土壤生物脱氮剂和制备方法及用途
技术领域：
本发明与土壤环境改良和修复有关，特别与土壤次生渍化的改良与修复有关，更具体地说与设施栽培过程中土壤次生硝酸盐渍化的改良与修复的土壤生物脱氧剂和制备方法及用途有关。
背景技术
我国设施农业面积和产量位居世界第一，占世界设施农业总面积85%以上。2016年，我国设施栽培面积约6160万亩，设施蔬菜种植是设施栽培的主要方式，设施蔬菜面积约5700多万亩，占设施栽培面积的92.5%。设施栽培多采取高投入、高产出、高收益的集约化种植方式，设施栽培环境气温、土温远高于外界环境，为土壤水分蒸腾提供了较好的温度条件，按“水盐运动规律”，不利于设施土壤盐分往下进入地下水，从而聚集在土壤表层；另一方面，土壤盐分能随自然雨水淋洗而降低，但设施多采取薄膜、玻璃等封闭措施，隔绝外界自然雨水对设施土壤的影响，因而很容易加剧设施土壤盐分在表层集聚，形成设施土壤次生盐渍化现象，超出农作物对土壤盐分所能承受的范围，从而导致以下种植障碍：（1）植物根系生长发育受阻，根系发黄，植株萎蔫；（2）抑制作物生长发育，出现叶小萎缩、深绿，叶缘反卷；（3）作物品质变差、产量降低；（4）土壤结构破坏、耕地退化，土传病害猖獗等等一系列不良后果。尤其是我国设施农业90%以上是蔬菜设施栽培，氮肥需求量大，硝酸盐、亚硝酸盐严重累积，蔬菜中的亚硝酸盐严重超标，致使农产品质量安全危机严重，对我国居民的健康构成了巨大的潜在威胁。
解决设施土壤次生盐渍化的措施涉及科学客土法、揭膜淋洗、科学施肥、生物排盐、工程排水等。其中生物改良措施具有投资少、无二次污染等优点，但见效慢；工程排水、客土法等措施见效快，但成本偏高。因此，需要找到一条科学合理、环保高效、低成本的符合现代化农业可持续发展策略的治理途径，在有效降低设施土壤水溶性盐的同时，避免土壤养分流失对周围水体生态环境造成二次污染。
由于这种次生盐渍化的主要原因是投入的氮肥过多造成表土N03-积累，占盐分总量的50—60%，随种植年限的延长N03-含量逐年增加。因此，在对这类土壤进行改良时应围绕降低N03-含量采取措施。
发明内容：
本发明的目的是为了提供一种能解决设施栽培土壤次生硝酸盐累积危害，减少设施栽培作物硝态氮富集，提高农产品品质的土壤生物脱氮剂。
本发明另一个目的为了提供一种土壤生物脱氮剂的制备方法。
本发明的再一个目的是为了提供一种生物脱氮剂的用途。
本发明的目的是这样来实现的：
本发明土壤生物脱氮剂，按质量百分比包括以下组分：
石墨烯溶胶液0.01—5%，
胶冻样芽孢杆菌0—10%，
反硝化细菌1—10%，
磷酸二氢钾0.1—5%，
水10—15%，
麸皮或糠皮30—40%，
固体填充料余量。
上述石墨烯熔胶溶液是经过纳米化处理形成的，其中石墨烯颗粒直径不大于200纳米的比例应不低于10%。
上述反硝化细菌为养厌氧反硝化细菌、异养好氧反硝化细菌、自养反硝化细菌中的至少一种。
上述的固体填充料为硅藻土、膨润土、高岭土、食用菌菌渣、轻质碳酸钙中的至少一种。
本发明土壤生物脱氮剂制备方法，包括以下步骤：
1）按比例备料；
2）将胶冻样芽孢杆菌(Bacillus%20mucilaginosus)、反硝化细菌、石墨烯溶胶液，在搅拌条件下先后依次缓慢加入水中，并持续搅拌0.5—1小时，制得分散系石墨烯细菌混合液，将上述混合液由少至多逐步与麸皮或糠皮混合，并搅拌直至均匀混合物；
3）将上述步骤制得的混合物料，在缓慢搅拌条件下，由少至多依次逐步与磷酸二氢钾、固体填充料混合至100%，完全混合后再搅拌混合0.5—1小时，制得土壤生物脱氮剂。
本发明土壤生物脱氮剂的用途是用于设施栽培土壤次生硝酸盐渍化改良，即将土壤生物脱氮剂按照亩用量1—10公斤撒施于耕作层表面，再翻耕入土壤耕作层下并整平成垄或成厢，然后再将地膜覆盖其面上，地膜四周边缘埋于土壤薄层下从而形成相对密封环境，14—21天完成修复，期间掀开地膜1—2次。翻耕整平成垄（成厢）的耕作层面，一般是指设施栽培过程中的人工操作层面，并无严格的宽度或长度尺寸限制，以人为操作方便为宜。
上述的用途中首先将土壤生物脱氮剂按照亩用量1—10公斤翻施于待改良土壤耕作层下，然后整平土壤，并覆于地膜，地膜四周埋于薄土下压实。
本发明土壤生物脱氮剂具有以下优点：
（1）利用反硝化作用，释放土壤中多余的无机氮；
（2）利用石墨烯激活微生物快速繁殖所需碳源，促进硝酸根转化成有机氮；
（3）无土壤二次污染。
本发明土壤生物脱氧剂的制备方法简单，用于设施栽培过程中土壤次生硝酸盐渍化的改良和修复效果好。
具体实施方式：
实施例1：
100%20kg本实施例1生物脱氮剂产品由以下原料制成:
石墨烯溶胶液%200.01%20kg
真养产碱杆菌(Alcaliegenes%20eutrophus)%201.0%20kg
磷酸二氢钾%200.1%20kg
水%2010%20kg
糠皮%2030%20kg
膨润土%20余量。
本实施例1生物脱氮剂的制备方法包括：将真养产碱杆菌(Alcaliegenes%20eutrophus)反硝化细菌1%20kg缓慢加入10%20kg水中混合均匀，再在搅拌条件下加入含10%的直径不大于200纳米石墨烯颗粒的石墨烯溶胶液0.01kg，搅拌速度控制在20—30转/分钟，持续搅拌0.5小时再依次加入30%20kg糠皮、磷酸二氢钾0.1kg与膨润土，并补足100%20kg，继续搅拌1小时，所得混合物即为本实施例1所需生物脱氮剂，石墨烯熔胶液是经过纳米化处理而形成的。
本实施例1生物脱氮剂的用途是用于改良次生硝酸盐渍化土壤，即将上述土壤生物脱氮剂按照亩用量10公斤撒施于耕作层表面，然后翻耕入土壤耕作层下，再整平成垄（成厢）并覆地膜于其上，地膜四周边缘埋于土壤薄层下，形成相对密封环境，每隔7天后掀开地膜1次，并取耕层土样待检测硝酸盐含量。三周后检测土壤中硝酸盐含量见表1。
表1%20不同时期耕层土壤(0-20cm)硝态氮含量(mg.kg-1)
实施例2：
100 kg本实施例2生物脱氮剂产品由以下原料制成:
石墨烯溶胶液 5.0 kg，
胶冻样芽孢杆菌 10.0 kg，
JSY菌粉（湖北净水源环保科技有限公司）10 kg，
磷酸二氢钾 5.0 kg，
水 15.0 kg，
麸皮 40.0 kg，
硅藻土 余量。
本实施例2生物脱氮剂的制备方法包括：将购买的胶冻样芽孢杆菌10kg和反硝化细菌JSY菌粉（湖北净水源环保科技有限公司）10 kg缓慢加入15 kg水中混合均匀，再在搅拌条件下依次加入含10%的直径不大于200纳米石墨烯颗粒的石墨烯溶胶液5kg，搅拌速度控制在20—30转/分钟，持续搅拌1小时，再依次缓慢加入40 kg麸皮、5.0kg磷酸二氢钾与硅藻土，并补足100 kg，继续搅拌1小时，所得混合物即为本实施例2所需生物脱氮剂。
本实施例1生物脱氮剂的用途是用于改良次生硝酸盐渍化土壤，即将上述土壤生物脱氮剂按照亩用量1公斤撒施于耕作层表面，然后翻耕入土壤耕作层下，再整平成垄（成厢）并覆地膜于其上，地膜四周边缘埋于土壤薄层下，形成相对密封环境，每5天后掀开地膜1次，并取耕层土样待检测硝酸盐含量。14天后检测土壤中硝酸盐含量见表2。
表2 不同时期耕层土壤(0-20cm)硝态氮含量(mg.kg-1)
实施例3：
100 kg本实施例3生物脱氮剂产品由以下原料制成：
石墨烯溶胶液 1.0 kg，
胶冻样芽孢杆菌 2.0 kg，
反硝化色杆菌(Chromobacterium denitrificans)1.5 kg
紫色色杆菌(Chromobacteriumviolaceum) 1.5 kg
磷酸二氢钾 3.0 kg，
水 10.0 kg，
糠皮 25.0 kg，
高岭土 余量。
本实施例3生物脱氮剂的制备方法包括：将购买的胶冻样芽孢杆菌2.0kg、反硝化色杆菌(Chromobacterium denitrificans) 1.5 kg和紫色色杆菌(Chromobacteriumviolaceum) 1.5 kg依次缓慢加入10 kg水中混合均匀，再在搅拌条件下加入含10%的直径不大于200纳米石墨烯颗粒的石墨烯溶胶液1.0kg，搅拌速度控制在20—30转/分钟，持续搅拌1小时再依次加入25 kg糠皮、磷酸二氢钾3.0kg与高岭土，并补足100kg，继续搅拌0.5小时，所得混合物即为本实施例3所需生物脱氮剂。
本实施例1生物脱氮剂的用途是用于改良次生硝酸盐渍化土壤，即将上述土壤生物脱氮剂按照亩用量5公斤撒施于耕作层表面，然后翻耕入土壤耕作层下，再整平成垄（成厢）并覆地膜于其上，地膜四周边缘埋于土壤薄层下，形成相对密封环境，每隔6天后掀开地膜1次，并取耕层土样待检测硝酸盐含量。18天后检测土壤中硝酸盐含量见表3。
表3不同时期耕层土壤(0-20cm)硝态氮含量(mg.kg-1)
应用本发明硝酸盐渍化土壤修复方法实施例效果对比结果表明，本发明土壤生物脱氮剂能在较短时间内显著解决设施栽培土壤次生硝酸盐累积危害，减少设施栽培作物硝态氮富集。可广泛应用于农业高度集约化地区设施栽培过程中次生硝酸盐渍化土壤的修复和改良，降低土壤中硝酸盐含量，改善土壤团粒结构，更新地力，培肥土壤，显著提高设施栽培作物品质。
上述实施例是对本发明的上述内容作进一步的说明，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于上述实施例。凡基于上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。
