技术领域
[0001] 本
发明涉及一种
土壤改良剂的制备方法，特别涉及海藻类
植物功能性活性物质的
生物提取方法，以海藻类植物作为原料的
土壤改良剂的制备方法及其应用。
背景技术
[0002] 当前，在城市环境保护越来越受到人们的重视，环境污染正在逐步得到控制的同时，农村环境问题却越来越突出，各种污染与生态交织在一起，影响了农村人口生活，威胁到他们的健康，同时给农村农田带来了严重的污染。农业活动产生的农田污染是指农业部
门在
施肥、
灌溉等过程中，在土壤中添加了某些有害物质或使某些固有物质含量过高，其污染负荷超过了土壤的承受容量。它一方面会使土壤的理化性质变坏，肥
力下降，影响作物的生长；另一方面某些有毒物质被
农作物吸收，残留于作物的茎杆和颗粒，通过食物链影响人畜健康，从而使土壤使用价值降低或丧失。随着经济的发展，人类的各种活动对农田的污染也在加重，致使农村生活环境日趋恶化，农业及其生产环境污染严重，从而最终影响农业生产的
质量和效益。据中国
水稻研究所与农业部稻米及制品质量监督检验测试中心2010年发布的《我国稻米质量安全现状及发展对策研究》称，我国1/5的耕地受到了重金属污染，其中镉污染的耕地涉及11个省25个地区。
[0003] 土壤质量与水、肥、气等多种元素息息相关，你可以把它看作是一种类生命体，它同样也需要呵护。从目前的情况来看，我国的土壤面临“严重透支”。而且，农地日益减少已成现状，至2012年底，耕地接近18亿亩的红线。
[0004] 海藻属于低等植物，整个藻体都能够从
海水中吸收无机物和小分子有机物质作养料，同时还可向周围分泌出有机或无机物质，生长在海水复杂环境中的海藻，其代谢过程和代谢产物与陆地植物相比是极为不同的。大多数海藻含有丰富的
碳水化合物(木聚糖、干露聚糖和糖醇等)、含氮化合物(
氨基酸、肽类、胺类、细胞色素C、吲哚类化合物和糖酶类等)、色素(叶绿素、类胡萝b素和藻胆蛋白)、脂类化合物(三酰甘油、
烃类、蜡酯、
脂肪酸、磷脂类和糖脂类等)、酚类化合物、维生素(维生素A和D的前体以及维生素E、K等脂溶性维生素和B族维生素等
水溶性维生素)、海藻药类(凝集素等)和无机成分等。因此，海藻具有丰富的营养价值和药用价值。
[0005] 海藻提取物取材于深海区域的大型经济藻类，它含有丰富的氨基酸、矿物质、多糖、维生素及生理活性物质，对提高作物产量、改善品质和提早成熟并在水果保鲜和抵抗病虫害等方面均有明显的效果。大量的研究表明某些海洋藻类中的提取物能够促进作物生长、增加产量、减少病虫害、增加作物抗寒、抗旱能力。而有关海藻提取物分解大分子团，去除有害物质，如重金属和有机物方面的作用还未见报道。
[0006] 实际上，海藻提取物的性质和使用效果受提取方式的影响很大。目前，海藻提取物的制备工艺主要有
碱提取法、中性
水解法、酸提取法和机械
破碎提取法。此外，还有超声破碎法、酶解法和热水浸泡法。然而，在这些传统的提取方法中，海藻的
生物活性成分受细胞壁主要成分
纤维素的阻碍，往往难以被有效提取，本发明恰当地将传统的酸碱提取法、酶解法与
微波处理相结合以提高提取效率，同时通过菌群
发酵调节提取物中活性成分的含量及性质，使提取物中各组分更好地协同作用，从而促进大分子团的分解，并能吸收或去除重金属和甲
醛等有害物质。
[0007] 本研究以海藻类植物为原料，通
过酸碱提取、酶解处理、微波处理，可明显提高海藻活性物质的提取效率，并通过菌群发酵对其中的活性成分进行改性使其具有分解大分子团，去除有害物质等功能，扩大其在改善健康或空气、土壤、水环境中的应用，而有关海藻提取液为主体用作土壤添加剂来去除有害物质未见报道。
发明内容
[0008] 本发明的目的是提供一种土壤改良剂的制备方法及其应用，特别涉及海藻类植物功能性活性物质的生物提取方法。
[0009] 在本发明的第一方面，提供了一种可分散大团分子的海藻提取液，以重量百分比计，其主要成分为水91.7％，
醋酸4.2％，碳水化合物2.4％，
蛋白质0.1％。此外，还含有微量的脂质、灰分、钠、
钾、
钙、镁、磷、
铁、亚铅、
铜、维他命A、维他命D、维他命B1、维他命B2、烟酸、维他命B6、维他命B12、叶酸、泛酸、维他命C。
[0010] 本发明的另一方面，提供上述可分散大团分子的海藻提取液的制备方法，其包括以下步骤:
[0011] (1)萃取处理：
[0012] 将海藻洗净切碎，以10～30倍重量的水或10～95％体积比的
乙醇提取，
温度为50～100℃，共提取3次，合并3次提取液；
[0013] (2)微波处理：
[0014] 对步骤(1)的提取液进行微波处理，
辐射时间5-10min、微波功率800-1200W；
[0015] (3)酶解：
[0016] 将步骤(2)的微波处理提取液减压浓缩至原体积的1/3-1/4，加入包含
纤维素酶、β-葡聚糖酶、木瓜蛋白酶的复合酶制剂，经恒温30℃水浴8-12小时后取出，置-18℃下速冻成
冰，取出置室温下融化，该速冻融化循环重复三次；
[0017] (4)菌群发酵：
[0018] 在步骤(3)的酶解液中按1-5％的体积比接入发酵菌群，并在25～30℃下密闭发酵3～6天，即得海藻提取液；所述发酵菌群为黑曲霉、根霉、里氏木霉、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、玫瑰微球菌、植物乳酸杆菌、假单胞菌、交替单胞菌、植物
酵母菌、富硒酵母菌所组成的发酵菌群；
[0020] 将上述步骤中制得的15～20份的海藻提取液与1～2.5份的
硫酸亚铁，0.1～0.5份的单质铁混合均匀，再向其中加入3～5份的过
氧化氢，养护一段时间后，继续添加1～5份的
氧化钙和3～10份的
粉煤灰，继续养护一段时间后，再加入10份金益生菌原液发酵3～5天即可得到土壤改良剂。具体地，所述海藻原料可选自巨藻、墨
角藻、
马尾藻、海囊藻、泡叶藻、红藻的任一种，或选用两种以上海藻物的混合。优选马尾藻，更优选涠州马尾藻或亨氏马尾藻。
[0021] 根据本发明的另一个方面，上述步骤(1)中可采用机械冲击剪切磨、气流式超微
粉碎磨、
球磨机、搅拌磨或振动磨进行
超微粉碎。
[0022] 根据本发明的另一个方面，上述步骤(3)中采用的复合酶制剂由重量份数比为1.2～3.6：2.1～5.2：1.6～4.5的纤维素酶、β-葡聚糖酶、木瓜蛋白酶组成。优选的重量份数比1.2：2.1：1.6。
[0023] 根据本发明的另一个方面，上述步骤(4)中所述发酵条件为：温度28℃，初始pH值6.5，搅拌速度100r/min，间歇搅拌5min/2h，发酵周期72小时。
[0024] 根据本发明的又一方面，上述步骤(4)中发酵菌群由重量份数比为1.8：1.2：1.6：1.1：1.5：3.1：2.4：2.7：1.9：1.3：1的黑曲霉、根霉、里氏木霉、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、玫瑰微球菌、植物乳酸杆菌、假单胞菌、交替单胞菌、植物酵母菌、富硒酵母菌组成。
[0025] 根据本发明的另一个方面，由于海藻提取物中的金属元素在发酵过程中可形成金属氧化物，将上述发酵后得到的提取物在超
临界状态下制成金属氧化物的超微
纳米粒子，该超微纳米粒子具有高的远红外发射能力，其辐射的
远红外线作用于附近
接触或非接触的物质，如大的水分子团，使水分子产生共振吸收,从而使得部分水分子之间的范德华力减弱,部分水分子会分离,进而使水分子团簇变小而得到活化。且该提取液在通过
烧结获取其他干燥手段
支撑粉体或其他固体时，其超微纳米粒子可呈超细
纳米晶粒的形式存在，依然具有活性。
[0026] 本发明提供的土壤改良剂，其中的金属元素在发酵过程中可形成金属氧化物或金属络合物，将上述发酵后得到的提取物在
超临界状态下制成金属氧化物的超微纳米粒子，该超微纳米粒子具有高的远红外发射能力，其辐射的远红外线作用于附近接触或非接触的物质，如大的水分子团，使水分子产生共振吸收，从而使得部分水分子之间的氢键断裂，使该部分水分子会分离，进而使水分子团簇变小而得到活化。在作用于土壤时，能将土壤中的金属氧
化成金属氧化物，将金属粒子还原成金属
原子，进而解决重
金属离子的污染问题。而所述土壤改良剂中的金益生菌和其他益生菌能分解土壤中各种动、植物残体及矿物质，形成土壤
腐殖质，改善土壤结构和理化性状。
具体实施方式
[0028] 含红藻提取液的土壤改良剂的制备
[0029] 取100g红藻洗净切碎，按照下述步骤制备：
[0030] (1)微波萃取处理：
[0031] 将海藻洗净切碎，以40倍的重量的水进行微波提取，辐射时间5-10min，微波功率800-1200W，温度为35℃，共提取3次，合并3次提取液；
[0032] (2)酶解：
[0033] 将步骤(1)的微波处理提取液减压浓缩至原体积的1/3，加入重量份数比1.2：2.1：1.6的纤维素酶、β-葡聚糖酶、木瓜蛋白酶组成的复合酶制剂，经恒温30℃水浴8小时后取出，置-18℃下速冻成冰，取出置室温下融化，该速冻融化循环重复三次；
[0034] (3)菌群发酵：
[0035] 在步骤(2)的酶解液中按1％的体积比接入发酵菌群，并在25～30℃下密闭发酵3天，即得海藻提取液；所述发酵菌群为黑曲霉、根霉、里氏木霉、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、玫瑰微球菌、植物乳酸杆菌、假单胞菌、交替单胞菌、植物酵母菌、富硒酵母菌所组成的发酵菌群。
[0036] (4)金益生菌发酵：
[0037] 将上述步骤中制得的15的海藻提取液与2份的硫酸亚铁，0.5份的单质铁混合均匀，再向其中加入5份的过氧化氢，养护一段时间后，继续添加5份的氧化钙和10份的粉煤灰，继续养护一段时间后，再加入10份金益生菌原液发酵5天即可得到土壤改良剂。
[0038] 实施例2：含巨藻提取液的土壤改良剂的制备
[0039] (1)微波萃取处理：
[0040] 取100g巨藻洗净切碎，按照下述步骤制备：
[0041] 将巨藻洗净切碎，以10倍的重量的95％乙醇微波提取，辐射时间5-10min，微波功率800-1200W，温度为50℃，共提取3次，合并3次提取液；
[0042] (2)酶解：
[0043] 将步骤(1)的微波处理提取液减压浓缩至原体积的1/4，加入重量份数比3.6：5.2：4.5的纤维素酶、β-葡聚糖酶、木瓜蛋白酶组成的复合酶制剂，经恒温30℃水浴8小时后取出，置-18℃下速冻成冰，取出置室温下融化，该速冻融化循环重复三次；
[0044] (4)菌群发酵：
[0045] 在步骤(3)的酶解液中按2％的体积比接入发酵菌群，并在30℃下密闭发酵6天，即得提取液；所述发酵菌群为黑曲霉、根霉、里氏木霉、地衣芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、玫瑰微球菌、植物乳酸杆菌、假单胞菌、交替单胞菌、植物酵母菌、富硒酵母菌所组成的发酵菌群。
[0046] (5)金益生菌发酵：
[0047] 将上述步骤中制得的15份的海藻提取液与2份的硫酸亚铁，0.3份的单质铁混合均匀，再向其中加入4份的过氧化氢，养护一段时间后，继续添加3份的氧化钙和6份的粉煤灰，继续养护一段时间后，再加入10份金益生菌即可得到土壤改良剂。
[0048] 所述土壤改良剂可通过各种方式应用于土壤中，以改善土壤环境，譬如，其可添加在
肥料中，在施肥过程中加入土壤，也可用水稀释后，在避光条件下喷洒在土壤表面。
[0049] 实施例3：以治理土壤中二氯乙醚污染为例
[0050] 土壤改良剂的配制：分别取实施例1和2中的土壤改良剂，按重量0.1～0.2％加入受污染的土壤中，充分搅拌即可。
[0051] 依照国内标准：《工业企业土壤环境质量
风险评价基准(HJ/T25-1999)》中的土壤基准(迁移至
地下水)为4.7mg/kg。实施例中的二氯乙醚含量均低于国家标准。
[0052] 结论：由检测结果可以看出，本海藻提取液土壤改良剂在使用时，能快速、高效的降低土壤中的二氯乙醚含量，用于二氯乙醚
土壤污染的治理修复。
[0053] 实施例4：以某化工厂土壤为例
[0054] 土壤改良剂的配制：分别取实施例1和2中的土壤改良剂，按重量0.1～0.2％加入到化工厂的土壤中，充分搅拌即可。检测结果见下表：
[0055] 样品检测报告表
[0056]
[0057] 备注：0.1％、0.2％表明土壤改良剂占土壤重量的百分比。
[0058] 结论：由检测结果可以看出，本土壤改良剂在使用时，增加农田土壤的有机质含量。提高土壤有机质含量，能够促使土壤表层熟化，加快土壤中有机质的形成、积累和提高，而且可增加土壤团粒结构，改善土壤耕性，促使耕层的形成。
[0059] 综上，本发明提供的土壤改良剂，其中的金属元素在发酵过程中可形成金属氧化物或金属络合物，将上述发酵后得到的提取物在超临界状态下制成金属氧化物的超微纳米粒子，该超微纳米粒子具有高的远红外发射能力，其辐射的远红外线作用于附近接触或非接触的物质，如大的水分子团，使水分子产生共振吸收，从而使得部分水分子之间的氢键断裂，使该部分水分子会分离，进而使水分子团簇变小而得到活化。在作用于土壤时，能将土壤中的金属氧化成金属氧化物，将金属粒子还原成金属原子，进而解决重金属离子的污染问题。而所述土壤改良剂中的金益生菌和其他益生菌能分解土壤中各种动、植物残体及矿物质，形成土壤腐殖质，改善土壤结构和理化性状。
[0060] 应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何
修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附
权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。
