微生物肥 微生物菌剂是如何修复重金属污染土壤的?

返回列表 来源: 发布日期: 2020.05.28

微生物肥 微生物菌剂是如何修复重金属污染土壤的?微生物菌对重金属的生物积累和吸附主要表现为胞外络合、沉淀以及胞内积累等三种形式;诸如蓝细菌、动胶菌、硫酸盐还原菌以及某些藻类,能够产生多糖和糖蛋白等胞外聚合物,这些物质通过与重金属离子形成络合物来吸附环境中的多种重金属;同时,芽孢杆菌对镉的富集可以达到其生物量的21.4%,对铅的富集则可高达61%;柠檬酸细菌蔨属的细菌具备一种抗钴的酸性磷酸酯酶,它的分解物质2-磷酸甘油能够与钴形成沉淀;另外,重金属进入征生物细胞后,可以有机的分配在细胞内的不同部位,细胞通过合成金属硫蛋白与金属离子结合而形成低毒或无毒络合物。


 微生物对重金属的生物转化作用


微生物能够利用铬酸盐的还原特性,对重金属污染土壤进行修复。它们可以使铬酸盐和重铬酸盐还原,通过将高毒性的六价铬还原为低毒性的三价铬以降低其危毒。微生物也可通过改变重金属的稳定性,对重金属污染土壤进步修复。如硫铁杆菌类细菌能氧化铜、砷、钼和铁等,假单芽孢杆菌能使砷、铁和锰等发生生物氧化,降低这些重金属元素的活性;硫还原细菌可将硫酸盐还原成硫化物,再通过脱硫作用使硫离子分泌于体外,与重金属钴形成沉淀,这一过程在重金属污染治理方面具有重要的意义。


 微生物对重金属元素的溶解和沉淀作用


微生物能够利用有效的营养和能源,在土壤滤沥中通过分泌有机酸(如甲酸、乙酸、丙酸和丁酸等)络合并溶解重金属,例如在营养充分的情况下,镉的淋溶可达到36%。金属价态改变后,金属的络合能力也发生变化,一些微生物的分泌物与金属离子发生络合作用,从而降低重金属毒性、溶解和降解土壤重金属。


黑老虎农用微生物菌剂特点


 江西瑞博特研发的“黑老虎”农用微生物菌剂,其生产工艺在采用国内外先进生物培育技术、生物诱导技术的基础上,挑选食用型的有益菌株,确保人、畜禽、农作物接触的绝对安全。一方面表现在优良菌种种群的多样化,为微生物资源的深度和广度开发提供了无限可能性;另一方面是它的多功能,经过一系列生物化学作用使重金属离子被微生物细胞吸附, 这些作用过程包括络合、螯合、离子交换、吸附等,在治理土壤重金属污染、土壤酸化、板结、盐渍化等新环境上,发挥独特的作用。


生物菌剂


微生物对其他重金属也具有转化能力,微生物虽然不能降解重金属,但通过对重金属的转化作用,控制其转化途径,可以达到减轻毒性的作用。“黑老虎”微生物菌剂含菌数超过2亿个/毫升。它由400多种微生物组成,主要菌种有光合菌、 乳酸菌、 酵素菌三大菌群。这些微生物的生命代谢活动能有效降低环境中重金属元素的浓度及毒性,或使其处于完全无害状态。这比起常用的物理和化学修复方法的优点是经济高效,而且不会产生二次污染,是天然环保高效的修复方式。


我们知道,重金属元素以水溶态、交换态的活性毒性最大,残存态的活性毒性最小。离子交换态的重金属 在土壤环境中活性大毒性强,易被植物吸收,也易被植物吸附、淋失或发生反应转为其他形态。研究表明,镉的活性由两大因素决定:一是酸性土壤镉的活性强,二是气温高时镉的活性强。稻谷中的镉是在水稻抽穗后随着光合作用的产物运输到谷粒当中。


土壤镉含量


瑞博特的这套技术方案不是非得将镉清除掉,而是根据镉的活性特点和水稻等作物生长周期,围绕土壤钝化和叶面阻镉两种形式进行。从2017年开始,这套重金属镉污染土壤修复技术及优质高产、低消耗的水稻种植技术,先后在重金属污染较严重的水稻和经济作物种植区域,如湖南、广东、广西、浙江、江西、四川等10多个示范点进行试验,证明其水稻种植过程中,土壤修复效果好,保水保肥能力强,大大增加了土壤的透气性,既保护了土壤,又种出了原生态的有机农产品;在花生、柑桔等经济作物种植方面,提高了作物产量,改善了农产品品质,改良了土壤成分,调节了土壤PH值,显著降低土壤中重金属镉的生物有效性和作物果实中镉含量,土壤重金属污染治理修复效果理想,且菌肥投入成本不高。


复合微生物肥示范田


四、 治理镉等 重金属 污染 水稻 技术 方案

4.1 技术原理


充分利用肥料中添加的腐殖酸、微生物活菌,专用的微生物菌剂、土壤调理剂等,将镉固定、吸附、阻隔在土壤中,让它无法游离传输到水稻中去,从而解決大米镉超标的问题。形成了“吸附阻隔”、“原位分离”、“植株阻滞”、“综合代谢”的重金属综合治理立体防控体系,这一技术方案不仅对降镉有效,对除汞以外的其他重金属都可以有效处理。


4.1.1  钝化作用:利用黑老虎微生物菌肥、菌剂产生的代谢产物,来络合游离的镉等重金属离子,起到钝化土壤中镉等重金属作用。


4.1.2  吸附作用:利用黑老虎微生物菌肥中腐植酸或固本培元土壤调理剂中深海牡蛎壳粉,可吸附土壤中镉等重金属,大大降低镉等重金属的活性。

培本固元土壤调理剂


4.1.3  阻隔作用:利用黑老虎微生物菌剂或飞天虎中草药生物萃取液叶面喷施,激活植物细胞活性,大大减少镉等重金属在作物维管束(筛管)中的传输,从而达到茎秆、叶片阻止作物吸收镉等重金属的目的。

飞天虎中草药营养液

通过以上三个原理,最终实现作物的根系、茎秆、叶面三维一体,减少农作物对镉等重金属吸收,起到镉等重金属降解的作用。


4.2  技术方案


针对土壤中镉等重金属含量超标的稻田,要根据镉等重金属在土壤中的含量多少,进行降解。


4.2.1  针对含镉(0.2—0.3mg/kg)轻度危害的稻田:在大田整地时结合施底肥,全田撒施“黑老虎复合微生物生态肥”40—50公斤,然后在大田整平后时,全田均匀泼施1000毫升/亩“微生物菌剂(促根虎)”,然后进行直播(移栽、抛秧、机插)。


促根虎生物菌剂


4.2.2  针对含镉(0.3—0.5mg/kg)中度危害的稻田: 在大田整地时结合施底肥,全田撒施“黑老虎复合微生物生态肥”40—50公斤;然后在大田整平后时,全田均匀泼施2000毫升/亩“微生物菌剂(促根虎)”,然后进行直播(移栽、抛秧、机插)。在水稻破口期用300倍“飞天虎”进行叶面喷施。


4.2.3  针对含镉(0.5mg/kg)以上的重度危害的稻田:在大田整田前1—2天,亩用40公斤“培本固元”土壤调理剂全田撒施,再整田;在大田整地时结合施底肥,全田撒施“黑老虎复合微生物生态肥”40—50公斤;然后在大田整平后时,全田均匀泼施2000毫升/亩“微生物菌剂(促根虎)”,然后进行直播(移栽、抛秧、机插);水稻破口期和灌浆期分别用300倍“飞天虎”进行叶面喷施。

微生物肥 生物菌剂



以下由江西农业大学国土资源与环境学院和湖南省 土壤肥料研究所提供的部分试验报告。


降镉报告一

降镉报告二

降镉报告三


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