CN104560828B - 微生物菌剂及钝化土壤中重金属方面的应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供了微生物组合物，其包括纹膜醋酸杆菌、球孢白僵菌、巴西固氮螺菌、纤维素诺卡氏菌、胶冻样芽孢杆菌、绿僵菌、黄绿木霉菌等菌种，能够稳定组合于菌剂中，用于改良土壤/土地，尤其能够有效改良重金属污染的土地。

Description

微生物菌剂及钝化土壤中重金属方面的应用

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，其尽管菌种数量较多，但是其产生的菌剂稳定，这些较多菌种的配合除了能够有效改良次生盐碱地及沙化土壤等多种土壤，还能有效改良重金属污染的土壤。

背景技术

随着全球经济化的迅速发展，尤其是工矿产业的高速发展，含重金属的污染物大量排放，全世界平均每年排放Hg约1.5万吨、Cu为340万吨、Pb为500万吨、Mn为1500万吨、Ni为100万吨。这些重金属污染物通过各种途径进入土壤，造成土壤严重污染。土壤重金属污染可影响农作物产量和质量的下降，造成生态系统的严重破坏，尤其是可通过食物链危害人类的健康。

本发明人致力于微生物改良土壤的研究，在前已经获得了中国专利第200910169275号等土壤改良技术，利用25种活的微生物配合，在滨海（原生）盐碱地和草垫碱土盐碱地等土壤上获得了良好的治理效果，其中发现了对重金属污染的土壤上种植的植物中的重金属含量有一定的降低作用；后来，本发明人进一步研究开发了中国专利201210441532号等盐碱地改良技术，在减少了部分菌种的技术上，再次提供了一种滨海原生盐碱地的改良菌剂，然而对重金属方面未发现有改良作用。然而，本发明人发现，这些早先开发的微生物组合物/菌剂的土壤/土地适应性有限，对部分盐碱地（尤其是次生盐碱地）和沙化地的改良效果不显著，影响了推广效果。

然而，要解决微生物组合物对多种土壤/土地的适应性，现有技术的解决办法是对每种土壤/土地分别设计微生物的组合。本发明人没有受此种现有思路的限制，经长期研究和实践，偶然获得了31种微生物菌种的组合，对多种土壤/土地的适应性好，尤其是研究了菌种复合的稳定性，创新地添加了“和谐”菌种，使得如此多的菌种复合而成的菌剂，其中各菌种都能够稳定存活，尤其是只能在特定环境下才能生长的蓝藻，各批次之间的菌剂的质量稳定，从而可以商品化推广。更令人意外的是，该菌剂对重金属污染的土壤中的重金属具有钝化作用，能够有效地改良重金属污染的土壤。而且，即使添加了纹膜醋酸杆菌、纤维素诺卡氏菌、绿僵菌和钝顶节螺藻等培养条件比较独特甚至有冲突的细菌，但是本发明的菌剂仍旧能够按照本发明人在前专利技术的生产流程制备，操作人员和生产设施都得以沿用，节约了生产投入和成本。

发明内容

本发明的目的在于提供用于发酵生产用于土壤/土地改良的改良剂的微生物组合物和/或菌剂，其中所有微生物都能够稳定存活并长期发挥作用，对次生盐碱地和/或沙化地的改良适应性好，能对次生盐碱和沙化地进行改良，而且能够对重金属污染的土壤进行改良。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活的微生物组合物，其由纹膜醋酸杆菌（Acetobacter aceti）、球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、巴西固氮螺菌（Azospirllum brasilense）、纤维素诺卡氏菌(Nocardia cellulans)、胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)、绿僵菌（Metarhizium anisopliae）、黄绿木霉菌(Trichoderma aureoviride)、钝顶节螺藻（Arthrospiraplatensis）、豆纤维单胞菌(Cellulomonasfabia)、嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、甲酸甲烷杆菌（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。

钝顶节螺藻等蓝藻尽管不属于细菌，但是常规还是可以被认定为菌种，在微生物领域中它们也被称为蓝细菌。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，一方面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；另一方面表明，尽管部分菌种，如纹膜醋酸杆菌、纤维素诺卡氏菌、绿僵菌和钝顶节螺藻等，培养条件比较独特甚至有冲突而难以单独或这几种共同在基质中存活，但是本发明第一方面所述的微生物组合物共同作用而使得其中任何一种都能存活。

对于第一方面，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，这样的效应是预料不到的。对于第二方面，尽管部分菌种，如纹膜醋酸杆菌、纤维素诺卡氏菌、绿僵菌和钝顶节螺藻等，培养条件比较独特甚至有冲突而难以单独或这几种共同在基质中存活，但是本发明人预计是通过一些“和谐”菌种及其代谢产物的补充，使得基质环境适合这些菌种的存活，这些难以在基质中培养的菌种通常是无法想到进行这样的组合，而“和谐”菌种的确定和使用更是难以预料。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。优选每克菌剂中各菌种的数量为表1.1所示的数值范围，即以表1.1所示的较小的数值为下限、以表1.1所示的较大的数值为上限的范围，例如每克菌剂中Acetobacter aceti的数量为3.30 x 10⁷~3.38 x 10⁷；又如每克菌剂中Azospirllum brasilense的数量为1.21 x 10⁸~1.33 x 10⁸。

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。

优选该改良剂用于次生盐碱地和/或沙化地改良。

也优选该改良剂用于重金属污染土地改良。

由于重金属在土壤中以稳定态和可交换态这两种形式存在，前者难以释放被植物利用，基本不会造成植物中重金属的残留；而后者由于其生物有效性，是植物中重金属积累的罪魁祸首，加之其可移动性，所以可交换态的重金属是修复的对象。所以，在本文中，土壤重金属污染的修复指的是降低土壤中可交换态的重金属。即在本文中，如无相反指示，术语“重金属”及具体的重金属，指的均是相应可交换态的重金属。对于植物中的重金属来说，都被视为是可交换态的。

在本文中，术语“次生盐碱地”具有本领域技术人员所公知的意义，指的是分布在干旱、半干旱地区的土壤，原本可以种植植物（包括农作物），但是因灌溉不合理，过量施入化肥，导致地下水位上升，引起可溶性盐类在土壤表层或土壤中不断积累。与原生盐碱地不同，次生盐碱地原来接受过各种肥料成分，所以再次使用肥料成分处理的效率通常不高，而更加倚重土壤中存活的微生物发挥的土壤改造的效果。

在本文中，术语“土壤沙化”具有本领域技术人员所公知的意义，指的是由于盐渍和大风吹蚀等造成的土壤颗粒细化，植物生产能力下降甚至彻底丧失。

本发明的改良剂施用时，可以与次生盐碱或沙化地的表层土壤混合，优选可以与次生盐碱或沙化地的表面至以下100cm之间的土壤混合，更优选可以与次生盐碱或沙化地的表面至以下50cm之间的土壤混合，最优选可以与次生盐碱或沙化地的表面至以下20cm之间的土壤混合。混合可以通过耕翻表层土壤并将本发明的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次生盐碱或沙化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。

本发明的改良剂施用时，可以与重金属污染土地的土壤混合，优选其可以与重金属污染土地的土壤以1：20~200（优选30~150，更优选40~100，最优选1：50）的重量比混合。

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。

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48~52℃，更优选保温在50℃。

由于通常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，本发明的次生盐碱沙化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用于次生盐碱地和/或沙化地改良的改良剂中的应用方法，优选其中改良剂是本发明第三方面所述的改良剂。

相应地，在第五方面，本发明的目的还在于提供本发明第一方面所述的微生物组合物在制备用于重金属污染土地改良的改良剂中的应用方法，优选其中改良剂是本发明第三方面所述的改良剂。

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用于次生盐碱地和/或沙化地改良的改良剂中的应用方法，优选其中改良剂是本发明第三方面所述的改良剂。

相应地，在第六方面，本发明的目的还在于提供本发明第二方面所述的微生物菌剂在制备用于重金属污染土地改良的改良剂中的应用方法，优选其中改良剂是本发明第三方面所述的改良剂。

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改良剂在改良次生盐碱地和/或沙化地中的应用方法。

相应地，在第七方面，本发明的目的还在于提供本发明第三方面所述的改良剂在改良重金属污染土地中的应用方法。

在第八方面，本发明的目的在于提供次生盐碱地和/或沙化地改良的方法，其包括将本发明第三方面所述的改良剂施用到次生盐碱地和/或沙化地里的步骤。优选其还进一步包括，在施用到次生盐碱地和/或沙化地里的步骤之后，在该次生盐碱地和/或沙化地上种植植物。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。

相应地，在第八方面，本发明的目的还在于提供重金属污染土地改良的方法，其包括将本发明第三方面所述的改良剂施用到重金属污染土地里的步骤。优选其还进一步包括，在施用到重金属污染土地里的步骤之后，在该次生盐碱地和/或沙化地上种植植物。其中，植物优选是农作物，如，水稻和/或天麻等。

在第九方面，本发明的目的在于提供提高次生盐碱地和/或沙化地植物存活率的方法，其包括将本发明第三方面所述的改良剂施用到次生盐碱地和/或沙化地里的步骤，然后种植植物。其中，植物优选是乔木、灌木或草本植物，如国槐、白蜡、臭椿和/或火炬等。优选提高次生盐碱地和/或沙化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。

相应地，在第九方面，本发明的目的还在于提供提高重金属污染土地植物存活率的方法，其包括将本发明第三方面所述的改良剂施用到重金属污染土地里的步骤，然后种植植物。其中，植物优选是农作物，如，水稻和/或天麻等。优选提高次生盐碱地和/或沙化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，对于本发明具体实施方式中所述的次生盐碱地和沙化地来说，本发明第三方面的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，滨海次生盐碱地或不合理灌溉和化肥过度使用而形成的次生盐碱地，沙化地是草场退化沙化地。

优选在本发明的第五、六、七、八和/或九方面中，次生盐碱地和/或沙化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改良剂的量，优选不超过本发明第三方面的改良剂的量的50%，更优选不超过本发明第三方面的改良剂的量的30%，更加优选不超过本发明第三方面的的量的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。在常规的次生盐碱和沙化地改良中，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，其运输耗费极高，还要破坏客土来源地的土壤，而且沙化地改良使用客土还要面对客土退化的问题，更不可行。而本发明优选的不添加客土，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，次生盐碱和沙化地在改良后12~48个月（优选为24~36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，发挥各自的功能。由于本发明第一方面所述的微生物组合物中大量菌种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。

优选在本发明的第五、六、七、八和/或九方面中，重金属是Cd、Cr、Ni、Pb和/或Cu。

本发明取得的优异效果包括，本发明的微生物组合物/菌剂中菌种数量虽然众多，但是土壤改良的适应性佳，适应范围广，菌种仍旧能够长期保持稳定存活，发挥作用；本发明的发酵生产的方法简便，而且所需设备可以沿用现有技术的设备，花费低，既易于推广，也易于自动化生产；本发明制备得到的改良剂特别适用于改良次生盐碱地和沙化地的土质，并特别适合改良重金属污染的土地，填补了国内这两方面土质改良的空白，促进植物生长，提高植物存活率，而且在改良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年有效，形成改良的良性循环。

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改良剂并绿化后两年的赤峰科尔沁沙化地的景观。

图2和图3显示了施用本发明的改良剂对吉林白城由于过度使用化肥而造成的次生盐碱地的水稻种植景观，其中图2显示了施用改良剂水稻长势，图3显示了未施用改良剂水稻长势。

图4显示了施用本发明的改良剂云南会泽重金属污染的土地上的植被种植景观。

图5和图6显示了施用本发明的改良剂对黑龙江省东宁市石板岩重金属污染土地上的水稻种植景观，其中图5显示了施用改良剂水稻长势，图6显示了未施用改良剂水稻长势。

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）纹膜醋酸杆菌（Acetobacter aceti）、（2）球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、（3）巴西固氮螺菌（Azospirllum brasilense）、（4）纤维素诺卡氏菌(Nocardia cellulans)、（5）胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)、（6）绿僵菌（Metarhizium anisopliae）、（7）黄绿木霉菌(Trichoderma aureoviride)、（8）钝顶节螺藻（Arthrospiraplatensis）、（9）豆纤维单胞菌(Cellulomonasfabia)、（10）嗜热脂肪芽孢杆菌（Bacillus sterothermophilus）、（11）干酪乳杆菌（Lactobacillus casei）、（12）甲酸甲烷杆菌（Methanobacterium formicium）、（13）反刍甲烷杆菌（Methanobacterium ruminantium）、（14）氧化硫硫杆菌（Thiobacillus thiooxidans）、（15）氧化亚铁硫杆菌（Thiobacillus ferrooxidans）、（16）地衣芽孢杆菌（Bacillus licheniformis）、（17）多粘芽孢杆菌（Bacillus polymyxa）、（18）嗜热链霉菌（Streptomyces thermophilus）、（19）普通高温放线菌（Thermoactinomyces vulgaris）、（20）弯曲高温单孢菌（Thermonospora curvata）、（21）棕色固氮菌（Azotobacter vinelandii）、（22）欧洲亚硝化单胞菌（Nitrosomonas europeae）、（23）维氏硝化杆菌（Nitrobacter winogradskyi）、（24）大豆根瘤菌（Rhizobium japonicum）、（25）豌豆根瘤菌（Rhizobium leguminosarum）、（26）米曲霉（Aspergillus oryzae）、（27）啤酒酵母（Saccharomyces cerevisiae）、（28）点青霉（Penicillium notatum）、（29）特异腐质霉（Humicola insolens）、（30）少孢根霉（Rhizopus oligosporus）、（31）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次生盐碱沙化改良剂。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，稳定性佳，这对于有如此之多的菌种组合来说，这样的稳定性国内外是首次报道。

表1.1 微生物菌剂中菌种的数量

实施例2 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48~52℃，该熟化发酵过程持续12天。得到的次生盐碱沙化改良剂散发出轻微的氨气味，没有使人不快感。

该次生盐碱沙化改良剂可以直接施用；也可以干燥造粒（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℃），制成改良剂颗粒。

实施例3 天津滨海新区次生盐碱地改良实例

我们的在前专利技术已经在天津滨海新区沿海盐碱地上获得良好的效果，但是对其非沿海原为耕地的退化产生的次生盐碱地的效果并不显著，苗木成活率不理想，因此利用新研发的改良剂颗粒对临近未改造的类似次生盐碱地（且已出现沙化现象）进行改良试验。

试验于2012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土壤掺入实施例2制备的改良剂颗粒，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。

首年秋季苗木成活率为89.9%，经2012年秋季补种后，次年的成活率为96.2%，呈现逐年提高的趋势，而且没有感病状况。

通过科技部/农业部联合组织的国家级技术鉴定，于2013年10月17日的采样检测，改良后土壤含盐量从1.0-1.4%已经降低到0.2-0.5％，pH从8.0-8.8降低到7.5-7.7，改良后已经呈现出适宜一般性植物生长的状态。2014年8月1日取土样检测菌种，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次生盐碱地中能够长期发挥作用。

实施例4赤峰科尔沁沙化地改良实例

利用我们的在前专利技术在赤峰市阿鲁科尔沁旗的沙化地上效果不理想。因此，于2012年5月8日，我们再次与赤峰市阿鲁科尔沁旗政府合作利用新研发的改良剂进行沙化土壤改良和绿化试验。

通过施用次生盐碱沙化改良剂，每行13棵苗木种植时直接施用15-40kg实施例2制备的改良剂颗粒，土壤次生盐碱和沙化现象明显改善，土壤含水量有显著提高。肥效扩散作用明显，肥料下部10厘米土壤pH值下降0.6-1.1，侧方土壤pH值下降0.4—0.7，速效N、P、K含量分别提高2.7、1.6、3.3倍。种植首年，灌木、乔木的总体成活率由原来的不到3%增加到超过87%，次年，在没有施用改良剂的情况下，树木成活率依然保持在80%以上（见附图1）。

2014年7月26日取土样检测菌种，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沙化土壤中能够长期发挥作用。

实施例5吉林省白城市盐改实例

吉林省白城市由于灌溉和化肥施用等原因，土壤次生盐碱化面积不断增加，每年约有40多万亩土地由于土壤的次生盐碱化撂荒弃耕，其中旱田作物不能出苗，水稻死秧苗，草原形成“光板地”，近几年虽然通过沙压碱、水洗碱、施用防渗保水剂等一些综合治理措施，虽取得一定成效，但是效果仍旧不理想，次生盐碱化的势头未得到根本性逆转。

2013年5月份，我们与当地农业局合作做试验，在整地时施用实施例2制备的改良剂，如图2和3所式，当年水稻就长势趋于良好，水稻根系白而旺，根系长度达27cm，相比施用化肥对照的临近地块，当年产量比对照增产80kg/亩。

实施例6 云南省曲靖市会泽县重金属污染土地改良实例

会泽地处滇东北高原，乌蒙山主峰地段，由于地质地貌和森林覆盖率低等原因，土壤冲刷流失严重，多数耕地为重金属污染土壤，种植存活率低，而且一些经济植物的种植更加重了这一带的污染情况。

我们于4月，在随机挑选的667m²地块（A）上，将实施例2制备的改良剂颗粒与该受重金属污染土壤按照1:50 的质量比混合，并旋耕，1个月后播种云麻一号；同时，在随机挑选的另一污染程度相同的667m²地块（B）上，将未受污染的客土与该受重金属污染土壤按照1:50 的质量比混合，并旋耕，1个月后播种云麻一号。

8月份调查植株生长情况，其中A地块的成活率为87.2%（如图4所示），而B地块成活率仅为63.5%。9月份收割，并在A、B两地块各随机取10株植物，与种植前和收割后土样，进行重金属含量测定，测定其中的可交换态重金属。结果如表6.1所示，施用本发明的改良剂后，土壤中可交换态重金属浓度均有不同水平下降，而不施用的除了Ni含量之外，其余均有一定程度上升，预计是由于种植天麻产出的酸将土壤中的固定态重金属进一步溶出所致；对于植物而言，施用本发明的改良剂的比不施用的在所有重金属水平上均有所减少。

表6.1 施用改良剂和种植前后的土壤和植物中的重金属含量

实施例7 黑龙江省东宁市石板岩重金属污染土地改良实例

黑龙江省东宁市小朱家村位于黑龙江省东南部，受石板岩地质影响，重金属污染较重，水稻产量常年受到影响。

我们于4月22日，在随机挑选的1000m²地块（A）上，将实施例2制备的改良剂颗粒与该受重金属污染土壤按照1:50 的质量比混合，并旋耕，5月22日向插播水稻（空育131）秧苗；同时，在随机挑选的另一污染程度相同的1000m²地块（B）上，将未受污染的客土与该受重金属污染土壤按照1:50 的质量比混合，并旋耕，1个月后插播水稻（空育131）秧苗。

9月调查植株生长情况，其中A地块的成活率为89.2%（如图5所示），而B地块成活率仅为61.3%。（如图6所示），抗病性、空瘪粒率、出米率和植株叶色等分项分析上，A地块都明显较B地块好。

Claims (20)

1.微生物菌剂，其是由活的微生物组合物和基质混合而得的，而且其包括所述的活的微生物组合物，其中，所述的活的微生物组合物由纹膜醋酸杆菌（Acetobacter aceti）、球孢白僵菌（Beauveria bassiana）、巴西固氮螺菌（Azospirllum brasilense）、纤维素诺卡氏菌(Nocardia cellulans)、胶冻样芽孢杆菌(Bacillus mucilaginosus)、绿僵菌（Metarhizium anisopliae）、黄绿木霉菌(Trichoderma aureoviride)、钝顶节螺藻（Arthrospira platensis）、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）、甲酸甲烷杆菌（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（Penicilliumnotatum）、特异腐质霉（Humicola insolens）、少孢根霉（Rhizopus oligosporus）和禾谷丝核菌（Rhizoctonia cerealis）组成。

2.权利要求1所述的微生物菌剂，其中所述基质包括植物纤维、土壤、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。

3.权利要求2所述的微生物菌剂，其中所述基质包括木屑、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。

4.权利要求3所述的微生物菌剂，其中所述基质是稻壳、牛粪、鱼粉、大豆粉和单细胞蛋白的混合物。

5.用于次生盐碱地的改良剂，其通过权利要求1~4之一所述的微生物菌剂对动物粪便和植物纤维发酵而成。

6.权利要求5所述的改良剂，其中动物粪便是畜禽粪便。

7.权利要求6所述的改良剂，其中动物粪便是选自牛粪、猪粪、鸡粪之一种或多种。

8.权利要求7所述的改良剂，其中动物粪便是牛粪。

9.权利要求5所述的改良剂，其中植物纤维选自木屑、稻壳、稻糠和秸秆之一种或多种。

10.权利要求9所述的改良剂，其中植物纤维是稻壳。

11.权利要求1~4之一所述的微生物菌剂在制备用于次生盐碱地的改良剂中的应用。

12.权利要求11所述的应用，其中次生盐碱地是不合理灌溉和化肥过度使用而形成的次生盐碱地。

13.权利要求5~10之一所述的改良剂在改良次生盐碱地中的应用。

14.权利要求13所述的应用，其中次生盐碱地是不合理灌溉和化肥过度使用而形成的次生盐碱地。

15.次生盐碱地改良的方法，其包括将权利要求5~10之一所述的改良剂施用到次生盐碱地里的步骤。

16.权利要求15所述的方法，其中次生盐碱地是不合理灌溉和化肥过度使用而形成的次生盐碱地。

17.权利要求15所述的方法，其中次生盐碱地的改良过程中不添加客土。

18.提高次生盐碱地的植物存活率的方法，其包括将权利要求5~10之一所述的改良剂施用到次生盐碱地的步骤，然后种植植物。

19.权利要求18所述的方法，其中次生盐碱地是不合理灌溉和化肥过度使用而形成的次生盐碱地。

20.权利要求18所述的方法，其中次生盐碱地的改良过程中不添加客土。