CN105838644B - 复合微生物菌剂和菌肥及其制备方法和在修复盐碱土壤中的应用 - Google Patents

复合微生物菌剂和菌肥及其制备方法和在修复盐碱土壤中的应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及复合微生物菌剂和菌肥及其制备方法和在修复盐碱土壤中的应用。具体地说,本发明涉及一种复合微生物菌剂,所述复合微生物菌剂包含巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌剂、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)菌剂、放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)菌剂、粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)菌剂、热带假丝酵母(Candida tropicalis)菌剂和德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)菌剂。本发明还包含所述菌剂的菌肥以及它们的制备方法和在修复盐碱化土壤中的应用。本发明不仅能够充分利用秸杆、畜禽粪便、生活垃圾、污泥等容易污染环境或者需要处理的原料,而且还能够制得能够修复盐碱化土壤的复合微生物菌肥,从而能够提高植物的免疫功能和抗逆性能,改善土地盐碱化程度,实现盐碱化土壤复耕的目的。

Description

复合微生物菌剂和菌肥及其制备方法和在修复盐碱土壤中的 应用
技术领域
本发明涉及一种利用选育的复合微生物,降解、转化环境污染、损伤因子的作用,使被污染损伤的土壤得到安全长效的生物修复工艺,属土壤环境修复技术领域。
技术背景
盐碱地的形成是由于自然或人为的原因,使地下潜水位升高,矿化度增加、气候干旱、蒸发增强,而导致的土壤表层盐化或碱化过程增强,表层盐渍度或碱化度加重的现象。其形成的实质主要是各种易溶性盐类在地面作水平方向与垂直方向的重新分配,从而使盐分在集盐地区的土壤表层逐渐积聚起来。
土壤盐碱化和次生盐碱化问题在世界范围内广泛存在,特别是干旱、半干旱地区,问题更为严重。据联合国教科文组织(UNESCO)和粮农组织(FAO)不完全统计,全世界盐碱地面积为9.54亿hm2。土壤盐碱化和次生盐碱化问题,已经成为世界灌溉农业可持续发展的资源制约因素。中国盐碱地面广量大,西北、华北、东北西部和滨海地区都有分布,土地盐碱化不仅危害作物赖以生存的土壤条件,而且抑制作物的生长发育,造成缺苗、减产、死亡,从而阻碍农业生产的发展。土地盐碱化严重的地区,造成大面积农田弃耕、荒芜,浪费了大量的土地资源。
近年来开发治理盐碱地的研究由农业综合治理(包括施用有机肥、平田整地),生物治理(包括:种植绿肥植物、植树造林、种植耐盐碱植物),物理化学治理(排水、冲洗、表面覆盖)和投加改良剂等。
这些技术措施虽然在改良盐碱地的过程中起到一定的功效,但在大面积应用中还存在消耗水资源过多,工程规模大、占用土地多、投资多,养护工作量较大、运行维护费用较高等问题。
目前,微生物修复技术应用于环境保护和土壤修复中主要是通过特定微生物能够不断利用、降解、转化环境污染、损伤因子的作用,使被污染损伤的土壤得到安全长效的修复。微生物是自然界生态系统中的分解者,它可使进入环境的各类污染物不断地降解,最终转化为CO2、H2O等无机物,使污染的环境得以净化。微生物处理技术不但适用于大规模污染处理外,还可利用天然水体或土壤作为污染物处理场所,从而大大节约处理的费用。可充分预见,在21世纪,微生物修复技术将成为全世界生态环境保护领域最具有价值和最具有生命力的首选工程技术。
土壤中含有大量微生物所需要的营养元素如C、H、O、N、P、S等,微生物细胞的生长需要大量的Na+、K+维持细胞对营养物质的吸收和运输。也就是说,通过微生物的生长繁殖作用可对盐碱地中盐碱成分进行分解、转化、吸收利用,大大降低土壤中可溶性盐含量从而使土壤恢复正常的盐碱含量,达到盐碱地改良的目的。
综上所述,微生物修复技术在盐碱地生物修复方面具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染、安全长效等显著优点。
发明内容
本发明的目的是提供一种盐碱化土壤的微生物修复工艺,改善土地盐碱化程度,同时能够显著提高土壤肥力,促进植物在高盐碱土壤中定植、生长。
本发明利用多种有益微生物,尤其是对盐碱成分具有较强分解、转化、利用能力的有益微生物,将其与解磷、溶钾及固氮菌复配的微生物菌群组合,制得复合微生物菌剂,通过复合微生物菌剂以农业秸杆、畜禽粪便、生活垃圾、污泥等为原料发酵生产复合微生物菌肥,利用所述的复合微生物菌肥来提高植物的免疫功能和抗逆性能,并改善土地盐碱化程度,达到复耕目的。
本发明第一方面提供了一种复合微生物菌剂,所述复合微生物菌剂包含:
(a)巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌剂;
(b)施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)菌剂;
(c)放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)菌剂;
(d)粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)菌剂;
(e)热带假丝酵母(Candida tropicalis)菌剂;和
(f)德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)菌剂。
本发明在第二方面提供了一种制造本发明第一方面所述的复合微生物菌剂的方法,所述方法包括:
(1)菌悬液的制备:
(1-i)首先将巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、德氏乳杆菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母这五种微生物菌种分别依次经试管培养、摇瓶培养和种子罐培养,然后以5体积体积%至10体积%比例接入发酵罐液体进行培养,各级培养的培养温度为25℃至35℃,培养时间为24小时至48小时,从而分别得到所述五种微生物菌种各自的活菌数大于或者等于108/mL的第一菌悬液;并且
(1-ii)对德氏乳杆菌进行逐级液体静止厌氧扩大培养,各级培养的培养温度为35℃至40℃,培养时间为24-48小时,从而得到德氏乳杆菌的活菌数大于或者等于108/mL的第二菌悬液;
(2)固体菌剂的制备:
(2-i)将所述五种微生物菌种各自的所述第一菌悬液按5重量%至10重量%比例,分别接入第一固体培养基基质并均匀混合,在25℃至35℃的培养温度培养48-72小时的培养时间,从而分别得到活菌数各自为大于或者等于108/g的巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂;并且
(2-ii)将所述第二菌悬液按5重量%至10重量%的比例接入第二固体培养基基质并均匀混合,在35℃至40℃的培养温度培养48-72小时的培养时间,从而得到活菌数大于或者等于108/g的德氏乳杆菌菌剂,
(3)复合菌剂的制备:
将所述巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂和德氏乳杆菌菌剂混合均匀,从而得到所述复合微生物菌剂。
本发明在第三方面提供了一种复合微生物菌肥,所述复合微生物菌肥包含本发明第一方面所述的复合微生物菌剂。
本发明在第四方面提供了一种制备本发明第三方面所述的复合微生物菌肥的方法,所述方法包括:
(1)将1重量%至1.5重量%的尿素添加至固体发酵基质中;
(2)将本发明第一方面所述的复合微生物菌剂按3重量%至5重量%接入所述固体发酵基质中混合均匀;
(3)将水分控制为50重量%至60重量%同时将温度控制为30-40℃左右进行堆积发酵24小时至48小时,然后彻底翻堆并再次堆积,将堆温控制为60℃至70℃并维持3天至5天,从而得到所述复合微生物菌肥。
本发明在第五方面提供了一种修复盐碱化土壤的方法,所述方法通过使用本发明在第三方面所述的复合微生物菌肥来进行。
本发明的优点在于:
(1)利用了对盐碱成分具有较强分解、转化、利用能力的有益微生物,同时将其与解磷、溶钾以及固氮菌合理复配,在修复盐碱化土壤的同时可显著提高土壤肥力。
(2)本发明能够利用秸秆、畜禽粪便、污泥、生活垃圾以及农副产品下脚料等作为复合微生物菌肥发酵基质和调节剂,既实现了盐碱化土壤的修复又能够一定程度解决上述基质带来的环境污染等问题。
(3)本发明提供了系统的复合微生物菌肥固体发酵工艺,过程简单易控,显著提高了生产效率,同时节约了盐碱地修复成本。
(4)本发明所述的盐碱化土壤修复工艺适用范围广,可在干旱、半干旱、半湿润、高寒和黄河滩涂、滨海平原低洼地区等使用,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为渭北地区未经处理的盐碱化土壤
图2为渭北地区在修复后的盐碱化土壤中种植玉米结果
图3显示了西藏日喀则南木林县高寒地区盐碱土传统植树方式
图4为西藏日喀则南木林县高寒地区经修复盐碱土种植构树
具体实施方式
如上所述,本发明在第一方面提供了一种复合微生物菌剂,所述复合微生
物菌剂包含:
(a)巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌剂;
(b)施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)菌剂;
(c)放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)菌剂;
(d)粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)菌剂;
(e)热带假丝酵母(Candida tropicalis)菌剂;和
(f)德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)菌剂。
本发明使用的巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)、粪产碱菌(Alcaligenesfaecalis)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)和德氏乳杆菌(Lactobacillusdelbrueckii)都是已知的菌种,可通过已知方法、商业手段或其他途径得到,例如可以从西安紫瑞生物科技有限公司商购获得。
所述巨大芽孢杆菌可以用来生产解磷固钾肥,具有降解土壤中有机磷的功效,是生产生物有机肥的常用菌种,同时其也可作为生防菌剂应用于防治多种植物细菌性疾病,抗逆性强,适宜在高盐碱环境中生长。
所述施氏假单胞菌具有较好的固氮效果,同时对酚类污染物有较好的降解作用,可提高污染土壤酶活性、增加土壤肥力,对受损害土壤生态系统活力的恢复起着积极作用,且属耐盐微生物,对高盐碱环境适应性强,尚未见在改良盐碱地过程中使用。
所述放射根瘤菌具有较好固氮作用,作为作物根际土壤特定优势微生物,具有防病促生、调整微生物区系等功能,具备与植物共生能力,对环境适应性强。
所述粪产碱菌可有效利用废弃的有机物转化为对环境无害的物质,广泛应用于废水处理中的活性污泥法中,适宜在高盐碱环境中生长,目前未见在改良盐碱化土壤中使用。
所述热带假丝酵母可以通过表面络合、离子交换、氧化还原等作用吸附土壤中离子,修复污染的土壤环境,同时能够有效降解大分子聚合物,显著提高土壤有机质含量,对高糖环境、高碳环境(如石油等)、高渗透压环境等具有较强的适应性,甚至在10%NaCl或50%高糖培养基上都能生存。
所述德氏乳杆菌有一定拮抗性能,是有机肥生产中常用的菌株,耐高温,抗盐能力强。
本发明将对盐碱成分具有较强分解、转化、利用能力的菌株与的具有解磷、溶钾、固氮作用的有机肥菌株科学合理复配形成新的复合微生物菌剂,应用该菌剂改良盐碱化土壤可实现修复土壤的同时增加土壤肥力,促进植物生长的目的。
在一些实施方式中,所述复合微生物菌剂中的所述巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母和/或德氏乳杆菌的活菌数大于或者等于108/g,例如1X108/g、5X108/g、1X109/g或5X109/g。
在一些实施方式中,所述巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂和德氏乳杆菌菌剂均为固体形式,并且重量比为0.5-3(例如0.5、1、1.5、2、2.5或3):0.5-2(例如0.5、1、1.5或2):0.5-1(例如0.5或1):0.5-2(例如0.5、1、1.5或2):0.5-2(例如0.5、1、1.5或2):0.5-2(例如0.5、1、1.5或2)。
在一些实施方式中,所述复合微生物菌剂还包括固体培养基基质,所述固体培养基基质选自由麸皮、玉米粉、稻糠、豆粕组成的组。
在一些实施方式中,以所述复合微生物菌剂的总重量计,所述固体培养基基质的含量为90重量%至99重量%,例如90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%或99%。
在一些实施方式中,所述固体培养基基质的尺寸为1mm至20mm,例如1、5、10、15或20mm。
本发明在第二方面提供了一种制造本发明第一方面所述的复合微生物菌剂的方法,所述方法包括:
(1)菌悬液的制备:
(1-i)首先将巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、德氏乳杆菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母这五种微生物菌种分别依次经试管培养、摇瓶培养和种子罐培养,然后以5体积体积%至10体积%比例接入发酵罐液体进行培养,各级培养的培养温度为25℃至35℃(例如25、30或35℃),培养时间为24小时至48小时(例如24、30、36、42或48小时),从而分别得到所述五种微生物菌种各自的活菌数大于或者等于108/mL(例如1X108/g、5X108/g、1X109/g或5X109/g)的第一菌悬液;并且
(1-ii)对德氏乳杆菌进行逐级液体静止厌氧扩大培养,各级培养的培养温度为35℃至40℃(例如35、36、37、38、39或40℃),培养时间为24小时至48小时(例如24、30、36、42或48小时),从而得到德氏乳杆菌的活菌数大于或者等于108/mL(例如1X108/g、5X108/g、1X109/g或5X109/g)的第二菌悬液;
(2)固体菌剂的制备:
(2-i)将所述五种微生物菌种各自的所述第一菌悬液按5重量%至10重量%(例如5、6、7、8、9或10重量%)比例,分别接入第一固体培养基基质并均匀混合,在25℃至35℃的培养温度培养48-72小时(例如48、54、60、66或72小时)的培养时间,从而分别得到活菌数各自为大于或者等于108/g(例如1X108/g、5X108/g、1X109/g或5X109/g)的巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂;并且
(2-ii)将所述第二菌悬液按5重量%至10重量%(例如5、6、7、8、9或10重量%)的比例接入第二固体培养基基质并均匀混合,在35℃至40℃(例如35、36、37、38、39或40℃)的培养温度培养48-72小时(例如48、54、60、66或72小时)的培养时间,从而得到活菌数大于或者等于108/g(例如1X108/g、5X108/g、1X109/g或5X109/g)的德氏乳杆菌菌剂,
(3)复合菌剂的制备:
将所述巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂和德氏乳杆菌菌剂混合均匀,从而得到所述复合微生物菌剂。
在一些实施方式中,所述第一固体培养基基质和/或所述第二固体培养基基质各自独立地选自由所述麸皮、玉米粉、稻糠和豆粕组成的组。
本发明在第三方面提供了一种复合微生物菌肥,所述复合微生物菌肥包含本发明第一方面所述的复合微生物菌剂。
在一些实施方式中,所述复合微生物菌肥还包括固体发酵基质和/或辅料。
在一些实施方式中,所述复合微生物菌剂的含量为3重量%至5重量%(例如3、4或5重量%);和/或所述固体发酵基质的含量为93.5重量%至96重量%(例如93.5、94、94.5、95、95.5或96重量%);和/或所述辅料的含量为1重量%至1.5重量%。
在一些实施方式中,所述固体发酵基质选自由秸杆、畜禽粪便、生活垃圾和污泥组成的组;和/或所述辅料为尿素。
本发明在第四方面提供了一种制备本发明第三方面所述的复合微生物菌肥的方法,所述方法包括:
(1)将1重量%至1.5重量%的尿素添加至固体发酵基质中;
(2)将本发明第一方面所述的复合微生物菌剂按3重量%至5重量%(例如3、4或5重量%)接入所述固体发酵基质中混合均匀;
(3)将水分控制为50重量%至60重量%(例如50、55或60重量%)同时将温度控制为30至40℃进行堆积发酵24小时至48小时(例如24、30、36、42或48小时),然后彻底翻堆并再次堆积,将堆温控制为60℃至70℃(60、65或70℃)并维持3天至5天(例如3、4或5天),从而得到所述复合微生物菌肥。
在一些实施方式中,通过添加水分调节剂来控制水分,所述水分调节剂选自由木屑、药渣、麦麸和稻糠组成的组。
本发明在第五方面提供了一种修复盐碱化土壤的方法,所述方法通过使用本发明第三方面所述的复合微生物菌肥来进行。在一些实施方式中,所述复合微生物菌肥以500kg/亩至5000kg/亩(例如500、1000、2000、3000、4000或5000kg/亩)的量施用。在一些实施方式中,在施用时将所述复合微生物菌肥与盐碱地表面20cm至50cm(例如20、30、40或50cm)的土壤混合并放置3月至5月(例如3、4或5个月),从而实现盐碱化土壤的修复。在一些实施方式中,所述盐碱化土壤选自由干旱区域、半干旱区域、半湿润区域、高寒区域、黄河区域的滩涂以及滨海平原低洼地区的盐碱化土壤。
在一些更具体的实施方式中,本发明通过如下方式进行:
1、复合微生物菌剂的制备
(1)将所述巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、德氏乳杆菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母,分别依次经试管培养、摇瓶培养、种子罐培养,以5-10%比例(v/v)接入发酵罐液体进行培养,培养温度为25-35℃,培养时间为24-48小时,镜检其活菌数大于或者等于108/mL,将菌悬液按5-10%(w/w)比例,分别接入固体培养基均匀混合,在温度25-35℃下培养48-72小时,固体发酵物分别镜检,活菌数达到大于或者等于108/g,即可终止培养,从而得到这五种微生物菌种各自的菌剂;
对所述德氏乳杆菌进行液体静止厌氧培养,逐步分级扩大,培养温度为35-40℃,培养时间为24-48小时,以5-10%(w/w)比例接入固体培养基,拌匀,35-40℃培养48-72小时镜检,活菌数达到大于或者等于108/g,即可终止培养,从而得到德氏乳杆菌菌剂;
所述的固体培养基基质可以是麸皮、玉米粉、稻糠、豆粕中的一种或几种组合而成。
如此可以得到这六种微生物菌剂的可以用于生产的微生物菌剂。
(2)将上述巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、德氏乳杆菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母各自的固体菌剂,按0.5-3:0.5-2:0.5-1:0.5-2:0.5-2:0.5-2(w/w)比例混合为固体混合菌剂。
2.发酵生产复合微生物菌肥
将上述固体混合菌剂以3-5%(w/w)比例接入固体发酵基质中,同时接入1-1.5%尿素作为辅料并混合均匀,添加水分调节剂将水分调节为50重量%至60重量%,堆积发酵控制温度30至40℃并在该温度下维持24小时至48小时,彻底翻堆后再次堆积,待堆温达到60℃至70℃,维持3-5天即可得到复合微生物菌肥;
在本发明中,可以结合当地具体的情况因地制宜,所述固体发酵基质可以是农业秸杆、畜禽粪便、生活垃圾、污泥中的一种或几种组成,优选畜禽粪便作为固体发酵基质;
在本发明中,结合当地特点,因地制宜地将所述水分调节剂选择为木屑、药渣、麦麸、稻糠及其它农副产品下脚料中的一种或几种,优选木屑作为菌肥发酵的调节剂。
3.利用所述复合微生物菌肥修复盐碱化土壤
将发酵好的复合微生物菌肥以500至5000kg/亩均匀撒入待修复的盐碱地中,利用旋耕机将其与盐碱地表面20至50cm的土壤混合,3至5月即可实现盐碱化土壤的修复。
本发明在试管培养、摇瓶培养、种子罐培养、发酵罐培养、其他各级扩大培养等培养方法中所用的培养基,都是已知的适合培养相应的所述微生物的常规培养基。
本发明所述的盐碱化土壤微生物菌肥可以适合于修复干旱、半干旱、半湿润、高寒和黄河滩涂、滨海平原低洼地区。
实施例
下文将通过实施例的方式对本发明进行进一步地说明,但是本发明并不限于这样的实施例。
本发明实施例中使用的菌种包括:巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)、粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)、热带假丝酵母(Candida tropicalis)和德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii),从西安紫瑞生物科技有限公司商购获得。
本发明实施例中使用的培养基均为实验室常用的牛肉膏蛋白胨培养基、马铃薯培养基、MRS培养基以及用于固体培养的麸皮培养基,可从西安紫瑞生物科技有限公司直接商购获得。
具体组成为:
牛肉膏蛋白胨培养基(g/L):牛肉膏3,蛋白胨10,NaCl 5(固体培养基需添加1.5%琼脂)
马铃薯培养基(g/L):马铃薯200,蔗糖20(固体培养基需添加1.5%琼脂)
MRS培养基(g/L):蛋白胨10.0,牛肉浸粉8.0,酵母浸粉4.0,葡萄糖20.0,磷酸氢二钾2.0,柠檬酸氢二铵2.0,乙酸钠5.0,硫酸镁0.2,硫酸锰0.04,吐温80 1.0
麸皮培养基:麸皮:水=1:1(w/w)
本发明实施例中使用的设备包括铲车(上海恩皇工程机械有限公司,柳工CLG856型);翻堆机(保定金甲农牧机械有限公司,9FYD-3000型);旋耕机(连云港连喜机械制造有限公司,1GQN-350型);播种机(红日机械制造有限公司,2BYSF-4)。
本发明实施例中种植玉米时使用的玉米种子为浚单29号,从渭南市大荔县种子站购买;杂交构树从西安紫瑞生物科技有限公司购买;鸡粪、牛粪混合物、麸皮、玉米粉和木屑均为常规已知的原材料。污泥来自陕西眉县清源污水处理有限公司。
实施例1渭北地区大荔县营南村盐碱地500亩大田试验
(1)试验场地
试验地貌为黄河滩堤外洼地,停耕八年,长有芦苇,地表有较厚盐分(白色)。土壤类型以潮土和盐土为主,土壤盐分含量多在1%以上,化学类型以氯化物为主,少部分为硫酸盐、硅酸盐。土壤阴离子类型为Cl-、HCO3-、SO4 2-,阳离子类型Na+、Ca2+、K+。土壤有机质较低,粘性较大,作物不耐生长(参见图1,其中显示了渭北地区未经处理的盐碱化土壤)。
(2)试验步骤
(a)将巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母菌分别依次经试管培养、摇瓶培养、种子罐培养,将种子罐培养的菌悬液按10%比例(v/v)接种量,分别接入发酵罐液体培养,培养温度为30℃,培养时间为48小时,发酵罐菌悬液分别镜检,当其活菌数大于或者等于108/mL,即以5重量%的比例接入灭菌麸皮中,在温度30℃下培养时间72小时,然后镜检发现活菌数已经大于或者等于108/g,终止培养,从而获得上述菌株的固体菌剂。
将所述德氏乳杆菌采用液体静止厌氧培养,以1:10的比例逐步分级扩大,培养温度为35℃,培养时间为48小时,以5%(w/w)比例接入灭菌玉米粉(粒度为约1mm)中拌匀,35℃培养72小时镜检,活菌数为108/g以上,即为德式乳杆菌固体菌剂。
将上述巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、德氏乳杆菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母的固体菌剂,按3:2:1:2:2:2(w/w)比例混合,得到生产用固体混合菌剂。
(b)将上述固体混合菌剂以3%(w/w)比例接入鸡粪与牛粪混合(重量比为1:1)的250t的固体发酵基质中,同时接入1%尿素,利用铲车和翻堆机将其均匀混合,并通过添加木屑(粒度为约1mm)调节水分为55%,堆积发酵,通过翻堆及将物料摊开的方式控制温度为30至40℃维持48小时,彻底翻堆并再次堆积,使堆温达到65至70℃,并在该温度维持3天,从而得到所述复合微生物菌肥。
(c)将所述复合微生物菌肥以500kg/亩均匀撒入待修复的盐碱地中,利用旋耕机将其与盐碱地表面30cm的土壤混合,3个月后检测土壤盐碱指标并在其上种植玉米。
(d)对照组不做任何处理,并与试验组在同一时间以相同方式播种玉米。
(3)试验结果
(a)土壤检测结果
土壤可溶性盐及矿化度检测方法参照NY/T1121.16-2006标准执行
表1渭北地区盐碱地土样处理后可溶性盐及矿化度数据
经复合微生物菌肥修复的盐碱化土壤,可溶性盐及矿化度含量均显著降低。
(b)玉米种植结果
玉米种子采用农用播种机械条播播种,行距50cm,种距6至10cm,预计2kg种子/亩,播种后覆盖土壤(3至5cm)。图2显示了渭北地区在修复后的盐碱化土壤中种植玉米的图片。
表2盐碱化土壤修复前后玉米种植结果比较
经修复的盐碱化土壤种植玉米的产量显著提高,增产约75%。
实施例2西藏日喀则南木林县高寒地区盐碱土100亩微生物修复试验
(1)试验场地
西藏日喀则地区位于海拔4100米的西藏高原地区,年降水量仅260毫米,蒸发量高达2200毫米,年无霜期仅120天,自然环境恶劣,干旱少雨、高寒、缺氧(大气中氧气不足平原地区75%)、表层50cm土壤为沙土保水性极差、盐碱度高、表层下约50cm厚永冻层植物根系无法穿过向下生长。图3显示了西藏日喀则地区(南木林县)高寒地区盐碱土传统植树方式。
(2)试验步骤
(a)以与实施例1相同的方法制备固体混合菌剂,并将上述巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、德氏乳杆菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母的固体菌剂,按3:2:0.5:2:2:1.5(w/w)比例混合为生产用固体混合菌剂。
(b)将上述固体混合菌剂以5%(w/w)比例接入约50t污泥固体发酵基质中,同时接入1.5%尿素,利用翻堆机使其均匀混合,并通过添加木屑(粒度为约1mm)调节水分为55%,堆积发酵并控制温度为30至40℃维持48小时,彻底翻堆并再次堆积,使堆温达到60至70℃,并在该温度维持5天,从而得到复合微生物菌肥。
(c)将所述复合微生物菌肥以500kg/亩均匀撒入待修复的盐碱地中,利用旋耕机将其与盐碱地表面40cm的土壤混合,3个月后在经改良的盐碱土壤上种植杂交构树。
(d)对照组为未经处理的盐碱土,并在与试验组同一时间种植构树。
(3)试验结果
杂交构树栽植行距、株距皆为2米,每亩共栽330棵树苗,树坑深40cm,直径20cm,树苗栽种深度为8至10cm。
2012年4月中旬栽植的20至30cm高的杂交构树幼苗,通过复合微生物菌肥的作用,地温平均提高5至8℃,土壤中微生物数量由105/g增加到109/g,土壤保水效果显著,树苗根系发育良好。充分显示了复合微生物菌肥改良盐碱化土壤,促进植物生长的作用,到2012年5月中旬所栽杂交构树的成活率达92%,至2012年12月末,所栽杂交构树平均长到120至140cm,最高达146cm,所载杂交构树生长态势良好(参见图4)。
与实验组相比,未经处理盐碱土上种植构树,生长慢,成活率低至34%,截至2012年12月末,所栽杂交构树最高仅为110cm,长势较差。

Claims (20)

1.一种复合微生物菌剂,所述复合微生物菌剂包含:
(a)巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)菌剂;
(b)施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)菌剂;
(c)放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)菌剂;
(d)粪产碱菌(Alcaligenes faecalis)菌剂;
(e)热带假丝酵母(Candida tropicalis)菌剂;和
(f)德氏乳杆菌(Lactobacillus delbrueckii)菌剂;
所述复合微生物菌剂中的所述巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母和/或德氏乳杆菌的活菌数大于或者等于108/g;
所述巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂和德氏乳杆菌菌剂的重量比为0.5-3:0.5-2:0.5-1:0.5-2:0.5-2:0.5-2。
2.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂,其特征在于,所述巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂和德氏乳杆菌菌剂均为固体形式。
3.根据权利要求1所述的复合微生物菌剂,其特征在于,所述复合微生物菌剂还包括固体培养基基质,所述固体培养基基质选自由麸皮、玉米粉、稻糠、豆粕组成的组。
4.根据权利要求3所述的复合微生物菌剂,其特征在于,以所述复合微生物菌剂的总重量计,所述固体培养基基质的含量为90重量%至99重量%。
5.根据权利要求4所述的复合微生物菌剂,其特征在于,所述固体培养基基质的尺寸为1 mm至20 mm。
6.一种制造权利要求1至5中任一项所述的复合微生物菌剂的方法,其特征在于,所述方法包括:
(1)菌悬液的制备:
(1-i)首先将巨大芽孢杆菌、施氏假单胞菌、放射根瘤菌、粪产碱菌、热带假丝酵母这五种微生物菌种分别依次经试管培养、摇瓶培养和种子罐培养,然后以5体积%至10体积%比例接入发酵罐液体进行培养,各级培养的培养温度为25℃至35℃,培养时间为24小时至48小时,从而分别得到所述五种微生物菌种各自的活菌数大于或者等于108/mL的第一菌悬液;并且
(1-ii)对德氏乳杆菌进行逐级液体静止厌氧扩大培养,各级培养的培养温度为35℃至40℃,培养时间为24-48小时,从而得到德氏乳杆菌的活菌数大于或者等于108/mL的第二菌悬液;
(2)固体菌剂的制备:
(2-i)将所述五种微生物菌种各自的所述第一菌悬液按5重量%至10重量%比例,分别接入第一固体培养基基质并均匀混合,在25℃至35℃的培养温度培养48-72小时的培养时间,从而分别得到活菌数各自为大于或者等于108/g的巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂;并且
(2-ii)将所述第二菌悬液按5重量%至10重量%的比例接入第二固体培养基基质并均匀混合,在35℃至40℃的培养温度培养48-72小时,从而得到活菌数大于或者等于108/g的德氏乳杆菌菌剂,
(3)复合菌剂的制备:
将所述巨大芽孢杆菌菌剂、施氏假单胞菌菌剂、放射根瘤菌菌剂、粪产碱菌菌剂、热带假丝酵母菌剂和德氏乳杆菌菌剂混合均匀,从而得到所述复合微生物菌剂。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第一固体培养基基质和/或所述第二固体培养基基质各自独立地选自由所述麸皮、玉米粉、稻糠和豆粕组成的组。
8.一种复合微生物菌肥,其特征在于,所述复合微生物菌肥包含权利要求1至5中任一项所述的复合微生物菌剂。
9.根据权利要求8所述的复合微生物菌肥,其特征在于,所述复合微生物菌肥还包括固体发酵基质和/或辅料。
10.根据权利要求8所述的复合微生物菌肥,其特征在于:
所述复合微生物菌剂的含量为3重量%至5重量%。
11.根据权利要求8所述的复合微生物菌肥,其特征在于:
所述复合微生物菌肥还包括固体发酵基质,所述固体发酵基质的含量为93.5重量%至96重量%。
12.根据权利要求8所述的复合微生物菌肥,其特征在于:
所述复合微生物菌肥还包括辅料,所述辅料的含量为1重量%至5.5重量%。
13.根据权利要求9所述的复合微生物菌肥,其特征在于:
所述固体发酵基质选自由秸杆、畜禽粪便、生活垃圾和污泥组成的组;和/或
所述辅料为尿素。
14.一种制备权利要求8至13中任一项所述的复合微生物菌肥的方法,其特征在于,所述方法包括:
(1)将1重量%至1.5重量%的尿素添加至固体发酵基质中;
(2)将权利要求1至5中任一项所述的复合微生物菌剂按3重量%至5重量%接入所述固体发酵基质中混合均匀;
(3)将水分控制为50重量%至60重量%同时将温度控制为30-40℃进行堆积发酵24小时至48小时,然后彻底翻堆并再次堆积,将堆温控制为60℃至70℃并维持3天至5天,从而得到所述复合微生物菌肥。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,通过添加水分调节剂来控制水分,所述水分调节剂选自由木屑、药渣、麦麸和稻糠组成的组。
16.一种修复盐碱化土壤的方法,其特征在于,所述方法通过使用权利要求8至13中任一项所述的复合微生物菌肥来进行。
17.根据权利要求16所述的方法,其特征在于,所述复合微生物菌肥以500kg/亩至5000kg/亩的量施用。
18.根据权利要求16或17所述的方法,其特征在于,在施用时将所述复合微生物菌肥与盐碱地表面20cm至50cm的土壤混合并放置3月至5月,从而实现盐碱化土壤的修复。
19.根据权利要求16或17所述的方法,其特征在于,所述盐碱化土壤选自由干旱区域、半干旱区域、半湿润区域、高寒区域、黄河区域的滩涂以及滨海平原低洼地区的盐碱化土壤。
20.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述盐碱化土壤选自由干旱区域、半干旱区域、半湿润区域、高寒区域、黄河区域的滩涂以及滨海平原低洼地区的盐碱化土壤。
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