基于菊粉生产废料的土壤调理剂及其制备方法和应用与流程

本发明涉及盐碱地改良，具体涉及基于菊粉生产废料的土壤调理剂及制备方法和其应用。

背景技术：

1、土壤盐渍化是引起世界范围内作物产量降低的重要因素之一，也是近年来农业领域中最受关注的问题之一。根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中我国为9913万公顷。我国碱土和碱化土壤的形成，大部分与土壤中碳酸盐的累计有关，因而碱化度普遍较高，严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存。

2、菊芋是一种具有很强环境适应性的植物，已有很多报道将菊芋用于改良盐碱地，但菊芋在盐碱地种植过程中需要施肥和灌溉，而使用含重金属的农药、化肥和污水灌溉等农业实践导致了农田土壤中重金属的积累。这对农作物的生长和品质产生了负面影响，并可能对人体健康构成潜在风险。特别是汞，它是环境中毒性最强的重金属元素之一，其进入土壤的途径很多，包括汞矿开采、工业排放和污水排放、废弃物处理、大气沉降和农药化肥使用等。根据《全国土壤污染状况调查公报》，全国土壤仅汞一项点位超标率就达1.6％，土壤汞污染现象普遍存在，量多面广。耕地是土壤汞污染的重点区域之一。汞在土壤中的形态会随着时间迁移发生形态变化，不同形态的汞和汞化合物对土壤、环境、作物和人类健康构成威胁。汞在土壤中的富集会抑制土壤中微生物的活性，破坏土壤的生态功能，影响植物的生长和发育。对于作物来说，汞的积累会对其生长和发育产生负面影响。汞可以通过根部进入植物体内，干扰植物的光合作用和营养吸收，导致植物生长缓慢、叶片变黄、果实减产等问题。环境中汞超标会引发部分粮食和蔬菜作物汞超标，人体通过汞污染食物的摄取、汞蒸气呼吸吸入和汞污染水饮用而富集汞，严重者造成汞中毒，中枢神经系统损伤，影响人体呼吸、消化、泌尿系统正常生理功能。同时，人类食用受到汞污染的作物也会对健康造成潜在威胁。秸秆是一种常用的吸附重金属、改善盐碱地的农作物废弃物，但只用秸秆其改善效果有限，一般都要与其他菌剂等配合使用。如申请号为cn202010285501.4的专利公开了一种盐碱地土壤重金属离子去除剂及其制备方法，将秸秆、矿源腐殖质、菌液等组合使用，吸附重金属、改善盐碱地；但该方法需要大量菌剂、成本高。如果能用废弃物和秸秆作为土壤调理剂，可以降低土壤改良的成本，申请号为cn201710624673.8的专利公开了采用固废物综合治理盐碱地的结构及方法，以脱硫石膏、粉煤灰、城市生活污泥及农业秸秆等固废物作为主要改良剂，但该改良剂不能吸附重金属。

3、菊芋制备菊粉的过程工艺步骤较多，其中多步工艺中都有废料产生，菊芋汁液浸出后，会产生大量菊芋残渣；对菊芋浸出汁进行清净时需要加入大量氢氧化钠，使浸出汁中所含的蛋白质、果胶质、有机酸等非糖分有机物沉淀下来，所得到的沉淀物为絮凝滤泥。这些都是生产菊粉的废料，如何能够将这些废料利用起来，和同样是废弃物的菊芋秸秆制备土壤调理剂，使其既能改善盐碱土，又能吸附汞、降低盐碱土种植菊芋的汞含量，还能提高菊芋产量，是需要解决的问题。

技术实现思路

1、针对上述现有技术，本发明的目的是提供基于菊粉生产废料的土壤调理剂及其制备方法和应用。本发明将菊粉加工中产生的废料：菊芋浸提残渣和絮凝物进行发酵后，发酵液和菊芋秸秆混合，制备得到基于菊粉生产废料的土壤调理剂。本发明使用的原料全部是菊芋生产中产生的废弃物，制备得到的土壤调理剂用于盐碱地种植菊芋，不仅可以改善盐碱地，还能吸附汞，提高菊芋产量，一举多得。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一方面，提供基于菊粉生产废料的土壤调理剂的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将菊粉生产过程中产生的菊芋浸提残渣和絮凝物混合得到混合物，接种微生物菌剂进行发酵，发酵结束后过滤，将滤液浓缩，得到发酵浓缩液；

5、（2）将菊芋秸秆粉碎，将其添加到发酵浓缩液中，添加吐温-20，搅拌下加热，过滤后真空干燥，得到基于菊粉生产废料的土壤调理剂。

6、优选的，步骤（1）中，所述菊芋浸提残渣由以下方法制备：将切好的菊芋片置于浸提锅中，水提1~3次，过滤后得到的浸提液和残渣，残渣即为菊芋浸提残渣。

7、优选的，步骤（1）中，所述絮凝物由以下方法制备：

8、向菊芋浸提后的浸提液中加入石灰水至浸提液的ph达到11.0，再加入10%的磷酸使溶液至中性，过滤后的残渣即为絮凝物。

9、优选的，步骤（1）中，所述菊芋浸提残渣和絮凝物的质量比为1：1。

10、优选的，步骤（1）中，所述微生物菌剂由铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌按质量比1：1组成；所述微生物菌剂的接种量占混合物总质量的1~5%。

11、铜绿假单胞菌 ( pseudomonas aeruginosa)购自广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号：gdmcc no.1.1836；

12、枯草芽抱杆菌 ( bacillus subtilis) 购自广东省微生物菌种保藏中心，保藏编号：gdmcc no.1.2856。

13、优选的，步骤（1）中，所述发酵的温度为25~35℃，所述发酵时间为24~48h；所述滤液浓缩至1/10~1/5体积倍。

14、优选的，步骤（2）中，所述菊芋秸秆粉碎至1~3cm；所述菊芋秸秆、发酵浓缩液和吐温-20的质量比为1：（1~5）：（0.01~0.05）。

15、优选的，步骤（2）中，所述加热的温度为40~60℃；所述加热的时间为10~30min；所述真空干燥的温度为30℃。

16、本发明的第二方面，提供上述制备方法得到的基于菊粉生产废料的土壤调理剂。

17、本发明的第三方面，提供基于菊粉生产废料的土壤调理剂在如下1）~ 3）至少一项中的应用：

18、1）降低盐碱地的ph；

19、2）降低盐碱地和菊芋的汞含量；

20、3）提高盐碱地种植菊芋的产量。

21、本发明的有益效果：

22、（1）本发明制备的基于菊粉生产废料的土壤调理剂以菊粉加工过程中产生的废弃物：菊芋秸秆、菊芋浸提残渣和絮凝物为原料，降低土壤调理剂的成本。

23、（2）本发明的土壤调理剂用于盐碱地种植菊芋，不仅可以改善盐碱地土壤，降低盐碱地ph，还能吸附汞，提高菊芋产量，一举多得。土壤调理剂的原料取自菊芋，又用于菊芋种植，形成良性循环，也可以在盐碱地种植其他作物中进行推广。

技术特征：

1.基于菊粉生产废料的土壤调理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述菊芋浸提残渣由以下方法制备：将切好的菊芋片置于浸提锅中，水提1~3次，过滤后得到的浸提液和残渣，残渣即为菊芋浸提残渣。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述絮凝物由以下方法制备：

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述菊芋浸提残渣和絮凝物的质量比为1：1。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述微生物菌剂由铜绿假单胞菌和枯草芽孢杆菌按质量比1：1组成；所述微生物菌剂的接种量占混合物总质量的1~5%。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述发酵的温度为25~35℃，所述发酵时间为24~48h；所述滤液浓缩至1/10~1/5体积倍。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述菊芋秸秆粉碎至1~3cm；所述菊芋秸秆、发酵浓缩液和吐温-20的质量比为1：（1~5）：（0.01~0.05）。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述加热的温度为40~60℃；所述加热的时间为10~30min；所述真空干燥的温度为30℃。

9.权利要求1~8任一项所述的制备方法得到的基于菊粉生产废料的土壤调理剂。

10.权利要求9所述的基于菊粉生产废料的土壤调理剂在如下1）~ 3）至少一项中的应用：

技术总结本发明公开了基于菊粉生产废料的土壤调理剂及其制备方法和应用。将菊粉生产过程中产生的菊芋浸提残渣和絮凝物混合得到混合物，接种微生物菌剂进行发酵，发酵结束后过滤，将滤液浓缩，得到发酵浓缩液；将菊芋秸秆粉碎，将其添加到发酵浓缩液中，添加吐温‑20，搅拌下加热，过滤后真空干燥，得到基于菊粉生产废料的土壤调理剂。本发明将菊粉加工中产生的废料：菊芋浸提残渣和絮凝物进行发酵后，发酵液和菊芋秸秆混合，制备得到基于菊粉生产废料的土壤调理剂。本发明使用的原料全部是菊芋生产中产生的废弃物，制备得到的土壤调理剂用于盐碱地种植菊芋，不仅可以改善盐碱地，还能吸附汞，提高菊芋产量，一举多得。技术研发人员：左金朋,刘娟,田宝兰,周国梅,赵婷婷,范佳,孙涛受保护的技术使用者：山东益得来生物科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/2