CN104876765A - 一种土壤微生物群落改良剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种土壤微生物群落改良剂及其制备方法与应用，属于土壤改良技术领域。本发明所提供的土壤微生物群落改良剂含有秸秆碳源和磷肥，秸秆碳源和磷肥的质量比为39-85：1。同时本发明还提供了该土壤微生物群落改良剂的制备方法。利用本发明所提供的土壤微生物菌群改良剂可以使细菌总量提高19.5％，真菌总量提高18.3％，总生物量提高18.5％，更重要的是真菌与细菌总量的比值提高10.1％，微生物菌群结构更加合理。
Description
技术领域
本发明涉及一种土壤微生物群落改良剂及其制备方法与应用，属于土壤改良技术领域。
背景技术
土壤微生物是土壤生物区系中最重要的功能组分和土壤生物群落的重要类群，微生物生物量及群落结构对农业管理措施极为敏感，土壤微生物数量和多样性的大小是土壤肥力状况的重要生物学指标，土壤微生物对其生存的微坏境十分敏感，是表征土壤有效养分变化的敏感指标之一，土壤微生物在土壤食物网金字塔最底层，占据重要的位置。因而它的一举一动直接或间接影响到食物网其他生态位的生物活性、分布和丰富度、群落结构、数量及多样性；而它的数量、活性和多样性也是评价土壤健康程度或者土壤质量的重要指标。
土壤微生物生物量及群落结构对外界环境响应极为敏感。自然状态下的草原和森林土壤中，在食细菌途径和食真菌这两条途径上的土壤生物种类和数量比较平衡，接近1:1。而农业生态系统是一个频繁扰动的土壤生态系统，通常以食细菌途径为主。施磷肥对微生物生物量及群落结构会产生一定的影响，磷肥的施用对增加微生物生物量有积极的作用，但过量则有反作用；施有机肥及单施磷处理显著促进真菌、细菌生长，还提高真菌/细菌比值，但是，现有技术中还缺少一种能够促进真菌、细菌生物量增加的同时，又能使真菌/细菌比值保持在良好范围的土壤菌群改良剂。
发明内容
为解决改善土壤微生物菌群数量和菌群结构的问题，本发明提供了一种土壤微生物群落改良剂，所采取的技术方案如下：
本发明的一个目的在于提供一种土壤微生物群落改良剂，该改良剂含有秸秆碳源和磷肥，秸秆碳源和磷肥的质量比为39-85:1。
优选地，所述秸秆碳源为小麦秸秆。
优选地，所述磷肥为过磷酸钙。
优选地，所述秸秆碳源和磷肥的质量比为40:1。
本发明的另一目的在于提供一种所述土壤微生物群落改良剂的制备方法，该方法是将小麦秸秆粉碎后，利用高压灭菌处理后，再按比例与磷肥混合均匀。
优选地，所述高压灭菌处理，是在120℃下，灭菌30min。
所述土壤微生物群落改良剂应用于改善土壤微生物的数量和群落结构。
所述应用是采集0-20cm的耕层土壤，过2mm筛网后与所述改良剂混合均匀后再分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间控制田间持水量为30-40％；所述改良剂的添加量为4.0-8.5g/Kg土壤。
所述改良剂添加量为4.1g/Kg土壤，改良剂含有小麦秸秆4.0g，过磷酸钙0.1g。
本发明获得的有益效果如下：
本发明所提供的土壤微生物群落改良剂，可以有效的改善土壤中微生物的生物总量以及微生物的群落构成比例，相对于现有技术，利用本发明所提供的改良剂对土壤进行改良后，细菌总量提高了19.5％，真菌总量提高了18.3％，总生物量提高了18.5％，更重要的是真菌与细菌总量的比值提高了10.1％，微生物菌群结构更加合理。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
以下实施例所使用的材料、试剂、方法和仪器，未经特殊说明，均为本领域常规的材料、试剂、方法和仪器，均可以通过商业渠道获得。
实施例1
供试土壤来自山东省寿光市洛城镇(36°41′～37°19′N，118°32′～119°10′E)，于2011年8月采集0～20cm耕层土壤，过2mm筛网备用。供试土壤有机质含量35.5g·kg-1,碱解氮154.3mg·kg-1，有效磷18.0mg·kg-1，速效钾203.5mg·kg-1，pH7.5。
参照华北地区小麦秸秆还田的平均使用量(7.5t·hm-2，约合2.08g·kg-1土壤)，小麦秸秆经过粉碎后，在120℃下，高温灭菌处理30min后按2.08g·kg-1土壤的添加量与100mg的Ca(H2PO4)2·CaSO4·H2O混合均匀后，备用。采用口径15cm、高度15cm的塑料花盆，每盆装土1kg，一共8盆。用透气膜将封口，在培养的过程中定期补充水分，以保持适宜的含水量(田间持水量为30-40％)。将花盆置于25℃培养箱中恒温培养，培养时间为4周。
实施例2
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由小麦秸秆和过磷酸钙组成，其中小麦秸秆与过磷酸钙的质量比为80:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照8.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例3
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由小麦秸秆和过磷酸钙组成，其中小麦秸秆与过磷酸钙的质量比为40:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照4.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例4
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由小麦秸秆和过磷酸钙组成，其中小麦秸秆与过磷酸钙的质量比为60:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照6.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例5
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由小麦秸秆和过磷酸钙组成，其中小麦秸秆与过磷酸钙的质量比为30:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照3.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例6
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由水稻秸秆和过磷酸钙组成，其中水稻秸秆与过磷酸钙的质量比为30:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照3.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例7
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由水稻秸秆和过磷酸钙组成，其中水稻秸秆与过磷酸钙的质量比为40:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照4.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例8
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由高粱秸秆和过磷酸钙组成，其中高粱秸秆与过磷酸钙的质量比为30:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照3.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例9
本实施例采用实施例1所使用的土壤和相同规格的花盆对土壤中的微生物群落进行改进。不同的是，采用的改良剂由高粱秸秆和过磷酸钙组成，其中高粱秸秆与过磷酸钙的质量比为40:1。所述改良剂的制备过程是将改良剂与土壤按照4.1g/Kg土壤的比例混合均匀后分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间田间持水量为30-40％。
实施例10
在培养结束后，本实施例通过破坏性取样，按照Kontro等人的方法(Kontro M,KorhonenL,Vartiainen T,et al.Selected ion monitoring in quantitative gas–liquid chromatographic–massspectrometric detection of fatty acid methyl esters from environmental samples.Journal ofchromatography B.2006,831(1):281-287)测定实施例1-9土壤样品中的微生物的脂类进行提取并对磷脂脂肪酸进行分析，方法的具体过程如下：
通过带有MIDI Sherlock软件(Vision 6.0B,MIDIInc.，Newark,DE)的Agilent 6850气相色谱进行色谱分析。色谱柱为ULTRA-2(25.0m×200μm×0.33mm)，载气为氢气，气相色谱的升温程序按MIDI Sherlock软件自动进行(样品酯化C19:0作为内标)。微生物中可能含有的脂肪酸见表1。
表1估算微生物生物量的脂肪酸(PLFA)
PLFA的命名采用以下原则，脂肪酸常用的命名格式为X:YωZ(c/t)，格式中X是碳原子总数，Y代表不饱和烯键的数目，ω表示甲基末端；Z为烯键或环丙烷链的位置，前缀a(anteiso)和i(iso)分别代表支链的反异构和异构；“cy”代表环丙基支链，后缀“c”和“t”分别代表顺式和反式同分异构体。10Me表示1个甲基团在距分子末端第10个碳原子上。测定结果如表2所示。
表2实施例1-9所制备的改良剂对土壤微生物菌群的影响
| F | A | B | F+B | F/B | F+B+A | ||||
| 非特征 | G+ | G- | 真菌 | 放线菌 | 细菌 | 细菌+真菌 | 真菌/细菌 | 细菌+真菌+放线菌 | |
| 实施例1 | 15.914 | 21.949 | 13.796 | 17.332 | 5.963 | 51.659 | 68.991 | 0.336 | 74.953 |
| 实施例2 | 19.440 | 25.024 | 17.261 | 20.508 | 6.591 | 61.726 | 82.234 | 0.332 | 88.826 |
| 实施例3 | 16.414 | 22.949 | 14.596 | 19.982 | 6.263 | 53.959 | 73.941 | 0.370 | 80.203 |
| 实施例4 | 18.032 | 24.014 | 15.960 | 20.110 | 6.379 | 58.007 | 78.117 | 0.347 | 84.495 |
| 实施例5 | 16.191 | 22.510 | 14.258 | 18.661 | 6.096 | 52.959 | 71.620 | 0.352 | 77.716 |
| 实施例6 | 14.684 | 22.051 | 13.020 | 17.305 | 4.794 | 49.754 | 67.059 | 0.348 | 71.853 |
| 实施例7 | 15.840 | 22.490 | 13.960 | 18.237 | 5.255 | 52.290 | 70.526 | 0.349 | 75.781 |
| 实施例8 | 14.375 | 21.651 | 12.876 | 16.050 | 4.338 | 48.902 | 64.952 | 0.328 | 69.290 |
| 实施例9 | 15.468 | 21.949 | 14.026 | 16.982 | 5.479 | 51.443 | 68.425 | 0.330 | 73.904 |
从表2中可以看出，实施例2、3和4中的细菌、真菌及放线菌的总生物量都超过了80，其中实施例3中真菌与细菌的比值达到0.370，比实施例1高出了10.12％，明显高于其他实施例的真菌与细菌的比值。从实施例2、7和9的数据来看，在相同的施用条件下，小麦秸秆作为碳源对总生物量和真菌与细菌的比值的调节均优于水稻秸秆和高粱秸秆，其中高粱秸秆的效果仅相当于实施例1的效果。这说明，这此条件下小麦秸秆对于土壤微生物菌群生物量和菌群特征的调节的效果优于水稻和高粱秸秆。
虽然本发明已以较佳的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术的人，在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做各种改动和修饰，因此本发明的保护范围应该以权利要求书所界定的为准。
Claims (9)
1.一种土壤微生物群落改良剂，其特征在于，含有秸秆碳源和磷肥，秸秆碳源和磷肥的质量比为39-85：1。
2.权利要求1所述一种土壤微生物群落改良剂，其特征在于，所述秸秆碳源为小麦秸秆。
3.权利要求1所述一种土壤微生物群落改良剂，其特征在于，所述磷肥为过磷酸钙。
4.权利要求1所述一种土壤微生物群落改良剂，其特征在于，所述秸秆碳源和磷肥的质量比为40:1。
5.一种权利要求1所述土壤微生物群落改良剂的制备方法，其特征在于，是将小麦秸秆粉碎后，利用高压灭菌处理后，再按比例与磷肥混合均匀。
6.权利要求5所述方法，其特征在于，所述高压灭菌处理，是在120℃下，灭菌30min。
7.权利要求1-4所述任一土壤微生物群落改良剂，其特征在于，应用于改善土壤微生物的数量和群落结构。
8.权利要求7所述应用，其特征在于，采集0-20cm的耕层土壤，过2mm筛网后与权利要求1所述改良剂混合均匀后再分装到花盆中，再用透气膜封口，在25℃下培养4周，培养期间控制田间持水量为30-40％；所述改良剂的添加量为4.0-8.5g/Kg土壤。
9.权利要求8所述应用，其特征在于，所述改良剂添加量为4.1g/Kg土壤，改良剂含有小麦秸秆4.0g，过磷酸钙0.1g。
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