本發(fā)明涉及固體廢棄物再利用和土壤改良，具體涉及一種利用微生物菌劑活化煤基固廢制備鹽堿地土壤改良劑的方法。

背景技術(shù)：

1、煤矸石是煤礦開采和選礦過程中的副產(chǎn)品，具有良好的物理性質(zhì)，如良好的排水性和通氣性。風(fēng)化煤富含有機(jī)質(zhì)和礦物元素，有助于改善土壤結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)成分。近年來，環(huán)境保護(hù)需將廢棄物利用作為重要策略，減少煤矸石和風(fēng)化煤的堆砌對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響。煤矸石與風(fēng)化煤中含有的營(yíng)養(yǎng)元素，能夠?yàn)樽魑锷L(zhǎng)提供必要的微量元素和有機(jī)質(zhì)，提高土壤肥力，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

2、鹽堿地是由于水分蒸發(fā)、灌溉不當(dāng)、排水不良、或者沿海灘涂改造等原因造成，土地的鹽堿化導(dǎo)致土壤表面積聚鹽分，影響植物生長(zhǎng)，土地利用效率低。全球范圍內(nèi)，鹽堿地的面積逐年增加，我國(guó)的鹽堿地面積約為3000萬(wàn)公頃，其中濱海鹽堿地主要集中在沿海地區(qū)，尤其是東部沿海省份如江蘇、浙江、山東、遼寧等地。這些區(qū)域的鹽堿地通常位于海岸線附近，受海水侵蝕、地表水蒸發(fā)和地下水上升等因素的影響，導(dǎo)致土壤中鹽分積累和堿性增強(qiáng)。鹽堿地是重要的后備耕地，在當(dāng)前的耕地保護(hù)和糧食安全形勢(shì)下，對(duì)鹽堿地進(jìn)行生態(tài)治理，不僅可充分挖掘?yàn)I海鹽堿地綜合利用潛力，還可大大拓展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)空間，對(duì)保障國(guó)家糧食安全意義重大。

3、目前，煤矸石和風(fēng)化煤制備土壤改良劑的方法包括物理、化學(xué)和生物法，主要是通過將矸石和風(fēng)化煤的原料破碎，經(jīng)過高溫、酸堿或微生物菌劑進(jìn)行處理，然后添加一些有機(jī)或無(wú)機(jī)肥等制備得到，其中微生物菌劑活化矸石或風(fēng)化煤制備改良劑具備經(jīng)濟(jì)和環(huán)保特點(diǎn)。

4、通過微生物活化技術(shù)將煤矸石和風(fēng)化煤中的營(yíng)養(yǎng)元素進(jìn)行活化制備鹽堿土的土壤改良劑一方面可以實(shí)現(xiàn)廢物的增值利用，減輕對(duì)傳統(tǒng)化肥的依賴，降低農(nóng)業(yè)成本，另一方面煤矸石和風(fēng)化煤能夠改善土壤的結(jié)構(gòu)、改變土壤的ph值及電導(dǎo)率等指標(biāo)，幫助降低土壤中的鹽分濃度，提升土壤肥力。但是，由于鹽堿土中普遍養(yǎng)分低，鹽度高，大多數(shù)微生物存活率較低，并且煤矸石和風(fēng)化煤中無(wú)機(jī)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素種類豐富，需要多種微生物協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)其共同活化。微生物胞外活性組分在元素活化過程中扮演重要角色，但是目前技術(shù)鮮有涉及通過馴化培養(yǎng)方式提高活性組分表達(dá)量來提高營(yíng)養(yǎng)元素的活化率。目前，有關(guān)煤矸石和風(fēng)化煤制備鹽堿土改良劑在東北、西北等內(nèi)陸鹽堿地中有相關(guān)應(yīng)用，但是在濱海鹽堿地中應(yīng)用較少。所以，為了拓展煤矸石和風(fēng)化煤在濱海鹽堿地的土壤改良中的應(yīng)用，需要開發(fā)一種能夠適配煤矸石和風(fēng)化煤活化同時(shí)又能在鹽堿地中有較好改良效果的土壤改良劑。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種利用微生物菌劑活化煤基固廢制備鹽堿地土壤改良劑的方法，得到適合活化煤矸石和風(fēng)化煤的復(fù)合菌劑，拓展了煤矸石和風(fēng)化煤在濱海鹽堿地土壤改良中的應(yīng)用。

2、本發(fā)明的內(nèi)容是：一種利用微生物菌劑活化煤基固廢制備鹽堿地土壤改良劑的方法，包括以下步驟：

3、a)利用定向馴化的方法對(duì)微生物進(jìn)行耐鹽馴化，通過馴化提高微生物在氯化鈉中的存活率，淘汰不耐鹽的微生物，利用粘土提高微生物的胞外細(xì)胞成分量，使微生物更加耐鹽，微生物包括細(xì)菌和真菌，通過多種微生物協(xié)同作用和微生物參與元素活化的胞外物質(zhì)含量來提高元素的活化效率；

4、采用牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基培養(yǎng)對(duì)矸石中無(wú)機(jī)元素有活化效果的細(xì)菌至對(duì)數(shù)期，采用馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基培養(yǎng)對(duì)風(fēng)化煤有活化效果真菌至對(duì)數(shù)期，離心分離對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的細(xì)菌和真菌孢子；

5、將獲的細(xì)菌添加有質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％-10％氯化鈉和0.1％-0.5％粘土的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，將獲的真菌孢子轉(zhuǎn)到添加有質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％-10％氯化鈉和0.1％-0.5％粘土的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基中進(jìn)行馴化培養(yǎng)培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，離心分離出細(xì)菌和真菌孢子為第一次定向馴化組分；

6、將第一次馴化得到的細(xì)菌再次轉(zhuǎn)到新的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，新的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中的氯化鈉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在原基礎(chǔ)上增加2％，粘土添加量保持不變；將第一次馴化得到的真菌孢子轉(zhuǎn)到新的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，新的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基中的氯化鈉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)在原基礎(chǔ)上增加2％，粘土添加量保持不變，進(jìn)行第二次馴化培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期，離心離細(xì)菌和真菌孢子，得到第二次馴化培養(yǎng)物；重復(fù)本段步驟，再次將第二次馴化得到的細(xì)菌再次轉(zhuǎn)到新的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，將第二次馴化得到的真菌孢子轉(zhuǎn)到新的馬鈴薯葡萄糖培養(yǎng)基中進(jìn)行馴化培養(yǎng)，每次轉(zhuǎn)移的新培養(yǎng)基中的氯化鈉質(zhì)量百分?jǐn)?shù)增加2％，粘土含量保持不變進(jìn)行定向馴化，通過提升其高鹽濃度下細(xì)胞量和細(xì)胞外活性組分的表達(dá)量，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的馴化次數(shù)，或者新的培養(yǎng)基中氯化鈉濃度上升至細(xì)菌和真菌都不再增長(zhǎng)后停止馴化；

7、b)將完成定向馴化的微生物菌株進(jìn)行復(fù)配，得到復(fù)合微生物菌劑；

8、c)將煤矸石和風(fēng)化煤破碎篩分后按照質(zhì)量比1:1～1:3進(jìn)行混合；

9、d)利用復(fù)合微生物菌劑對(duì)煤矸石和風(fēng)化煤中營(yíng)養(yǎng)組分進(jìn)行活化，提高營(yíng)養(yǎng)元素活化效率，得到土壤調(diào)理劑。

10、進(jìn)一步，步驟a)中煤矸石和風(fēng)化煤經(jīng)破碎后過100目標(biāo)準(zhǔn)篩處理。

11、進(jìn)一步，針對(duì)細(xì)菌和真菌的預(yù)設(shè)的馴化次數(shù)不少于3次，馴化后的細(xì)菌和真菌菌株在改良培養(yǎng)基培養(yǎng)至對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期時(shí)細(xì)胞數(shù)量達(dá)到108個(gè)/ml。

12、進(jìn)一步，離心分離過程中，離心參數(shù)為培養(yǎng)過程細(xì)菌和真菌孢子接種量為10％，培養(yǎng)體系100ml，溫度30℃，用高速離心機(jī)10000rpm，4℃離心15min；分離為加熱提取方法。

13、進(jìn)一步，步驟b)中復(fù)合微生物菌劑的配方為：微生物菌株復(fù)配比例對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)菌和真菌培養(yǎng)液體積比為1:1至4:1。

14、進(jìn)一步，細(xì)菌為巨大芽胞桿菌和膠質(zhì)芽孢桿菌，真菌為哈茨木霉菌和微紫青霉菌，包括如下重量份的各組分：巨大芽胞桿菌25-40份、膠質(zhì)芽孢桿菌25-40份、哈茨木霉菌10-25份和微紫青霉菌10-25份。

15、進(jìn)一步，土壤調(diào)理劑的制備方法為：將復(fù)合微生物菌劑和煤矸石和風(fēng)化煤混合物按照質(zhì)量比1:5至1:20混合通風(fēng)發(fā)酵培養(yǎng)20-30d，培養(yǎng)期間濕度維持在40-60％，通風(fēng)發(fā)酵，溫度控制在30-40℃，得到土壤調(diào)理劑，其特征在于水分≤20％，ph≤7.00，有機(jī)質(zhì)含量≥560mg/kg，堿解氮≥200mg/kg，速效磷≥300mg/kg，速效鉀≥200mg/kg；

16、一種利用微生物菌劑活化煤基固廢制備鹽堿地土壤改良劑的方法制備的土壤改良劑，具有良好的生態(tài)利用性能，并能有效增強(qiáng)微生物在鹽堿地土壤中的存活率，鹽堿土壤性質(zhì)包括有機(jī)質(zhì)含量，總氮、磷、鉀，ph得到明顯改進(jìn)。

17、進(jìn)一步，將土壤改良劑與鹽堿土壤以質(zhì)量比為1:1～1:4進(jìn)行混配。

18、有益效果：本發(fā)明通過對(duì)現(xiàn)有商業(yè)菌種進(jìn)行特殊的定向馴化，提高菌種胞外活性物質(zhì)含量，提升煤矸石和風(fēng)化煤中營(yíng)養(yǎng)元素的活化效率和鹽堿環(huán)境中的生存能力，然后進(jìn)行菌種復(fù)配得到同時(shí)活化煤矸石和風(fēng)化煤種無(wú)機(jī)和有機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素的復(fù)合菌劑，通過固態(tài)發(fā)酵制備土壤改良劑，最后進(jìn)行鹽堿土壤改良，提升土壤性質(zhì)。通過該方法制備的土壤改良劑具備同時(shí)活化煤矸石和風(fēng)化煤種有機(jī)和無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素的特點(diǎn)，提高了鹽堿土種功能微生物的存貨率，并能有效改進(jìn)鹽堿土的土壤性質(zhì)，具有很好的應(yīng)用前景。

19、附表說明

20、圖1為本發(fā)明實(shí)施例中不同馴化次數(shù)后四種微生物的狀態(tài)比較示意圖；a.對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期細(xì)胞濃度,b.細(xì)胞胞外活性組分的含量，d1表示第一次馴化，d2表示第二次馴化，d3表示第三次馴化。