CN105315998A - 降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂及其应用，属于重金属土壤修复领域。所述钝化剂由以下重量配比的原料混合而成：微生物菌剂5～20份、石榴果渣10～30份、咖啡渣15～35份、北虫草培养基残基5～30份、蓝莓果渣10～35份。与现有技术相比，本发明的钝化剂可显著治理铅、铬轻度污染的碱性农田土壤，且低成本、操作管理简单，具有很好的推广应用价值。

Description

降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂及其应用

技术领域

本发明涉及微生物领域，具体地说是降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂及其应用。

背景技术

2014年全国土壤污染状况调查公报显示，我国农田重金属污染情况主要集中在铬、镉、铅、砷、汞等方面，其污染超标主要以轻度、轻微为主，重度污染的比例相对较少一些。

目前，针对农田重金属污染，国内外的治理方法主要有通过原位施用石灰、磷酸盐、硅酸盐、粘土矿物、壳聚糖进行钝化治理，以及通过添加生物炭、种植超富集植物等等技术手段治理。异位修复技术包括客土、电动修复、淋洗、堆制发酵等手段。目前的这些技术，或有一定的适用范围的限制，或易产生二次污染，或对食品安全造成影响，或成本过高，或是单一成分组成效果不明显，有的甚至是难以克服的技术难点，如何解决这些技术难点，如何走出目前研究的困境和误区，如何在生态安全的前提下从技术概念进行整体意义上的创新和技术再造，是当前迫切需要解决的一大科学难题。

农田土壤是个复杂的有机无机复合体，其生物肥力则处于中枢和核心地位，而土壤生物肥力的核心是土壤微生物的特性，一般情况下，土壤中的土壤有益微生物有自我修复能力，可自我净化土壤污染，但是我国在土壤肥力的建设过程中，偏重化学肥料的投入，长期忽视土壤生物肥力的培育，导致土壤生物多样性下降，加之忽视推行轮作换茬和保护性耕作技术，土壤生物群落遭到破坏，土壤养分的生物化学转化过程受到严重阻碍，导致土壤中土著有益微生物及土壤功能酶类等多种物质大大减少、这样一来仅仅依靠土壤自净消除污染的周期就变得很长，而当重金属浓度超过一定范围后，土壤基本丧失自净能力，因此,这时完全依靠自净能力修复土壤重金属污染，变得不切实际了。

碱性土壤可以分为轻度碱性、中度碱性和重度碱性，轻度碱性土壤的PH值一般为7.1-8.5。有些碱性农田土壤长期受污水灌溉、施用污泥、化工厂灰尘等因素的影响，还伴随重金属污染。相关研究发现，土壤中的Pb和Cr的释放量随着土壤pH值的变化而变化，其中，强碱性条件可有效促进土壤中铅的释放，中、强酸性条件次之，弱酸、弱碱及中性条件对土壤中铅的释放不利；酸性土壤中铬的存在形态主要为三价铬化合物，90%以上迅速被土壤吸附固定，但相关实验已证明，在pH6.5-8.5的条件下，土壤的三价铬能被氧化为六价铬，因此，碱性土壤中铅、铬等重金属的潜在危害不容忽视。

现有碱性农田土壤重金属污染修复技术成本高、修复剂单一、修复年限长，很难用于生产实践。因此，在耕地资源有限的情况下，如何修复重金属污染土壤，尤其是把碱性土壤重金属污染地修复成良田，是农业科技工作者孜孜以求的目标。

发明内容

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂。

本发明进一步的技术任务是提供上述钝化剂的应用。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂，其特点是该钝化剂由以下重量配比的原料混合而成：

微生物菌剂5～20份

石榴果渣10～30份

咖啡渣15～35份

北虫草培养基残基5～30份

蓝莓果渣10～35份。

为了达到最好的技术效果，上述原料的重量配比优选为：

微生物菌剂10～15份

石榴果渣15～25份

咖啡渣20～30份

北虫草培养基残基15～25份

蓝莓果渣15～30份。

最佳为：

微生物菌剂12份

石榴果渣24份

咖啡渣24份

北虫草培养基残基20份

蓝莓果渣20份。

所述微生物菌剂可选用现有技术中芽孢杆菌属中的任意一种，如解淀粉芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌、苏云金芽孢杆菌等。通过长时间的试验及对铬、铅污染处理筛选，所述微生物菌剂优选为解淀粉芽孢杆菌，且钝化剂中活菌总数优选为20×10⁸～100×10⁸个/g。

微生物菌剂的菌种可自中国工业微生物菌种保藏管理中心或中国农业微生物菌种保藏管理中心，经以下菌种活化、培养、发酵等步骤即可得到应用于本发明的微生物菌剂：

（1）斜面菌种活化

试管斜面为营养琼脂培养基，于37℃培养18-24h；

（2）摇瓶培养

液体培养基用牛肉蛋白胨液体培养，37℃，12h,180r/min，装液量30ml/250mL；

（3）200L种子罐培养

液体培养基为玉米粉1%，糖蜜2%，酵母膏0.2,MgSO₄·7H₂O0.1g/L，K2HPO40.2g/L；接种量0.3%-0.5%，37℃，通气比为1:0.5(V／V·m)，24h。

（4）发酵床浅盘发酵培养

固体培养基采用麸皮秸秆培养基，麸皮和秸秆粉按5:1（质量比）混合，再按1：（1.2-1.3）的料水比加入水混合均匀，不能有大的结块，以免灭菌不彻底。混合均匀的培养基放入卧式蒸汽灭菌锅灭菌60-90min；

发酵床结构：长度5.5-8.0m，宽度1.5-2.5m，高度0.5-0.6米；

将获得的芽孢杆菌种子罐种子以10%-15%（体积比）的接种量接种于经灭菌降温至40-50℃的芽孢杆菌固体培养基中，料菌均匀后，堆积1-2h，上发酵床摊平，厚度30-35cm；

发酵过程控制：整个发酵过程分为两个阶段，第一阶段为前22h的发酵控制过程，其中前10h为静止期，10h后间断通风控制温度在37℃，20h左右第一次翻曲，第二阶段23-40h，其中28-30h第二次翻曲，控制温度在37℃，直至发酵结束。发酵期间定时镜检，当芽孢率达到80%以上停止发酵，60℃低温烘干，得到浅褐色均匀粉末状解淀粉芽孢杆菌。

采用上述方法生产的解淀粉芽孢杆菌置于室温环境且无阳光直射的环境下存放12个月后菌种的死亡率不超过10%。

所述石榴果渣是石榴经榨汁后的副产物，它是皮籽混合物，含有大量的多酚类物质、植酸、花青素、果胶、有机酸、氨基酸、单宁等物质，可以为本发明所述钝化剂提供大量的羟基、醇羟基、羰基、羧基等功能基团，达到吸附、螯合、钝化重金属的效果。

所述咖啡渣为是经过烘焙的咖啡豆在萃取了咖啡精华之后的剩余物，含有大量纤维素、多酚类物质、咖啡鞣酸，可以为本发明所述钝化剂提供醇羟基、酚羟基、羧基，达到脱除、置换、螯合、沉淀重金属的效果，除此之外，咖啡渣为弱酸性，且还含有大量的氮、磷、钾、镁、可以促进植物生长、改良盐碱地。

所述北虫草培养基残基为采收北冬虫夏草后的栽培废料，富含特有的虫草素、虫草多糖、虫草酸、虫草多肽、多种氨基酸、维生素、不饱和脂肪酸等营养成分，可以为本发明所述钝化剂提供羟基、羧基等负离子基团，达到络合、吸附重金属的效果，此外还可为土壤中的有益微生物和钝化剂中的微生物提供营养。

所述蓝莓果渣为石榴经榨汁后的副产物，它是皮籽混合物，富含花青素、有机酸、蓝莓多糖、果胶、酚酸、钙、磷、钾，可以为本发明所述钝化剂提供酚基、羧基、矿物质，达到螯合重金属、为微生物和植物提供营养的效果。

申请人经大量试验发现，由微生物菌剂、石榴果渣、咖啡渣、北虫草培养基残基、蓝莓果渣混合而成的钝化剂既可以显著降低土壤（尤其是碱性土壤）中重金属有效态的含量，还能改善作物的品质、增强土壤肥力、杀死土壤中的病害菌和线虫、促进作物生长、保持土壤生态平衡、提高碱性土壤中氢离子浓度，改善作物的生长状况，即，本发明钝化剂可以在碱性农田土壤重金属修复中应用，使受到重金属污染的碱性土壤可以正常种植作物。

究其原理，该钝化剂中的微生物特有结构和胞外代谢产物如蛋白质、有机酸、多糖等可以导致细胞内累积吸附作用、生物性甲基化作用、沉降作用、螯合作用，以及石榴果渣、咖啡渣、北虫草培养基残基、蓝莓果渣中的多糖物质、酚类物质、有机酸物质等带有大量的醇羟基、羰基、羧基等功能集团吸附、螯合重金属。钝化剂中的这些物质可能能够最大程度的发挥协同作用，从而大幅度降低土壤中重金属有效态含量，将其转变为其他毒性降低、稳定性较强的形态，从根源上解决了土壤及环境污染问题，

作为优选，本发明所述钝化剂修复的土壤为铬、铅重金属污染时，修复效果最佳。其中铬浓度为250～500mg/kg，铅浓度为250～500mg/kg，土壤pH值7.1～8.5。

作为优选，本发明所述钝化剂在对小麦、玉米、北方旱稻种植土壤进行修复时，修复效果最佳，且作用生长品质可得到明显提升。

本发明农田土壤重金属修复剂可单独使用，也可以与基肥、复合肥混合使用，每亩每季使用量优选为50～150kg/亩。

本发明降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂及其使用方法与现有技术相比具有以下突出的有益效果：

（一）该钝化剂通过其中的有益微生物的特殊结构及胞外分泌物如蛋白质、氨基酸、多糖等，通过吸附、螯合、沉淀等作用，以及土壤重金属钝化剂中的石榴果渣、咖啡渣、北虫草培养基残基、蓝莓果渣含有多糖、花青素、有机酸、酚酸、多酚等物质，它们带有大量的酚基、羟基、醇羟基、羰基、羧基等功能基团亦可通过吸附、螯合等作用，可明显修复碱性土壤中铬、铅重金属污染，通过微生物和石榴果渣、咖啡渣、北虫草培养基残基、蓝莓果渣的协同作用，可使种植北方玉米、小麦、水稻的碱性土壤轻度污染的铬、铅全量和有效态含量都分别降低幅度可达40%以上；

（二）该钝化剂能够增强土壤肥力、杀死土壤中的病害菌和线虫、促进作物生长、保持土壤生态平衡、提高碱性土壤中氢离子浓度，降低pH，适宜于绿色可持续农业生产施用，具有重要的社会、经济效益和广泛的应用前景；

（三）微生物菌剂可采用固态好氧发酵，发酵设备构造简单、易操作、投资少、能耗低、后处理简便、污染少、基本无废水排放。

具体实施方式

以具体制备实施例、实验例对本发明的降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂及其使用方法作以下详细地说明。

实施例一

解淀粉芽孢杆菌菌粉的制备：

解淀粉芽孢杆菌菌种购自中国工业微生物菌种保藏管理中心，编号为CICC23921,形态为冻干粉。

（1）斜面菌种活化

试管斜面为营养琼脂培养基，于37℃培养20h。

（2）摇瓶培养

液体培养基用牛肉蛋白胨液体培养，37℃，12h,180r/min，装液量30ml/250mL。

（3）200L种子罐培养

液体培养基为玉米粉1%，糖蜜2%，酵母膏0.2,MgSO₄·7H₂O0.1g/L，K2HPO40.2g/L；接种量0.35%，37℃，通气比为1:0.5，培养24h。

（4）发酵床浅盘发酵培养

固体培养基采用麸皮秸秆粉培养基，麸皮和秸秆粉按5:1（质量比）混合，再按1：1.2的料水比加入水混合均匀，不能有大的结块，以免灭菌不彻底。混合均匀的培养基放入卧式蒸汽灭菌锅灭菌90min。

发酵床结构：长度6.0m，宽度2m，高度0.5米。

将获得的解淀粉芽孢杆菌种子罐种子以12%的接种量接种于经灭菌降温至40℃的解淀粉芽孢杆菌固体培养基中，料菌均匀后，堆积1.5h，上发酵床摊平，厚度30cm。

发酵过程控制：整个发酵过程分为两个阶段，前10h为静止期，10h后间断通风控制温度在37℃，20h左右第一次翻曲，到第30h时进行第二次翻曲，控制温度在37℃，直至发酵结束。发酵期间定时镜检，当芽孢率达到88.56%，60℃低温烘干，得到浅褐色均匀粉末，活菌总数为200×10⁸个/g，将置于室温环境且无阳光直射的环境下存放12个月后菌种的死亡率为8.78%，产品在1年内使用依旧高于国家标准。

实施例二

苏云金芽孢杆菌菌粉的制备：

苏云金芽孢杆菌菌种购自中国农业微生物菌种保藏管理中心，编号为ACCC03343,形态为冻干粉。

（1）斜面菌种活化

试管斜面为牛肉膏蛋白胨培养基，于34℃培养20-24h。

（2）摇瓶培养

液体培养基用牛肉蛋白胨液体培养，34℃，15h,200r/min，装液量35ml/250mL。

（3）200L种子罐培养

液体培养基为豆粕3%，红糖0.5%，淀粉0.25%，MgSO₄·7H₂O0.5g/L，MnSO₄0.15%，K₂HPO₄0.2g/L，CaCO₃0.01%；接种量0.2%-0.3%，于34℃，通气比为1:0.5，培养20h。

（4）通风发酵池固态发酵

固体培养基采用麸皮稻壳培养基，麸皮和稻壳粉按5:1（质量比）混合，再按1：1.3的料水比加入水混合均匀，不能有大的结块，以免灭菌不彻底。混合均匀的培养基放入卧式蒸汽灭菌锅灭菌75min。

通风发酵池结构：长度6m，宽度2m，高度0.5米。

经灭菌降温至34℃的苏云金芽孢杆菌固体培养基装填如通风发酵池中，将获得的解淀粉芽孢杆菌种子罐种子以10%的接种量接种于固体培养基中，料菌均匀后厚度30-35cm。

发酵过程控制：前8h为静止期，在发酵时间为18h时进行第一次翻曲，之后间断通风控制温度在34℃，至发酵时间为30h时进行第二次翻曲。发酵期间定时镜检，当芽孢率达到80%以上停止发酵，60℃低温烘干。

生产出的苏云金芽孢杆菌浅褐色均匀粉末，置于室温环境且无阳光直射的环境下存放12个月后菌种的死亡率不超过10%，保证产品在1年内使用依旧高于国家标准。

实施例三

配方1：

解淀粉芽孢杆菌粉（活菌数5亿/克，购自山东新超农业科技有限公司）420Kg；

咖啡渣粉（细度≥80%，购自山东今日咖啡有限公司）600Kg

北虫草培养基残基粉（细度≥80%，购自山东德州东方生物技术研究所）480Kg；

蓝莓果渣粉（细度≥80%，购自大兴安岭百盛蓝莓科技开发有限公司）840Kg；

石榴果渣（细度≥80%，购自山东珀默珀尼卡果汁有限公司）480Kg。

制备方法：

卧式双轴桨叶混合机型号SSHJ-7（购自济南研一机械设备有限公司）。

调整搅拌机、进入待机状态，启动机器，将配方量的解淀粉芽孢杆菌粉、咖啡渣粉、北虫草培养基残基粉、蓝莓果渣粉进行搅拌，当上述原料混合均匀度达到6成以上时，按比例投入灵芝多糖粉，继续搅拌直到所有原料完全混匀，全自动搅拌整个过程2-3分钟。从混合机出来的土壤重金属钝化剂水分为10.32%，总活菌数22.5×10⁸CFU/mL。

实施例四

配方：

解淀粉芽孢杆菌粉（实施例一制得）300Kg；

咖啡渣粉（细度≥80%，购自山东今日咖啡有限公司）840Kg

北虫草培养基残基粉（细度≥80%，购自山东德州东方生物技术研究所）720Kg；

蓝莓果渣粉（细度≥80%，购自大兴安岭百盛蓝莓科技开发有限公司）480Kg；

石榴果渣（细度≥80%，购自山东珀默珀尼卡果汁有限公司）600Kg。

制备方法：同实施例二所述制备方法。所得重金属钝化剂水分为8.57%，总活菌数20.11×108CFU/mL。

实施例五

配方：

解淀粉芽孢杆菌粉（实施例一制得）360Kg；

咖啡渣粉（细度≥80%，购自山东今日咖啡有限公司）720Kg

北虫草培养基残基粉（细度≥80%，购自山东德州东方生物技术研究所）600Kg；

蓝莓果渣粉（细度≥80%，购自大兴安岭百盛蓝莓科技开发有限公司）600Kg；

石榴果渣粉（细度≥80%，购自山东珀默珀尼卡果汁有限公司）720Kg。

制备方法：制备方法：同实施例二所述制备方法。所得重金属钝化剂水分为11.14%，总活菌数20.39×108CFU/mL。

实施例六

配方：

苏云金芽孢杆菌粉（实施例二制得）360Kg；

咖啡渣粉（细度≥80%，购自山东今日咖啡有限公司）720Kg

北虫草培养基残基粉（细度≥80%，购自山东德州东方生物技术研究所）600Kg；

蓝莓果渣粉（细度≥80%，购自大兴安岭百盛蓝莓科技开发有限公司）600Kg；

石榴果渣粉（细度≥80%，购自山东珀默珀尼卡果汁有限公司）720Kg。

制备方法：制备方法：同实施例二所述制备方法。所得重金属钝化剂水分为10.82%，总活菌数20.27×108CFU/mL。

本发明农田土壤重金属修复剂可单独使用，也可以与基肥、复合肥混合使用，每亩每季使用量：50～150kg/亩。施于土壤中，明显降低土壤中铬、铅离子的有效态浓度，降低幅度可达40%以上，除此之外，还可增加土壤内的有机质含量，提高土壤的肥力；达到解钾、释磷、固氮的目的，使板结的土壤得到迅速改良；使不健康的处于病态的土壤恢复自身的自创力和再生性，使其恢复到原生态的土壤结构。应用于玉米、小麦等种植业中，可减少化肥30％左右的用量，减少农药的用量，使作物根部迅速生长、深扎，提高农产品的产量、质量、品质，使其达到有机农产品的标准。

【实验例1】

2014年5月10日-2014年10月1日在辽宁省鞍山海城市东四管理区东四双村进行了196亩集中连片的农田土壤重金属污染修复示范工作。对选取的示范基地进行土壤（耕作层20cm）污染现状调查监测，结果表明：待修复的农田土壤为污灌土壤，土壤的pH为8.02,土壤中的铬总量250mg/kg-500mg/kg，平均值为384mg/kg，铬有效态含量为287mg/kg，铅总量250mg/kg-500mg/kg，平均值为369mg/kg，铅有效态含量为262mg/kg土壤中的这两种重金属总量分别都超过了国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），均为轻度污染（1＜P_{环境质量指数}≤2），土壤中的重金属镉、汞、砷等重金属均没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995）。

（1）农田土壤所种植的作物：北方旱稻。

（2）修复试验实施情况

试验设CK（普通专用肥）、T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10等11种处理。

T1、T2、T3、T4、T5处理为解淀粉芽孢杆菌、石榴果渣、咖啡渣、北虫草培养基残基、蓝莓果渣为单独对土壤进行钝化。

T6、T7、T8分别为实施例三、实施例四、实施例五所得钝化剂对土壤进行钝化处理。

T9处理为实施例六所得钝化剂对土壤进行钝化处理。

T10处理为重量比为24：24：20：20的石榴果渣、咖啡渣、北虫草培养基残基、蓝莓果渣组成的混合物，对土壤进行钝化。

T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9、T10处理中分别包含750kg／hm²，1500kg／hm²，2250kg／hm²三个施用量梯度，CK施用普通专用肥1500kg／hm²，３次重复，随机区组排列，共93个实验小区，每个实验小区面积2亩。

小区起埂打桩，埂界分明，水地留渠，单灌单排，杜绝串灌。向每个实验小区的耕地人工撒施，及时使用旋耕犁进行翻耕2遍，翻耕深度18～20厘米。各处理之间氮、磷、钾的施用水平基本一致。

（3）分析方法

主要分析方法有水合热重铬酸钾氧化－比色法、ICP-OES法、原子吸收法以及原子荧光法;土壤pH值（水土比为2.5:1）采用pH计测定，有机质含量则采用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定;所有样品的全量消解采用HF-HCLO4-HNO3混合酸在聚四氟乙烯坩锅中消化，然后用ICPOES测定。其具体测试方法包括：原子吸收法和原子荧光法等方法。其中，土壤中铅总量按GB／T17141-1997测定，土壤中镉总量按GB／T17141-1997测定，土壤中铬总量按GB／T17137-1997测定，土壤中汞总量利用原子荧光法测定，土壤中砷总量采用原子荧光法测定，土壤中镉、铅、铬、汞砷的有效态含量测定采用二乙烯三胺五乙酸提取/电感耦合等离子体原子发射光谱法。

（4）本发明的降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂用量对土壤中各种金属含量的影响

土壤重金属钝化剂的３个用量水平对土壤中各种金属有效态含量均有一定的降低作用，其中降幅最大的是为铅，其次是铬。T6、T7、T8处理对土壤中铅、铬含量的降低作用最明显，

其次是T9处理的效果，再次是T10处理的效果，最后是T1、T2、T3、T4、T5处理的效果，而对照处理的土壤重金属含量几乎无变化。

除CK外，所有的处理中，钝化效果均呈现如下趋势：1500kg／hm²钝化效果＞750kg／hm²钝化效果＞2250kg／hm²效果。在T1、T2、T3、T4、T5处理中，无论是50kg／hm²，还是1500kg／hm²和2250kg／hm²，土壤中铅、铬有效态含量降低幅度均未超过15%，其中T3处理（即向土壤中单独施用咖啡渣用量为1500kg／hm²）在T1、T2、T3、T4、T5处理中钝化效果最大，土壤中铬、铅有效态含量降低幅度分别为13.13%、14.26%，但处理后的土壤还是超过了国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），修复后的土壤还是为铅、铬轻度污染状态。

T6、T7、T8处理分别如下：

T6：实施例三所得钝化剂，向土壤中施用750kg／hm²，1500kg／hm²，2250kg／hm²三个梯度；

T7：实施例四所得钝化剂，向土壤中施用750kg／hm²，1500kg／hm²，2250kg／hm²三个梯度；

T8:实施例五所得钝化剂，向土壤中施用750kg／hm²，1500kg／hm²，2250kg／hm²三个梯度；

T9：实施例六所得钝化剂，向土壤中施用750kg／hm²，1500kg／hm²，2250kg／hm²三个梯度；

T10：重量比为24：24：20：20的石榴果渣、咖啡渣、北虫草培养基残基、蓝莓果渣组成的混合物，向土壤中施用750kg／hm²，1500kg／hm²，2250kg／hm²三个梯度。

试验结果显示：

T6处理（即解淀粉芽孢杆菌菌粉：石榴果渣：咖啡渣：北虫草培养基残基：蓝莓果渣重量比为14：16：20：16：28）中，向土壤中施用1500kg／hm²时，钝化效果最明显。分别比对照处理土壤中铅含量降低40.00％、39.89％、40.14%平均降低40.01％，处理后的土壤中铅总量为221.36mg/kg，有效态含量为105.22mg/kg，平均降低40.16%，处理后的土壤铅含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铅无污染状态；比对照处理土壤中铬含量降低40.10％、39.77％和39.86％，平均降低39.91％，处理后的土壤中铬总量为230.75mg/kg，有效态含量为171.80mg/kg，平均降低40.07%，处理后的土壤铬含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铬无污染状态；修复后的土壤pH为7.51，且施用本发明的土壤重金属钝化剂不会造成二次污染。每亩每季度钝化剂成本为1100-1250元。

T7处理（即解淀粉芽孢杆菌菌粉：石榴果渣：咖啡渣：北虫草培养基残基：蓝莓果渣重量比为10：20：28：24：16）中，向土壤中施用1500kg／hm²时，钝化效果最明显。分别比对照处理土壤中铅含量降低39.94％、39.86％、40.00%平均降低39.93％，处理后的土壤中铅总量为221.66mg/kg，有效态含量为156.91mg/kg，平均降低40.11%，处理后的土壤铅含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铅无污染状态；比对照处理土壤中铬含量降低39.10％、38.84％和38.73％，平均降低38.89％，处理后的土壤中铬总量为234.66mg/kg，有效态含量为174.47mg/kg，平均降低39.21%，处理后的土壤铬含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铬无污染状态；修复后的土壤pH为7.46，且施用本发明的土壤重金属钝化剂不会造成二次污染。每亩每季度钝化剂成本为1100-1200元。

T8处理（即解淀粉芽孢杆菌菌粉：石榴果渣：咖啡渣：北虫草培养基残基：蓝莓果渣重量比为12：24：24：20：20）中，向土壤中施用1500kg／hm²时，钝化效果最明显。分别比对照处理土壤中铅含量降低41.70％、42.46％、40.72%平均降低41.63％，处理后的土壤中铅总量为215.38mg/kg，有效态含量为151.03mg/kg，平均降低42.35%，处理后的土壤铅含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铅无污染状态；比对照处理土壤中铬含量降低40.32％、41.11％和40.06％，平均降低40.5％，处理后的土壤中铬总量为228.48mg/kg，有效态含量为165.41mg/kg，平均降低42.37%，处理后的土壤铬含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铬无污染状态；修复后的土壤pH为7.4，且施用本发明的土壤重金属钝化剂不会造成二次污染。每亩每季度钝化剂成本为1000-1100元。

T9处理（即苏云金芽孢杆菌菌粉：石榴果渣：咖啡渣：北虫草培养基残基：蓝莓果渣重量比为12：24：24：20：20）中，向土壤中施用1500kg／hm²时，钝化效果最明显。分别比对照处理土壤中铅含量降低向土壤中施用1500kg／hm²时，钝化效果最明显。分别比对照处理土壤中铅含量降低39.40％、39.18％、39.32%，平均降低39.3％，处理后的土壤中铅总量为223.98mg/kg，有效态含量为161.29mg/kg，平均降低38.44%，处理后的土壤铅含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铅无污染状态；比对照处理土壤中铬含量降低38.35％、38.48％和38.57％，平均降低38.47％，处理后的土壤中铬总量为236.28mg/kg，有效态含量为178.46mg/kg，平均降低37.82%，处理后的土壤铬含量没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995），为铬无污染状态；修复后的土壤pH为7.46，且施用本发明的土壤重金属钝化剂不会造成二次污染。每亩每季度钝化剂成本为1100-1150元。

T10处理（即重量比为24：24：20：20的石榴果渣：咖啡渣：北虫草培养基残基：蓝莓果渣重量比为24：24：20：20）中，向土壤中施用1500kg／hm²时，钝化效果最明显。分别比对照处理土壤中铅含量降低32.31％、32.26％、31.88%，平均降低32.15％，处理后的土壤中铅总量为250.37mg/kg，有效态含量为178.58mg/kg，平均降低31.84%，处理后的土壤铅含量超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995）0.37mg/kg，铅污染由轻度污染降为污染临界状态；比对照处理土壤中铬含量降低30.92％、31.11％和31.06％，平均降低31.03％，处理后的土壤中铬总量为264.84mg/kg，有效态含量为171mg/kg，平均降低30%，处理后的土壤铬含量超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995）14.8mg/kg，铬还是处于轻污染状态。

（5）本发明的降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂用量对水稻竞技性状与产量的影响

与对照相比，土壤重金属钝化剂的３个用量水平都有利于改善水稻生长性状和经济性状，

即能提高结实率和粒重，有利提高水稻生物学产量，进而提高经济产量。每个处理都是向土壤中施用1500kg／hm²时，效果最明显。

其中，T6、T7、T8处理对水稻经济性状和产量的影响最明显，相比对照，结实率分别增加了10.2％、12.6％和15.31％，千粒重分别增加1.8％、0.7％和0.6％，产量分别增加2.5％、1.0％和3.0％。

然后是T9处理的效果：相比对照，结实率分别增加9.2％、10.16％和12.67％，千粒重分别增加0.84％、0.42％和0.57％，产量分别增加1.39％、0.77％和2.46％。

再次是T10处理的效果，相比对照，结实率分别增加6.2％、7.36％和9.54％，千粒重分别增加0.33％、0.27％和0.4％，产量分别增加0.7％、0.85％和1.46％。

最后是T1、T2、T3、T4、T5处理的效果，这5组处理的结实率、千粒重、产量数据相差不大。相比对照，结实率增加幅度没有超过2%，千粒重增加幅度0.1％左右，产量增加0.4%左右。

实验例2：

2014年9月10日-2015年6月10日在山东省滨州市博兴县吕艺镇屯田村农民李某承包的24亩集中的农田土壤重金属污染修复工作。待修复的土壤为污灌土壤，土壤的pH为7.60,土壤中的重金属铬、铅这两种重金属均为轻度污染（1＜P_{环境质量指数}≤2），土壤中的重金属镉、汞、砷等重金属均没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995）。

（1）受污染农田土壤种植的作物：冬小麦。

（2）修复试验实施情况

施用本发明的土壤重金属钝化剂为：解淀粉芽孢杆菌菌粉：石榴果渣：咖啡渣：北虫草培养基残基：蓝莓果渣重量比为12：24：24：20：20的混合物。

试验设CK、T1、T2、T3等４种处理，３次重复，随机区组排列。每个实验小区面积2亩。小区起埂打桩，埂界分明，水地留渠，单灌单排，杜绝串灌。向每个实验小区的耕地人工撒施其中，CK施普通专用肥（对照处理），T1施用本发明的土壤重金属钝化剂750kg／hm²，T2施用本发明的土壤重金属钝化剂1500kg／hm²，T3施用本发明的土壤重金属钝化剂2250kg／hm²，及时使用旋耕犁进行翻耕2遍，翻耕深度18～20厘米，各处理之间氮、磷、钾的施用水平基本一致。

（3）试验结果分析

每亩添加100公斤的本发明的土壤重金属钝化剂对土壤中的铬、铅有效态含量降低幅度均最大，处理后土壤中铅总量、铬总量均没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995）；其中修复后土壤中铅有效态含量降低42.38%，铬有效态含量为降低41.17%，修复后土壤pH为7.1。

实验例3：

2014年10月20日-2015年1月10日在山东省潍坊市青州市高柳镇高家庄村民高某承包的12个蔬菜大棚，占地面积共12亩，种植的蔬菜为反季节西葫芦。

待修复的土壤为污灌土壤，土壤的pH为7.23,土壤中的重金属铬、铅这三种重金属均为轻度污染（1＜P_{环境质量指数}≤2），土壤中的重金属汞、砷等重金属均没有超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995）。

施用本发明的土壤重金属钝化剂为：解淀粉芽孢杆菌菌粉：石榴果渣：咖啡渣：北虫草培养基残基：蓝莓果渣重量比为12：24：24：20：20的混合物。

试验设CK、T1、T2、T3等４种处理，３次重复，随机区组排列。每个实验小区面积1亩（即1个大棚）。向每个实验小区的耕地人工撒施其中，CK施普通专用肥（对照处理），T1施用本发明的土壤重金属钝化剂750kg／hm2，T2施用本发明的土壤重金属钝化剂1500kg／hm2，T3施用本发明的土壤重金属钝化剂2250kg。定植前施用本发明的土壤重金属钝化剂撒施后深翻25厘米，7天后再定植。

结果分析

每亩添加150公斤的本发明的土壤重金属钝化剂对土壤中的铬、铅有效态含量降低幅度均最大，处理后土壤中铅总量、铬总量均没超过国家二级土壤标准（土壤环境质量标准GB15618-1995）；其中修复后土壤中铅有效态含量降低32.46%，铬有效态含量为降低35.78%，修复后土壤pH为6.59，与对照相比，产量增加了20%，、T1、T2、处理的效果不明显，土壤中的铅、铬有效态含量降低幅度均在18%左右，相比对照，增产幅度分别为12.37%、11.42%。

Claims (7)

1.降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂，其特征在于，该钝化剂由以下重量配比的原料混合而成：

微生物菌剂5～20份

石榴果渣10～30份

咖啡渣15～35份

北虫草培养基残基5～30份

蓝莓果渣10～35份。

2.根据权利要求1所述的降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂，其特征在于：各原料的重量配比为：

微生物菌剂10～15份

石榴果渣15～25份

咖啡渣20～30份

北虫草培养基残基15～25份

蓝莓果渣15～30份。

3.根据权利要求1或2所述的降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂，其特征在于：所述微生物菌剂解淀粉芽孢杆菌、多粘类芽孢杆菌或苏云金芽孢杆菌。

4.根据权利要求3所述的降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂，其特征在于：所述钝化剂的活菌总数为20×10⁸～100×10⁸个/g。

5.权利要求1或2所述的降低碱性土壤Pb、Cr活性的钝化剂在碱性农田土壤重金属修复中的应用。

6.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：土壤中重金属为铬、铅，其中铬浓度为250～500mg/kg，铅浓度为250～500mg/kg，土壤pH值7.1～8.5。

7.根据权利要求5所述的应用，其特征在于：所述土壤为小麦、玉米、北方旱稻种植土壤。