CN102504825B - 一种滨海盐渍土壤生态改良剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种滨海盐渍土壤生态改良剂及其制备方法与应用。它包括如下组分，均为重量份：外源有益微生物菌剂25-30份、土居有益微生物菌剂20-25份、腐殖酸5-10份。本发明还提供滨海盐渍土壤生态改良剂在改良滨海盐渍土壤生态中的应用。本发明可促进土壤水稳性团聚体的形成，改善土壤结构，进而促进了土壤有益微生物群落的建立和保持；同时能促进作物对氮、磷、钾和微量元素的吸收，提高肥料利用率，缓冲肥效的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种滨海盐渍土壤生态改良剂及其制备方法与应用，属于土壤生态改良剂技术领域。
背景技术
黄河三角洲是近百年来黄河造陆运动形成的新陆地，地下水埋藏浅且矿化度高，地下盐分易升至地表，导致土壤盐渍化，盐碱荒地广泛分布。该区盐渍化土地面积达44.29万hm2，占全区总面积的一半以上，其中，重度盐渍化土壤和盐碱光板地23.63万hm2，约占区内土地面积的28.4％，盐渍土以滨海盐渍土类型为主，盐分主要以氯化物为主，土壤表层盐分在0.4％～3％范围内变化，土壤结构性差，肥力低，不经改良治理，很难进行农业生产。
随着“黄河三角洲高效生态经济区发展规划”这一国家战略的实施，对黄河三角洲地区滨海盐渍土壤，特别是未开垦的滨海盐渍土壤进行生态改良与利用尤为重要。
针对黄河三角洲地区滨海盐渍土壤的形成及盐渍化特点，广大科技工作者和基层农业技术服务人员总结提出了以下主要改良措施：①工程及水利措施。通过工程及水利措施，一方面，可阻止海水继续倒灌，切断滨海盐渍土盐分的新来源；另一方面，可通过这一措施降低地下水位，促进盐分淋洗。但工程及水利措施投入较大，靠单村单户甚至一个乡镇都是难以实现的。②种植盐生植物。种植盐生植物改良盐碱地投资小，可持续，对改良内陆次生盐渍化土壤效果比较明显。但因黄河三角洲地区海水不断倒灌，滨海盐渍土壤很难通过种植盐生植物有效降低土壤盐分含量。③应用土壤改良剂。土壤盐碱改良剂在一定程度上能够改善土壤的理化性状，降低土壤含盐量。但目前国内外的土壤盐碱改良剂品种繁多，不同改良剂的性质、组成、作用机理及在不同土壤类型上的施用效果相差较大。特别是缺乏针对黄河三角洲地区的实际情况及滨海盐渍土结构性和生物活性差等特点研制的专用改良剂。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种滨海盐渍土壤生态改良剂及其制备方法与应用。
一种滨海盐渍土壤生态改良剂，其特征在于，包括如下组分，均为重量份：
外源有益微生物菌剂25-30份、土居有益微生物菌剂20-25份、腐殖酸5-10份；
所述外源有益微生物菌剂的有效活菌为木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071，菌种保藏号：CGMCC No.5394，孢子含量5-8×108cfu/g；
所述土居有益微生物菌剂的有效活菌为黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150，菌种保藏号：CGMCC No.5393，孢子含量0.5-2.5×108cfu/g。
所述滨海盐渍土壤生态改良剂，还包括粉碎的作物秸秆，添加量为35-45重量份。
上述粉碎的作物秸秆长度为3-5em。
上述作物秸秆为棉花秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、花生秸秆和/或水稻秸秆。
一种上述滨海盐渍土壤生态改良剂的制备方法，步骤如下：
(1)取菌种保藏号为CGMCC No.5394的木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071，经菌种活化、种子培养、扩大培养获得孢子含量5-8×108cfu/g的外源有益微生物菌剂；
(2)取菌种保藏号为CGMCC No.5393的黑曲霉(Aspetgillus niger)DY-1150，经菌种活化、种子培养、扩大培养获得孢子含量0.5-2.5×108cfu/g的土居有益微生物菌剂；
(3)将外源有益微生物菌剂、土居有益微生物菌剂和腐殖酸混合后，即得滨海盐渍土壤生态改良剂。
所述步骤(1)中的菌种活化条件为：在26℃培养3-5天，培养基为PDA培养基；
种子培养条件为：在26℃、180r/m条件下振荡培养2-3d，培养基为PD培养基；
扩大培养培养步骤为：在26℃条件下、液体培养基中搅拌培养36-48h，液体培养基为外源有益微生物液体培养基；转接至固体培养基中，再在26℃条件下、固体培养基中培养5-7d，固体培养基中为外源有益微生物固体培养基。
上述外源有益微生物液体培养基组分为：45-55g玉米粉、5-8g豆粉、加水至1000ml，灭菌、过滤。
上述外源有益微生物固体培养基组分为：采用麦麸60-80wt％，棉籽壳20-40wt％；或者，麦麸40-50wt％，稻壳10-25wt％，玉米秸秆30-40wt％。
所述步骤(2)中的菌种活化条件为：在26℃培养5-7天，培养基为查氏培养基；
种子培养条件为：在30℃、180r/m条件下振荡培养2-3d，培养基为土居有益微生物种子培养基；
扩大培养培养步骤为：在30℃条件下、液体培养基中培养22-26h，液体培养基为土居有益微生物液体培养基；转接至固体培养基中，再在30-31℃条件下、培养5-7d，固体培养基为土居有益微生物固体培养基。
上述土居有益微生物种子培养基组分为：MgSO4·7H2O 0.3-0.7g，KH2PO4 0.8-1.2g，(NH4)2SO4 0.3-0.8g，可溶性淀粉15-25g，黄豆汁1000ml。
上述土居有益微生物液体培养基组分为：麦麸85g，豆饼粉或面粉15g，水95-110ml
上述土居有益微生物固体培养基组分为：采用麦麸60-75wt％，玉米秸秆25-40wt％；或者，麦麸50-60wt％，稻壳40-50wt％。
其他培养基均为本领域常用培养基，如：
PDA培养基：马铃薯200g，葡萄糖20g，琼脂粉15g，水1000ml；
PD培养基：马铃薯200g，葡萄糖20g，水1000ml；
查氏培养基：NaNO3 3g，K2HPO4 1g，MgSO4.7H2O 0.5g，KCl0.5g，FeSO4 0.01g，蔗糖30g，琼脂15g，水1000ml。
上述滨海盐渍土壤生态改良剂在改良滨海盐渍土壤生态中的应用。
一种黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150，该菌株在2011年10月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，菌种保藏号：CGMCC No.5393。
一种木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071，该菌株在2011年10月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，菌种保藏号：CGMCC No.5394。
有益效果
1、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂可促进作物对氮、磷、钾和微量元素的吸收，提高肥料利用率，同时具有缓冲肥效的作用，当土壤肥料养分过多时，该改良剂中的微生物吸收丰富的无机养分贮藏在菌体内，使根际养分浓度逐渐降低，当土壤养分不足时，随着微生物的死亡，被菌体吸收的养分又逐渐释放出来，供作物吸收利用；
2、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂可促进土壤水稳性团聚体的形成，改善土壤结构，进而促进了土壤有益微生物群落的建立和保持；
3、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂可缓解土壤重金属污染，对环境生态进行生物修复。
4、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂中的微生物通过菌体生理代谢产生的酸中和碱，使土壤pH值降低。同时微生物菌体群落在土壤中的存在方式阻断盐分沿毛管空隙随水分上升的条件，降低表土含盐量；
5、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂中的微生物能够与植物根系互作，形成一种稳态调控体系；一方面，该微生物能够接受植物根系分泌物，以分泌物为营养进行繁殖，保持其群系的动态平衡；另一方面，该微生物可制造各种营养物质供植物根系吸收利用，促进植物根系的发育，提高根系酶活力；
6、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂中的微生物制造的养分可以提高植物的抗逆性，改善植物产品品质，该微生物在活动中或死亡后所释放的物质，不仅含有NH4 +、P2O5、K2O等无机养分，还能产生多种氨基酸、维生素及细胞分裂素、赤霉素等植物激素类活性物质，这些活性物质能刺激植物根系生长和产量的提高；
7、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂中的腐殖酸作为土壤改良剂可以疏松耕层土壤，其中的酸可以中和碱，使土壤pH值降低，改善土壤理化性状。作为离子交换剂提高土壤交换容量，减少表层盐分的积累；
8、本发明所述滨海盐渍土壤生态改良剂可明显降低滨海盐渍土壤水溶性盐含量、提高土壤水稳性团聚体数量、平衡土壤pH值，改善土壤微生物群系结构，提高土壤生物活性，诱导燕麦、花生等作物对土壤盐渍化产生胁迫耐性，促进作物的根系发育和产量形成，具有显著的经济效益和生态效益。
具体实施方式
下面结合实例对本发明的技术方案进一步详细描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所述腐殖酸购自山东国利嘉生物肥料有限公司；棉花秸秆取自黄河三角洲滨海盐渍土棉区；燕麦BY-2购自吉林省白城市农业科学院，花生HY-20购自山东省花生研究所。
实施例中所述黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150，已在2011年10月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，菌种保藏号：CGMCC No.5393。
木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071，已在2011年10月26日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，菌种保藏号：CGMCC No.5394。
实施例1
一种滨海盐渍土壤生态改良剂，其特征在于，包括如下组分，均为重量份：
外源有益微生物菌剂30份、土居有益微生物菌剂20份、腐殖酸10份。
上述滨海盐渍土壤生态改良剂按如下方法制备：
(1)外源有益微生物菌剂的制备：
菌种活化
取菌种保藏号为CGMCC No.5394的木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071，接种于PDA培养基中26℃培养5d，得到活化木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071；
PDA培养基：马铃薯200g，葡萄糖20g，琼脂粉15g，水1000ml。
种子培养
将活化木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071孢子用无菌水稀释接入装有50mlPD培养基的250ml三角瓶种，26℃，180r/m，振荡培养3天，得到种子木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071；
PD培养基：马铃薯200g，葡萄糖20g，水1000ml。
扩大培养
(i)将100ml种子木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071接种于装有7升外源有益微生物液体培养基的16升发酵罐中，26℃下搅拌培养40h，得木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071液体；
外源有益微生物液体培养基：47.5g玉米粉、7.5g豆粉、加水至1000ml，灭菌、过滤。
(ii)将木霉(Trichoderma sp.)T-304-1071液体以5wt％的比例移入土居有益微生物固体培养基，浅盘放置，空间相对湿度80％-85％，通风良好，定期翻盘，26℃培养5d，得到木霉孢子含量7×108cfu/g的外源有益微生物菌剂。
外源有益微生物固体培养基：采用80wt％麦麸与20wt％棉籽壳混合后，灭菌。
(2)土居有益微生物菌剂的制备：
菌种活化
取菌种保藏号为CGMCC No.5393的黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150，接种于PDA培养基中26℃培养5d，得到活化黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150；
查氏培养基：NaNO3 3g，K2HPO4 1g，MgSO4·7H2O 0.5g，KCl0.5g，FeSO4 0.01g，蔗糖30g，琼脂15g，水1000ml。
种子培养
将活化黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150孢子用无菌水稀释接入装有50ml土居有益微生物种子培养基的250ml三角瓶种，30℃，180r/m，振荡培养3天，得到种子黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150；
土居有益微生物种子培养基：MgSO4·7H2O 0.5g，KH2PO4 1g，(NH4)2SO4 0.5g，可溶性淀粉20g，黄豆汁1000ml，pH自然。
扩大培养
(i)将种子黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150接种于土居有益微生物液体培养基中，30℃培养，20h摇瓶一次，然后再过6h摇瓶一次，再培养46h后，得黑曲霉(Aspergillusniger)DY-1150料饼；
土居有益微生物液体培养基：麦麸85g，豆面15g，水100ml，灭菌、过滤。
(ii)将黑曲霉(Aspergillus niger)DY-1150料饼以10wt％的比例移入土居有益微生物固体培养基中，浅盘培养，30-31℃，空间相对湿度90％-95％，定期翻盘，培养5d。得到曲霉孢子含量0.8×108cfu/g的土居有益微生物菌剂；
上述土居有益微生物固体培养基组分为：采用75wt％麦麸与25wt％玉米秸秆混合后，灭菌。
(3)将步骤(1)制得的外源有益微生物菌剂、步骤(2)制得的土居有益微生物菌剂和腐殖酸按重量份混合后，即得滨海盐渍土壤生态改良剂。
试验例
实验地块：山东省东营市垦利县未开垦滨海盐渍地
因该地块是未开垦地块，春耕之前，田间植被芦苇等干重大于每667平方米100kg，直接粉碎还田后，将该地块分为改良剂组和对照组两块地块：
改良剂组按50kg/亩施用滨海盐渍土壤生态改良剂，翻耕灌溉，实时播种燕麦BY-2，耕作管理按传统耕作管理操作；
对照组不施用滨海盐渍土壤生态改良剂，其他同改良剂组。
试验数据与实验结果：
表1 土壤生态改良剂对滨海盐渍土理化性状改良情况
表1是施用滨海盐渍土壤生态改良剂56天后的检测结果，检测标准：水解氮按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1848-2010、有效磷按照中华人民共和国农业行业标准NY/T1121.7-2006、速效钾按照中华人民共和国林业行业标准LY/T 1236-1999、水溶性盐按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1121.16-2006、pH值按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1121.2-2006、水稳性团聚体按照中华人民共和国农业行业标准NY/T 1121.19-2008，结果显示：本发明滨海盐渍土壤专用生态改良剂对东营市垦利县滨海盐渍土的理化性状具有明显的改良效果。提高了土壤养分有效性，特别是显著降低了滨海盐渍土壤水溶性盐含量，调控了土壤pH值，显著提高了土壤水稳性团聚体含量。
表2 土壤生态改良剂对滨海盐渍土燕麦孕穗期生长发育的调控效应
表2结果显示：本发明滨海盐渍土壤专用生态改良剂促进了燕麦根系的发育和地上部茎叶的生长，改善了滨海盐渍土壤燕麦的营养状况，提高了其对盐胁迫的耐受能力，适当延迟了抽穗，但孕穗比较整齐。
表3 土壤生态改良剂对滨海盐渍土燕麦收获期生长发育的调控效应
表3结果显示：本发明滨海盐渍土壤专用生态改良剂显著提高了燕麦的穗粒数和千粒重，从而促进了燕麦产量的形成。
实施例2
一种滨海盐渍土壤生态改良剂，其特征在于，包括如下组分，均为重量份：
外源有益微生物菌剂30份、土居有益微生物菌剂20份、腐殖酸10份，粉碎的棉花秸秆40份。棉花秸秆长度为3-5厘米。
滨海盐渍土壤生态改良剂的制备方法如实施例1所述，不同之处在于，
外源有益微生物菌剂为木霉孢子含量7.3×108cfu/g的外源有益微生物；
土居有益微生物菌剂为曲霉孢子含量1.6×108cfu/g的土居有益微生物；
将外源有益微生物菌剂、土居有益微生物菌剂和腐殖酸及粉碎的棉花秸秆按重量份混合后，即得滨海盐渍土壤生态改良剂。
试验例
实验地块：山东省东营市垦利县已开垦滨海盐渍地
因该地块是已开垦地块，春耕之前，田间植被干重小于每667平方米100kg，将该地块分为改良剂组和对照组两块地块：
改良剂组按100kg/亩量施用滨海盐渍土壤生态改良剂，翻耕灌溉，实时播种花生HY-20，耕作管理按传统耕作管理操作；
对照组不施用滨海盐渍土壤生态改良剂，其他同改良剂组。
试验数据与实验结果：
表4 土壤生态改良剂对滨海盐渍土微生物群系的调控效应
表4结果显示：本发明滨海盐渍土壤专用生态改良剂对东营市垦利县滨海盐渍土的生物性状具有明显的改良效果。提高了土壤中微生物量，特别是显著提高了固氮菌和真菌的含量。
表5 土壤生态改良剂对滨海盐渍土花生下针期生长发育的调控效应
表5结果显示：本发明滨海盐渍土壤专用生态改良剂促进了花生的根系的发育和地上部茎叶的生长，改善了滨海盐渍土壤花生的营养状况，特别是根瘤数量的增加，提高了其对盐胁迫的耐受能力，开花期、下针提前，促进了花生的生育进程。
表6 土壤生态改良剂对滨海盐渍土花生收获期生长发育的调控效应
表6结果显示：本发明滨海盐渍土壤专用生态改良剂显著提高了花生的有效茎数、双荚果数、饱果率和百粒重，从而促进了花生产量的形成。另外，施用滨海盐渍土壤专用生态改良剂还明显降低了花生立枯病的发病率。
综合以上实验结果，本发明滨海盐渍土壤专用生态改良剂显著降低黄河三角洲滨海盐渍土壤水溶性盐含量、提高了土壤水稳性团聚体数量、平衡了土壤pH值，改善了土壤微生物群系结构，提高土壤生物活性，诱导燕麦、花生等作物对土壤盐渍化产生胁迫耐性，促进作物的根系发育和产量形成。
Claims (2)
1.一种滨海盐渍土壤生态改良剂，其特征在于，包括如下组分，均为重量份：
外源有益微生物菌剂25-30份、土居有益微生物菌剂20-25份、腐殖酸5-10份；
所述外源有益微生物菌剂的有效活菌为木霉（Trichoderma sp.）T-304-1071，菌种保藏号：CGMCC No.5394，孢子含量5-8×108cfu/g；
所述土居有益微生物菌剂的有效活菌为黑曲霉（Aspergillus niger）DY-1150，菌种保藏号：CGMCC No.5393，孢子含量0.5-2.5×108cfu/g。
2.如权利要求1所述的改良剂，其特征在于，还包括粉碎的作物秸秆，添加量为35-45重量份。
3. 如权利要求2所述的改良剂，其特征在于，粉碎的作物秸秆长度为3-5cm。
4. 如权利要求2所述的改良剂，其特征在于，作物秸秆为棉花秸秆、小麦秸秆、玉米秸秆、高粱秸秆、大豆秸秆、花生秸秆和/或水稻秸秆。
5. 一种权利要求1所述滨海盐渍土壤生态改良剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：
（1）取菌种保藏号为CGMCC No.5394的木霉（Trichoderma sp.）T-304-1071，经菌种活化、种子培养、扩大培养获得孢子含量5-8×108cfu/g的外源有益微生物菌剂；
（2）取菌种保藏号为CGMCC No.5393的黑曲霉（Aspergillus niger）DY-1150，经菌种活化、种子培养、扩大培养获得孢子含量0.5-2.5×108cfu/g的土居有益微生物菌剂；
（3）将外源有益微生物菌剂、土居有益微生物菌剂和腐殖酸混合后，即得滨海盐渍土壤生态改良剂。
6. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的菌种活化条件为：在26℃培养3-5天，培养基为PDA培养基。
7. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的种子培养条件为：在26℃、180r/m条件下振荡培养2-3d，培养基为PD培养基。
8. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的扩大培养培养步骤为：在26℃条件下、液体培养基中搅拌培养36-48h，液体培养基为外源有益微生物液体培养基；转接至固体培养基中，再在26℃条件下、固体培养基中培养5-7d，固体培养基中为外源有益微生物固体培养基。
9. 如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述外源有益微生物液体培养基组分为：45-55g玉米粉、5-8g豆粉、加水至1000mL，灭菌、过滤。
10. 如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述外源有益微生物固体培养基组分为：采用麦麸60-80wt%，棉籽壳20-40wt%；或者，麦麸40-50wt%，稻壳10-25wt%，玉米秸秆30-40wt%。
11. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的菌种活化条件为：在26℃培养5-7天，培养基为查氏培养基。
12. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的种子培养条件为：在30℃、180r/m条件下振荡培养2-3d，培养基为土居有益微生物种子培养基。
13. 如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中的扩大培养培养步骤为：在30℃条件下、液体培养基中培养22-26h，液体培养基为土居有益微生物液体培养基；转接至固体培养基中，再在30-31℃条件下、培养5-7d，固体培养基为土居有益微生物固体培养基。
14. 如权利要求12所述的制备方法，其特征在于，所述土居有益微生物种子培养基组分为：MgSO4·7H2O 0.3-0.7g，KH2PO4 0.8-1.2g，(NH4)2SO4 0.3-0.8g，可溶性淀粉15-25g，黄豆汁1000mL。
15. 如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述土居有益微生物液体培养基组分为：麦麸85g，豆饼粉或面粉15g，水95-110mL。
16. 如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述土居有益微生物固体培养基组分为：采用麦麸60-75wt%，玉米秸秆25-40wt%；或者，麦麸50-60wt%，稻壳40-50wt%。
17. 权利要求1所述滨海盐渍土壤生态改良剂在改良滨海盐渍土壤生态中的应用。
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