一種同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品及其製造方法與流程
2023-10-25 21:22:07 5
本發明涉及重金屬防治領域及蟲害防治領域，尤其涉及一種同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品及其製造方法。
背景技術：
蟲害常對農、林、牧業等造成不良影響。目前防治蟲害的方式主要為噴農藥防止蟲害。噴灑農藥可以消除大部分病害和蟲害，但是一些病害和蟲害比較頑強從而產生抗藥性。需要農藥研製單位不斷開發出新產品來對付病蟲害，且農藥本身易對人體和環境造成有害影響，還容易導致土壤貧化、板結。
乾燥土壤中的重金屬汙染物在土壤中移動性差、滯留時間長、不能自然降解、稀釋、流動，會隨著時間的延長在乾燥土壤中越發富集，危害乾燥土壤中種植的植物。近年來人們對於土壤的汙染問題日益重視，為減輕重金屬對土壤的汙染，人們做了許多研究，開發出了各種不同的處理技術，一是活化作用，主要利用不同的手段增加土壤中重金屬的活動性，最終將重金屬從土壤中排除出去；二是固定化作用，利用不同的手段將土壤中的重金屬轉變為更穩定的組分，使其難以被作物利用而達到保護作物的目的。
目前的修複方法主要包括電動修複方法、化學淋洗方法以及植物修複方法等，這類方法的優點是能夠清除土壤中的重金屬，但是應用中存在著耗能高、難於實現原位修復等缺點。相對於活化方法來說，固定方法雖然不能實現重金屬的去除，但是操作簡便、成本低廉，易於實現原位修復，傳統的的固定化方法主要是向土壤中添加不同類型的化學物質，與重金屬發生吸附、螯合和沉澱作用來實現重金屬的固定化。
在國內已申請的相關專利中，並沒有同時針對重金屬汙染乾燥土壤和蟲害進行微生物治理的相關技術資料。在相近領域中，專利《一種重金屬汙染土壤的微生物修複方法》（申請號：201110122739.6，公開日：2011-11-16）公開了一種利用球形紅細菌製劑配合淹水治理土壤的方法，其工作原理主要為利用球形紅細菌在富水厭氧環境下大量繁殖後吸附重金屬，再經由水滲入地下降低土壤中的重金屬濃度，但其在治理過程中土壤不能用於種植作業，經濟成本高，另一方面，也不能同時防止蟲害的發生，對種植者而言土地治理更為繁雜，操作性較低，而且重金屬流入地下水也會造成二次汙染；專利《重金屬汙染土壤微生物修復劑及其應用》（申請號：201410682558.2，公開日：2015-04-22）公開了一種採用枯草芽孢桿菌和熱帶假絲酵母作為有效成份的重金屬汙染土壤治理劑，該發明的生物修復劑可以吸附一定比例的重金屬，並可在土壤中存留一段時間，但熱帶假絲酵母屬厭氧菌類，在乾燥通風的土壤中無法長期存活，另一方面，有效菌株未經針對性的重金屬馴化，對對應重金屬的耐受較差，集富效果也不好，且由於每種微生物都有其局限，因此其治理土壤的效果既不長效、也不全面。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的上述缺陷，本發明旨在提供一種可同時治理重金屬汙染和蟲害，具有促植物生長作用，長期有效，有效成份更有針對性地耐受目標重金屬的同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品及其製造方法。
為了實現上述目的，本發明採用以下技術方案：一種同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品，包括營養基和目標微生物，其特徵在於：所述營養基為粉末狀營養基，包括蛋白類低成本植物粉末、能量類低成本植物粉末、纖維類低成本植物粉末各一種；所述目標微生物包括側孢短芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蘇雲金桿菌和地衣芽孢桿菌等四種，該四種細菌按重量比為5：5：3：2。
上述同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品，其中：蛋白類低成本植物粉末優選為黃豆，能量類低成本植物粉末優選為玉米或花生，纖維類低成本植物粉末優選為米糠或植物秸杆，三種營養基按重量比為1：1：3。
上述同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品的製造方法，其步驟包括製取營養基、培養目標菌株、製取微生物製品、保藏微生物製品，其中：
1）所述營養基製取步驟為：
①準備基材：選用蛋白類低成本植物基材、能量類低成本植物基材、纖維類低成本植物基材各一種；
②採用機械壓榨和/或化學浸出提取蛋白類低成本植物基材和能量類低成本植物基材中的油脂，將去油後的植物殘渣曬乾待用；
③採用機械方式將植物殘渣磨成粉末狀；
④採用150℃-200℃的溫度上一步驟獲得的粉末狀植物殘渣進行高溫除菌和烘焙除水，即可獲得所述粉末狀營養基。
2）所述目標菌株具體為汙染對應重金屬的抗性菌株，其製取步驟為：
①對被汙染的乾燥土壤地進行分析檢測，明確乾燥土壤中超標準的重金屬種類；
②根據步驟①檢測出的重金屬種類，選用對應的廢舊重金屬或重金屬礦渣的對菌株進行馴化，再採用標準培養方法對馴化後的菌株進行純化和分離；所述菌株為需氧菌株，至少包括側孢短芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和蘇雲金桿菌等三種細菌的菌落；所述純化方法選優選為平板劃線法，至少劃分四個區；將純化後獲得的各類菌株分別從各自對應的培養基上分離出來，即獲得所述多類目標菌株。
上述同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品的製造方法，其特徵在於：所述採用機械壓榨和/或化學浸出提取蛋白類低成本植物基材和能量類低成本植物基材中的油脂的方法，優選為採用機械壓榨法先提取優質油脂後再採用化學浸出法二次提取。
與現有技術比較，本發明由於採用了上述方案，具有以下優點：選用的營養基至少包括纖維素、蛋白質和糖類營養素，為優選的需氧型化能異養菌（側孢短芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蘇雲金桿菌和地衣芽孢桿菌）提供了生長繁殖的優良環境，可使有效菌株在乾燥通風的乾燥土壤中快速繁殖；側孢短芽孢桿菌和蘇雲金桿菌可分別針對線蟲和有翅類（包括直翅目、鞘翅目、雙翅目、膜翅目，鱗翅目）害蟲的幼蟲進行滅殺，自然環保、效果持久且不會產生抗性，同時由於這兩種菌株都屬於需氧菌，在翻犁後的乾燥土壤中不會由於有氧環境快速死亡，使治理效果更長效；經特定馴化後，有效菌株能更有針對性地耐受需治理乾燥土壤中的重金屬種類，能提高富集度同時使細菌本身更長久地生存；由於枯草芽孢桿菌可以對作物死壞根莖進行分解，可以在減少消耗的同時增加乾燥土壤肥度，並使鹽鹼土地不易板結；營養基只採用了對人類基本無用的殘渣，經濟成本低。
具體實施方式
實施例1：
一種同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品，包括營養基和目標微生物，其特徵在於：所述營養基為粉末狀營養基，包括以重量比為1：1：3機械混合的黃豆粉末、玉米或花生粉末、米糠或植物秸杆粉末；所述目標微生物包括側孢短芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蘇雲金桿菌和地衣芽孢桿菌等四種，該四種細菌按重量比為5：5：3：2。
上述同時治理重金屬汙染和蟲害的微生物製品的製造方法，其步驟包括製取營養基、培養目標菌株、製取微生物製品、保藏微生物製品，其中：
1）所述營養基製取步驟為：
①準備基材：選用蛋白類低成本植物基材、能量類低成本植物基材、纖維類低成本植物基材各一種；
②採用機械壓榨法先提取優質油脂後再採用化學浸出法二次提取蛋白類低成本植物基材和能量類低成本植物基材中的油脂，將去油後的植物殘渣曬乾待用；
③採用機械方式將植物殘渣磨成粉末狀；
④採用150℃-200℃的溫度上一步驟獲得的粉末狀植物殘渣進行高溫除菌和烘焙除水，即可獲得所述粉末狀營養基。
2）所述目標菌株具體為汙染對應重金屬的抗性菌株，其製取步驟為：
①對被汙染的乾燥土壤地進行分析檢測，明確乾燥土壤中超標準的重金屬種類；
②根據步驟①檢測出的重金屬種類，選用對應的廢舊重金屬或重金屬礦渣的對菌株進行馴化，再採用標準培養方法對馴化後的菌株進行純化和分離；所述菌株為需氧菌株，至少包括側孢短芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌和蘇雲金桿菌等三種細菌的菌落；所述純化方法選優選為平板劃線法，至少劃分四個區；將純化後獲得的各類菌株分別從各自對應的培養基上分離出來，即獲得所述多類目標菌株。
3）應用本微生物製品的具體步驟為：
①在被重金屬汙染及有蟲害的土地表面按10-20kg/畝的比例均勻施加微生物製品。
②對土地進行耕犁、翻混，並以保持土地常規含水量不變的灌溉速度定期施水。
③每2-3個月重複步驟①-②一次，即可將被重金屬汙染和有蟲害的土地修復為相對良性的土壤。
本實施例在實驗田裡進行實地效果驗證，情況如下：取遼寧省某市重金屬汙染和蟲害並出的黑土地作為實驗地，分別取間距十米以上的土壤進行測量後取平均值，其中土地內線蟲和翅目類害蟲的幼蟲存在比例為35個/m3， AS（砷）含量以重量計為30. 18mg/kg，Hg（汞）含量以重量計為0.625mg/kg，Pb（鉛）含量以重量計為45.63mg/kg，Cr（鉻）含量以重量計為105.27mg/kg；經按本實施例按上述方式應用在目標土地上，一個月後再以同樣方式進行檢測，結果為：土地內線蟲和翅目類害蟲的幼蟲存在比例為15個/m3， AS（砷）含量以重量計為10.36mg/kg，Hg（汞）含量以重量計為0.221mg/kg，Pb（鉛）含量以重量計為15.03mg/kg，Cr（鉻）含量以重量計為38.96mg/kg；以同樣的方式繼續治理一個月後再以同樣方式進行檢測，結果為：土地內線蟲和翅目類害蟲的幼蟲存在比例為3個/m3， AS（砷）含量以重量計為5.13mg/kg，Hg（汞）含量以重量計為0.108mg/kg，Pb（鉛）含量以重量計為8.65mg/kg，Cr（鉻）含量以重量計為18.25mg/kg。
國家標準為：AS（砷）含量以重量計不大於15mg/kg，Hg（汞）含量以重量計不大於0.15mg/kg ，Pb含量以重量計不大於35mg/kg，Cr（鉻）含量以重量計不大於90mg/kg。
本發明的工作原理為：
側孢短芽孢桿菌和蘇雲金桿菌可分別針對線蟲和有翅類（包括直翅目、鞘翅目、雙翅目、膜翅目，鱗翅目）害蟲的幼蟲進行滅殺，自然環保、效果持久且不會產生抗性，同時由於這兩種菌株都屬於需氧菌，在翻犁後的乾燥土壤中不會由於有氧環境快速死亡，使治理效果更長效；經特定馴化後，有效菌株能更有針對性地耐受需治理乾燥土壤中的重金屬種類，能提高富集度同時使細菌本身更長久地生存；由於枯草芽孢桿菌可以對作物死壞根莖進行分解，可以在減少消耗的同時增加乾燥土壤肥度，並使乾燥土壤不易板結；營養基只採用了對人類基本無用的殘渣，經濟成本低。營養全面的營養基包括有需氧型化能異養型細菌所述的所有營養素，同時利用的是對人類基本無用的殘渣，在為細菌提供生長所需環境的同時還增加了乾燥土壤的肥度，更利於乾燥土壤地的改良；每2-3月重複施加一次微生物製品可以使乾燥土壤內的菌群總數始終處於較高水平，使治理效率更高。
本發明適用於有蟲害和被重金屬汙染的乾燥土壤，尤其適用於有線蟲或有翅類（包括直翅目、鞘翅目、雙翅目、膜翅目，鱗翅目）害蟲的乾燥土壤。
對所公開的實施例的上述說明，僅為了使本領域專業技術人員能夠實現或使用本發明。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本發明將不會被限制於本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的範圍。