CN102925358B - 微生物菌剂及其盐碱地改良的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于发酵生产盐碱地改良剂的活的微生物组合物；另外，本发明还提供了通过上述微生物组合物发酵产生的盐碱地改良剂等，以用于盐碱地改良以及提高盐碱地植物存活率等的方法中，尤其适用于滨海原生盐碱地。
Description
技术领域
本发明属于微生物发酵技术领域，具体而言，本发明涉及微生物组合物，在基本不降低由其产生的菌剂稳定性和适应性的情况下，减少了菌种数量，降低了生产成本，但是发酵产生的盐碱地改良剂能够支持植物在盐碱地上生长，从而对盐碱地进行改良。另外，本发明还涉及通过上述微生物组合物发酵产生的盐碱地改良剂及应用和方法等。
发明背景
盐碱地（盐渍土）广泛分布于世界上100余个国家和地区，全世界面积近10亿公顷，其中仅中国就达3630万公顷，占我国可利用土地的近5％，广泛分布在滨海、西北内陆、黄淮海平原、东北松嫩平原、甘肃、宁夏、内蒙等地区。中国已仅有576.6万公顷盐碱地被开垦种植，但是绝大部分面积还有待利用。
我国的滨海盐碱地涉及沿海11个省、市、自治区，主要位于长江口以北诸省，占我国盐碱地面积的7%左右。尤其是我国北方环渤海沿岸地区，属于淤泥质海岸为主的平原风、潮、旱、涝、盐、碱地区，这一地区的基本特征是：由黄河、海河、辽河等冲积而成的三角洲冲积平原或海积平原，海岸线平直，滩面宽阔，地势平坦，盐碱涝洼，立地条件差，地下水位高，地下水矿化度大，由此导致相应地区农田产量低，适宜造林的树种少，沿海防护林断档严重，这更加恶化了海水灌泡的后果，使得该地区的前沿形成大片的重盐碱地地带，而内侧则是广阔的盐碱荒滩地或低产田。
目前，改良盐碱地的措施有，灌溉排水方法（如，“井灌井排”法、“强排强灌”法），其需要建立的水利设施投资巨大，维护费用也高；通过客土改良、秸秆覆盖等物理方法，但是这不但需要运输大量的客土和/或秸秆，而且往往会给客土来源地的农田造成巨大的破坏；化学方法，即利用一些酸性盐类物质来改良盐碱地。然而，这些方法对于滨海地区而言，由于直接面对大海而在治理前后将不断受到侵蚀，因此效果非常有限，难以推广。
本发明人的中国专利CN101643718 B和CN101629156 B分别公开了作为有机肥料和土壤改良剂的微生物菌剂，其采用25种微生物菌种复合而成，因此在面对来源不同、批次不同的有机肥料发酵的原料时，能够很好地适应其中碳氮含量、pH值、无机盐、微量元素等所存在的差异，适应大规模商品化生产所需的稳定性，尤其是在后者文献中，提出了用土壤改良剂来治理盐碱地，种植植物。
然而，本发明人在生产中发现，过多种类的微生物菌种会带来制备流程复杂，制备成本高的问题。但是，多种微生物构成了极为复杂的共生关系，不同微生物的生长环境要求也有很大差异，甚至其中某些菌种会分泌抗生素，需要其他菌种配合而产生协同耐受性，这些共生关系的解构并没有现有技术的明确教导。所以，贸然减少菌种种类，会导致整个菌剂中菌种的失衡，例如，本发明人研究发现，如果去除纤维单胞菌，菌剂中的乳杆菌、链霉菌和根霉也基本无法存活（可能是缺乏纤维单胞菌形成的生长微环境，也可能失去协同耐受抗生素的能力），最终发酵产生的产品难以支持盐碱地上的植物生长，无法适合盐碱地改造；如果去除点青霉，生产的菌剂有时会有大量杂菌产生，从而抑制菌剂中添加的菌的生长，造成各批次之间的菌剂的质量极为不稳定，从而根本无法作为商品推广，如此等等，不一而足。
为此，本发明人经过长期的艰苦研究，结合了一些运气，发现了如果采用豆纤维单胞菌(Cellulomonasfabia)这一特定菌种，可以在菌剂中不添加黑曲霉和枯草芽孢杆菌，从而降低生产成本，但是仍旧能够保持菌剂的稳定性以适于工业化生产，并且使得发酵产生的盐碱地改良剂足以支持植物在盐碱地上生长，从而阻止盐碱地（尤其是滨海盐碱地）继续受到侵蚀并加以改良，更加令人惊讶的是，由该菌剂发酵产生的盐碱地改良剂的施用，可以不再使用客土，从而保护了客土来源地的环境，减少了运输成本，更难得的是，只需要一次施用，可以支持植物的多年生长，而且存活率逐年提高，形成良性循环，极大地降低了施用工程的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供用于发酵生产盐碱地改良剂的微生物组合物和/或菌剂，在基本不降低稳定性和适应性的情况下，减少了菌种数量，降低了生产成本，但是发酵产生的盐碱地改良剂能够支持植物在盐碱地上生长，从而对盐碱地进行改良，特别是能够形成良性循环，一次施用，逐年提高植物存活率并改善土质。另外，本发明的目的还在于提供通过上述微生物组合物和/或菌剂发酵产生的盐碱地改良剂及应用和方法等。
具体而言，在第一方面，本发明的目的在于提供用于发酵生产盐碱地改良剂的活的微生物组合物，其特征在于，所述微生物组合物由豆纤维单胞菌(Cellulomonasfabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、乳杆菌（Lactobacillus）、甲烷杆菌（Methanobacterium）、硫杆菌（Thiobacillus）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、链霉菌（Streptomyces）、高温放线菌（Thermoactinomyces）、高温单孢菌（Thermonospora）、固氮菌（Azotobacter）、硝化单胞菌（Nitrosomonas）、硝化杆菌（Nitrobacter）、根瘤菌（Rhizobium）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、酵母（Saccharomyces）、青霉（Penicillium）、腐质霉（Humicola）、根霉（Rhizopus）和菌根菌组成。
菌种可以由本领域技术人员通过常规菌种鉴定分离方法方便地从自然界分离得到的，但是为了便于控制发酵生产质量，优选采用的菌种是所属菌属的模式种或常见的菌种，如可通过商业渠道公开购买的菌种，如可通过国内外菌种培养公司购买，也可通过生物材料保藏中心（如，国内的CGMCC和CCTCC、以及美国的ATCC等）购买。在本发明的具体实施方式中，各菌种可购自大庆鲍斯生物科技有限责任公司。
在本发明第一方面中，采用的菌种可以是上述提及各菌种或者各菌属中的菌种，尤其是代表菌种。因此，在本发明的第一方面中，所述微生物组合物中，优选乳杆菌是常见的菌种，最优选选自干酪乳杆菌（Lactobacillus casei），其尤其适于在弱酸性pH环境下的发酵；
优选甲烷杆菌是诸如专利文献US2008282733A、JP3250000A和US2008282733A等中公开的那些，更优选选自蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）和反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）之一种或多种，最优选是蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）和反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）的混合物，其尤其适于在中性至弱碱性pH环境下的发酵；
优选硫杆菌是常见的菌种，更优选选自氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）之一种或多种，更优选是氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）和氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）的混合物，其尤其适于在酸性pH环境下的发酵；
优选链霉菌是专利文献US6399055B和JP3022921A中公开的那些，最优选是嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus），这样能加强本发明的微生物菌剂在高温（55-65℃）下发酵的能力，其尤其适于在中性至弱碱性pH环境下的发酵；
优选高温放线菌是常见的菌种，最优选选自普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris），其尤其适于在弱碱性pH环境下的发酵；
优选高温单孢菌是诸如JP2108609A和JP59082085A等专利文献中公开的那些，最优选选自弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata），其尤其适于在弱碱性pH环境下的发酵；
优选固氮菌是常见的菌种，最优选选自棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii），其尤其适于在中性的pH环境下的固氮；
优选硝化单胞菌是诸如WO2007104268A等专利文献中公开的那些，最优选选自欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae），其尤其适于在从弱酸性至弱碱性的pH环境下的固氮；
优选硝化杆菌是诸如CN101039692A等专利文献中公开的那些，最优选选自维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi），其尤其适于在从弱酸性至弱碱性的pH环境下的固氮；
优选根瘤菌是常见的菌种，更优选选自大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）和豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）之一种或多种，最优选是大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）和豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）的混合物，其尤其适于在中性至弱酸性的pH环境下的固氮；
优选酵母是常见的菌种，最优选选自啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae），其尤其适于在酸性pH环境下的发酵；
优选青霉是常见的菌种，最优选选自点青霉（Penicillium notatum），这样尤其适于在弱酸性pH环境下的发酵；
优选腐质霉是常见的菌种，最优选选自特异腐质霉（Humicola insolens），其尤其适于在从弱酸性至中性的pH环境下的发酵；
优选根霉是常见的菌种，最优选选自少孢根霉（Rhizopus oligosporus），其尤其适于在弱酸性pH环境下的发酵；
和/或，优选菌根菌诸如CN101144066A、CN1307883C等中国专利文献中公开的那些，更优选选自丝核菌（Rhizoctonia），最优选选自禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis），其尤其适于在从弱酸性至弱碱性的pH环境下的发酵。
优选在本发明的第一方面中，所述微生物组合物由豆纤维单胞菌(Cellulomonasfabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、点青霉（Penicillium notatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）组成。
在第二方面，本发明的目的在于提供微生物菌剂，其是由本发明第一方面所述的微生物组合物和基质混合而得的，而且其包括本发明第一方面所述的微生物组合物。其中，其包括本发明第一方面所述的微生物组合物，表明不会由于拮抗以及杂菌而使得本发明第一方面所述的微生物组合物中的任一种菌种失活。因为其中某些菌种会分泌抗生素，如嗜热链霉菌和点青霉，而且如果没有抗生素压制，从质量难以稳定的基质带来的杂菌会干扰菌剂中菌种的稳定性，但是在各种菌种大量混合于菌剂基质并最终混合于发酵原料中时，没有可观察到的抗生素拮抗效应，也没有观察到杂菌带来的不稳定性，这可能是因为在菌剂配制和发酵过程中，抗生素本身对其他菌种的拮抗效应有限或是菌种的配合间具有协同耐受性，这对于减少菌种来说尤其是预料不到的。总之，实践中，在制备的菌剂中所有菌种都有大量存活，而且比例稳定，能够使得发酵过程正常进行。
优选在本发明的第二方面中，所述微生物菌剂包括的基质可以是灭菌处理过的，也可以是未经过灭菌处理的。基质的主要用途是使微生物附着，分散均匀，因此基质中往往有植物纤维（通常是植物纤维性废弃物）；为了使微生物菌剂中的菌种能够长期存活，基质中优选还包括微生物营养成分，如动物粪便、动物源性蛋白、植物源性蛋白和/或单细胞蛋白等。常见的植物纤维材料有木屑、稻壳、稻糠、秸秆等；常见的动物粪便有人粪便、牛粪、猪粪、鸡粪等；常见的动物源性蛋白有鱼粉等；常见的植物源性蛋白有豆粉等；单细胞蛋白通常用于饲料中，但是本发明人发现配制微生物菌剂时使用单细胞蛋白有助于提高菌种的存活量，因此优选基质中含有单细胞蛋白，常见的单细胞蛋白如中国专利申请CN1426460A、CN1607908A等所述的那些，可以通过诸如挪威诺弗姆公司购买。在优选的方面，所述基质包括植物纤维、动物粪便、动物源性蛋白、植物源性蛋白和单细胞蛋白之一种或多种，更优选所述基质包括木屑、稻壳、稻糠、秸秆、牛粪、猪粪、鸡粪、鱼粉、豆粉和单细胞蛋白之一种或多种，最优选所述基质是稻壳、牛粪、鱼粉、大豆粉和单细胞蛋白的混合物。
另外，在一个独立的方面，本发明的目的还在于提供用于本发明第二方面所述的微生物菌剂的制备方法，其包括将本发明第一方面所述的微生物组合物与基质混合的步骤。为了方便操作，优选用培养各菌种的菌液等体积混合，也优选基质中各成分等质量混合。优选混合的步骤之后，所述制备方法还包括将所得的混合物在室温下放置的步骤。这样，可以使菌种在基质中增殖并形成稳定的比例。在本文中，室温具有本领域技术人员所能理解的含义，为了清楚起见，其指的是温度介于15和30摄氏度，优选介于18和25摄氏度，最优选为22摄氏度。通常放置的时间为2-10周，直至可以形成稳定的菌种存活量比例，放置的时间优选为3-8周，更优选为4-7周，最优选为5周。放置的中优选对混合物通气，可以通过翻动、搅动来通入气体，如每周翻动1-5次使混合物通气。
在第三方面，本发明的目的在于提供盐碱地改良剂，其通过本发明第二方面所述的微生物菌剂对动物粪便和植物纤维发酵而成。
在本文中，术语“盐碱地”具有本领域技术人员所公知的意义，指的是盐类集积的一种土地，其土壤里面所含的盐分影响到植物的正常生长。
在本文中，术语“盐碱地改良剂”指的是对盐碱地土质具有改良作用的制剂，其表现可以是使得或促进植物生长，提高植物的存活率，降低土壤中的盐分含量，和/或降低土壤的pH值。
本发明的盐碱地改良剂施用时，可以与盐碱地的表层土壤混合，优选可以与盐碱地的表面至以下100cm的土壤混合，更优选可以与盐碱地的表面至以下50cm的土壤混合，最优选可以与盐碱地的表面至以下20cm的土壤混合。混合可以通过耕翻表层土壤并将本发明的盐碱地改良剂加入其中混合。施用量可以根据植物的种类和生长情况以及盐碱地的具体情况来确定，通常为每平方米0.5~50kg，优选为每平方米1~20kg，更优选为每平方米3~10kg，如每平方米5kg。
优选在本发明的第三方面中，动物粪便是畜禽粪便，优选选自牛粪、猪粪、鸡粪之一种或多种，最优选是牛粪。另外其中，优选植物纤维选自木屑、稻壳、稻糠和秸秆之一种或多种，更优选是稻壳和/或秸秆，最优选是稻壳。
经本发明人发现，本发明第三方面的盐碱地改良剂质量要求可以低于机肥料标准的质量要求，如低于NY227-94和/或Y884-2002规定的质量要求，仍旧能发挥改良盐碱地改良的作用。例如，本发明第三方面的盐碱地改良剂的含水量高于有机肥料标准的含水量，如大于20%（w/w），优选为30~60%（w/w），如在以下制备方法中不包括干燥造粒的步骤而制备获得的。当然，本发明第三方面的盐碱地改良剂也优选是经过干燥造粒的步骤而制备获得的，这样可以减少水分的重量，从而更便于运输和储存。
在第四方面，本发明的目的在于提供本发明第三方面所述的盐碱地改良剂的制备方法，其依次包括以下步骤：
（1）混合本发明第二方面所述的微生物菌剂、动物粪便和植物纤维；
（2）使步骤（1）得到的混合物发酵，直至升温到60-70℃，优选升温到65℃；
（3）使步骤（2）得到的发酵产物保温在60-70℃发酵5-18天，优选发酵7-15天，最优选发酵10天；和
（4）使步骤（3）得到的发酵产物保温在45-55℃发酵7-20天，优选保温在50±2℃，更优选保温在50℃。
由于通常盐碱地改良剂的发酵条件无法做到食品或工业品发酵的洁净程度，时刻受着寄生虫和杂菌的污染，同时发酵原料中本身就存在着有害的寄生虫（如，蛔虫卵）和干扰本发明的微生物菌剂生长的杂菌，因此需要利用发酵所产生的高温杀灭和抑制。但是，本发明人发现高于70摄氏度的高温同样也会影响本发明的微生物菌剂中大多数菌种的生长、繁殖和发酵，甚至会彻底杀灭本发明的微生物菌剂中的某些菌种，对发酵产生极其不利的影响。因此，本发明的盐碱地改良剂的制备方法应当使步骤（3）的杀灭寄生虫和抑制杂菌繁殖的步骤中温度应当控制在70℃以下。在步骤（4）的发酵过程中也应当保持适当的高温（50℃左右），不在本发明的微生物菌剂中多数菌种的最适生长、发酵温度发酵，以避免低温下杂菌过快生长的影响。对于其中步骤（2），优选保温在65℃；其升温时间通常为2-3天。对于其中步骤（4），优选发酵10-15天，最优选发酵12天。本发明的盐碱地改良剂的制备方法中控制温度可以仅需要通过翻动、搅拌发酵槽内混合物的开启频率以及速度，通过控制通入的外界室温空气的多寡，就能控制，优选是自动化控制。
在第五方面，本发明的目的在于提供本发明第一方面所述的微生物组合物在制备盐碱地改良剂中的应用方法，优选其中盐碱地改良剂是本发明第三方面所述的盐碱地改良剂。
在第六方面，本发明的目的在于提供本发明第二方面所述的微生物菌剂在制备盐碱地改良剂中的应用方法，优选其中盐碱地改良剂是本发明第三方面所述的盐碱地改良剂。
在第七方面，本发明的目的在于提供本发明第三方面所述的盐碱地改良剂在改良盐碱地中的应用方法。
在第八方面，本发明的目的在于提供盐碱地改良的方法，其包括将本发明第三方面所述的盐碱地改良剂施用到盐碱地里的步骤。优选其还进一步包括，在施用到盐碱地里的步骤之后，在该盐碱地上种植植物。其中，植物优选是乔木、灌木和/或草本植物，如国槐、白蜡、臭椿和/或火炬等。盐碱地改良包括降低土壤中的盐分含量，和/或降低土壤的pH值。
在第九方面，本发明的目的在于提供提高盐碱地植物存活率的方法，其包括将本发明第三方面所述的盐碱地改良剂施用到盐碱地里的步骤，然后种植植物。其中，植物优选是乔木、灌木和/或草本植物，如国槐、白蜡、臭椿和/或火炬等。优选提高盐碱地植物存活率是逐年提高存活率，即一年比上一年的存活率更高。
优选在本发明的第八和/或九方面中，施用的次数可以是每年一到三次，优选是每年一次。事实上，对于滨海盐碱地，本发明第三方面的盐碱地改良剂可以仅施用一次，以后年份就可以不再施用，这样极大地减少了施用工作量。因此，也优选在本发明的第八和/或九方面中，施用的次数是一次。
优选在本发明的第五、六、七、八和/或九方面中，盐碱地是滨海盐碱地，更优选是滨海原生盐碱地，如天津滨海盐碱地。
优选在本发明的第五、六、七、八和/或九方面中，盐碱地的改良过程中基本不添加客土，如添加的客土的量不超过本发明第三方面的盐碱地改良剂的量，优选不超过本发明第三方面的盐碱地改良剂的量的50%，更优选不超过本发明第三方面的盐碱地改良剂的量的30%，更加优选不超过本发明第三方面的盐碱地改良剂的量的10%，最优选不添加客土。在本文中，客土，即外地的土地，尤其是能使植物正常生长的外地土地，如外地的农田。在常规的盐碱地改良中，需要使用大量客土。在本发明的具体实施方式中，如果全部换用客土，经测算，每平方米盐碱地将需要0.8~1.3立方米客土，将天津滨海新区130平方公里全部改造完毕，将要毁掉9.76万亩的农田，而且其运输耗费极高；而施用了本发明第三方面的盐碱地改良剂，每平方米施用量还不足10kg，无论对于保护农田，还是对于减少运输耗费，都具有显著的益处。
优选在本发明的第五、六、七、八和/或九方面中，盐碱地在改良后12~48个月（优选为24~36个月，如30个月）内能够检测出本发明第一方面所述的微生物组合物，即能检测出该组合物中的所有菌种存活。在本发明的具体实施方式中，这些微生物菌种能够长期在土壤中维持活性，由此这些微生物能够持续不断地代谢产生有机质，该有机质以及其分解产物中，包括了各种有机酸，使土壤中阴离子溶解度增加，从而有利于持续脱盐；同时，微生物持续不断的代谢过程中不断活化钙镁盐离子，有利于离子代换，起到时时中和土壤碱性物质的作用，故而形成了良性循环。由于本发明第一方面所述的微生物组合物中大量不存在于天然土壤中，因此能够检测出本发明第一方面所述的微生物组合物，即能检测出该组合物中的所有菌种存活，则表明向该土地施用过本发明第三方面的盐碱地改良剂、本发明第二方面的微生物菌剂或者本发明第一方面的微生物组合物。
本发明取得的优异效果包括，本发明的微生物组合物/菌剂中菌种数量有所减少，节约了生产成本；本发明的微生物组合物/菌剂对发酵原料的适应性佳，适应范围广，菌种仍旧能够保持稳定，发酵质量稳定；本发明的发酵生产的方法简便，而且所需设备花费低，既易于推广，也易于自动化生产；本发明制备得到的盐碱地改良剂不但改良盐碱地（尤其是滨海盐碱地）的土质，促进植物生长，提高植物存活率，而且在改良盐碱地的过程中可以不使用客土，避免了毁坏农田，并且自身用量少，运输负担轻，更可以仅一次施用即多次有效，形成盐碱地改良的良性循环。
为了便于理解，以下将通过具体的实施例和附图对本发明进行详细地描述。需要特别指出的是，具体实例仅是为了说明，并不构成对本发明范围的限制。显然本领域的普通技术人员可以根据本文说明，在本发明的范围内对本发明做出各种各样的修正和改变，这些修正和改变也纳入本发明的范围内。另外，本发明引用了公开文献，这些文献也是为了更清楚地描述本发明，它们的全文内容均纳入本发明进行参考，就好像它们的全文已经在本发明说明书中重复叙述过一样。
附图说明
图1显示了施用本发明的盐碱地改良剂并绿化后两年的滨海盐碱地的景观。
具体实施方式
以下通过具体的实施例进行说明，其中未特别详细说明的材料、步骤均为本领域技术人员所熟知的，如可参见《Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology》等微生物书籍或实验手册。
实施例1 微生物菌剂的生产
本实施例使用如下菌种来配制微生物菌剂：（1）豆纤维单胞菌(Cellulomonasfabia)、（2）嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、（3）干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、（4）蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、（5）反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、（6）氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、（7）氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、（8）地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、（9）多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、（10）嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、（11）普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、（12）弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、（13）棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、（14）欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、（15）维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、（16）大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、（17）豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、（18）米曲霉（Aspergillus oryzae）、（19）啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、（20）点青霉（Penicillium notatum）、（21）特异腐质霉（Humicola insolens）、（22）少孢根霉（Rhizopus oligosporus）、（23）禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）。以上菌种可根据现有常规方法培养，为了生产方便，本发明实施例中所用的各单一菌种的培养液均购自大庆鲍斯生物科技有限责任公司。各取1L购买的菌种培养液混合，形成微生物组合物，并与经过干燥处理的5kg稻壳、5kg新鲜猪粪、5kg鱼粉、5kg大豆粉和5kg单细胞蛋白混合均匀，室温下放置5周，每周翻动3次使混合物通气，然后低温干燥至含水量<20%，粉碎后即得微生物菌剂，其用于此后发酵生产盐碱地改良剂。取不同生产批次的微生物菌剂，对其中各菌种进行培养鉴定，结果见表1.1，表明微生物菌剂中每种菌种均有存活，而且每种菌种的存活数量都达到106个/克菌剂以上，而且批次间菌数稳定性虽然略差于中国专利CN101643718 B所报道的，但是仍旧在稳定可控的范围内，仍旧符合工业化应用的标准。
表1.1 微生物菌剂中菌种的数量
实施例2 盐碱地改良剂的生产
取含水量为65％（重量比）的牛粪（含水量不足可以添加水）和经粉碎后颗粒小于5mm的稻糠以85：15的质量比混合均匀并粉碎，使混合后的牛粪和稻糠中没有40mm以上的结块。
然后，将1吨上述牛粪和稻糠的混合物与1kg实施例1生产的微生物菌剂混合均匀，堆入发酵槽中形成肥堆。肥堆放置期间随着发酵过程，肥堆可以自然地升温，该发酵升温过程通常需要2-3天，期间可以对肥堆翻动1-2次。然后，当肥堆的温度上升到65℃时，开启翻拌机翻动肥堆，以散发发酵产生的热量，保证温度不超过70℃；当温度低于63℃时，关闭翻拌机，通过发酵使肥堆升温，该恒温发酵过程持续10天。然后，增加翻拌机翻动的速度和频率，使肥堆的温度保持在50±2℃，该熟化发酵过程持续12天。得到的产物散发出轻微的氨气味，没有使人不快感。
该产物可以直接作为盐碱地改良剂而施用。但是，优选将该产物干燥造粒（即，将上述发酵的终产物依次通过除湿机除湿、造粒机造粒，其中除湿和造粒的过程中温度均不超过70℃），制成盐碱地改良剂颗粒。
实施例3 天津滨海新区盐碱地改良实例
天津滨海新区地处渤海湾西岸，拥有天津市全部154公里长的海岸线。该地区地势平坦（坡降为五千至一万分之一），海拔高度仅为1至2.5米，土质粘紧；表层孔隙水（地下水）的水位仅0.5至1.0米，矿化度大于30克/升；盐碱地占总土地面积的86.3%，植被稀少、土壤含盐量高、土壤脱盐困难，生态系统脆弱，被认为是“植物禁区”。
试验于2010年4月5日开始，由天津泰达园林建设有限公司和天津海滨大道建设发展有限公司进行施用（期间不施用客土），即向表层20cm土壤（此时种植土壤1米土体内平均全盐量为1.2-1.4%，pH为8.1-8.8），掺入实施例2制备的盐碱地改良剂颗粒，掺入量为每平方米5kg，旋耕混拌均匀；一个月后（即5月6日）开始苗木种植，包括种植国槐、白蜡、臭椿等乔木和火炬等灌木以及草坪。
首年树木（包括乔木和灌木）成活率为87.2%，经2010年秋季补种后，次年统计的成活率为95.3%，呈现逐年提高的趋势，次年植被生长状况如图1所示。
通过科技部/农业部联合组织的国家级技术鉴定，结果如下，根据2011年10月17日的采样检测，改良后土壤含盐量从1.2-1.4%已经降低到0.2-0.6％，pH从8.1-8.8降低到7.5-7.8，改良后已经呈现出适宜一般性植物生长的状态。2012年10月8日（种植近30个月后）取土样检测菌种，实施例1的菌剂中所列的菌种全部被检出有存活，表明这些菌种的组合在改良盐碱地中发挥了关键的作用。
Claims (32)
1.微生物菌剂在制备盐碱地改良剂中的应用，其中所述微生物菌剂使用如下菌种来配制：豆纤维单胞菌(Cellulomonas fabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、点青霉（Penicillium notatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis），各取1L购买的菌种培养液混合，形成微生物组合物，并与经过干燥处理的5kg稻壳、5kg新鲜猪粪、5kg鱼粉、5kg大豆粉和5kg单细胞蛋白混合均匀，室温下放置5周，每周翻动3次使混合物通气，然后低温干燥至含水量<20%，粉碎后即得微生物菌剂，每克菌剂中豆纤维单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、干酪乳杆菌、蚁甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、嗜热链霉菌、普通高温放线菌、弯曲高温单孢菌、棕色固氮菌、欧洲亚硝化单胞菌、维氏硝化杆菌、大豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、米曲霉、啤酒酵母、点青霉、特异腐质霉、少孢根霉和禾谷丝核菌的数量分别为1.63 x 108、1.30 x 108、1.12 x 108、1.05x 108、1.22 x 108、1.72 x 108、1.53 x 108、3.88 x 108、7.96 x 107、8.65 x 107、8.60 x 107、1.37 x 108、5.33 x 107、7.52 x 107、9.31 x 107、1.23 x 108、1.65 x 108、9.34 x 106、2.28 x 107、1.86 x 107、4.09 x 106 、6.65 x 106和1.68 x 107，或者分别为1.51 x 108、1.41 x 108、9.77 x 107、1.29 x 108、1.36x 108、1.90 x 108、1.37 x 108、3.67 x 108、7.58 x 107、8.31 x 107、9.12 x 107、1.05 x 108、5.80 x 107、7.29 x 107、8.84 x 107、1.71 x 108、1.38 x 108、1.02 x 107、2.35 x 107、1.57 x 107、4.22 x 106、6.82 x 106和1.84 x 107。
2.盐碱地改良剂在改良盐碱地中的应用，其中所述盐碱地改良剂是通过微生物菌剂对动物粪便和植物纤维发酵而成，所述微生物菌剂使用如下菌种来配制：豆纤维单胞菌(Cellulomonas fabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、点青霉（Penicillium notatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis），各取1L购买的菌种培养液混合，形成微生物组合物，并与经过干燥处理的5kg稻壳、5kg新鲜猪粪、5kg鱼粉、5kg大豆粉和5kg单细胞蛋白混合均匀，室温下放置5周，每周翻动3次使混合物通气，然后低温干燥至含水量<20%，粉碎后即得微生物菌剂，每克菌剂中豆纤维单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、干酪乳杆菌、蚁甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、嗜热链霉菌、普通高温放线菌、弯曲高温单孢菌、棕色固氮菌、欧洲亚硝化单胞菌、维氏硝化杆菌、大豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、米曲霉、啤酒酵母、点青霉、特异腐质霉、少孢根霉和禾谷丝核菌的数量分别为1.63 x 108、1.30 x 108、1.12 x 108、1.05x 108、1.22 x 108、1.72 x 108、1.53 x 108、3.88 x 108、7.96 x 107、8.65 x 107、8.60 x 107、1.37 x 108、5.33 x 107、7.52 x 107、9.31 x 107、1.23 x 108、1.65 x 108、9.34 x 106、2.28 x 107、1.86 x 107、4.09 x 106 、6.65 x 106和1.68 x 107，或者分别为1.51 x 108、1.41 x 108、9.77 x 107、1.29 x 108、1.36x 108、1.90 x 108、1.37 x 108、3.67 x 108、7.58 x 107、8.31 x 107、9.12 x 107、1.05 x 108、5.80 x 107、7.29 x 107、8.84 x 107、1.71 x 108、1.38 x 108、1.02 x 107、2.35 x 107、1.57 x 107、4.22 x 106、6.82 x 106和1.84 x 107。
3.权利要求2所述的应用，其中动物粪便是畜禽粪便。
4.权利要求3所述的应用，其中动物粪便选自牛粪、猪粪、鸡粪之一种或多种。
5.权利要求4所述的应用，其中动物粪便是牛粪。
6.权利要求2所述的应用，其中植物纤维选自木屑、稻壳、稻糠和秸秆之一种或多种。
7.权利要求6所述的应用，其中植物纤维是稻壳。
8.权利要求1~2之任一所述的应用，其中所述盐碱地改良剂的含水量高于有机肥料标准的含水量。
9.权利要求8所述的应用，其中所述盐碱地改良剂的含水量大于20%（w/w）。
10.权利要求9所述的应用，其中所述盐碱地改良剂的含水量为30~60%（w/w）。
11.权利要求1~2之任一所述的应用，其中盐碱地是滨海盐碱地。
12.权利要求11所述的应用，其中盐碱地是滨海原生盐碱地。
13.权利要求1~2之任一所述的应用，其中盐碱地的改良过程中不添加客土。
14.权利要求1~2之任一所述的应用，其中盐碱地在改良后12~48个月内能够检测出微生物组合物，所述微生物组合物由豆纤维单胞菌(Cellulomonas fabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、点青霉（Penicillium notatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）组成。
15.权利要求14所述的应用，其中盐碱地在改良后24~36个月内能够检测出微生物组合物。
16.权利要求15所述的应用，其中盐碱地在改良后30个月内能够检测出微生物组合物。
17.盐碱地改良的方法，其包括将盐碱地改良剂施用到盐碱地里的步骤，其中所述盐碱地改良剂是通过微生物菌剂对动物粪便和植物纤维发酵而成，所述微生物菌剂使用如下菌种来配制：豆纤维单胞菌(Cellulomonas fabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、点青霉（Penicillium notatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis），各取1L购买的菌种培养液混合，形成微生物组合物，并与经过干燥处理的5kg稻壳、5kg新鲜猪粪、5kg鱼粉、5kg大豆粉和5kg单细胞蛋白混合均匀，室温下放置5周，每周翻动3次使混合物通气，然后低温干燥至含水量<20%，粉碎后即得微生物菌剂，每克菌剂中豆纤维单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、干酪乳杆菌、蚁甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、嗜热链霉菌、普通高温放线菌、弯曲高温单孢菌、棕色固氮菌、欧洲亚硝化单胞菌、维氏硝化杆菌、大豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、米曲霉、啤酒酵母、点青霉、特异腐质霉、少孢根霉和禾谷丝核菌的数量分别为1.63 x 108、1.30 x 108、1.12 x 108、1.05x 108、1.22 x 108、1.72 x 108、1.53 x 108、3.88 x 108、7.96 x 107、8.65 x 107、8.60 x 107、1.37 x 108、5.33 x 107、7.52 x 107、9.31 x 107、1.23 x 108、1.65 x 108、9.34 x 106、2.28 x 107、1.86 x 107、4.09 x 106 、6.65 x 106和1.68 x 107，或者分别为1.51 x 108、1.41 x 108、9.77 x 107、1.29 x 108、1.36x 108、1.90 x 108、1.37 x 108、3.67 x 108、7.58 x 107、8.31 x 107、9.12 x 107、1.05 x 108、5.80 x 107、7.29 x 107、8.84 x 107、1.71 x 108、1.38 x 108、1.02 x 107、2.35 x 107、1.57 x 107、4.22 x 106、6.82 x 106和1.84 x 107。
18.提高盐碱地植物存活率的方法，其包括将盐碱地改良剂施用到盐碱地里的步骤，然后种植植物，其中所述盐碱地改良剂是通过微生物菌剂对动物粪便和植物纤维发酵而成，所述微生物菌剂使用如下菌种来配制：豆纤维单胞菌(Cellulomonas fabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、点青霉（Penicillium notatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis），各取1L购买的菌种培养液混合，形成微生物组合物，并与经过干燥处理的5kg稻壳、5kg新鲜猪粪、5kg鱼粉、5kg大豆粉和5kg单细胞蛋白混合均匀，室温下放置5周，每周翻动3次使混合物通气，然后低温干燥至含水量<20%，粉碎后即得微生物菌剂，每克菌剂中豆纤维单胞菌、嗜热脂肪芽孢杆菌、干酪乳杆菌、蚁甲烷杆菌、反刍甲烷杆菌、氧化硫硫杆菌、氧化亚铁硫杆菌、地衣芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌、嗜热链霉菌、普通高温放线菌、弯曲高温单孢菌、棕色固氮菌、欧洲亚硝化单胞菌、维氏硝化杆菌、大豆根瘤菌、豌豆根瘤菌、米曲霉、啤酒酵母、点青霉、特异腐质霉、少孢根霉和禾谷丝核菌的数量分别为1.63 x 108、1.30 x 108、1.12 x 108、1.05x 108、1.22 x 108、1.72 x 108、1.53 x 108、3.88 x 108、7.96 x 107、8.65 x 107、8.60 x 107、1.37 x 108、5.33 x 107、7.52 x 107、9.31 x 107、1.23 x 108、1.65 x 108、9.34 x 106、2.28 x 107、1.86 x 107、4.09 x 106 、6.65 x 106和1.68 x 107，或者分别为1.51 x 108、1.41 x 108、9.77 x 107、1.29 x 108、1.36x 108、1.90 x 108、1.37 x 108、3.67 x 108、7.58 x 107、8.31 x 107、9.12 x 107、1.05 x 108、5.80 x 107、7.29 x 107、8.84 x 107、1.71 x 108、1.38 x 108、1.02 x 107、2.35 x 107、1.57 x 107、4.22 x 106、6.82 x 106和1.84 x 107。
19.权利要求17~18之任一所述的方法，其中动物粪便是畜禽粪便。
20.权利要求19所述的方法，其中动物粪便选自牛粪、猪粪、鸡粪之一种或多种。
21.权利要求20所述的方法，其中动物粪便是牛粪。
22.权利要求17~18之任一所述的方法，其中植物纤维选自木屑、稻壳、稻糠和秸秆之一种或多种。
23.权利要求22所述的方法，其中植物纤维是稻壳。
24.权利要求17~18之任一所述的方法，其中所述盐碱地改良剂的含水量高于有机肥料标准的含水量。
25.权利要求24所述的方法，其中所述盐碱地改良剂的含水量大于20%（w/w）。
26.权利要求25所述的方法，其中所述盐碱地改良剂的含水量为30~60%（w/w）。
27.权利要求17~18之任一所述的方法，其中盐碱地是滨海盐碱地。
28.权利要求27所述的方法，其中盐碱地是滨海原生盐碱地。
29.权利要求17~18之任一所述的方法，其中盐碱地的改良过程中不添加客土。
30.权利要求17~18之任一所述的方法，其中盐碱地在改良后12~48个月内能够检测出微生物组合物，所述微生物组合物由豆纤维单胞菌(Cellulomonas fabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、蚁甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、米曲霉（Aspergillus oryzae）、啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、点青霉（Penicillium notatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）组成。
31.权利要求30所述的方法，其中盐碱地在改良后24~36个月内能够检测出微生物组合物。
32.权利要求31所述的方法，其中盐碱地在改良后30个月内能够检测出微生物组合物。
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