CN117106458A - 一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及土壤改良剂技术领域，提出了一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂及其制备方法。所述一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，包括以下质量份的组分：微生物菌群10~20份、硅藻土5~10份、活性炭1~5份、环氧羧酸改性壳聚糖15~25份、木醋液2~6份、微量元素3~8份；所述环氧羧酸改性壳聚糖包括2‑甲基‑3‑苯基环氧乙烷‑2‑羧酸改性壳聚糖和/或环氧琥珀酸改性壳聚糖。通过上述技术方案，解决了现有技术中的壳聚糖降低微生物活性，导致改良盐碱地的效果差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及土壤改良剂技术领域，具体的，涉及一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂及其制备方法。
背景技术
盐碱土也称盐渍土，包括盐土和碱土两种性质不同的土壤。土壤的盐碱化指由于土壤中盐碱离子的大量积累，土壤类型逐渐向盐碱土转变的过程，其影响因素包括自然因素和人为因素。
通常情况下盐碱土壤容易出现板结现象，导致土壤的孔隙度变小，土壤透气性和透水性变差，严重影响到土壤中微生物的代谢，还会对植物造成直接的毒害作用，使其形态结构发生改变，破坏其正常生理代谢，导致植株畸形或死亡。
为了改良盐碱地研究出了多种产品，但常用的改良盐碱地产品中大都是添加微生物以及微生物载体，常用的微生物载体包括壳聚糖。如中国专利CN105499264B、CN106905052A、CN111040773A、CN106220305A、CN115261028A、CN106380288A等。但由于壳聚糖分子中的-NH3+带正电，能吸附在微生物细胞表面，形成高分子膜阻止微生物吸收营养物质，从而降低微生物的活性，因此改良盐碱地的效果并不理想。
发明内容
本发明提出一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂及其制备方法，解决了相关技术中的壳聚糖降低微生物活性，导致改良盐碱地的效果差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，包括以下质量份的组分：微生物菌群10~20份、硅藻土5~10份、活性炭1~5份、环氧羧酸改性壳聚糖15~25份、木醋液2~6份、微量元素3~8份；
所述环氧羧酸改性壳聚糖包括2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和/或环氧琥珀酸改性壳聚糖。
作为进一步的技术方案，所述环氧羧酸改性壳聚糖包括质量比为1:3~3:1的2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖。
本发明将环氧羧酸改性壳聚糖限定为质量比1:3~3:1的2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖，进一步提高了复合微生物菌剂改良盐碱地的效果和农作物产量。可能是由于当环氧羧酸改性壳聚糖表面的羧基少时，螯合土壤中的重金属离子能力较差，而当环氧羧酸改性壳聚糖表面的羧基过多时，不仅会螯合土壤中的重金属离子，还会螯合添加进去的微量元素，所以当环氧羧酸改性壳聚糖为质量比1:3~3:1的2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖时，复合微生物菌剂改良盐碱地的效果和农作物产量最好。
作为进一步的技术方案，所述环氧羧酸改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：将表面活性剂溶于水中，加入环氧羧酸、催化剂、壳聚糖，进行反应，得到环氧羧酸改性壳聚糖。
作为进一步的技术方案，所述环氧羧酸与壳聚糖的质量比为1:5~15。
作为进一步的技术方案，所述表面活性剂包括吐温20、吐温60、吐温80中的一种或几种；
所述催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
作为进一步的技术方案，所述表面活性剂的用量是环氧羧酸质量的一半；
所述水的用量是环氧羧酸质量的50倍；
所述催化剂的用量是环氧羧酸质量的3%。
作为进一步的技术方案，所述反应的温度为85~95℃、时间为5~7h。
作为进一步的技术方案，所述微生物菌群包括嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌中的一种或几种。
本发明使用从盐碱地土壤环境中分离筛选的菌，能很快适应土壤环境，其活性不会因为受到盐碱的影响，而失活或者功能衰退。
作为进一步的技术方案，所述微量元素包括钙、镁、锌、铁中的一种或几种。
本发明还提出了一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂的制备方法，包括以下步骤：
A1、将硅藻土、活性炭、环氧羧酸改性壳聚糖混合均匀，得到载体；
A2、将所述载体与木醋液、水混合均匀，得到混合液；
A3、将所述混合液质量的3/4与水混合均匀，得到混料；
A4、将剩余的混合液与微生物菌群、微量元素混合，并在混合过程中喷淋所述混料，干燥，造粒，得到用于改良盐碱地的复合微生物菌剂。
作为进一步的技术方案，所述A2中载体与水的质量比为1:3。
作为进一步的技术方案，所述A3中混合液与水的质量比为1:5。
本发明还提出了所述的复合微生物菌剂或所述的制备方法制备得到的复合微生物菌剂在改良盐碱地中的应用。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明使用环氧羧酸改性壳聚糖提供了一种改良盐碱地效果好的复合微生物菌剂。本发明利用环氧羧酸去除壳聚糖表面具有抑菌效果的氨基，提高了复合微生物菌剂中微生物菌群的活性，同时环氧羧酸改性壳聚糖表面的羧基可以螯合土壤中的重金属离子，形成稳定的螯合物，从而减少了农作物对重金属离子的吸入量，改善了农作物的生长状况，提高了农作物产量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本发明保护的范围。
以下实施例及对比例中硅藻土的目数为325目、比表面积为40m2/g、pH=7，购自石家庄韵石新型建材有限公司；活性炭的目数为200目、亚甲基蓝275mL/g、pH值3~8、灰分含量≤6%、酸溶物含量≤1%、氯化物含量≤0.2%，购自江苏鑫昌活性炭有限公司；壳聚糖为200目的工业级壳聚糖、脱乙酰度≥85%、灰分≤1.5%，购自青岛和海生物科技有限公司；木醋液型号为MCY-01，购自山东运泽生物科技有限公司；嗜酸乳杆菌中活菌数100亿CFU/G、植物乳杆菌中活菌数100亿CFU/G、副干酪乳杆菌中活菌数100亿CFU/G、鼠李糖乳杆菌中活菌数100亿CFU/G，均购自山东品高药业有限公司。
实施例1
S1、制备2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g 2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钾、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖；
S2、将硅藻土7份、活性炭3份、2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖20份混合均匀，加入4份木醋液、90份水混合均匀，得到混合液；
S3、将混合液质量的3/4与465份水混合均匀，得到混料；
S4、将剩余的混合液中加入嗜酸乳杆菌4份、植物乳杆菌5份、副干酪乳杆菌3份、鼠李糖乳杆菌3份、微量元素5份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
实施例2
S1、制备环氧琥珀酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g环氧琥珀酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钾、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到环氧琥珀酸改性壳聚糖；
S2、将硅藻土7份、活性炭3份、环氧琥珀酸改性壳聚糖20份混合均匀，加入4份木醋液、90份水混合均匀，得到混合液；
S3、将混合液质量的3/4与465份水混合均匀，得到混料；
S4、将剩余的混合液中加入嗜酸乳杆菌4份、植物乳杆菌5份、副干酪乳杆菌3份、鼠李糖乳杆菌3份、微量元素5份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
实施例3
S1、制备2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g 2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钾、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖；
S2、制备环氧琥珀酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g环氧琥珀酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钠、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到环氧琥珀酸改性壳聚糖；
S3、将硅藻土7份、活性炭3份、环氧羧酸改性壳聚糖20份（由质量比1:3的2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖组成）混合均匀，加入4份木醋液、90份水混合均匀，得到混合液；
S4、将混合液质量的3/4与465份水混合均匀，得到混料；
S5、将剩余的混合液中加入嗜酸乳杆菌4份、植物乳杆菌5份、副干酪乳杆菌3份、鼠李糖乳杆菌3份、微量元素5份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
实施例4
S1、制备2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g 2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钾、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖；
S2、制备环氧琥珀酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g环氧琥珀酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钠、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到环氧琥珀酸改性壳聚糖；
S3、将硅藻土7份、活性炭3份、环氧羧酸改性壳聚糖20份（由质量比1:1的2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖组成）混合均匀，加入4份木醋液、90份水混合均匀，得到混合液；
S4、将混合液质量的3/4与465份水混合均匀，得到混料；
S5、将剩余的混合液中加入嗜酸乳杆菌4份、植物乳杆菌5份、副干酪乳杆菌3份、鼠李糖乳杆菌3份、微量元素5份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
实施例5
S1、制备2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g 2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钾、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖；
S2、制备环氧琥珀酸改性壳聚糖：将1.5g吐温20溶于150g水中，边搅拌边加入3g环氧琥珀酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钠、30g壳聚糖，于95℃下反应6h，得到环氧琥珀酸改性壳聚糖；
S3、将硅藻土7份、活性炭3份、环氧羧酸改性壳聚糖20份（由质量比3:1的2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖组成）混合均匀，加入4份木醋液、90份水混合均匀，得到混合液；
S4、将混合液质量的3/4与465份水混合均匀，得到混料；
S5、将剩余的混合液中加入嗜酸乳杆菌4份、植物乳杆菌5份、副干酪乳杆菌3份、鼠李糖乳杆菌3份、微量元素5份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
实施例6
S1、制备环氧琥珀酸改性壳聚糖：将1.5g吐温80溶于150g水中，边搅拌边加入3g环氧琥珀酸混合均匀后，加入0.09g氢氧化钠、15g壳聚糖，于90℃下反应5h，得到环氧琥珀酸改性壳聚糖；
S2、将硅藻土5份、活性炭1份、环氧琥珀酸改性壳聚糖15份混合均匀，加入2份木醋液、63份水混合均匀，得到混合液；
S3、将混合液质量的3/4与322.5份水混合均匀，得到混料；
S4、将剩余的混合液中加入嗜酸乳杆菌3份、植物乳杆菌2份、副干酪乳杆菌5份、微量元素3份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
实施例7
S1、制备环氧琥珀酸改性壳聚糖：将1g吐温60溶于100g水中，边搅拌边加入2g 环氧琥珀酸混合均匀后，加入0.06g氢氧化钾、30g壳聚糖，于85℃下反应7h，得到环氧琥珀酸改性壳聚糖；
S2、将硅藻土10份、活性炭5份、环氧琥珀酸改性壳聚糖25份混合均匀，加入6份木醋液、120份水混合均匀，得到混合液；
S3、将混合液质量的3/4与622.5份水混合均匀，得到混料；
S4、将剩余的混合液中加入植物乳杆菌8份、副干酪乳杆菌6份、鼠李糖乳杆菌6份、微量元素8份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
对比例1
S1、将硅藻土7份、活性炭3份、壳聚糖20份混合均匀，加入4份木醋液、90份水混合均匀，得到混合液；
S2、将混合液质量的3/4与465份水混合均匀，得到混料；
S3、将剩余的混合液中加入嗜酸乳杆菌4份、植物乳杆菌5份、副干酪乳杆菌3份、鼠李糖乳杆菌3份、微量元素5份（硝酸铁、硝酸镁、硝酸锌、磷酸钙按照等质量混合而成）混合，并在混合的过程中喷淋混料，带喷淋混合完成后，于阴凉通风处自然晾干，造粒、干燥，得到复合微生物菌剂。
应用例：
（1）将某盐碱地土壤深耕深松进行破土处理，破土深度为40cm，暴晒5天后，平均分成9块，其中1块作为对照组，另外8块分别加入实施例1~7及对比例1得到的复合微生物菌剂，每亩用量为35kg，并翻挖耕耙混合均匀，处理4个月，测试参考pH值和土壤碱化度并参考LY-T 1215-1999《森林土壤水分-物理性质的测定》中的方法进行总孔隙度的测试；
土壤碱化度（%）=土壤交换性钠/阳离子交换量×100
（2）将经过步骤（1）处理的9块土地种植农作物玉米，待收获后，记录玉米的产量；
结果记录在表1。
表1 pH值、土壤碱化度、总孔隙度和玉米产量
由表1可以看出，本发明提供的复合微生物菌剂对盐碱地的改良具有好的效果，提高了农作物产量。
实施例1~2与对比例1相比，实施例1使用2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖，实施例2使用环氧琥珀酸改性壳聚糖，对比例1使用壳聚糖，实施例1~2得到的复合微生物菌剂对盐碱地的改良效果和农作物产量比对比例1高，说明使用2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸或环氧琥珀酸改性壳聚糖，可以解决壳聚糖的抑菌性能，提高菌种活性，从而提高了复合微生物菌剂对盐碱地的改良效果和农作物产量。
实施例3~5与实施例1~2相比，实施例1使用2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖，实施例2使用环氧琥珀酸改性壳聚糖，实施例3~5使用2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖，实施例3~5得到的复合微生物菌剂对盐碱地的改良效果好于实施例1~2，且农作物产量高于实施例1~2，说明使用2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖，比使用2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖或环氧琥珀酸改性壳聚糖改良盐碱地的效果好，且农作物产量高。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，包括以下质量份的组分：微生物菌群10~20份、硅藻土5~10份、活性炭1~5份、环氧羧酸改性壳聚糖15~25份、木醋液2~6份、微量元素3~8份；
所述环氧羧酸改性壳聚糖包括2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和/或环氧琥珀酸改性壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，所述环氧羧酸改性壳聚糖包括质量比为1:3~3:1的2-甲基-3-苯基环氧乙烷-2-羧酸改性壳聚糖和环氧琥珀酸改性壳聚糖。
3.根据权利要求1所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，所述环氧羧酸改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：将表面活性剂溶于水中，加入环氧羧酸、催化剂、壳聚糖，进行反应，得到环氧羧酸改性壳聚糖。
4.根据权利要求3所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，所述环氧羧酸与壳聚糖的质量比为1:5~15。
5.根据权利要求3所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，所述表面活性剂包括吐温20、吐温60、吐温80中的一种或几种；
所述催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，所述反应的温度为85~95℃、时间为5~7h。
7.根据权利要求1所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，所述微生物菌群包括嗜酸乳杆菌、植物乳杆菌、副干酪乳杆菌、鼠李糖乳杆菌中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂，其特征在于，所述微量元素包括钙、镁、锌、铁中的一种或几种。
9.根据权利要求1~8任意一项所述的一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1、将硅藻土、活性炭、环氧羧酸改性壳聚糖混合均匀，得到载体；
A2、将所述载体与木醋液、水混合均匀，得到混合液；
A3、将所述混合液质量的3/4与水混合均匀，得到混料；
A4、将剩余的混合液与微生物菌群、微量元素混合，并在混合过程中喷淋所述混料，干燥，造粒，得到用于改良盐碱地的复合微生物菌剂。
10.根据权利要求1~8任意一项所述的复合微生物菌剂或权利要求9所述的制备方法制备得到的复合微生物菌剂在改良盐碱地中的应用。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311097398.0A CN117106458A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN202311097398.0A CN117106458A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 一种用于改良盐碱地的复合微生物菌剂及其制备方法 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118420131A (zh) * | 2024-06-28 | 2024-08-02 | 河北华邦生物科技有限公司 | 一种养殖废水处理用助剂及养殖废水的处理方法 |
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2023
- 2023-08-29 CN CN202311097398.0A patent/CN117106458A/zh not_active Withdrawn
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