本發(fā)明屬于礦山植被恢復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用粉煤灰制作緩釋型微菌肥用于礦山修復(fù)的方法。

背景技術(shù)：

近年來，隨著我國礦山地質(zhì)環(huán)境保護各項制度的日益完善和治理投入力度的不斷加大，隨著經(jīng)濟社會快速發(fā)展對礦產(chǎn)資源高強度開發(fā)的客觀需求。推進礦山地質(zhì)環(huán)境保護工作，加大治理恢復(fù)力度，開展“礦山復(fù)綠”行動是礦業(yè)發(fā)展的必然趨勢，而礦山復(fù)綠的主要方向是將廢棄礦山改良稱礦山遺址公園，成為主城休閑度假的好去處，目前的統(tǒng)籌推進和諧礦區(qū)與綠色礦山建設(shè)，努力實現(xiàn)礦產(chǎn)開發(fā)經(jīng)濟、生態(tài)、社會效益最大化。

“礦山復(fù)綠”是指通過采取工程、生物等措施，對采礦活動引起的礦山地質(zhì)環(huán)境問題進行綜合治理，使地質(zhì)環(huán)境達到穩(wěn)定、生態(tài)得到恢復(fù)、景觀得到美化的過程?！暗V山復(fù)綠”以修復(fù)山體、消除隱患、綠化環(huán)境、恢復(fù)生態(tài)為重點內(nèi)容，努力實現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟效益和社會效益的協(xié)調(diào)發(fā)展為目的。而礦山復(fù)綠重要以保證植被恢復(fù)的多樣性、保證植被和動物的多樣性，其方式多樣。在國家和諧社會的大背景下，礦山開發(fā)生產(chǎn)一定也是朝著和諧方向發(fā)展。做好礦山復(fù)綠工作、發(fā)展綠色和諧礦山是未來發(fā)展的必然趨勢。尤其對于是典型的煤炭資源型城市例如重慶市的萬盛經(jīng)開區(qū)已被國家列為國家資源枯竭城市轉(zhuǎn)型試點城市，將廢棄的礦山復(fù)綠，使其成為觀光旅游的去處成為城市發(fā)展的另一個有效途徑。

然而礦山開采造成大規(guī)模土地破壞和植被的破壞，造成生態(tài)系統(tǒng)的破壞十分嚴重，特別是土壤和植被的喪失，使土地失去利用價值，如露天開采會直接摧毀地表土層和植被，從而引起土地和植被的破壞，植物難以生長。礦山開發(fā)過程中的廢棄物如尾礦、廢石等需要大面積的堆積導(dǎo)致植被生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞。因此，礦山的復(fù)綠是一個長期的自然過程，為了加快礦山的復(fù)綠進度，最重要的是改良礦山的土壤的肥力，適合植物的生產(chǎn)。

我國是個產(chǎn)煤大國，以煤炭為電力生產(chǎn)基本燃料。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，電廠規(guī)模的不斷擴大，導(dǎo)致了粉煤灰排放量的急劇增長。燃煤熱電廠每年所排放的粉煤灰總量逐年增加，雖每年利用量在不斷增加，但總利用率還不足每年排放量的50％，給我國的國民經(jīng)濟建設(shè)及生態(tài)環(huán)境造成巨大的壓力。對粉煤灰的綜合利用，變廢為寶、變害為利，已成為我國經(jīng)濟建設(shè)中一項重要的生產(chǎn)所面臨解決的任務(wù)之一。

粉煤灰含灰量大約15％，這部分灰量主要作用在于改良土壤結(jié)構(gòu)等。利用粉煤灰制作化肥目前主要是制作磁化肥。粉煤灰磁化肥是通過使粉煤灰磁化，增強其肥效，降低用灰量，從而達到促進植物生長的目的。磁性改良劑施入土壤，產(chǎn)生了物理、化學(xué)和生物效應(yīng)。但是磁性改良劑的施用效果受多種因素的影響，主要有粉煤灰的化學(xué)成分、磁場強度、磁化處理時間、施用量和土壤類型等，由于受到多種因素的影響，已經(jīng)逐漸退出市場。

因此，能否將粉煤灰運用在礦山植被恢復(fù)方面，是一個非常值得研究的課題，其既可以緩解煤炭工業(yè)和采礦工業(yè)造成的環(huán)境問題，還具有可觀的經(jīng)濟價值。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺點和需求，本發(fā)明的目的在于提供一種利用粉煤灰制作緩釋型微菌肥用于礦山修復(fù)的方法，該方法包括如下步驟：

(1)將粉煤灰懸浮于丙酮溶液中形成漿液，將漿液滴入陶瓷杯中并壓實，然后進行燒結(jié)，得到粉煤灰玻璃體；

(2)將所得粉煤灰玻璃體進行破碎，置于烘箱中烘干；

(3)將步驟(2)所得物置于乙基纖維素的乙醇溶液中，使得步驟(2)所得物的重量分數(shù)為30％；

(4)將微生物溶液加入到步驟(3)所得物中，攪拌均勻；

所述微生物包括蘇云金芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、糞鏈球菌、地衣芽孢桿菌、反硝化細菌、酵母菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌、硝化細菌、放線菌、光合細菌、膠質(zhì)芽孢桿菌、側(cè)孢芽孢桿菌、解磷細菌和解鉀細菌、圓褐固氮菌、黑曲霉、青霉、里氏木霉、灰色鏈霉菌、黑根霉、華根霉、米根霉以及來自潮濕木塊中生長的白腐霉黃孢原毛平革菌；

所述微生物溶液由所述各個微生物的培養(yǎng)液等體積混合而得；

(5)將步驟(4)所得物制成濕顆粒，然后置于40℃下培育，至用手捏后不散、不變形為止；

(6)將步驟(5)所得物施入礦山土壤中，施入量為600～1000g/m²，施入后，至少12個月內(nèi)無需再次施入。

除了灰質(zhì)部分，粉煤灰中還含有大量的玻璃質(zhì)成分，這部分目前還沒有得到有效的運用。發(fā)明通過大量的實驗摸索，利用粉煤灰制備得到了具有雙重功能的玻璃微菌肥，其是由玻璃肥料和微生物菌肥相結(jié)合的創(chuàng)新性的具有緩釋性的肥料。該肥料可以用于礦山植被的恢復(fù)，只需一次施肥，便可至少在12個月內(nèi)促進植被的恢復(fù)。

粉煤灰中的硅成分主要是玻璃體部分與鋁元素結(jié)合呈柱狀晶體，不能直接被植物吸收。本發(fā)明通過特殊工藝將粉煤灰燒結(jié)形成玻璃狀的物質(zhì)。這種物質(zhì)中的化合物中的硅、鎂、鉀等元素易被植物吸收，此外，發(fā)明人將微生物吸附“包裝”到該玻璃狀物質(zhì)中，在植物根部分泌各種酸的作用下與玻璃肥料接觸可生成可溶性微量元素鹽類，同時在微生物的活動下使植物分泌出更豐富的酶系，酸等化合物，達到微量元素和微生物增肥的雙重效果?；谶@些性質(zhì)，本發(fā)明非常適合用于廢棄的礦山改良，一是改良礦山土壤，二是肥效長，三是環(huán)境友好，可大量使用，無副作用。

優(yōu)選的，步驟(1)中，所述丙酮的濃度為99％。

優(yōu)選的，步驟(1)中，燒結(jié)時，于真空管式爐中通入純氧進行，溫度為1200℃，時間為24小時。

優(yōu)選的，步驟(2)中，烘箱溫度為60℃，時間為2小時。

優(yōu)選的，步驟(3)中，所述乙基纖維素的乙醇溶液中，乙基纖維素的重量分數(shù)為25％。

優(yōu)選的，步驟(4)中，按重量份計，將50～80份微生物溶液加入到250份步驟(3)所得物中，攪拌均勻。

優(yōu)選的，步驟(6)中，所述施入量為800g/m²。

本發(fā)明針對礦山復(fù)綠需要大量環(huán)境友好肥料的特殊要求，利用大量產(chǎn)生的粉煤灰為材料，經(jīng)過加入微生物并進行孵育后，利用所得固體進一步制備得到了玻璃微菌肥，實現(xiàn)了充分利用粉煤灰，不會產(chǎn)生二次污染且非常有利于礦山制備恢復(fù)的技術(shù)效果。

附圖說明

圖1為崖姜盆栽實驗的生長狀態(tài)圖；

圖2為小葉黃楊盆栽實驗的生長狀態(tài)圖；

圖3為紅葉女貞盆栽實驗的生長狀態(tài)圖；

圖4為添加粉煤灰微菌肥后微生物種群的變化情況圖；

圖5為添加粉煤灰微菌肥后土壤動植物的種群變化圖。

具體實施方式

下面通過實施例對本發(fā)明進行具體描述，有必要在此指出的是以下實施例只是用于對本發(fā)明進行進一步的說明，不能理解為對本發(fā)明保護范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)熟練人員根據(jù)上述發(fā)明內(nèi)容所做出的一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整，仍屬于本發(fā)明的保護范圍。

實施例1

一、粉煤灰玻璃體的制作

將粉煤灰粉末懸浮于99％丙酮溶液中，制作成漿液，然后將漿液滴入5cm的陶瓷杯中，一邊滴一邊壓實。將陶瓷杯放入真空管式爐中，設(shè)定溫度為1200度，通入純氧燒結(jié)。燒結(jié)24小時后取出，將燒結(jié)的粉煤灰玻璃體挖出，搗碎成粉末放4度冰箱中保存，待下一步使用。

二、粉煤灰微菌肥的制作：

1.將粉煤灰玻璃體粉碎，置于60度恒溫烘箱中烘2小時。

2.將用乙醇作為溶劑，加入粘合劑乙基纖維素配置成25％的溶液。

3.將干粉煤灰倒入25％的乙基纖維素溶液中，配成濃度為30％的粉煤灰灰漿。

4.將以下微生物菌種溶液(50～80g)加入250g的粉煤灰灰漿中攪勻，制成攜帶有多種微生物的粉煤灰灰漿。

所用微生物菌種如下：蘇云金芽孢桿菌，枯草芽孢桿菌，糞鏈球菌，地衣芽孢桿菌，反硝化細菌，酵母菌，乳酸桿菌，雙歧桿菌，硝化細菌，放線菌，光合細菌，膠質(zhì)芽孢桿菌，側(cè)孢芽孢桿菌，解磷細菌和解鉀細菌，圓褐固氮菌。黑曲霉，青霉，里氏木霉，灰色鏈霉菌、黑根霉、華根霉和米根霉，及來自潮濕木塊中生長的白腐霉黃孢原毛平革菌。

制備微生物溶液時，將上述各個微生物的培養(yǎng)液等體積混合。

5.將攜帶了多種微生物的粉煤灰灰漿用制丸機制作成短板狀或者球狀的濕顆粒物。

6.將濕顆粒物至于40度的恒溫培養(yǎng)箱中24小時，直至用手捏顆粒物不變形，不散開變成粉狀為止。至此具有緩釋型的粉煤灰微菌肥制作完成。

三，粉煤灰微菌肥用于礦山復(fù)綠

盆栽法模擬礦山復(fù)綠過程。

1.礦山土壤的采集。模擬的土壤取自于重慶市渝北區(qū)關(guān)興、石壁鎮(zhèn)的廢棄采石場，這些采石場附近礦山已廢棄多年，有的已長達10年不生長任何植物。

2.將采集的礦山土壤分成12等分置于12個花盤。

3.選取3種不同的植物種植于這12個花盤中，每種植物種2盤，施入量為800g/m²。測量這些植物的株高，及各個分枝的枝長。然后每隔3個月，6個月，9個月，12個月，測一次。觀察這些菌株的生長狀況，及測量其株高和各分枝的支長。

四、實驗結(jié)果

1.以崖姜作為實驗植株。

崖姜植物采集于重慶縉云山的巖縫中。盆栽實驗分為兩組，一組為加入以制作好的粉煤灰微菌肥，一組為對照實驗。實驗結(jié)果為圖1所示。從圖1中可以看到經(jīng)過分別檢測3個月，6個月，9個月，以及12個月的生長情況，表明崖姜在添加了粉煤灰微菌肥的盆栽(b1)中的生長狀態(tài)比沒有添加粉煤灰微菌肥的盆栽(b2)中好。圖1中，可以發(fā)現(xiàn)，3個月后b2的崖姜已經(jīng)開始有葉子發(fā)黃，而b1得崖姜葉子生長良好。而到9個月后，b2的葉子已發(fā)黃掉落，而b1仍生長良好。到了12個月b2的枯黃的第一片已全部脫落而b1仍然生長良好。而b1崖姜的各支長在經(jīng)過12個月后均有所增加，而b2幾乎保持不變，結(jié)果如表1所示。結(jié)果表明，廢棄的礦山土壤在施用粉煤灰微菌肥后可用崖姜進行綠化。

表1施用粉煤灰微菌肥及對照盆栽實驗的植株的株高

2以小葉黃楊作為實驗植株

小葉黃楊植物采集于思源公租房的小區(qū)中。盆栽實驗同樣分為兩組，一組為加入以制作好的粉煤灰微菌肥，一組為對照實驗。實驗結(jié)果為圖2所示。從圖2中可以看到經(jīng)過分別檢測3個月，6個月，9個月，以及12個月的生長情況，表明小葉黃楊在添加了粉煤灰微菌肥的盆栽(d1)中的生長狀態(tài)比沒有添加粉煤灰微菌肥的盆栽(d2)中好。圖一中，可以發(fā)現(xiàn)，3個月后d2的小葉黃楊已經(jīng)在兩種盆栽實驗中仍生長良好，但已能觀察到有葉子開始泛黃。6個月后，為添加粉煤灰微菌肥(d2)的小葉黃楊葉子開始明顯出現(xiàn)枯萎，而到9個月后，d2的葉子已發(fā)黃掉落，而d1仍生長良好。到了12個月d2的枯黃的第一片已全部脫落而d1仍然生長良好。而d1崖姜的各支長在經(jīng)過12個月后均有所增加，而d2幾乎保持不變，結(jié)果如變一所示。結(jié)果表明，廢棄的礦山土壤在施用粉煤灰微菌肥后可用小葉黃楊進行復(fù)綠。

表2施用粉煤灰微菌肥及對照盆栽實驗的小葉黃楊植株的株高統(tǒng)計

3以紅葉女貞作為實驗植株

紅葉女貞采集于礦山公園附近廢棄的荒地中。盆栽實驗同樣分為兩組，一組為加入以制作好的粉煤灰微菌肥，一組為對照實驗。實驗結(jié)果為圖3所示。從圖3中可以看到經(jīng)過分別檢測6個月，9個月，以及12個月的生長情況，表明紅葉女貞在添加了粉煤灰微菌肥的盆栽(c1)中的生長狀態(tài)比沒有添加粉煤灰微菌肥的盆栽(c2)中好。圖一中，可以發(fā)現(xiàn)，6個月后原本在盆栽實驗前生長更好的c2(具有更多的葉子)有些葉子開始枯萎(如畫圈部分)，但c1出現(xiàn)枯萎的葉子更少，而到了9個月后，c2的葉子開始大面積掉落，而c1得葉子仍然保持幾乎不變。這個結(jié)果表明前9個月期間，c1對環(huán)境的適應(yīng)能力比c2更好，由于在此期間處于夏季，他們均處于同樣的高溫干旱條件下，c1的葉子沒有出現(xiàn)泛黃，掉落，枯萎的現(xiàn)象，說明c1已經(jīng)生長良好。經(jīng)過12個月后，到了紅葉女貞的發(fā)芽期，添加粉煤灰微菌肥(c1)的紅葉女貞比c2長出更多的葉子。c2原本的葉子比c1更多，但經(jīng)過12個月的礦山土壤栽培后，c1比c2卻長出了更多的葉子。這說明粉煤灰微菌肥起到了增肥的作用。通過各分叉支的生長統(tǒng)計，而c1紅葉女貞的各支長在經(jīng)過12個月后均有所增加，而c2幾乎保持不變，結(jié)果如表3所示。結(jié)果表明，廢棄的礦山土壤在施用粉煤灰微菌肥后可用紅葉女貞進行復(fù)綠。

表2施用粉煤灰微菌肥及對照盆栽實驗的紅葉女貞植株的株高統(tǒng)計

4添加粉煤灰微菌肥后微生物種群

在礦山土壤中添加粉煤灰微菌肥后通過對土壤微生物及動植物種群的變化進行高通量測序分析。結(jié)果表明添加粉煤灰微菌肥后的一個月后，對植物生長有益的微生物種群(圖4，c2及b2)比未添加粉煤灰微菌肥(b1，c1)顯著增多，例如blastocladiomycota，glomeromycota。同樣的添加粉煤灰微菌肥后，土壤中的動植物種群(圖5，b2，c2)比b1，c1也增多了，其中hydrogenedentes，chlamydiae，spirochaetae變化最為顯著。微生物及動植物種群豐度的提高，種群的數(shù)量的增加，表明添加粉煤灰微菌肥確實改善了土壤的肥力。