本發(fā)明涉及一種土壤調理劑，尤其涉及一種用于修復重金屬土壤的調理劑及其制備方法。
背景技術：
土壤是人類賴以生存的要素之一，是動植物生存的保障。伴隨著現(xiàn)代社會發(fā)展，人類活性產(chǎn)生了大量的污染物，這些污染物進入土壤引起重金屬含量超標。重金屬超標對動植物生長，人類健康都有很大危害。防治和修復污染土壤已經(jīng)刻不容緩。
土壤調理劑的修復原理是改變土壤的物理、化學性質以及微生態(tài)環(huán)境，通過對重金屬的吸附、沉淀或共沉淀作用，改變了重金屬在土壤中的存在狀態(tài)，從而降低其生物有效性和遷移性。污染土壤的治理方法通常有生物修復、化學修復及工程措施等。工程治理措施往往因工程量大、費用高，并且有可能對土壤生態(tài)功能造成破壞而受到限制；生物修復具有實施簡單、無污染等優(yōu)點，但現(xiàn)階段大多數(shù)土壤調理劑的質量參差不齊，修復效果慢。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明公開了一種用于修復重金屬土壤的調理劑及其制備方法，用以解決現(xiàn)有技術中修復效果慢的問題。
本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
一種用于修復重金屬土壤的調理劑，其中，按照重量份數(shù)選擇聚谷氨酸2-10份制備含量4％以上的含聚谷氨酸發(fā)酵液，與鼠李糖脂0-0.5份攪拌混合生成混合液；牡蠣殼30-50份，對牡蠣殼進行烘干和研磨生成牡蠣殼粉；將所述合液霧化均勻的噴涂在所述牡蠣殼粉表面；將所述牡蠣殼粉與生物質炭20-30份、腐植酸10-20份混勻。
如上所述的用于修復重金屬土壤的調理劑，其中，所述聚谷氨酸為由微生物發(fā)酵產(chǎn)物γ-聚谷氨酸。
一種如權利要求1所述的用于修復重金屬土壤的調理劑的制備方法，其中，具體步驟如下：
步驟一：將聚谷氨酸發(fā)酵液與鼠李糖脂混合攪拌生成混合液；
步驟二：對牡蠣殼進行烘干，烘干后進行研磨，形成牡蠣殼粉；
步驟三：通過噴霧裝置將混合液充分霧化，均勻的噴涂在牡蠣殼粉表面，使牡蠣殼粉充分包膜；
步驟四：將包膜后的牡蠣殼粉與生物炭、腐植酸充分混合。
如上所述的用于修復重金屬土壤的調理劑的制備方法，其中，步驟二中，對牡蠣殼進行研磨，研磨至細度60-100目。
如上所述的用于修復重金屬土壤的調理劑的制備方法，其中，步驟一中，將聚谷氨酸制備成聚谷氨酸發(fā)酵液。
如上所述的用于修復重金屬土壤的調理劑的制備方法，其中，步驟五：完成混合后分批進行包裝，每包10±1kg。
綜上所述，由于采用了上述技術方案，本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中的調理劑對土壤的修復效果慢的問題，本發(fā)明采用微生物發(fā)酵產(chǎn)品和天然產(chǎn)物進行復配，制備成土壤調理劑，對土壤無二次污染，減少重金屬向農(nóng)作物的遷移，能夠有效降低農(nóng)作物對重金屬污染土壤中的重金屬的吸收，顯著提高了作物的產(chǎn)量。本發(fā)明還具有保肥、緩釋功能，符合國家對減肥減藥的大方針政策。
具體實施方式
下面對本發(fā)明做進一步描述：一種用于修復重金屬土壤的調理劑，其中，按照重量份數(shù)選擇聚谷氨酸2-10份制備含量4％以上的含聚谷氨酸發(fā)酵液，與鼠李糖脂0-0.5份攪拌混合生成混合液；牡蠣殼30-50份，對牡蠣殼進行烘干和研磨生成牡蠣殼粉；將所述合液霧化均勻的噴涂在所述牡蠣殼粉表面；將所述牡蠣殼粉與生物質炭20-30份、腐植酸10-20份混勻。
具體的，本發(fā)明之所以采用以上材料是因為：生物質炭由于其炭表面帶負電能與金屬陽離子之間能產(chǎn)生靜電相互作用，炭表面的酸性炭質的離子發(fā)生交換作用，同時大量微孔結構為吸附重金屬提供了吸附位點，生物質炭還能通過共沉淀作用，表面官能團的絡合作用來吸附重金屬。生物炭富含微孔，不但可以補充土壤的有機物含量，還可以有效地保存水分和養(yǎng)料，提高土壤肥力。其孔洞結構十分容易聚集營養(yǎng)物質和有益微生物，從而使土壤變得肥沃，利于植物生長，實現(xiàn)增產(chǎn)的同時讓農(nóng)業(yè)更具持續(xù)性。
腐殖酸含有羥基、酚經(jīng)基和醒基等活性功能團，具有親水性、吸附性、離子交換性、絡合性、氧化還原性和生物活性，可與水溶態(tài)、吸附態(tài)的生物有效性重金屬離子發(fā)生吸附、離子交換、氧化還原、絡合螯合等各種反應，使重金屬離子被絡合和螯合固定或吸附固定，降低重金屬離子生物有效性。
牡蠣殼由礦物質和蛋白多糖等有機物組成，礦物質以鈣元素為主，還有鈉、鋇、銅、鐵、鎂、錳、鎳、鍶等多種微量元素。牡蠣殼由角質層、棱柱層、珍珠層組成，主要部分為棱柱層，呈葉片狀結構，含大量微孔，具有較強的吸附能力
聚谷氨酸是一種微生物發(fā)酵產(chǎn)生的水溶性多聚氨基酸，主鏈上大量的游離羧基可進行交聯(lián)、螯合、衍生化等反應。具有優(yōu)良的水溶性、超強的吸附性和生物可降解性，是作為保水劑、重金屬離子吸附劑、緩釋劑的優(yōu)良載體。
鼠李糖脂是一種由細菌產(chǎn)生的生物表面活性劑，通常，一到兩個呈親水性的鼠李糖分子與一到兩個呈疏水性的飽和或不飽和脂肪酸長鏈相連接，化學結構多樣，具有陰離子基團，可以螯合金屬陽離子。
本發(fā)明利用發(fā)酵產(chǎn)品聚谷氨酸和鼠李糖脂與天然的牡蠣殼粉進行復合，利用相互之間的螯合反應，能有效鎖住牡蠣殼內(nèi)的鈣以及其他多種微量元素，緩慢釋放，有利于植物的吸收，另一方面該各組分對重金屬陽離子都有螯合和吸附作用，能有效的固定重金屬，減少農(nóng)作物對重金屬的吸收；聚谷氨酸還具有保水、緩釋作用。
進一步的，所述聚谷氨酸為由微生物發(fā)酵產(chǎn)物γ-聚谷氨酸。
一種如權利要求1所述的用于修復重金屬土壤的調理劑的制備方法，其中，具體步驟如下：
步驟一：將聚谷氨酸發(fā)酵液與鼠李糖脂混合攪拌生成混合液；
步驟二：對牡蠣殼進行烘干，烘干后進行研磨，形成牡蠣殼粉；
步驟三：通過噴霧裝置將混合液充分霧化，均勻的噴涂在牡蠣殼粉表面，使牡蠣殼粉充分包膜；
步驟四：將包膜后的牡蠣殼粉與生物炭、腐植酸充分混合。
進一步的，步驟二中，對牡蠣殼進行研磨，研磨至細度60-100目。
進一步的，步驟一中，將聚谷氨酸制備成聚谷氨酸發(fā)酵液。
進一步的，步驟五：完成混合后分批進行包裝，每包10±1kg。
在本發(fā)明的具體實施過程中，本發(fā)明可以采用以下的材料配比：聚谷氨酸8份，鼠李糖脂0.2份，牡蠣殼45份，生物質炭30份，腐殖酸16.8份。并對應的，采用以下的方式制備：
(1)牡蠣殼粉：選用優(yōu)質的牡蠣殼，經(jīng)過烘干，研磨(細度60-100目)45份；
(2)將含聚谷氨酸發(fā)酵液(含量4％以上)8份與鼠李糖脂0.2份混合，攪拌30小時；
(3)采用噴霧裝置使上述混合液充分霧化，均勻的噴涂于成品牡蠣殼粉的表面，使牡蠣殼粉充分包膜；
(4)將上述產(chǎn)品和生物質炭30份、腐植酸16.8份充分混勻，既的所述土壤調理劑。
在本發(fā)明的具體實施過程中，本發(fā)明還可以采用以下的材料配比：聚谷氨酸10份，鼠李糖脂0.5份，牡蠣殼48份，生物質炭27份，腐殖酸14.5份。并對應的，采用以下的方式制備：
(1)牡蠣殼粉：選用優(yōu)質的牡蠣殼，經(jīng)過烘干，研磨(細度60-100目)48份
(2)將含聚谷氨酸發(fā)酵液(含量4％以上)10份與鼠李糖脂0.2份混合，攪拌30小時。
(3)采用噴霧裝置使上述混合液充分霧化，均勻的噴涂于成品牡蠣殼粉的表面，使牡蠣殼粉充分包膜。
(4)將上述產(chǎn)品和生物質炭27份、腐植酸14.5份充分混勻，既的所述土壤調理劑。
本發(fā)明制備的產(chǎn)品，對產(chǎn)品的效果，通過具體的試驗，進行了測試(測試地點：湖南省永州市寧遠縣)，試驗結果如下：
1.試驗地點：
試驗地為水稻田，常年種植水稻。水稻品種為湘秈11號，土壤理化性狀如表1.
表1供試土壤基本理化性狀
2、試驗設計：
試驗設兩個處理，處理內(nèi)容如下：
對照組ck：常規(guī)施肥。
處理組土壤調理劑：常規(guī)施肥+本發(fā)明土壤調理劑(使用量10kg/畝)；
每個處理3次重復，小區(qū)面積為30㎡，按隨機區(qū)組排列。小區(qū)間設隔離行，各小區(qū)間田埂用塑料薄膜鋪蓋至田間土表30cm以下，避免串水串肥。
土壤調理劑的使用方法：
試驗田翻耕、耙碎、整平后，做好小區(qū)間的田埂，然后按處理把土壤調理劑均勻撒施在對應的小區(qū)內(nèi)，隨即耙勻。1-2天再施基肥，移栽水稻。
樣品采集與處理：試驗開始前取基礎土壤，測定土壤基本理化性質及重金屬和有效態(tài)含量。水稻收獲后每個試驗小區(qū)取0-15cm土壤樣，測定重金屬有效態(tài)含量。水稻成熟后各小區(qū)單打單收，統(tǒng)計產(chǎn)量，并取樣分析大米及植株重重金屬含量，大米及植株樣品采用微波消解后用icp-ms進行重金屬含量的測定。
不同處理的水稻產(chǎn)量及稻草干重
不同處理的稻草重金屬含量
不同處理的水稻產(chǎn)量及稻草干重
結論
以上試驗說明，施用本土壤調理機能夠鈍化土壤重金屬的活性，有效降低水稻對重金屬的吸收累計，促進水稻的產(chǎn)量的提高。
本發(fā)明制備的產(chǎn)品，對產(chǎn)品的效果，再次通過試驗，進行了測試：
1.試驗地點
試驗安排在湖南省長沙縣，試驗地為水稻田，常年種植水稻。水稻品種為湘秈13號，土壤理化性狀如表.
表2供試土壤基本理化性狀
2、試驗設計
試驗設兩個處理，處理內(nèi)容如下：
對照組ck：常規(guī)施肥。
處理組土壤調理劑：常規(guī)施肥+本發(fā)明土壤調理劑(使用量5kg/畝)；
每個處理3次重復，小區(qū)面積為30㎡，按隨機區(qū)組排列。小區(qū)間設隔離行，各小區(qū)間田埂用塑料薄膜鋪蓋至田間土表30cm以下，避免串水串肥。
土壤調理劑的使用方法
試驗田翻耕、耙碎、整平后，做好小區(qū)間的田埂，然后按處理把土壤調理劑均勻撒施在對應的小區(qū)內(nèi)，隨即耙勻。1-2天再施基肥，移栽水稻。
樣品采集與處理：試驗開始前取基礎土壤，測定土壤基本理化性質及重金屬和有效態(tài)含量。水稻收獲后每個試驗小區(qū)取0-15cm土壤樣，測定重金屬有效態(tài)含量。水稻成熟后各小區(qū)單打單收，統(tǒng)計產(chǎn)量，并取樣分析大米及植株重重金屬含量，大米及植株樣品采用微波消解后用icp-ms進行重金屬含量的測定。
不同處理的稻草重金屬含量
不同處理的稻米重金屬含量
不同處理的水稻產(chǎn)量及稻草干重
通過以上的兩個試驗可以充分說明，施用本土壤調理機能夠鈍化土壤重金屬的活性，有效降低水稻對重金屬的吸收累計，促進水稻的產(chǎn)量的提高。