了大约40％的化肥使用量。我国也高度重视绿色肥料的开发与应用，微生物肥料产业取得了一定发展，生产企业超过800家，年产量近千万吨，年产值过百亿元，但是与同期化肥的产量和用量相比，仅占不足5％。但是随着人们对生活品质要求的提高，开发绿色无污染食品的呼吁越来越高，这种社会需求将导致微生物肥料的市场需求量越来越大。 [0004] 硒为人体所必需的营养微量元素之一。人或动物缺少或摄入过量的硒，则会引起某些疾病，如缺硒地区的克山病、大骨节病、心肌病、癌症等发病率很高。研究和实践证明，硒元素对人体健康发挥着内在的关键作用，它是谷胱甘肽过氧化酶、硫氧还蛋白还原酶和减碘酶等内源性抗氧化剂的关键成分——激活剂。它对于调节人体免疫系统、抵御疾病、延缓衰老、预防和辅助治疗癌症等多种疾病发挥着重要作用，特别是在清除脂质自由基方面是其他抗氧化剂不可比拟和替代的。 [0005] 硒是近几十年来才被发现的对人体健康极为重要的、不可缺少的、具有全局作用的内源性强抗氧化物质和自由基清除剂。联合国世界卫生组织WHO宣布：硒是人生命中必须的微量元素，硒被国内外医药界尊称为“生命的火种”，享有“长寿元素”、“抗癌之王”、“心脏守护神”、“天然解毒剂”等美誉。硒已被科技界公认为“有助于人类免除各种病痛的折磨，如不良情绪、胰脏疾病、糖尿病、生殖系统疾病、病毒感染和癌症等。”有报道，血液中含硒量最低的人死于心脏病的概率是含量高者的3倍。硒能使人体的免疫系统重新恢复活力。硒可排出体内重金属毒素，硒在体内是以硒氨酸的形式组成硒蛋白，硒蛋白遇到铅、汞、镉、砣等有害金属灰迅速结合变成无害化合物而排出体外。硒是体内碘的调节剂，它在甲状腺激素代谢过程中对碘起着非常重要的调节作用。与硒结合的还有一种非常重要的抗氧化酶——硫氧还蛋白还原酶，具有很多生物学功能，影响着核酸的合成。硒预防不孕不育，特别是预防男性死精、精子减少等症状，不少资料显示，今天不孕不育症与缺硒有直接关系。人与动物摄入硒的途经主要靠含硒的食物来保证，因此，富硒微生物制剂的制备以及富硒产品的种植是极为重要的。 [0006] 可以被人体所吸收的硒分为元素硒、无机硒和有机硒三种。硒的特点是生物活性和毒性之间范围极端狭窄，为此，各国科学家研究了许多硒化合物，试图寻找活性高、毒性低的硒形式。随着纳米技术的成熟，科学家采用先进的纳米技术，将零价硒(元素硒的一种)制成纳米颗粒硒--纳米硒。纳米硒与一般零价硒相比，发生了生物性质的突变。具体以下特点：1)具有抗氧化性；2)由于高活性的特性，因而对人体的危害性大大减少，可以补充低剂量硒相当于以前高剂量的营养含量，从而避免了给人体带来的副作用。所以纳米硒使硒的物质结构由原来分子态的化合物变成了纳米态的零价物质，不仅使人体充分吸收硒、降低了其毒性，而且还具备较好的生物活性。 [0007] 污泥是污水处理后的副产品，通常占污水量的0.3％-0.5％(体积)或者约为污水处理量的1％-2％(质量)，一般城市污水处理厂所产生的污泥约为处理水的体积的0.5％左右，如此大量的污泥，如果未经过合理地处置利用，就会成为一个严重的环境污染问题。但是目前我国的现状是绝大多数污泥未经处理，被直接丢弃、填埋，或者被农民滥用于农地，对环境产生二次污染，因此寻找切实有效的污泥处理处置方法将具有巨大的经济、环境内涵。 [0008] 城市污泥是城市污水处理厂活性污泥法处理废水的副产物，它是一种由有机物质残片、细菌菌体、无机颗粒、有机无机胶体等组成的极其复杂的非均质体。因此污泥一般是处于液体和圆体之问的浓稠物。污泥中的悬浮物浓度一般在1％一10％，低于此浓度常常称为泥浆。生活污水处理产生的混合污泥利工业废水产生的生物处理污泥是典型的有机污泥，其特性是有机物含量高(60％-80％)，颗粒细(0.02-0.2mm)，密度小(1.002-1.0069g/cm3)，呈胶体结构，混凝沉淀污泥，污泥中含有较多有机物，据调查，我国污泥中的有机物含量约为50％-70％，但碳水化合物含量较高，属高碳水化合物低脂肪类型。污泥中含有丰富的N、P、K(我国污泥中TN、TP、TK平均含量分别为3.03％、1.52％和O.69％)等营养元素及植物所必须的各种微量元素ca、Mg、cu、zn、Fe等，能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长，是一种很好的有机肥源。 发明内容[0009] 针对现有技术的不足，本发明提供一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂及制备方法，本发明的富硒微生物制剂中含有单质硒，且单质硒为纳米级，无毒性，对人体没有危害，对有害重金属有拮抗作用，对于蔬菜中的硝酸盐有降解作用，可与肥料混用，稳定性好，加水喷施植物叶面，达到谷物、蔬菜、果实的富硒目的。并且该富硒生物制剂提高土壤中微生物活性，改良土壤，增加土壤微生物的数量，提高果蔬植物的抗病、抗逆能力，提高肥料利用率等优点。 [0010] 本发明的技术方案如下： [0011] 一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂，原料组分如下，均为重量份： [0012] 亚硒酸钠8～15份，复合微量元素5～15份，磷酸二氢钾8～20份，尿素10～25份，蛋白胨8～20份，酵母粉4～10份，NaCl 8～20份，NaOH 8～15份，NaNO3 4～10份，NaCl 10～25份，NH4Cl 4～10份，K2HPO4 8～20份，牛肉膏4～10份，葡萄糖10～25份，淀粉10～25份，碳酸钙8～20份，氨基酸10～25份，硝酸钾2～6份，硫酸亚铁2～ 6份，硫酸镁10～25份，柠檬酸三钠25～40份，生化酶10～25份，剩余活性污泥800～ 896份。 [0013] 本发明优选的，所述的活性污泥取自生活污水处理厂排出的污泥经过滤、筛选、经固液分离后，半固体部分即为活性污泥，含水率以质量百分比计为82％-84％。活污水处理产生的剩余活性污泥为是含有多种菌液的混合液。 [0016] 磷酸葡萄糖激酶PEK、己糖激酶、丙酮酸激酶、丙酮酸羧化酶、谷氨酸脱氢酶、氨甲酰磷酸合酶Ⅰ、氨甲酰磷酸合酶Ⅱ均为现有技术，均可市场购得。 [0017] 本发明优选的，一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂，原料组分如下，均为重量份： [0018] 亚硒酸钠10～12份，复合微量元素8～12份，磷酸二氢钾10～18份，尿素15～20份，蛋白胨12～18份，酵母粉6～8份，NaCl 10～15份，NaOH 10～12份，NaNO3 6～ 8份，NaCl 15～20份，NH4Cl 4～10份，K2HPO4 12～18份，牛肉膏6～8份，葡萄糖15～ 20份，淀粉15～20份，碳酸钙12～18份，氨基酸16～20份，硝酸钾3～5份，硫酸亚铁 3～5份，硫酸镁13～22份，柠檬酸三钠30～35份，生化酶18～25份，剩余活性污泥 850～880份。 [0019] 本发明优选的，一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂，原料组分如下，均为重量份： [0020] 亚硒酸钠11份，复合微量元素10份，磷酸二氢钾14份，尿素16份，蛋白胨15份，酵母粉7份，NaCl 12份，NaOH 10份，NaNO3 7份，NaCl 16份，NH4Cl 8份，K2HPO4 15份，牛肉膏7份，葡萄糖16份，淀粉17份，碳酸钙15份，氨基酸18份，硝酸钾4份，硫酸亚铁4份，硫酸镁18份，柠檬酸三钠32份，生化酶20份，剩余活性污泥860份。 [0021] 上述提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂的制备方法，包括步骤如下： [0022] 按配比取原料亚硒酸钠、复合微量元素、磷酸二氢钾、尿素、蛋白胨、酵母粉、NaCl、NaOH、NaNO3、NaCl、NH4Cl、K2HPO4、牛肉膏、葡萄糖、淀粉、碳酸钙、氨基酸、硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸镁、柠檬酸三钠和生化酶，将原料加入去离子水中，搅拌混合均匀，得混合物料，将混合物料投加到剩余活性污泥中搅拌均匀，于温度30～35℃、无氧条件下发酵15-25d，当混合物颜色变到红色，即得富硒生物制剂，所述的富硒生物制剂含单质硒0.3～0.4g/L，所述硒为纳米级，平均粒径为60～150nm。 [0023] 本发明优选的，无氧发酵过程中通入惰性气体维持无氧环境，所述的惰性气体为氮气或氩气。 [0024] 本发明优选的，去离子水的加入量为原料亚硒酸钠、复合微量元素、磷酸二氢钾、尿素、蛋白胨、酵母粉、NaCl、NaOH、NaNO3、NaCl、NH4Cl、K2HPO4、牛肉膏、葡萄糖、淀粉、碳酸钙、氨基酸、硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸镁、柠檬酸三钠和生化酶总质量的10～30％。 [0025] 本发明制得的富硒生物制剂处于液体和圆体之间的浓稠物状态，溶液呈红色表明硒纳米粒子的存在。 [0026] 上述富硒生物制剂的应用，用于缺硒、贫硒地区的农作物种植施肥用，施肥时根部施肥或叶面施肥，根部施肥时将富硒生物制剂直接施用，叶面施肥时将富硒生物制剂稀释2～5倍施用，所述的农作物为葡萄，苹果，西葫芦，辣椒，黄瓜，白菜油菜，西红柿，茄子或油菜。 [0027] 进一步优选的，所述的根部施肥，将富硒生物制剂直接均匀地布洒在农作物根部周围土壤中，再覆土盖严，或者以农作物根部为中心等分若干条沟或穴坑，将富硒生物制剂均匀布洒在条沟或穴坑内，再覆土盖严，施肥量：富硒生物制剂80～110g/株。 [0028] 本发明优选的，所述的淀粉为玉米淀粉、小麦淀粉或地瓜淀粉。 [0029] 本发明使用的剩余活性污泥，取自城市生活污水处理厂。 [0030] 本发明的磷酸二氢钾、尿素、蛋白胨、酵母粉、NaCl、NaOH、NaNO3、NaCl、NH4Cl、K2HPO4、牛肉膏、葡萄糖、淀粉、碳酸钙、氨基酸、硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸镁、柠檬酸三钠，均为常规市购产品。 [0031] 本发明所使用的亚硒酸钠购自济南庄盟生物技术有限公司。 [0032] 有益效果 [0033] 本发明采用生活污水处理产生的剩余活性污泥发酵制备的富硒微生物制剂优点如下： [0034] 1、本发明的富硒微生物制剂的制备方法，是通过生活污水处理产生的剩余活性污泥与混合原料发酵制得，大大提高了富硒微生物制剂的使用效率，节约了成本。 [0035] 2、本发明富硒微生物制剂，不仅可以提高富硒微生物制剂的发酵速度，而且使硒纳米颗粒的粒径更加均匀，更有益于植物对此富硒微生物制剂的吸收。 [0036] 3、本发明的富硒微生物制剂可以增加土壤中微生物的数量及提高土壤中微生物的活性。此类菌种以其生命活动及其代谢产物导致农作物得到特定肥料效应，生长调节效应，防病虫效应和土壤生物修复等效应的农业产品。 [0037] 4、本发明的富硒制剂，除了含硒元素之外，还含有植物必需的氮，磷，钾及微量元素，对作物有增产作用。 [0038] 5、本发明的富硒制剂对于农作物病虫害有抗逆作用，其所含的生活污水处理产生的剩余活性污泥对有害重金属有拮抗作用，对于蔬菜中的硝酸盐有降解作用，可以减少农药施用量。 [0039] 6、使用本发明的富硒制剂为肥料，富硒制剂中含有单质硒，且单质硒为纳米级，种植出的富硒产品含有纳米级单质硒，硒含量在30～50微克/公斤，口感好，糖分高，抗氧化性能好，无毒性，对人体没有危害。 [0040] 7、本发明的富硒制剂还含有活性微生物，并能以其生命活动及其代谢产物导致农作物得到特定肥料效应、生长调节效应、防病虫效应和土壤生物修复等效应的农业产品，在改善土壤结构和土壤微生态环境、培肥地力、提高化肥利用率和降低化肥农药施用量、防治土壤连作障碍和提高农作物产量品质等方面可起到其他肥料无法替代的作用。植物的根既能固定植株，又能从土壤中吸收水分和溶解于水中的矿质盐与氮素，供植物生长所用，根系还可合成氨基酸、植物碱、有机氮、植物激素等物质，健壮发达的根部是植物所必需的。 [0041] 8、生活污水处理产生的污泥是典型的有机污泥，其特性是有机物含量高(60％-80％)，颗粒细(0.02-0.2mm)，密度小(1.002-1，0069/cm3)，呈胶体结构。污泥中含有较多有机物，我国污泥中的有机物含量约为50％-70％，但碳水化合物含量较高，属高碳水化合物低脂肪类型。污泥中又含有丰富的N、P、K等营养元素及植物所必须的各种微量元素ca、Mg、cu、zn、Fe等，能够改良土壤结构，增加土壤肥力，促进作物的生长，是一种很好的有机肥源。用于土地利用的污泥通常是剩余活性污泥，污泥的土地利用是一种积极的。有效而安全的污泥处理方式。 [0042] 9、污泥经厌氧消化后，达到污泥减量化的目的，同时还回收一部分能源，减轻后续处理负担。施加污泥堆肥的土壤上种植通菜，作物的生物量显著增加，尤其是在缺肥的土壤上，增产效果更为明显。施用于萝卜和菜心，产量明显提高，部分堆肥产品增产效果优于化肥，增产效果更为明显。 具体实施方式[0043] 下面结合实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明所保护范围不限于此。 [0044] 实施例1 [0045] 一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂，原料组分如下，均为重量份： [0046] 亚硒酸钠11份，复合微量元素10份，磷酸二氢钾14份，尿素16份，蛋白胨15份，酵母粉7份，NaCl 12份，NaOH 10份，NaNO3 7份，NaCl 16份，NH4Cl 8份，K2HPO4 15份，牛肉膏7份，葡萄糖16份，淀粉17份，碳酸钙15份，氨基酸18份，硝酸钾4份，硫酸亚铁4份，硫酸镁18份，柠檬酸三钠32份，生化酶20份，剩余活性污泥860份。 [0047] 制备方法： [0048] 按配比取原料亚硒酸钠、复合微量元素、磷酸二氢钾、尿素、蛋白胨、酵母粉、NaCl、NaOH、NaNO3、NaCl、NH4Cl、K2HPO4、牛肉膏、葡萄糖、淀粉、碳酸钙、氨基酸、硝酸钾、硫酸亚铁、硫酸镁、柠檬酸三钠和生化酶，将原料加入物料20％的去离子水中，搅拌混合均匀，得混合物料，将混合物料投加到剩余活性污泥中搅拌均匀，于温度32℃、无氧条件下发酵20d，当混合物颜色变到红色，即得富硒生物制剂，所述的富硒生物制剂含单质硒0.3～0.4g/L，所述硒为纳米级，平均粒径为60～150nm。 [0049] 实施例2 [0050] 一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂，原料组分如下，均为重量份： [0051] 亚硒酸钠8份，复合微量元素5份，磷酸二氢钾8份，尿素10份，蛋白胨8份，酵母粉4份，NaCl 8份，NaOH 8份，NaNO3 4份，NaCl 10份，NH4Cl 4份，K2HPO4 8份，牛肉膏4份，葡萄糖10份，淀粉10份，碳酸钙8份，氨基酸10份，硝酸钾2份，硫酸亚铁2份，硫酸镁10份，柠檬酸三钠25份，生化酶10份，剩余活性污泥800份。 [0052] 制备方法同实施例1。 [0053] 实施例3 [0054] 一种提高土壤中微生物活性的富硒生物制剂，原料组分如下，均为重量份： |
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