CN103203356A

CN103203356A - 次生盐渍化土壤微生物菌剂及其制备、用途

Info

Publication number: CN103203356A
Application number: CN2013100844778A
Authority: CN
Inventors: 周培; 张春华; 支月娥; 时唯伟; 冯海玮
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2013-03-15
Publication date: 2013-07-17
Anticipated expiration: 2033-03-15
Also published as: CN103203356B

Abstract

本发明公开了一种次生盐渍化土壤微生物菌剂及其制备、用途。所述次生盐渍化土壤微生物菌剂由巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)NCT-2CGMCC NO.4698和载体组成，所述载体为稻麦秸秆和葡萄糖。制备时，每升巨大芽孢杆菌菌液中加入0.5～0.6kg稻麦秸秆，0.3～0.4kg的葡萄糖，混合均匀，即得所述次生盐渍化土壤微生物菌剂；每毫升所述巨大芽孢杆菌液的含菌量为2.0×10⁸～2.32×10⁸个。本发明提供的次生盐渍化土壤微生物菌剂可以有效降低次生盐渍化土壤中的硝态氮含量，并大大增加微生物种群的数量和植物产量；采用本发明的微生物菌剂对次生盐渍化土壤进行修复的方法属于原位修复，操作简单，成本低廉，易于产业化实施；且修复效果佳，不破坏土壤肥力，能提高资源利用率。

Description

次生盐渍化土壤微生物菌剂及其制备、用途

技术领域

本发明涉及土壤微生物技术修复领域，特别涉及一种次生盐渍化土壤微生物菌剂及其制备、用途。

背景技术

随着设施栽培面积的扩大，氮素化肥的使用量大幅度上升，大大超过植物的需求量，由于植物吸收的硝酸盐不能及时还原同化，在植物体内的积累日益严重，同时植物吸收不了的大量盐分在土壤中累积，造成土壤次生盐渍化，其中以硝酸盐的累积为主。

从环境角度来讲，N元素的积累，可造成肥料的浪费而且影响作物生长及土壤利用，同时可通过农田的地表径流和农田渗漏，导致农业面源污染。从食品安全角度来讲，人体摄入过量的硝酸盐后，在体内硝酸盐(NO₃ ^-)容易还原成亚硝酸盐(NO₂ ^-)，亚硝酸盐能使细胞中携氧的低铁血红蛋白氧化成无携氧能力的高铁蛋白而造成组织缺氧，不仅如此，被氧化成的高铁蛋白还会降低已携有氧的氧合血红蛋白向身体组织释放氧的功能，使人体缺氧，严重时有使人窒息死亡的危险。更可怕的是亚硝酸盐和二甲胺、三甲胺作用后会生成亚硝胺。亚硝胺是一种具有强烈致癌性的化合物，在已发现的120种亚硝胺类化合物中，75％被确认有致癌性，亚硝胺还有引起遗传变异和怪胎的潜在危险，一旦这种物质进入蔬菜，对人的影响是非常可怕的。然而蔬菜产品的硝酸盐污染相当严重且普遍，因而治理设施栽培中过量的硝态氮已经成为设施农业的一项重要而且刻不容缓的工作。目前我国设施栽培大棚盐渍化危害采取了一些处理措施，如灌水洗盐法，土壤改良剂法和半腐熟有机肥法等方法，虽然这些方法有不少的优点，但也存在很大的不足：灌水洗盐法使硝态氮被淋洗到地下水后，不仅造成了土壤氮素的损失，而且还污染了地下水；土壤改良剂法成本比较高，有可能产生二次污染；半腐熟有机肥法肥效慢，使用不方便等问题。

与传统的处理次生盐渍化方法相比，微生物修复法有许多突出的优点，不产生二次污染，不增加周围环境负担，成本低，操作方便。采用微生物法处理次生盐渍化土壤中硝态氮的关键之一便是筛选出具有高效同化硝态氮能力的优良菌株。微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性，比可将其作为代谢地物而降解、同化，安全性好，易于管理。随着我国设施栽培面积的扩大和次生盐渍化问题的日益突出，微生物法处理硝态氮的研究和应用有着广阔的前景。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种次生盐渍化土壤微生物菌剂及其制备、用途。施用本发明的次生盐渍化土壤微生物菌剂修复次生盐渍化土壤时，采用添加分离鉴定后的巨大芽孢杆菌至次生盐渍化土壤中，在不影响植物种植的情况下使土壤中的硝态氮含量明显下降，并大大增加微生物种群的数量和植物产量。

本发明的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)NCT-2 CGMCC NO.4698，已于2011年3月21日递交CGMCC中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心保藏，保藏地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏编号为CGMCCNO.4698。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

第一方面，本发明涉及一种次生盐渍化土壤微生物菌剂，所述次生盐渍化土壤微生物菌剂由巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)NCT-2CGMCC NO.4698和载体组成，所述载体为稻麦秸秆和葡萄糖。

优选地，所述稻麦秸秆的长度为1～5mm。

第二方面，本发明涉及一种制备前述的次生盐渍化土壤微生物菌剂的方法，每升所述巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌液中加入0.5～0.6kg稻麦秸秆，0.3～0.4kg的葡萄糖，混合均匀，即得所述次生盐渍化土壤微生物菌剂；每毫升所述巨大芽孢杆菌液的含菌量为2.0×10⁸～2.32×10⁸个。

优选地，所述巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌液采用的培养基为马铃薯培养基。

第三方面，本发明涉及一种前述的次生盐渍化土壤微生物菌剂在修复次生盐渍化土壤中的用途。

优选地，所述修复次生盐渍化土壤具体为：将所述次生盐渍化土壤微生物菌剂施于次生盐渍化土壤表层土中，浅耕使混匀，喷水使土壤湿润，1～7天后种植蔬菜等作物，修复21～28天，即可。

优选地，所述次生盐渍化土壤微生物菌剂在施于时具体为：每公顷面积的次生盐渍化土壤施用的次生盐渍化土壤微生物菌剂中含巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌液500L，含稻麦秸秆250～300kg，葡萄糖150～200kg，每毫升所述巨大芽孢杆菌菌液的含菌量为2.0×10⁸～2.32×10⁸个。

优选地，所述次生盐渍化土壤为设施大棚土壤，大棚内温度达15℃以上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的次生盐渍化土壤微生物菌剂的制备方法，简单易行，成本低廉，易于产业化实施。

2、本发明用于对次生盐渍化土壤进行微生物修复，修复效果佳，不破坏土壤肥力，提高农用废弃物资源利用率，循环经济。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1、盆栽模拟实验-A

供试土壤为上海交通大学闵行校区校园荒地深层土壤，土壤类型为砂质土。

稻麦秸秆用粉碎机粉碎至1～5mm筛。采用无机盐培养基将NCT-2(Bacillus sp.)，CB-1，YJ-1置于恒温培养箱中培养后测得其OD₆₀₀＝2.38，OD₆₀₀＝2.12，OD₆₀₀＝2.29。

将供试土壤自然风干后磨碎过2mm筛。本试验方案如下表1，人为向土壤中添加硝态氮使其含量达到800mg/kg。每盆装土1.0kg，在土壤浅表层一次性施入菌种、载体和糖源，每盆播种30粒青菜种子，室温放置并保持土壤水分在20％左右。第7天采取土样测定土壤中的硝态氮含量，并在1个月内观察植物长势进行综合评分，结果如表2所示。

表1

表2

注：土壤中原始硝态氮的含量为800mg/kg。

实施例2、盆栽模拟实验-B

稻麦秸秆用粉碎机粉碎至1～5mm筛。采用无机盐培养基将NCT-2(Bacillus sp.)，CB-1，YJ-1置于恒温培养箱中培养后测得其OD₆₀₀＝2.38，OD₆₀₀＝2.12，OD₆₀₀＝2.29。将供试土壤自然风干后磨碎过2mm筛。本试验方案如下表3，人为向土壤中添加硝态氮使其含量达到800mg/kg。每盆装土1.0kg，在土壤浅表层一次性施入菌种、载体和糖源，每盆播种30粒青菜种子，室温放置并保持土壤水分在20％左右。第7天采取土样测定土壤中的硝态氮含量，并在1个月内观察植物长势进行综合评分，结果如表4所示。

表3

表4

注：培养液中原始硝态氮的含量为800mg/kg。

实施例3

本实施例的次生盐渍化土壤微生物菌剂的制备及其用于修复次生盐渍化土壤，具体包括以下几个步骤：

步骤一，巨大芽孢杆菌的培养

向500L发酵罐中加入300L马铃薯培养基和适量的消泡剂，对罐体进行高压蒸汽灭菌(121℃，45min)后，在接种口周围点燃酒精棉，选择培养好的种子液以10％的接种量接入，再盖上接种口即可进入培养阶段。发酵罐采用的培养条件为：搅拌转速120r/min，培养温度30℃，通气量为1.5L/min，pH 7.0～7.2，72h后取样测定培养菌液的浓度为每毫升菌液中含有2.0×10⁸个细菌以上。

步骤二，次生盐渍化土壤微生物菌剂的制备方法

称取稻麦秸秆250kg，葡萄糖150kg，巨大芽孢杆菌液500L，在搅拌机中混合均匀后即得次生盐渍化土壤的微生物菌剂。

步骤三，次生盐渍化土壤微生物菌剂的修复方法

将步骤二得到的微生物菌剂施于面积为1公顷(10000m²)的次生盐渍化土壤表层土中，浅耕使其与土壤混匀，然后用喷管喷水，使土壤湿润，1天后种植蔬菜等作物，修复25天，完成微生物修复全过程。

实施例4

步骤一，巨大芽孢杆菌的培养

向500L发酵罐中加入300L马铃薯培养基和适量的消泡剂，对罐体进行高压蒸汽灭菌(121℃，45min)后，在接种口周围点燃酒精棉，选择培养好的种子液以10％的接种量接入，再盖上接种口即可进入培养阶段。发酵罐采用的培养条件为：搅拌转速120r/min，培养温度30℃，通气量为1.5L/min，pH7.0～7.2，72h后取样测定培养菌液的浓度为每毫升菌液中含有2.32×10⁸个细菌。

步骤二，次生盐渍化土壤微生物菌剂的制备方法

称取稻麦秸秆275kg，葡萄糖165kg，巨大芽孢杆菌液500L，在搅拌机中混合均匀后即得次生盐渍化土壤的微生物菌剂。

步骤三，次生盐渍化土壤微生物菌剂的修复方法

将步骤二得到的次生盐渍化土壤的微生物菌剂施于18年棚龄的次生盐渍化大棚表层土中，其面积为0.0667公顷(667m²)，浅耕使其与土壤混匀，然后用喷管喷水，使土壤湿润，4天后种植华丽牌小青菜，修复28天，完成微生物修复全过程。

采用AA3流动注射分析仪测定修复前后次生盐渍化土壤中硝态氮的含量。

采用华丽牌小青菜幼苗测定修复效果，向次生盐渍化土壤中施完微生物菌剂1天后进行撒播，25天后取鲜土样用2mol/L的KCl溶液按土液比(1∶5)浸提，采用AA3流动注射分析仪测定浸提液中硝态氮的含量。结果表明次生盐渍化土壤修复前后的硝态氮含量发生了显著变化，土壤中的硝态氮含量降低了54.87％～62.2％，最高可达62.2％。采用平板计数法测定土壤中三大菌群的数量。结果表明，细菌和放线菌的数量分别增加了6.32倍和9.26倍，而真菌的数量降低了89.34％，在一定程度上可降低土壤的土传病害。利用小青菜幼苗实验法评价修复效果，表明小青菜产量增加了27～58.5％。最高可达58.5％。土壤中硝态氮含量的发生明显的降低，微生物种群数量和小青菜的产量显著增加，说明该微生物菌剂对次生盐渍化土壤修复效果显著。

实施例5

步骤一，巨大芽孢杆菌的培养

向500L发酵罐中加入300L马铃薯培养基和适量的消泡剂，对罐体进行高压蒸汽灭菌(121℃，45min)后，在接种口周围点燃酒精棉，选择培养好的种子液以10％的接种量接入，再盖上接种口即可进入培养阶段。发酵罐采用的培养条件为：搅拌转速120r/min，培养温度30℃，通气量为1.5L/min，pH 7.0～7.2，72h后取样测定培养菌液的浓度为每毫升菌液中含有2.19×10⁸个细菌。

步骤二，次生盐渍化土壤微生物菌剂的制备方法

称取稻麦秸秆300kg，葡萄糖200kg，巨大芽孢杆菌液500L，在搅拌机中混合均匀后即得次生盐渍化土壤的微生物菌剂。

步骤三，次生盐渍化土壤微生物菌剂的修复方法

将步骤二得到的次生盐渍化土壤的微生物菌剂施于10年棚龄的次生盐渍化大棚表层土中，其面积为0.0667公顷(667m²)，浅耕使其与土壤混匀，然后用喷管喷水，使土壤湿润，7天后种植华强青梗菜，修复21天，完成微生物修复全过程。

采用华强青梗菜幼苗测定修复效果，向次生盐渍化土壤中施完施完微生物菌肥1天后进行撒播，25天后取鲜土样用2mol/L的KCl溶液按土液比(1∶5)浸提，采用AA3流动注射分析仪测定浸提液中硝态氮的含量。结果表明次生盐渍化土壤修复前后的硝态氮含量发生了显著变化，土壤中的硝态氮降低了38.6％～71.5％，最高可达71.5％。采用平板计数法测定土壤中三大菌群数量的结果表明，细菌、放线菌和真菌的数量分别增加了11倍、2.2倍和8.54倍。利用青梗菜幼苗实验法评价修复效果，表明青梗菜产量增加9.2～12％。土壤中硝态氮含量的发生明显的降低，微生物种群数量和青梗菜的产量显著增加，说明该微生物菌剂对次生盐渍化土壤修复效果显著。

综上所述，本发明的菌剂以到麦秸秆作为载体，将其施于次生盐渍化土壤表层土中，浅耕使其与土壤混匀，给予适量的水源，菌剂中的微生物可以充分利用载体中的葡萄糖作为碳源和土壤中的硝酸盐作为氮源进行生命活动，以合成生物体内的有机氮，起到高效降低土壤中硝态氮的作用。当微生物死亡裂解后，其体内的生物有机氮释放到土壤中被作物根系吸收利用，减少化肥使用量，提高作物产量，同时不形成二次环境污染。对应用本发明提出的次生盐渍化土壤的微生物修复方法修复次生盐渍化土壤的修复效果，同时采用土壤理化性质、微生物多样性和植物产量进行评价，土壤理化性质描述了修复前后土壤中硝态氮含量的变化，直接反映出修复效果；微生物多样性描述了修复前后土壤中微生物的菌落变化，表明土壤微生物转变为更加有利的状态。植物产量间接地反映了修复效果。结果表明，本发明提出的次生盐渍化土壤的微生物修复方法可以有效降低土壤中硝态氮的含量，增加土壤中微生物群落数量和植物产量，达到了良好的修复效果。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims

1.一种次生盐渍化土壤微生物菌剂，其特征在于，所述次生盐渍化土壤微生物菌剂由巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)NCT-2 CGMCC NO.4698和载体组成，所述载体为稻麦秸秆和葡萄糖。

2.如权利要求1所述的次生盐渍化土壤微生物菌剂，其特征在于，所述稻麦秸秆的长度为1～5mm。

3.一种制备如权利要求1所述的次生盐渍化土壤微生物菌剂的方法，其特征在于，每升所述巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌液中加入0.5～0.6kg稻麦秸秆，0.3～0.4kg的葡萄糖，混合均匀，即得所述次生盐渍化土壤微生物菌剂；每毫升所述巨大芽孢杆菌液的含菌量为2.0×10⁸～2.32×10⁸个。

4.如权利要求3所述的制备次生盐渍化土壤微生物菌剂的方法，其特征在于，所述巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌液采用的培养基为马铃薯培养基。

5.一种如权利要求1所述的次生盐渍化土壤微生物菌剂在修复次生盐渍化土壤中的用途。

6.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述修复次生盐渍化土壤具体为：将所述次生盐渍化土壤微生物菌剂施于次生盐渍化土壤表层土中，浅耕使混匀，喷水使土壤湿润，1～7天后种植蔬菜等作物，修复21～28天，即可。

7.如权利要求6所述的用途，其特征在于，所述次生盐渍化土壤微生物菌剂在施于时具体为：每公顷面积的次生盐渍化土壤施用的次生盐渍化土壤微生物菌剂中含巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌液500L，含稻麦秸秆250～300kg，葡萄糖150～200kg，每毫升所述巨大芽孢杆菌菌液的含菌量为2.0×10⁸～2.32×10⁸个。

8.如权利要求5所述的用途，其特征在于，所述次生盐渍化土壤为设施大棚土壤，大棚内温度达15℃以上。