[发明专利]一种降低秸秆中重金属生物有效性的方法及其应用

说明书

本发明涉及环保技术领域，提供了一种降低植物秸秆中重金属生物有效性的方法，利用棘孢木霉T‑1对植物秸秆进行发酵。本发明利用棘孢木霉T‑1菌株可以降低植物秸秆中镉、铜、锌、锰等重金属的总量和生物有效性，使重金属由酸弱酸提取态向植物难利用形态转化，降低植物秸秆中重金属的潜在释放风险。

技术领域

本发明涉及环保技术领域，具体涉及一种降低秸秆中重金属生物有效性的方法及其应用。

背景技术

近年来，我国农田土壤重金属污染问题引起了全社会的关注。据2014年全国土壤污染状况调查公报显示，全国耕地土壤中重金属等污染物点位超标率达19.4％。在重金属污染农田土壤中，由于重金属的生物有效性较强，其很容易被作物根系吸收进入作物体内，且作物秸秆对重金属的吸收累积量要远远高于籽实部分，以水稻为例，其地上部营养器官吸收的镉绝大部分都累积在秸秆中。发明人前期在浙江和湖南等地调查发现，中度镉污染农田种植水稻秸秆中镉的平均含量分别8.78mg/kg和20.37mg/kg，按当地稻谷平均亩产量700kg和稻草：稻谷比1:1估算，每年水稻秸秆可从土壤带出镉量约有92g/hm²和214g/hm²。有学者对湖南某地农田长期监测表明，水稻秸秆单次从土壤中转移富集的镉量高达395g/hm²～768g/hm²。当明，我国秸秆年产量位居世界第一，其中水稻秸秆年产量高达2.29亿吨，秸秆直接还田比例达35％以上。作物秸秆原料所含有的重金属元素生物有效性较高，重金属污染作物秸秆还田把营养物质等带入土壤的同时也把作物中吸收的大部分重金属重新归还到稻田土壤中。因此，如何解决作物秸秆中重金属含量超标和生物有效性高等问题，对秸秆循环利用具有重要的实际应用价值。

目前，针对高重金属含量的作物秸秆的处理技术主要包括焚烧、热解、气化和压缩填埋等，然而这些处理技术存在诸多缺点，如焚烧污染大气、热解和气化消耗能源且重金属可能挥发污染大气等。秸秆主要由纤维素、半纤维素和木质素组成，微生物在秸秆转化中有用途多、营养价值高、周期短、可再生等优点。例如，木霉属丝状真菌具有木质纤维素降解能力，常被用于作物秸秆转化。但目前为止，利用木霉属丝状真菌降低秸秆重金属生物有效性的发明还鲜有公开。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种降低秸秆中重金属生物有效性的方法及其应用，利用棘孢木霉T-1菌株可以降低植物秸秆中镉、铜、锌、锰等重金属的总量和生物有效性，使重金属由酸弱酸提取态向植物难利用形态转化，降低植物秸秆中重金属的潜在释放风险。

为解决以上技术问题，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供了一种降低秸秆中重金属生物有效性的方法，利用棘孢木霉T-1对植物秸秆进行发酵。

优选的，所述棘孢木霉T-1为棘孢木霉T-1的孢子悬液。

优选的，所述植物秸秆在发酵前烘干粉碎。

优选的，所述烘干的温度为55℃-65℃。

优选的，所述粉碎后植物秸秆的粒径为75μm-154μm。

优选的，所述发酵方式为分批次深层液体发酵。

优选的，所述秸秆发酵的培养基由植物秸秆和Mandel培养液组成；所述Mandel培养液由以下成分组成：NaNO₃2g/L、KH₂PO₄1.5g/L、CaCl₂0.3g/L、MgSO₄·7H₂O 0.3g/L、FeSO₄·7H₂O 0.005g/L、MnSO₄·H₂O 0.0016g/L、ZnSO₄·H₂O 0.0014g/L、CoCl₂0.0005g/L，pH＝5.5。