[发明专利]一种利用锰超积累修复植物商陆制作含锰有机肥料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生物堆肥的方法，特别涉及一种利用锰超积累修复植物商陆制作含锰有机肥料的方法。

背景技术

目前，重金属污染环境仍在日益加剧，工矿业产生的Mn、Pb、Cd、As等重金属备受关注。锰在冶金、陶瓷、玻璃、电池、防腐材料、汽油防爆剂和农药等方面广泛使用，随着环保意识的提高，工业生产过程的锰污染和锰矿开采引起的土壤、地表水以及地下水的锰污染日益引起关注，尤其近些年锰污染事件层出不穷，如湘渝黔“锰三角”污染事件（2005年）、靖州锰污染事件（2009年）、岷江流域锰污染事件（2011年）、广西怀江锰污染事件（2013年）、贵州小黄八锰矿山锰污染事件（2013年）等。流域水体锰污染以及锰矿渣堆弃引起的锰污染致使农田锰污染越来越多，严重影响了土壤质量。因此，土壤锰污染亟待解决。

自20世纪80年代以来，植物修复以治疗效果的永久性、治理过程的原位性、治理成本的低廉性，环境美学的兼容性、后期处理的简易性等特点，开始进入产业化初期阶段，且因其独特技术及经济优势，逐步发展成为污染治理的重要途径之一。虽然植物修复有其得天独厚的优势，但是目前对于植物修复后的植物体多采取集中焚烧和掩埋等处理方式，这可能会引起空气和土壤的二次污染。修复后的植物体如何资源化利用也一直是困扰广大科研和环保技术人员的难题。本发明针对以上问题，以商陆为主要研究对象，将为锰污染土壤植物修复提供一条减量化、无害化的有效途径，为锰污染土壤修复后植物体资源化应用提供理论依据和应用实例支撑。

商陆(PhytolaccaacinosaRoxb.)属于商陆科多年生草本植物，是一种生物量大、生长快、地理分布广、适应性强的锰超积累植物，在中国的大部分地区都可生长，朝鲜、日本、印度也有分布。在锰尾矿废弃地野生商陆高达0.5-1.5m，其地上部生物量平均可达400g/株和7t/公顷，一些生长在富锰矿区和低锰土壤上的植物锰含量在1000-5000mg/kg，而商陆吸收的87%-95%Mn都转移至地上茎叶部（薛生国. 超级累植物商陆的锰富集机制及其对污染水体的修复潜力[D], 浙江大学. 2005.）。锰尾矿废弃地调查的结果表明，商陆叶片的锰含量可高达19299mg/kg（薛生国, 陈英旭, 林琦, 徐圣友, 王远鹏.中国首次发现的锰超积累植物-商陆[J]. 生态学报, 2003, 23(5):935-937.），其中茎中水提取态Mn含量达总锰的55-86%，且叶片中的水提取态Mn高达总锰的83-91%（徐向华. 超积累植物商陆吸收累积锰机理研究 [D]. 浙江大学, 2006.）。由此可见，商陆是锰污染土壤植物修复应用以及用于研制生物有机锰肥前景很好的一种植物。商陆地上部主要由纤维素、半纤维素以及木质素构成，三者所占的比例分别为50%，20%-30%和14%-20%，其C/N比较高，难以腐熟，所以，将收割后的商陆制成有机肥料以及利用还缺乏适当的方式。目前针对纤维素、半纤维素、木质素含量较高的原料多采用好氧、厌氧以及好氧与厌氧结合的发酵工艺，其中各种微生物的处理效果也不尽相同。

生物堆肥主要利用多种微生物的作用，将植物有机残体，进行矿质化、腐殖化和无害化，使各种复杂的有机态的养分转化为可溶性养分和腐殖质。同时利用堆肥时所产生的高温（60-70℃）来杀死原材料中所带来的病菌、虫卵和杂草种子，达到无害化的目的。其堆肥产生的有机肥料，所含营养物质比较丰富，且肥效长而稳定，同时有利于促进土壤固粒结构的形成，能增加土壤保水、保温、透气、保肥的能力，而且与化肥混合使用又可弥补化肥所含养分单一，使土壤板结，保水、保肥性能减退的缺陷。堆肥过程中如何选择合适的微生物菌群来有效降解纤维素、半纤维素和木质素是堆肥的关键。白腐真菌（white rot fungi）在分类学上绝大多数属于担子菌纲（basidiomycetes），少数为子囊菌纲（Ascomycetes）。在适宜的条件下，白腐菌菌丝可以逐渐降解纤维素、半纤维素和木质素，白腐菌分泌木质素降解酶系的同时，还有纤维素酶、半纤维素酶、果胶酶等活性酶，比木霉、曲霉等更适合分解天然的木质纤维素物质（木质素、纤维素以及半纤维素）。