CN104232538B - 一种解钾菌及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种解钾菌，其分类命名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，菌株号为JT‑2，保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号为CCTCC M 2014368，保藏日期为2014年8月5日。本发明还公开了上述解钾菌在土壤解钾中的应用。该解钾菌能够有效分解钾长石、磷灰石等不溶性的硅铝酸盐无机矿物质，促进难溶性的钾元素转化成可溶性养分，增加土壤中速效养分的含量，减少化肥的使用量，促进作物生长发育，提高产量。在培育和发挥土壤生态肥力、保持农业生态平衡方面具有重要意义和应用价值。
Description
技术领域
本发明属于微生物技术领域，具体涉及一种解钾菌及其应用。
背景技术
钾是作物营养的三要素之一，普遍存在于作物体中，其功能与植物新陈代谢有关，它以酶的活化剂的形式广泛地影响着作物的生长和代谢，能激活酶，目前发现约有60多种酶的活化与钾有关，在光能利用、糖代谢、蛋白质合成、细胞渗透调节及增强植物抗性等生理过程中有十分重要的作用。
我国约有60％的耕地缺钾，耕地速效钾含量正以每年(2～3)×10-6的速度下降，造成土壤中氮、磷、钾3种元素比例失调，影响了农业的发展。利用化学钾肥补钾是我国农业中普遍使用并且见效较快的土壤速效钾补充方法，但造成了土壤结构破坏、有机质含量下降，且污染严重、成本高、供不应求。然而土壤中95％的钾为矿物钾形态，存在于钾长石和云母中，可供作物吸收利用只有的速效性钾不超过全钾2％。不过在一定条件下，矿物态钾、缓效性钾与速效性钾之间存在动态平衡。
解钾菌是从土壤中分离出的一种能分化铝硅酸盐和磷灰石类矿物的细菌，能作为微生物肥料，能够分解钾长石、磷灰石等不溶性的硅铝酸盐无机矿物质，促进难溶性的钾、磷、硅、镁等养分元素转化成可溶性养分，增加土壤中速效养分的含量，促进作物生长发育，提高产量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种为植物提供可以直接吸收的优质钾素的一种解钾菌。
本发明还要解决的技术问题是提供上述解钾菌的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种解钾菌，其分类命名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，菌株号为JT-2，该菌株保藏于中国典型培养物保藏中心(简称CCTCC)，保藏地址：武汉武汉大学，邮编：430072。菌种保藏号为CCTCC M 2014368，保藏日期为2014年8月5日。该菌株是发明人于富含钾矿石的山西临县紫金山地区矿土中选育的菌株。
Bacillus subtilis JT-2具有下述性质：
1、菌落形态学特征：
在蛋白胨琼脂培养基上30℃培养2～3天后显微镜观察到营养细胞为单细胞，杆状，0.5～3×0.5～3μm，有椭圆形芽孢。在上述培养基中30℃培养12h菌体可以大量生长。菌落呈白色，圆形，表面光滑，粘状，中间凸起。
2、生理与生化特性：
(1)培养温度：25～38℃，最适温度为30-32℃；
(2)在pH5.0～9.0范围内生长；
(3)革兰氏染色：阳性；
(4)VP反应：阳性；
(5)淀粉水解试验：阳性；
(6)硝酸盐还原反应：阳性；
(7)柠檬酸利用：阳性；
(8)明胶液化：阳性；
(9)苯丙酸脱氨酶试验：阴性；
(10)M.R.：阴性；
(11)脲酶试验：阴性；
(12)丙酸盐利用：阴性；
3、16S rDNA序列分析：
测得16S rDNA大部分序列1413bp，如SEQ ID No：1所示。将所测序列从GeneBank数据库中的相关种进行比较，构建16S rDNA全序列为基础的系统发育树。结果表明：菌株与枯草芽孢杆菌达到100％同源。所以认定本发明使用的是枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)，具体为Bacillus subtilis JT-2。
上述解钾菌在土壤解钾中的应用。本发明的解钾菌通过降解土壤不溶性的硅铝酸盐无机矿物质从而提高土壤中植物可利用的钾的含量。
上述解钾菌可与有机肥混合使用，也可以单独使用，改善根际微生物环境，促进植物生长，减少化肥用量。
将解钾菌按如下方法制备成菌剂用于土壤的解钾：
将斜面保存的解钾菌活化，接种于活化培养基上，培养18～24h；挑取活化培养基上的菌种，接种于发酵培养基中，30～35℃，培养12～24h，得发酵液用于土壤的解钾，或者将发酵液进行干燥处理得到干燥物用于土壤的解钾。
其中，所述的活化培养基为LB培养基，所述的发酵培养基组分为：碳源10-100g/L，氮源1-40g/L，无机盐0.01-50g/L，溶剂为水，pH5.0～9.0。
其中，所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、木糖、果糖、乳酸、柠檬酸、甘油、淀粉和糖蜜中的任意一种或几种的组合；所述的氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉、棉籽饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4和NH4NO3中的任意一种或几种的组合；所述的无机盐为硫酸盐、磷酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐和盐酸盐中的一种或几种的组合。
上述解钾菌制备成颗粒剂、粉剂、溶液、悬浮液或棒剂用于土壤解钾。
本发明的解钾菌对钾矿粉进行处理，37℃培养25d后，分解出的水溶性钾离子含量为118～132mg/L。
有益效果：本发明提供高效解钾菌及其制备得到的菌剂具有以下优点：
1.本发明从土壤中筛选出具有降解不溶性的硅铝酸盐无机矿物质的Bacillussubtilis JT-2，并以Bacillus subtilis JT-2为菌种发酵培养制备得到解钾菌剂，该解钾菌能够有效分解钾长石、磷灰石等不溶性的硅铝酸盐无机矿物质，促进难溶性的钾、磷、硅、镁等养分元素转化成可溶性养分，增加土壤中速效养分的含量，促进作物生长发育，提高产量。对充分发挥土壤生态肥力、保持农业生态环境的平衡等均具有极其重要意义和应用价值。
2.本发明提供的解钾菌剂不存在生产过程中向环境排放污染物，解钾微生物是一种真正意义上的环保型肥料；且本发明提供的解钾菌剂的制备方法，生产工艺简单，生产效率高，能实现工业化大生产，具有良好的经济效应和社会效应。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
实施例1：
本发明提供的一种解钾菌的菌剂，它是通过以下方法制备得到的：
将4℃斜面保存的Bacillus subtilis JT-2活化，接种于茄子瓶培养基(即活化培养基)上，培养24h。挑取茄子瓶上大量的菌种，接种于发酵培养基中，30℃，培养16h，得发酵液或发酵液干燥物，菌剂中的菌体数量可达到1×1010-9×1012CFU/g。
所述茄形培养瓶中的培养基为LB培养基，发酵培养基组分为：葡萄糖8-12g/L，(NH4)2SO4 0.05-1g/L，NaCl 0.1-1g/L，MnSO4·4H2O 0.1-0.5g/L，KH2PO4 0.5-2.0g/L，pH为6.0-8.0。
以上所述的生产罐的发酵培养过程中无菌空气的通气量为0.6～0.8vvm，搅拌速度为180～200rpm，培养温度30～32℃，培养时间为12～16h。
实施例2：菌株的解钾能力测定。
配制解钾培养基(无水溶性钾离子)按95mL分装并加入0.5g准确称取的钾矿粉于250mL三角瓶，121℃灭菌30min，待测菌悬液以5％的接种量接入摇瓶菌种，每个菌种做三个平行，同时设无接种对照。37℃水沐摇床培养25d之后结束培养，培养液经4℃1000r/min离心5min，用移液管吸取4mL离心上清液与4mL6mmoL/LiCl充分混匀，利用火焰分光光度计法测钾，得出水溶性钾离子含量为118～132mg/L，解钾率达45.4％-50.8％，具有较强的解钾能力。
实施例3：解钾菌剂可以提高农作物产量。
解钾菌剂的发酵制备基本同实施例1。
采用盆栽法，以小麦为实验对象，接种以本发明培养和制备的解钾菌剂，试验设2个处理：空白对照与施加菌剂，所施加的菌剂为每千克土8mg。在小麦成熟期检测小麦产量等各指标。
表1.小麦盆栽试验中不同处理条件下小麦的生长状况
在小麦盆栽试验中，解钾菌剂明显促进了小麦的生长，产量提高了36.4％。
供试提瓜品种：雪里红，试验设2个处理：空白对照与施加菌剂。
表2.解钾菌剂对甜瓜单果重及产量的影响
与对照相比，解钾菌剂可以提高甜瓜单果重40.4％，提高甜瓜产量35.0％，增产显著。
实施例4：解钾菌剂可以减少施用的化肥。
解钾菌剂的发酵制备基本同实施例1。
以油菜为实验对象，试验设3个处理，其中处理1未施肥料即为空白对照，处理2为试验对照普通肥料(400kg/hm2)，处理3为普通肥料(400kg/hm2)+解钾菌剂(18kg/hm2)，处理4为减施20％质量的普通肥料(320kg/hm2)+解钾菌剂(18kg/hm2)。
表3.复合微生物菌剂对盆栽油菜生长特性及产量的影响
正常施肥下普通尿素对油菜植株株高、叶绿素含量、地下部鲜重、地上部鲜重都有明显的促进作用。解钾菌剂能够促进油菜根部的发育，使根增粗、增大，当减施20％质量的肥料时，依然对油菜地上部鲜重都有显著的提高，这说明解钾菌剂可以减少化肥的使用量。
实施例5：解钾菌剂显著提高农作物的品质。
解钾菌剂的发酵制备基本同实施例1。
以甜瓜为实验对象，试验共设3个处理，3次重复。处理1为施加普通复合肥(450kg/ha2)，处理2为施加普通复合肥(450kg/ha2)+解钾菌剂(24kg/hm2)，处理3为减少施用20％质量的普通复合肥(360kg/ha2)+解钾菌剂(24kg/hm2)，甜瓜管理为日常管理。
表4.解钾菌剂对甜瓜Vc和硝酸盐含量的影响
与处理1相比，解钾菌剂可以提高Vc含量46.3％，降低硝酸盐含量22.5％。当减少施用20％质量的复合肥时，解钾菌剂可以提高Vc含量26.8％，降低硝酸盐含量31.3％。
Claims (7)
1.一种解钾菌，其分类命名为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)，菌株号为JT-2，保藏于中国典型培养物保藏中心，菌种保藏号为CCTCC NO:M 2014368，保藏日期为2014年8月5日。
2.权利要求1所述的解钾菌在土壤解钾中的应用。
3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，将解钾菌按如下方法制备成菌剂用于土壤的解钾：
将斜面保存的解钾菌活化，接种于活化培养基上，培养18～24h；挑取活化培养基上的菌种，接种于发酵培养基中，30～35℃，培养12～24h，得发酵液用于土壤的解钾，或者将发酵液进行干燥处理得到干燥物用于土壤的解钾。
4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述的活化培养基为LB培养基，所述的发酵培养基组分为：碳源10-100g/L，氮源1-40g/L，无机盐0.01-50g/L，溶剂为水，pH5.0～9.0。
5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖、木糖、果糖、乳酸、柠檬酸、甘油、淀粉和糖蜜中的任意一种或几种的组合；所述的氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、酵母膏、玉米浆、豆饼粉、棉籽饼粉、尿素、(NH4)2SO4、NH4Cl、(NH4)2HPO4和NH4NO3中的任意一种或几种的组合；所述的无机盐为硫酸盐、磷酸盐、磷酸二氢盐、磷酸氢二盐和盐酸盐中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求2所述的应用，其特征在于，解钾菌制备成颗粒剂、粉剂、溶液、悬浮液或棒剂用于土壤解钾。
7.权利要求1所述的解钾菌在促进植物生长、减少化肥用量中的应用。
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