CN107297388A - 一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法 - Google Patents

一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法。该发明利用土壤还原菌剂与灌水高温闷棚技术的结合，实现了一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法。与现有技术相比，本发明的一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法具备环保、可持续、易操作、便于推广的优良特性。

Description

一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法。
背景技术
连作障碍是指在同块田地中连续种植同一种或同类植物，使得植物生长缓慢，甚至出现病害导致产量降低的现象。日本称“忌地现象”，欧美则称为病害再植或再植问题。产生连作障碍的主要原因分为五类：第一、土壤养分的缺失；第二、土壤的异常反应；第三、土壤理化性状的不断恶化；第四、植物自身的自毒作用；第五、土壤微生物区系的含量变化。
连续种植单一作物，形成了特殊的土壤环境，土壤有益微生物减少、有害微生物增加，使土壤微生物种群结构失衡。
在连作土壤中，由于连年栽培种植同一种作物，使土壤中繁殖了大量的有害微生物群体，而土壤中有益微生物如硝化细菌、氨化细菌等活性却受到抑制，从而使土壤的微生物区系发生了改变，导致土壤中微生物数量比例失衡，施撒的肥料不能得到有效分解，导致土壤养分分配不均，加剧土传病害的蔓延。
目前，解除连作障碍的方法多种多样，包括物理方法和化学方法，如施用微生物制剂、高温杀菌、增施有机肥、合理灌溉、嫁接换根、客土法等，但是仅靠一些简单的方法来防治连作障碍是不可能的，生产中必须针对连作障碍的发生原因来进行针对性的防治。
因此，开发一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法十分必要。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是利用高温闷棚与微生物菌剂结合的工艺，开发一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于包含以下步骤：
a.取10～20重量份土壤还原菌剂与1000重量份肥料混合均匀，得到土壤还原菌剂与肥料混合物；
b.将土壤还原菌剂与肥料混合物洒在土壤表面，将土壤翻耕均匀；
c.灌水高温闷棚；
d.晾晒。
进一步优选的，一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于包含以下步骤：
a.取10～20重量份土壤还原菌剂与1000重量份肥料混合均匀；
b.将土壤还原菌剂与肥料混合物均匀的洒在土壤表面，将土壤翻耕均匀；
c.向大棚内灌80～120吨/千平方米水，灌好水后在水面上盖上塑料薄膜，关闭棚门，闷棚10～15天；
d.打开棚门，移走塑料薄膜，晾晒，控制土壤含水量为15～25wt％。
优选的，所述的土壤还原菌剂由40～60wt％酵母菌与40～60wt％芽孢杆菌组成。
优选的，所述的酵母菌为奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母中的一种或多种。
进一步优选的，所述的酵母菌由奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母按质量比1:1:1混合而成。
优选的，所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、聚酵素芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌中的一种或多种。
本发明添加的奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母、枯草芽孢杆菌、聚酵素芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌均具备一定的耐高温性能，在经历高温闷棚后能够大量存活。不仅如此，本发明的添加的奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母、枯草芽孢杆菌、聚酵素芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌能够在闷棚后利用土壤中的有机质迅速形成优势生物菌落，从而建立良好的土壤微生态环境。
优选的，所述的土壤还原菌剂与肥料混合物的用量为每10平米土壤施用5～15Kg土壤还原菌剂与肥料的混合物。
优选的，所述的肥料由50～100重量份生石灰、200～300重量份秸秆粉、200～300重量份椰壳粉、200～300重量份蚯蚓粪、30～50重量份磷酸氢二钾和30～50重量份磷酸二氢钾组成。
本发明在闷棚前在土壤中施加了含有少量生石灰的肥料，使得闷棚灌水的过程中产生更高的温度，杀灭更多的有害微生物群落，从而为有益生物群落的繁殖和发育留出足够的空间。
优选的，所述的秸秆粉为小麦秸秆粉、水稻秸秆粉、玉米秸秆粉、甘蔗秸秆粉中的一种或者多种。
优选的，所述的土壤含水量是指在取样深度为15cm时，测得的土壤含水量。
本发明的有益效果：
1、本发明一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，利用土壤还原菌剂与高温闷棚技术的结合，控制土壤中包括真菌、细菌、病毒、线虫等在内的优势有害生物群落，为有益生物群落的繁殖和发育留出足够的空间。同时菌剂中的有益生物菌群，利用土壤中已有的有机质和人为添加的有机质，处于旺盛的繁殖和新陈代谢中，从而能快速发展为土壤中的优势生物群落。最终，成功修复了土壤微生态环境，重建了土壤微生物多样性，使植物根系与土壤之间恢复物质与能量流动、并通过有益代谢产物的不断形成有效预防病害的发生。
2、本发明利用土壤还原菌剂、肥料与高温闷棚技术的结合使土壤微生物群落迅速恢复平衡，实现了一种环保、可持续、易操作、便于推广的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法。对维护土壤微生态环境的平衡和促进我国农业的可持续发展具有显著的意义。
具体实施方式
实施例中各原料来源：
奥默毕赤酵母菌种：奥默毕赤酵母，Pichiaohmeri，CGMCC菌种编号：2.1803，购于中国普通微生物菌种保藏管理中心；
异常汉逊酵母菌种：异常汉逊酵母，Hansenulaanomala，CGMCC菌种编号：2.810，购于中国普通微生物菌种保藏管理中心；
扣囊复膜孢酵母菌种：扣囊复膜孢酵母，Saccharomycopsisfibuligera，CGMCC菌种编号：2.1627，购于中国普通微生物菌种保藏管理中心；
枯草芽孢杆菌菌种：枯草芽孢杆菌，Bacillus subtilis subsp.subtilis，CGMCC菌种编号：1.504，购于中国普通微生物菌种保藏管理中心；
聚酵素芽孢杆菌：聚酵素芽孢杆菌KJS-2，具体活度：1010CFU/g，武汉虹睿生物科技有限公司；
地衣芽孢杆菌菌种：地衣芽孢杆菌，Bacillus licheniformis，CGMCC菌种编号：1.7461，购于中国普通微生物菌种保藏管理中心；
沸石：二氧化硅含量≥99％，密度1.23g/cm3，广州缘欣煌贸易有限公司；
米糠：英德市南英精米厂；
水稻秸秆粉：日照市谦牧生物科技有限公司；
牛肉膏：含量≥99％，济南鑫森源化工有限公司；
蛋白胨：含量≥99％，济南鑫森源化工有限公司；
酵母膏：含量≥99％，济南鑫森源化工有限公司；
生石灰：CaO含量≥90.0％，200目，杭州宏鑫钙业有限公司；
椰壳粉：江西省高诚进出口贸易有限公司；
蚯蚓粪：石家庄雨欣有机肥有限公司；
对照例1与实施例6～11中的大棚面积均为1000平方米，长宽分别为100m、10m，均为番茄连作棚。对照例1与实施例6～11中的操作均为2016年7月1日开始实施的。
对照例1
将大棚内土壤翻耕均匀；
向大棚内灌100吨水；灌透后，水面没过土壤表面；接着在水面上盖上塑料薄膜，关闭棚门，闷棚15天；
打开棚门，移走塑料薄膜，晾晒10天，此时土壤含水量为17％。
闷棚：是指对大棚土壤进行灌透水处理，关闭棚门，通过室外强光照射提高棚温和地温，使大棚内迅速升温，并保持一段时间，利用高温、缺氧对大棚进行消毒。
实施例1
奥默毕赤酵母颗粒的制备方法如下：
a)、种子液制备
在无菌的操作台上，将奥默毕赤酵母菌种接种于种子培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养菌体至菌体浓度达108CFU/mL，得到种子液；
b)、发酵培养
将5mL上述种子液加入到发酵培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养，检测发酵菌中菌体数量，待菌体数量达到1010CFU/mL时停止发酵，得到奥默毕赤酵母菌液；
c)、将上述奥默毕赤酵母菌液在25℃下风干48h得到奥默毕赤酵母固体颗粒。
所述的种子培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：氯化铵2g、醋酸钠5g、氯化镁0.1g、氯化钙0.1g、磷酸二氢钾1g、磷酸氢二钾0.5g、酵母膏0.1g、水1000g。
所述的发酵培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：沸石9g、米糠3g，牛肉膏5g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾5g、氯化钠2g、水1000g。
实施例2
异常汉逊酵母颗粒的制备方法如下：
a)、种子液制备
在无菌的操作台上，将异常汉逊酵母菌种接种于种子培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养菌体至菌体浓度达108CFU/mL，得到种子液；
b)、发酵培养
将5mL上述种子液加入到发酵培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养，检测发酵菌中菌体数量，待菌体数量达到1010CFU/mL时停止发酵，得到异常汉逊酵母菌液；
c)、将上述异常汉逊酵母菌液在25℃下风干48h得到异常汉逊酵母固体颗粒。
所述的种子培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：氯化铵2g、醋酸钠5g、氯化镁0.1g、氯化钙0.1g、磷酸二氢钾1g、磷酸氢二钾0.5g、酵母膏0.1g、水1000g。
所述的发酵培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：沸石9g、米糠3g，牛肉膏5g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾5g、氯化钠2g、水1000g。
实施例3
扣囊复膜孢酵母颗粒的制备方法如下：
a)、种子液制备
在无菌的操作台上，将扣囊复膜孢酵母菌种接种于种子培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养菌体至菌体浓度达108CFU/mL，得到种子液；
b)、发酵培养
将5mL上述种子液加入到发酵培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养，检测发酵菌中菌体数量，待菌体数量达到1010CFU/mL时停止发酵，得到扣囊复膜孢酵母菌液；
c)、将上述扣囊复膜孢酵母菌液在25℃下风干48h得到扣囊复膜孢酵母固体颗粒。
所述的种子培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：氯化铵2g、醋酸钠5g、氯化镁0.1g、氯化钙0.1g、磷酸二氢钾1g、磷酸氢二钾0.5g、酵母膏0.1g、水1000g。
所述的发酵培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：沸石9g、米糠3g，牛肉膏5g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾5g、氯化钠2g、水1000g。
实施例4
枯草芽孢杆菌颗粒的制备方法如下：
a)、种子液制备
在无菌的操作台上，将枯草芽孢杆菌种接种于种子培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养菌体至菌体浓度达108CFU/mL，得到种子液；
b)、发酵培养
将5mL上述种子液加入到发酵培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养，检测发酵菌中菌体数量，待菌体数量达到1010CFU/mL时停止发酵，得到枯草芽孢杆菌菌液；
c)、将上述枯草芽孢杆菌菌液在25℃下风干48h得到枯草芽孢杆菌固体颗粒。
所述的种子培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：氯化铵2g、醋酸钠5g、氯化镁0.1g、氯化钙0.1g、磷酸二氢钾1g、磷酸氢二钾0.5g、酵母膏0.1g、水1000g。
所述的发酵培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：沸石9g、米糠3g，牛肉膏5g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾5g、氯化钠2g、水1000g。
实施例5
地衣芽孢杆菌颗粒的制备方法如下：
a)、种子液制备
在无菌的操作台上，将地衣芽孢杆菌种接种于种子培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养菌体至菌体浓度达108CFU/mL，得到种子液；
b)、发酵培养
将5mL上述种子液加入到发酵培养基中，在28℃，180rpm/min摇床中培养，检测发酵菌中菌体数量，待菌体数量达到1010CFU/mL时停止发酵，得到地衣芽孢杆菌菌液；
c)、将上述地衣芽孢杆菌菌液在25℃下风干48h得到地衣芽孢杆菌固体颗粒。
所述的种子培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：氯化铵2g、醋酸钠5g、氯化镁0.1g、氯化钙0.1g、磷酸二氢钾1g、磷酸氢二钾0.5g、酵母膏0.1g、水1000g。
所述的发酵培养基的pH为7.0，含有以下重量份的物质：沸石9g、米糠3g，牛肉膏5g、蛋白胨10g、磷酸氢二钾5g、氯化钠2g、水1000g。
实施例6
将1015Kg肥料均匀的洒在土壤表面，接着将土壤翻耕均匀；
向大棚内灌100吨水；灌透后，水面没过土壤表面；接着在水面上盖上塑料薄膜，关闭棚门，闷棚15天；
移走塑料薄膜，晾晒10天，此时土壤含水量为17％。
所述的肥料由100重量份生石灰、300重量份水稻秸秆粉、300重量份椰壳粉、200重量份蚯蚓粪、50重量份磷酸氢二钾和50重量份磷酸二氢钾组成。
实施例7
取15Kg土壤还原菌剂与1000Kg肥料混合均匀，得到土壤还原菌剂与肥料混合物；
将上述土壤还原菌剂与肥料混合物均匀的洒在土壤表面，接着将土壤翻耕均匀；
向大棚内灌100吨水；灌透后，水面没过土壤表面；接着在水面上盖上塑料薄膜，关闭棚门，闷棚15天；
打开棚门，移走塑料薄膜，晾晒10天，此时土壤含水量为17％。
所述的土壤还原菌剂由50wt％酵母菌与50wt％芽孢杆菌组成。
所述的酵母菌由奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母按质量比1:1:1混合而成。其中奥默毕赤酵母由实施例1制备得到，异常汉逊酵母由实施例2制备得到、扣囊复膜孢酵母由实施例3制备得到。
所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、聚酵素芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按质量比1:1:1混合而成。其中枯草芽孢杆菌由实施例4制备得到，聚酵素芽孢杆菌从武汉虹睿生物科技有限公司购买得到、地衣芽孢杆菌由实施例5制备得到。
所述的肥料由300重量份水稻秸秆粉、300重量份椰壳粉、200重量份蚯蚓粪、50重量份磷酸氢二钾和50重量份磷酸二氢钾组成。
实施例8
取15Kg土壤还原菌剂与1000Kg肥料混合均匀，得到土壤还原菌剂与肥料混合物；
将上述土壤还原菌剂与肥料混合物均匀的洒在土壤表面，接着将土壤翻耕均匀；
向大棚内灌100吨水；灌透后，水面没过土壤表面；接着在水面上盖上塑料薄膜，关闭棚门，闷棚15天；
打开棚门，移走塑料薄膜，晾晒10天，此时土壤含水量为17％。
所述的土壤还原菌剂由50wt％酵母菌与50wt％芽孢杆菌组成。
所述的酵母菌由奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母按质量比1:1:1混合而成。其中奥默毕赤酵母由实施例1制备得到，异常汉逊酵母由实施例2制备得到、扣囊复膜孢酵母由实施例3制备得到。
所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、聚酵素芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌按质量比1:1:1混合而成。其中枯草芽孢杆菌由实施例4制备得到，聚酵素芽孢杆菌从武汉虹睿生物科技有限公司购买得到、地衣芽孢杆菌由实施例5制备得到。
所述的肥料由100重量份生石灰、300重量份水稻秸秆粉、300重量份椰壳粉、200重量份蚯蚓粪、50重量份磷酸氢二钾和50重量份磷酸二氢钾组成。
实施例9
与实施例8基本相同，区别仅在于：所述的所述的酵母菌由奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母按质量比1:1混合而成。
实施例10
与实施例8基本相同，区别仅在于：所述的所述的酵母菌由奥默毕赤酵母、扣囊复膜孢酵母按质量比1:1混合而成。
实施例11
与实施例8基本相同，区别仅在于：所述的所述的酵母菌由异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母按质量比1:1混合而成。
测试例1
土壤中细菌总量与土壤中真菌总量的测试方法采用平板稀释计数法，参考，李佳川“灌水高温闷棚对室温连作土壤修复效果的研究”西北农林科技大学2015硕士毕业论文。
表1原连作土壤与对照例1、实施例6～8中连作土壤处理前后细
菌与真菌的变化量
实施例 细菌变化量 真菌变化量
原连作土壤 下降14.36％ 上升20.32％
对照例1 上升62.71％ 下降32.36％
实施例6 上升93.44％ 下降62.14％
实施例7 上升123.56％ 下降54.12％
实施例8 上升304.25％ 下降83.15
通过对照例1、实施例6与实施例8中土壤细菌与真菌变化可知，在进行高温闷棚前在土壤中添加酵母菌与芽孢杆菌能够显著提高土壤中细菌的总量。
通过实施例7与实施例8中土壤细菌与真菌变化可知，在进行高温闷棚前添加含有生石灰的肥料能都显著降低土壤中真菌的总量，同时显著提升细菌的总量。其可能原因在于：本发明添加的酵母菌与芽孢杆菌均具备良好的抗高温性能。当生石灰与水作用后产生大量热量，使闷棚的温度更高，从而杀灭大部分有害生物群落，使酵母菌、芽孢杆菌等在闷棚后利用土壤中的有机质，大量繁殖，形成为优势群落。最终，成功修复了土壤微生态环境。
从土壤微生物习性可知，土壤中好氧或兼性厌氧芽孢细菌数量较少，且多处于休眠状态，大多数细菌属于厌氧性微生物，而土壤真菌多为好氧性。当灌水高温闷棚处理后，由于灌水及高温作用，使微生物土壤由“真菌型”土壤转化为“细菌型"土壤，提高了有益菌数量，使其变为优势菌种，从而改善了植株根系微生物区系的群落结构，有效改善了土壤生态环境。
测试例2
土壤速效氮的测定参考DB13/T 843-2007《土壤速效氮测定》
土壤速效磷的测定参考NYT 1121.7-2014《土壤检测第7部分：土壤有效磷的测定》
土壤速效钾的测定参考NY/T 889-2004《土壤速效钾和缓效钾含量的测定》
表2实施例8～11中连作土壤处理前后细菌与真菌的变化量
实施例 速效磷变化量 速效氮变化量 速效钾变化量
实施例8 上升16.47％ 上升28.36％ 上升25.73％
实施例9 上升12.36％ 上升20.84％ 上升16.78％
实施例10 上升13.28％ 上升21.67％ 上升18.32％
实施例11 上升10.36％ 上升19.36％ 上升16.54％
测试例3
2016.7.26日在实施例8～11处理的连作棚内种上番茄，每个大棚共种苗4150株，行距60cm，株间距40cm。
表3在实施例8～11处理的连作棚内种植番茄后的病害发生率与
产量对比表
实施例 病害发生率 产量对比
实施例8 2.6％ 7020Kg
实施例9 5.7％ 6545Kg
实施例10 6.8％ 5436Kg
实施例11 6.2％ 5962Kg
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于包含以下步骤：
a.取10～20重量份土壤还原菌剂与1000重量份肥料混合均匀，得到土壤还原菌剂与肥料混合物；
b.将土壤还原菌剂与肥料混合物洒在土壤表面，接着将土壤翻耕均匀；
c.灌水高温闷棚；
d.晾晒。
2.一种消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于包含以下步骤：
a.取10～20重量份土壤还原菌剂与1000重量份肥料混合均匀，得到土壤还原菌剂与肥料混合物；
b.将土壤还原菌剂与肥料混合物洒在土壤表面，接着将土壤翻耕均匀；
c.向大棚内灌80～120吨水/千平方米，灌好水后在水面上盖上塑料薄膜，关闭棚门，闷棚10～15天；
d.打开棚门，移走塑料薄膜，晾晒，控制土壤含水量为15～25wt％。
3.如权利要求1～2所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于：所述的土壤还原菌剂由40～60wt％酵母菌与40～60wt％芽孢杆菌组成。
4.如权利要求3所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于：所述的酵母菌为奥默毕赤酵母、异常汉逊酵母、扣囊复膜孢酵母中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于：所述的芽孢杆菌为枯草芽孢杆菌、聚酵素芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌中的一种或多种。
6.如权利要求2所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于：所述的土壤还原菌剂与肥料混合物的用量为每10平方米面积的土壤施用5～15Kg土壤还原菌剂与肥料混合物。
7.如权利要求1所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于：所述的肥料由50～100重量份生石灰、200～300重量份秸秆粉、200～300重量份椰壳粉、200～300重量份蚯蚓粪、30～50重量份磷酸氢二钾和30～50重量份磷酸二氢钾组成。
8.如权利要求7所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于：所述的秸秆粉为小麦秸秆粉、水稻秸秆粉、玉米秸秆粉、甘蔗秸秆粉中的一种或者多种。
9.如权利要求1～7所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法，其特征在于：所述的消除连作障碍的土壤微生态环境修复方法用于三七、花卉、番茄、黄瓜连作土壤的修复。
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