CN104449742A - 一种棚室番茄土壤生物改良剂 - Google Patents

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CN104449742A CN201410698828.9A CN201410698828A CN104449742A CN 104449742 A CN104449742 A CN 104449742A CN 201410698828 A CN201410698828 A CN 201410698828A CN 104449742 A CN104449742 A CN 104449742A
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孙冬梅
林志伟
孙强
张雨竹
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Abstract

本发明涉及一种棚室番茄土壤生物改良剂，由桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液、圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液、胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液、芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液、微量元素混合液混合而成。本发明使用桃色顶孢霉为主体，与不同功用微生物复合后可充分发挥各微生物的特长且具有综合效应，而且借助于微量元素的添加，可充分补充棚室特殊环境对微量元素的需求，应用后可有效改善棚室番茄土壤环境，预防病害的发生，提高番茄品质。

Description

一种棚室番茄土壤生物改良剂
技术领域
本发明属于农业肥料技术领域，涉及一种棚室番茄土壤生物改良剂，特别涉及一种以生防及促生微生物桃色顶孢霉的发酵液为主体，复合圆褐固氮菌、硅酸盐细菌、巨大芽孢杆菌及嗜碱性芽孢菌发酵混合液而制成，同时辅以微量元素混合液，可作为改良土壤质地，改善作物根际环境及防止棚室番茄连作病害发生的一种生物改良剂。
背景技术
土壤是微生物生存的大本营也是植物养分的主要来源，但棚室土壤由于具有环境封闭，温暖潮湿，化肥施用量大，蔬菜种植种类单一，养分吸收强度大等特点，会造成土壤板结，养分含量减少，养分活性降低，微量元素缺乏，病虫害加重等土壤不良症状。
土壤生物改良剂具有改善土壤团粒结构，增强土壤通透性和保水、保肥，蓄热能力，使土壤疏松肥沃，补充土壤中微量元素的不足缓解土壤盐渍化，破坏土壤病虫寄存环境等特点。检索表明不同的土壤生物改良剂作用方式与作用效果不同，所应用的范围也有所差别，且生物组成及辅剂选择千差万别。目前，尚缺乏一种能够有效改善棚室番茄土壤的生物改良剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种棚室番茄土壤生物改良剂，解决目前棚室番茄土壤由于环境封闭，温暖潮湿，化肥施用量大，蔬菜种植种类单一，养分吸收强度大等特点，容易造成土壤板结，养分含量减少，养分活性降低，微量元素缺乏，病虫害加重等问题。
本发明通过以下技术方案来实现：一种棚室番茄土壤生物改良剂，由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液40～50mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液5～10mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillusmucilaginosus)1.2326菌液10～15mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillusmegaterium)1.1870菌液10～15mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillusmegaterium)1.813菌液5～10mL，微量元素混合液5～10mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌5～10g，硫酸锰5～10g，钼酸铵1～5g，硫酸亚铁5～10g，重量百分比浓度为85％的磷酸1～10mL，壳寡糖1～20g，其余为水。
进一步的，所述的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液用量为45mL。
进一步的，所述的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液用量为7mL。
进一步的，所述的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液用量为12mL。
进一步的，所述的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液用量为12mL。
进一步的，所述的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液用量为8mL。
进一步的，所述的微量元素混合液用量为8mL。
进一步的，所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌7g，硫酸锰7g，钼酸铵3g，硫酸亚铁8g，磷酸5mL，壳寡糖10g，其余为水。
进一步的，上述的棚室番茄土壤生物改良剂，由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液45mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液7mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液12mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液12mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液8mL，微量元素混合液8mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌7g，硫酸锰7g，钼酸铵3g，硫酸亚铁8g，磷酸5mL，壳寡糖10g，其余为水。
本发明中，桃色顶孢霉真菌发酵液获得方法为：选取查氏培养基为基本培养基，添加0.2％的酵母膏，每1000mL培养基中接种5×107个/mL孢子含量的孢悬液50mL，28℃恒温振荡培养7d，滤纸过滤即得桃色顶孢霉发酵液。
圆褐固氮菌菌液培养方式为：采用葡萄糖10g，NaCl 0.2g，KH2PO40.2g，CaSO4·2H2O0.1g，MgSO40.2g,CaCO35g，蛋白质水解液10g，水1000mL，接种量为OD值0.8的菌种100mL，30℃恒温振荡培养3d。
解钾的胶冻样芽孢杆菌菌液培养方式为：白糖2％，毛发水解液0.5％，KH2PO40.2％，CaCO30.25％，MgSO40.02％，FeSO4.7H2O 5PPM，云母0.1％，接种量为OD值0.8的菌种100mL，30℃恒温振荡培养3d。其中，各组分均为重量百分比。
解磷的巨大芽孢杆菌菌液培养方式为：红糖2％，毛发水解液0.5％，蛋白质粉0.01％，KH2PO40.2％，MgSO40.02％，FeSO4.7H2O 5PPM，蛋黄0.02％，酵母浸粉0.01％，接种量为OD值0.8的菌种100mL，30℃恒温振荡培养3d。其中，各组分均为重量百分比。
嗜碱的芽孢杆菌菌液培养方式为：红糖2％，蛋白质粉0.5％，KH2PO40.2％，MgSO40.02％，FeSO4.7H2O 5PPM，CaCO30.5％，接种量为OD值0.8的菌种100mL，30℃恒温振荡培养3d。其中，各组分均为重量百分比。
微量元素混合液：硫酸锌5-10％，硫酸锰5-10％，钼酸铵1-5％，硫酸亚铁5-10％，磷酸1-10％，壳寡糖1-20％，pH为4.0-6.0，反应温度为90℃，反应时间为50分钟。其中，各组分均为重量百分比。
采用上述技术方案的积极效果：本发明使用桃色顶孢霉为主体，与不同功用微生物复合后可充分发挥各微生物的特长且具有综合效应，而且借助于微量元素的添加，可充分补充棚室特殊环境对微量元素的需求，应用后可有效改善棚室番茄土壤环境，预防病害的发生，提高番茄品质。
具体实施方式
本发明中生物材料的来源：
1、桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200已经公开在中国专利申请号2013103352864、申请日2013-08-05、申请人黑龙江八一农垦大学、公开日2013-12-11、公开号CN103436452A中；
2、圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391、胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326、巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870、芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813均购自中国科学院微生物研究所。
下面结合实施例和对比例对本发明的技术方案做进一步的说明，但不应理解为对本发明的限制：
实施例1
一种棚室番茄土壤生物改良剂，由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液50mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液5mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液10mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液10mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液8mL，微量元素混合液8mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌5g，硫酸锰8g，钼酸铵1g，硫酸亚铁10g，磷酸5mL，壳寡糖10g，其余为水。
实施例2
一种棚室番茄土壤生物改良剂，由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液40mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液10mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液15mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液15mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液10mL，微量元素混合液5mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌10g，硫酸锰5g，钼酸铵5g，硫酸亚铁5g，磷酸1mL，壳寡糖5g，其余为水。
实施例3
一种棚室番茄土壤生物改良剂，由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液45mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液7mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液12mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液12mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液8mL，微量元素混合液8mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌7g，硫酸锰7g，钼酸铵3g，硫酸亚铁8g，磷酸5mL，壳寡糖10g，其余为水。
实施例4
一种棚室番茄土壤生物改良剂，由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液40mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液8mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液12mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液12mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液10mL，微量元素混合液10mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌5g，硫酸锰10g，钼酸铵3g，硫酸亚铁10g，磷酸5mL，壳寡糖20g，其余为水。
实施例5
一种棚室番茄土壤生物改良剂，由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液50mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液5mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液10mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液15mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液5mL，微量元素混合液5mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌10g，硫酸锰7g，钼酸铵5g，硫酸亚铁8g，磷酸10mL，壳寡糖1g，其余为水。
对比例1
下面以实施例3中的生物改良剂为例，进行对比实验。
叶片中的叶绿素含量多少是反映叶片生理活性变化的重要指标之一，且与叶片的光合机能大小具有非常密切的关系。因此，叶绿素可以成为检测生物改良剂功效的重要指标。
盆栽试验供试土壤特性:全氮含量198.60mg·kg-1，碱解氮含量165.78mg·kg-1，全磷含量15.96mg·kg-1，速效钾含量212mg·kg-1，有机质5.98，pH8.02。
取土样，过筛混匀后装入直径为25cm的塑料花盆中。花盆土壤分别按如下方法处理：A喷入清水200mL；B顶孢霉发酵液为主体的生物改良剂200mL；C二铵4.0g+尿素3.0g+氯化钾4.0g+200mL清水。每处理5盆，重复3次，每盆播种挑选好的番茄种子5株，出苗后均匀保留3株。
盆栽番茄开花期植株中叶绿素含量测定方法：取新鲜番茄的第三、四功能叶片，擦净组织表面污物，去除中脉剪碎。称取剪碎的新鲜样品2g，放入研钵中，加少量石英砂和碳酸钙粉及3mL 95％乙醇，研成均浆，再加乙醇10mL，继续研磨至组织变白。测定提取液在波长665nm、645nm和652nm下的吸光度，以95％乙醇为空白对照。并用Aron法计算。
盆栽试验结果表明：施用以桃色顶孢霉为主的生物改良剂后植株叶绿素含量有明显的提高。而清水处理与化肥处理的番茄植株叶绿素含量变化不大；生物改良剂处理的叶绿素含量要高出化肥处理55％左右(表1)。
表1 盆栽试验中不同处理叶绿素含量变化
对比例2
可溶性糖含量是评价番茄风味品质优劣的一个重要指标，而番茄叶片中的可溶性糖含量可以间接反应番茄植株的光合作用强度，且研究认为，糖含量越高，果实的口感风味越好。
盆栽番茄第三、四功能叶片中糖含量测定方法：擦净组织表面污物，去除中脉剪碎混匀，称取0.30g，共3份，分别放入3支刻度试管中，加入5～10mL蒸馏水，橡胶塞封口，于沸水中提取30min(提取2次)，提取液过滤入25mL容量瓶中，反复漂洗试管及残渣，定容。吸取0.5mL样品液于试管中(重复3次)，加蒸馏水1.5mL，按顺序分别加入苯酚、浓硫酸溶液，在485nm波长下比色并测定吸光度。
盆栽中的番茄施用生物改良剂后，植株中糖含量上升(表2)。糖含量要高出化肥处理和清水处理的45％和54％。
表2 不同处理番茄植株中可溶性糖含量与过氧化物酶活性变化
对比例3
番茄是富含Vc的一种蔬菜，且Vc含量是判断番茄品质的重要指标；而还原糖的含量对番茄的口感产生影响。
棚室小区试验供试土壤特性:全氮含量180.50mg·kg-1，碱解氮含量152.58mg·kg-1，全磷含量13.86mg·kg-1，速效钾含量204mg·kg-1，有机质5.48，pH7.82。
棚室小区试验选择长2.0m宽5.0m的实验地为一个小区，只作两个处理，即生物改良剂处理与化肥处理，每处理三次重复。(1)生物改良剂500mL+清水5000mL(2)二铵1500g+尿素1000g+氯化钾1500g+5000mL清水。混匀后均匀喷洒到每个小区上(3)北京恒源嘉达科技有限公司番茄专用有机肥3000g+5000mL清水。
对番茄中可溶性糖和Vc含量的测定发现：与化肥处理相比，添加生物改良剂之后，番茄中Vc含量和可溶性糖含量均有增加(表3)，其中可溶性糖含量增加为36.42％，Vc含量增加为28.10％，上述两个代表品质的参数均与市售有机肥差别不显著。
表3 不同处理番茄中可溶性糖与Vc含量变化
对比例4
番茄收获后，对棚室的土壤取样，采用常规方法测定土壤中细菌、放线菌、霉菌的数量。从表4中结果可知：使用生物改良剂处理后，土壤中细菌、固氮菌的数量均有增加趋势，尤其是固氮菌的数量增加幅度大，可以达到100％以上；上述结果的获得可能和生物改良剂中的细菌具有固氮能力施用有关，但土壤中放线菌、霉菌的数量变化不大，化肥处理中的霉菌以土壤中常见的曲霉、青霉与根霉为主，而改良剂处理中则有30％左右的顶孢霉存在。
表4 不同处理微生物数量的差异(cfu)
注：表格中的字母表示在1％水平上的差异显著性。
对比例5
土壤养分为植物生活提供必需的营养元素，是土壤肥力的重要物质基础。生物改良剂中的固氮菌能固定空气中的氮素，为植物提供充足的氮素养料，磷、钾细菌能有效地将土壤中无效磷和钾，转化为可被农作物吸收利用的有效磷和钾。磷细菌能够逐步分解土壤中的磷灰石和磷酸三钙以及有机磷化物,施放出P2O5；钾细菌则能溶解非交换性钾和矿物钾，释放出易被植物吸收利用的钾。因而棚室土壤施入改良剂后，对收获后的土壤养分产生了有利的影响。
在番茄收获后，对不同处理的土壤以5点取样法对小区土壤取样，并将土壤风干，待用。土壤中的各养分含量等依据1991年南京农业大学主编的《土壤农化分析》进行。全氮含量测定采用凯氏定氮法，有效氮测定采用碱解扩散法、有效磷测定采用钼锑钪比色法、速效钾测定采用火焰光度法、有机质含量测定采用重铬酸钾容量法、pH测定采用电位法。施用生物改良剂的处理在全氮、速氮、全磷、速钾及有机质含量等方面对比化肥处理增加幅度可以达到5％的显著性，而pH值呈现下降趋势，土壤环境的改良有利于番茄的再次栽培(表5)。
表5的实验结果充分说明通过生物改良剂及市售的专用有机肥中微生物的活动均可以改良土壤，促进土壤有机质的形成，改善土壤理化性状，活化土壤中被固定养分及矿物质，加快有机物的分解和转化，增加土壤养分含量。
表5 收获后不同处理的土壤养分含量变化
对比例6
脲酶是催化尿素水解的唯一酶，脲酶活性的变化与土壤氮素状况及土壤理化性状有关，脲酶活性的高低与土壤营养物质转化能力、肥力水平、污染状况密切相关。对不同处理收获后土壤中脲酶的测定发现，生物改化肥处理，这也与全氮含量及碱解氮含量测定的结果相一致，表明生物改良剂处理对改良土壤具有重要意义(表6)。
表6 收获后不同土壤处理的脲酶含量变化
对比例7
植物根系、土壤细菌和真菌等微生物都能分泌胞外磷酸酶土壤磷酸酶对土壤中含磷物质等的循环具有重要作用。同化肥处理相比，在番茄生长期中，由于生物改良剂的加入，活化了土壤的生物活性，对植株生长非常有利。当植株收获后，土壤中磷酸酶的活性出现明显增加，比化肥处理52.9％(表7)。
表7 不同处理土壤中磷酸酶活性的变化
有资料究表明，能够代表土壤肥力的两种土壤酶为土壤脲酶和磷酸酶。我们通过对数据中不同处理的磷酸酶活性与脲酶活性结果分析发现，上述两种土壤酶的变化趋势较一致。
对比例8
土壤中的过氧化氢酶能酶促过氧化氢分解为水和氧气,以解除过氧化氢对生物和土壤的毒害作用。纤维素酶促使纤维素中的β-1,4-葡聚糖水解成纤维二糖，是表征土壤碳素循环速度的重要指标。表8中的试验结果表明：化肥处理的纤维素酶与过氧化氢酶的活性均低于生物改良剂处理，说明生物改良剂的添加有利于改善土壤的不利环境，解除环境毒害作用并增加土壤中的碳素循环速度。
表8 不同处理土壤中过氧化氢酶与纤维素酶活性
对比例9
本实施例说明生物改良剂使用后对番茄产量的影响。番茄的产量与番茄的光合作用能力及番茄植株的生长状况关系密切，试验中发现，使用生物改良剂后番茄的产量有升高的趋势，但产量差异不显著(表9)，且与市面上购买的蕃茄专用肥产量差别不大。
表9 不同处理番茄产量比较
对比例1-9说明，本发明的生物改良剂使用桃色顶孢霉为主体，与不同功用微生物复合后可充分发挥各微生物的特长且具有综合效应，而且借助于微量元素的添加，可充分补充棚室特殊环境对微量元素的需求，应用后可有效改善棚室蔬菜土壤环境，预防病害的发生，提高蔬菜品质。

Claims (9)

1.一种棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液40～50mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液5～10mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液10～15mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液10～15mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液5～10mL，微量元素混合液5～10mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌5～10g，硫酸锰5～10g，钼酸铵1～5g，硫酸亚铁5～10g，重量百分比浓度为85％的磷酸1～10mL，壳寡糖1～20g，其余为水。
2.根据权利要求1所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：所述的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液用量为45mL。
3.根据权利要求1所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：所述的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液用量为7mL。
4.根据权利要求1所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：所述的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液用量为12mL。
5.根据权利要求1所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：所述的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液用量为12mL。
6.根据权利要求1所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：所述的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液用量为8mL。
7.根据权利要求1所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：所述的微量元素混合液用量为8mL。
8.根据权利要求7所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌7g，硫酸锰7g，钼酸铵3g，硫酸亚铁8g，磷酸5mL，壳寡糖10g，其余为水。
9.根据权利要求1所述的棚室番茄土壤生物改良剂，其特征在于：由以下原料制成：接种量为8×106个/mL的桃色顶孢霉(Acremonium persicinum)CCTCC M 2013200发酵液45mL，浓度为3.5×108cfu/mL的圆褐固氮菌(Azotobacter chroococcum)1.2391菌液7mL，浓度为4.5×108cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌(Paenibacillus mucilaginosus)1.2326菌液12mL，浓度为5.4×108cfu/mL的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)1.1870菌液12mL，浓度为4.8×108cfu/mL的芽孢菌(Bacillus megaterium)1.813菌液8mL，微量元素混合液8mL；所述的每1000mL微量元素混合液中含有硫酸锌7g，硫酸锰7g，钼酸铵3g，硫酸亚铁8g，磷酸5mL，壳寡糖10g，其余为水。
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