CN103265356B - 一种促进植物根瘤菌结瘤的人工土壤和肥料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种促进刺槐根瘤菌结瘤的人工土壤，包括混合土壤和海洋生态肥料两部分，该混合土壤由矿物原料、植物纤维、稳定剂、团粒剂、有机质、清水和种子组成；该海洋生态肥料是海洋有机废弃物（有机垃圾、污泥等）和海洋生物（绿藻类生物、海藻类生物、甲壳动物外壳等）经过无害化处理后制作而成的一类有机肥料。实验证明，本发明得到的生态肥料溶于水中，制备的水溶液用来处理刺槐的根部，可以刺激刺槐根瘤菌的生长，刺激其结瘤量的增加；所配制的人工土壤具有优良的团粒结构，蓄水、透气耐冲蚀，有利于根瘤菌的生长繁殖，从而提高刺槐根部的固氮能力。
Description
技术领域
本发明涉及生物工程技术领域，具体是一种促进刺槐根瘤菌结瘤的人工土壤和肥料，可广泛用于边坡复绿、园林绿化、生态恢复、水土保持等领域。
背景技术
豆科植物——根瘤菌可以形成根瘤共生体，其固氮量是生物总固氮量的50%以上，远远高于世界化工合成氮的总和，豆科植物生物所需氮量的75%来自于豆科植物——根瘤菌的共生固氮作用。刺槐（Robinia pseudoacacia L.）不仅是改造盐碱地的先锋树种，又是豆科固氮树种，而且其保持水土、防风固沙、改良土壤能力极强。刺槐根瘤菌共生体所固定的氮量，是刺槐树木生长所需氮量的绝大部分。共生体形成的数量和根瘤的有效性是影响刺槐共生固氮最重要的两方面，而提高刺槐根瘤形成的数量是促进刺槐固氮的重要措施之一，继而提高共生体的固氮效率，对减少化学氮肥施用、保护生态环境等方面具有重要意义。
专利文献CN201210001873.5公开了一种促进豆科植物结瘤固氮的组合物及其制备方法。该发明的组合物包括发酵提取物、钼酸铵、柠檬酸铁、硼酸和硫酸锌，所述的发酵提取物是将芽孢杆菌（Bacillus sp.）Y-25 CGMCC 4092、煤、麦麸和秸秆混匀，发酵而收集到的产物。该发明得到的组合物溶于水中，制备得到的产品（活力素）直接处理豆科植物根部部分，可以刺激根瘤菌生长，刺激豆科植物结瘤量增加，提高单株植物结瘤固氮能力。所述的豆科植物具体为大豆或者绿豆。该发明的组合物制备工艺复杂，生产实践中不易操作。
专利文献CN201210097257.4公开了一种高产、固氮的花生根瘤菌剂的添加剂及其施肥方法。该花生根瘤菌剂的添加剂包括腐熟鸡粪、花生饼粕、钼酸铵、硼砂、硫酸锌和硅肥。该发明通过改善根瘤菌繁殖、固氮作用所需要的环境条件和营养元素，提高根瘤菌繁殖和固氮作用，大幅度提高根瘤菌的固氮量，并根据植株不同生育期对氮肥的需求，采用减量、分次施用法，既满足了花生对氮的需求，又不会造成生育前期土壤氮浓度过高而带来的一系列不良后果，实现了增产、节氮、生态的协调一致。该发明仅适用于农业生产，不适用林业及绿化行业。
上述发明中所述物质均是对豆科类农作物的根瘤菌有结瘤和固氮的作用，而能够提高刺槐根瘤菌结瘤固氮能力的物质尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种促进刺槐根瘤菌结瘤的人工土壤和肥料，其营养丰富、有机质含量高、效果好，此外，人工土壤生产周期短，原料成本低，操作简单，无环境污染。
本发明的技术方案是：一种促进刺槐根瘤菌结瘤的人工土壤和肥料，其特征在于：由混合土壤和海洋生态肥料两部分组成，所述混合土壤由矿物原料、植物纤维、稳定剂、团粒剂、有机质和清水组成；所述海洋生态肥料指的是绿藻多糖肥料或海藻肥料。所述绿藻多糖肥料指的是高含量菌粉或绿浒苔或浒苔多糖；所述海藻肥料指的是碧护或氨基酸肥料。
所述海洋生态肥料的水溶液对植物的根部采用的处理方式为灌根技术，育苗采用的栽培方式为有机无土栽培技术。
所述混合土壤及种子的重量份数比为：矿物原料：22~25；植物纤维：15~20；稳定剂：2~5；团粒剂：0.035~0.085；有机质：25~28；清水：36~45；种子：0.9~3.3。
所述海洋生态肥料与清水的体积比分别为：高含量菌粉：0.15%~0.5%；绿浒苔：0.02%~0.033%；浒苔多糖：0.033%~0.067%；碧护：0.01%~0.035%；氨基酸肥料：0.1%~1.2%。
所述矿物原料为粘土，其粒子直径大于0.02mm的粗砂和细砂含量小于50%。
所述植物纤维为棉絮状木质纤维素。
所述稳定剂为阳离子乳化沥青，其作用是：使所述人工土壤的团粒结构能持久稳定，使所述人工土壤具有良好的耐雨水冲刷能力，且能在所述人工土壤表层形成一层稳定的薄膜层，抑制所述人工土壤内部的水分蒸发。
所述团粒剂为聚丙烯酰胺，其作用是：在本配方的制备方法中可使泥浆混合料发生团粒化反应，让所述人工土壤形成良好的团粒结构。
所述有机质原料由农作物秸秆、树木枝桠材、稻壳、锯粉、工业生产的植物类下脚料中的一种或几种组成；其原料通过初选、粉碎、堆肥、发酵、干燥、过筛、消毒、计量流程制得。
所述有机质的碳氮比控制在25~30:1之间。
所述海洋生态肥料是海洋有机废弃物（有机垃圾、污泥等）和海洋生物（绿藻类生物、海藻类生物、甲壳动物外壳等）经过无害化处理后制作而成的一类有机肥料。
所述高含量菌粉为一种由能够促进植物生长且提高植物免疫力的芽孢杆菌群组成的全水溶性菌粉。
所述绿浒苔是一种以浒苔为原料，并复配高活性有益菌精制而成的优质肥料。
所述浒苔多糖是一种从浒苔中精提出的水溶性多糖，可作为高端水溶性肥料添加剂。
所述碧护是一种新型复合平衡植物生长调节剂，它含有天然植物内源激素、黄酮类物质和氨基酸等30多种植物活性物质。
所述氨基酸肥料是一种或多种氨基酸和氨基酸络合物组成的精制肥料。
所述的促进根瘤菌结瘤人工土壤的制备方法：首先按照如下步骤制备所述的人工土壤：
A、所述混合土壤的组分及其重量份数为：矿物原料：22~25；植物纤维：15~20；稳定剂：2~5；团粒剂：0.035~0.085；有机质：25~28；清水：36~45。按照上述比例将矿物原料、植物纤维、稳定剂和有机质加入到盛有适量清水的容器中，均匀搅拌6~12分钟，得到泥浆混合料。
B、在另一容器中先注入适量的清水(温度在15℃~30℃为宜)，再加入上述配方数量的团粒剂，均匀搅拌15~25分钟，得到团粒剂溶液。
C、将B步骤制得的团粒剂溶液分次加入Ａ步骤制得的泥浆混合料中，进行充分搅拌混合，直至明显看到土壤与水分分离为止，这个反应过程为土壤团粒化反应。
Ｄ、排掉Ｃ步骤的团粒化反应中出现的多余水分，得到了土壤混合物。
所述混合土壤需分层制作，先将4/5的土壤混合物放入到容器（容积为1~3L）中，其厚度在5~10cm，其余的土壤混合物与种子均匀混合，平铺于底层的上面，种子层厚度为3cm，底层不加种子。
将所述海洋生态肥料按照上述的浓度配比溶解，配制成海洋生态肥料水溶液，待刺槐出土10天之后，对植物的根部采用的处理方式为灌根技术，每隔7~10天浇灌一次，每次50~150ml。
本发明的实验证明，本发明提供的人工土壤配方，由人工土壤和海洋生态肥料组成，所述海洋生态肥料的功能为：其中含有的钼、铁和锌为豆科植物固氮过程中所必需的元素，有益菌进入土壤后快速生成优势菌群，形成土壤健康的微生态平衡系统，增强树木的抗病性，其他营养物质为树木提供均衡营养，提高树木机体免疫力。添加上述物质可以保证刺槐结瘤及固氮的正常进行，所述的人工土壤，具有优良的团粒结构，透气、蓄水、保肥能力强，有机质丰富，利于根瘤的形成与生长。
具体实施方式
1、土壤和肥料的制备方法
混合土壤配比如下（两个塑料钵的用量）：
粘土4.8L；植物纤维12.48L；稳定剂(原液)80ml；团粒剂3.6g；有机质128g；水7L；种子12.85g。
海洋生态肥料的单个肥料水溶液浓度配比为：
①、绿藻多糖肥料：
高含量菌粉：1.5g，溶解到1L清水；
绿浒苔：1g，溶解到3L清水；
浒苔多糖：1g，溶解到1.5L清水；
②、海藻肥料：
碧护：1g，溶解到10L清水；
氨基酸肥料：与水的体积比为1:1000。
2、土壤的使用方法
刺槐种子处理：采取分级催芽。第一次用温水（40℃~50℃）浸种，浸泡24小时，用筛子把已膨胀的种粒，摊在湿滤纸上，在催芽期间每天要用温水淋洗一次，待种子有20%萌芽，即可播种萌芽的种子。把剩余的（未萌芽的）硬粒种子，用热水（80℃）烫种，先把种子放在缸内，然后倒入热水，并用玻璃棒搅拌，不超过5分钟，即倒入冷水，使水温迅速下降至30℃~40℃，让其浸泡24小时，筛出膨胀种粒，进行催芽。剩余的硬粒种子，再用上述方法进行，直到全部种子膨胀为止。
处理方式1：1/2刺槐种子采用的处理方式为水培技术，采用的方法为泡沫封口法：用一次性塑料杯作为承载肥料水溶液的器具，再根据杯口大小做成泡沫板（中间有茎孔），以卡住种茎，并让根部充分地浸泡在肥料水溶液里，每份肥料水溶液平均分成三份，以清水为对照，定期进行观察。
处理方式2：1/2刺槐种子采用的处理方式为有机无土栽培技术：按照上述比例将粘土、有机质、植物纤维、稳定剂和种子加入到盛有7L清水的容器中，均匀搅拌6~12分钟，得到泥浆混合料，同时在另一容器中注入适量的清水（15℃~30℃为宜），再加入上述配方比例的团粒剂，均匀搅拌15~25分钟，得到团粒剂溶液，将制得的团粒剂溶液加入到泥浆混合料中，进行充分搅拌混匀，直至明显看到土壤与水分分离为止，排掉反应中产生的多余水分，得到混合土壤，均匀放置到两个塑料钵中，共制备60钵；将所述海洋生态肥料按照上述的浓度配比溶解，并配制成海洋生态肥料水溶液，待刺槐幼苗出土10天后，每隔7天用海洋生态肥料水溶液浇灌一次，每次100ml，每个肥料浇灌10钵，以清水为对照，并进行观察。
每个塑料杯和塑料钵均随机抽取10株测定单株刺槐的根瘤数及固氮活性，取其平均值。
检测结果如下：
| 根瘤数(个)/株 | 根瘤重(g)/株 | 固氮酶活性nmol(株·h)-1 | |
| 对照 | 33.0±1.0a | 0.346±0.041a | 20.67±2.13a |
| 方法1 | 46.0±4.34b | 0.549±0.033b | 28.26±1.35b |
| 方法2 | 49.0±3.23b | 0.572±0.054b | 31.43±0.87b |
从表上可以看出：方法1与对照相比，单株刺槐的结瘤量增加了39.4%，根瘤重增加了58.7%，固氮酶活性增加了36.7%，方法2与对照相比，单株刺槐的结瘤量增加了48.5%，根瘤重增加了65.3%，固氮酶活性增加了52.1%，而方法1与方法2之间没有较大的差异性。
Claims (3)
1.一种使用人工土壤培育植物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）制备人工土壤：人工土壤包括以下重量份的原料：矿物原料22~25、植物纤维15~20、稳定剂2~5、团粒剂0.035~0.085、有机质25~28 、清水36~45，制备方法如下：
A、按照比例将矿物原料、植物纤维、稳定剂和有机质加入到盛有适量清水的容器中，均匀搅拌6~12 分钟，得到泥浆混合料；
B、在另一容器中先注入适量的温度为15℃~30℃的清水，再加入上述配方数量团粒剂，均匀搅拌15~25 分钟，得到团粒剂溶液；
C、土壤团粒化反应：将B步骤制得的团粒剂溶液分次加入Ａ步骤制得的泥浆混合料中，进行充分搅拌混合，直至明显看到土壤与水分分离为止；
Ｄ、排掉Ｃ步骤的团粒化反应中出现的多余水分，得到的土壤混合物即为人工土壤；
（2）分层制作：先将4/5 的人工土壤放入到容积为1~3L的容器中，人工土壤的厚度为5~10cm；再将其余1/5人工土壤与种子均匀混合形成种子层，种子层厚度为3cm，种子层平铺于人工土壤的表层；种子占人工土壤的重量份数的0.9~3.3；
（3）对植物采用有机无土栽培方法育苗，待植物出土10天后，对植物的根部采用灌根技术浇灌海洋生态肥料水溶液；所述的海洋生态肥料水溶液与人工土壤的体积比为0.44%~0.75%；
步骤1中所述的人工土壤，矿物原料为粘土，由粒子直径大于0.02mm 的粗砂和含量小于50%细砂组成 ；植物纤维为棉絮状木质纤维素，稳定剂为阳离子乳化沥青，团粒剂为聚丙烯酰胺；有机质原料由农作物秸秆、树木枝桠材、稻壳、锯粉、工业生产的植物类下脚料中的一种或几种组成，有机质的碳氮比控制在25~30:1 之间。
2.根据权利要求1所述的使用人工土壤培育植物的方法，其特征在于，所述的海洋生态肥料水溶液是海洋生态肥料与清水按照一定比例配制而成的；所述的海洋生态肥料为绿藻多糖肥料或海藻肥料，绿藻多糖肥料为高含量菌粉或绿浒苔或浒苔多糖，海藻肥料为碧护或氨基酸肥料；所述五种肥料单独使用，每种肥料与清水的体积比分别为：高含量菌粉：0.15%~0.5% 、绿浒苔：0.02%~0.033% 、浒苔多糖：0.033%~0.067% 、碧护：0.01%~0.035%、氨基酸肥料：0.1%~1.2%；所述高含量菌粉为一种由能够促进植物生长且提高植物免疫力的芽孢杆菌群组成的全水溶性菌粉；所述的绿浒苔是一种以浒苔为原料，并复配高活性有益菌精制而成的肥料；所述浒苔多糖是一种从浒苔中精提出的水溶性多糖，为水溶性肥料添加剂；所述碧护是一种复合平衡植物生长调节剂；所述氨基酸肥料是一种或多种氨基酸和氨基酸络合物组成的精制肥料。
3.根据权利要求1所述的使用人工土壤培育植物的方法，其特征在于，所述灌根技术是将海洋生态肥料水溶液定期浇灌栽植在人工土壤中植物的根部，所述有机无土栽培方法是将人工土壤的各个组分按照一定比例混合均匀，放入塑料钵中。
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