CN107690863A - 一种土壤改良方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及土壤修复领域，具体地，本发明涉及一种土壤改良方法，本发明提供的土壤改良方法包括将复合微生物菌剂添加入到缓释器中，所述缓释器包括入料器和引流管，本发明提供的土壤改良方法效果好、无二次污染、环境友好、成本低廉并且操作简便，本发明提供的土壤改良方法效率高，效力持久，有助于恢复盐碱地土壤肥力，是一种整体上提高土壤活力、修复土壤的方法。

Description

一种土壤改良方法
技术领域
本发明涉及土壤改良领域，尤其涉及一种针对盐碱土壤改良方法。
背景技术
盐碱地盐分含量高，pH大于9，不适于植物尤其是农作物的生长，根据所含盐分和碱含量的多少，进一步可分为轻度(0.1％～0.25％)、中度(0.25％～0.5％)、重度盐碱地(0.5％～0.6％)。我国是盐碱化危害最为严重的国家之一，有近15亿亩盐碱地，占世界盐碱地的1/10，尤其是西北地区的甘肃、宁夏、新疆等地都受到不同程度盐碱化危害。主要分布在西北、华北、东北等地。其中有2亿亩盐碱地被认为具有农业利用潜力。随着盐碱化程度的加剧，伴生的土壤沙化和荒漠化等生态问题也日益突出，农业生态环境急剧恶化，已成为限制农业可持续发展的重要影响因素。
盐碱土的形成是多种因素作用下的一个复杂过程，但人们在长期的盐碱地治理过程中发现和总结了盐碱土中水盐运行的规律，即“盐随水来，盐随水去；水去汽散，汽散盐存”。受地形、气候、生物因素、地下水位、河流、海水和人为活动等因素的影响，不同区域盐碱土的成因又有所不同。盐碱地的形成往往是多方面共同作用的结果，土壤本身如果含有较多的矿物质，这些矿物质风化后便容易成为盐碱聚集的来源。地下水作用也很大，地下水中总是带有盐分。当地下水水位较高而该地区较为干旱时，地下水会因为毛细现象的作用而蒸发，盐分便残留在土壤之中，如果得不到足够的水分补充，该地区的土壤便会成为盐碱地。
如果土壤为壤质成分，地下水上升的更快，高度更高。砂质土和粘土则比较缓慢。在夏季降雨较多的地区，大量的降水会将盐分冲入深层土壤或是流入地表径流。这时会出现季节性的脱盐。如果土壤位于地下水位相对较高的低洼地区，也会导致周围的含盐地下水向该处聚集而盐碱化。人力影响同样可以造成土壤盐碱化，比如在采用漫灌的农产区，地下水位的上升会造成盐碱化。这一过程称为次生盐渍化。地表植被的减少会使水分蒸发率上升，也容易产生土地盐碱化，因此过度砍伐、过度放牧也是造成次生盐渍化的诱因。
本发明提供一种土壤改良方法，具体的涉及一种缓释系统，更具体的，还涉及一种与缓释系统配合使用的复配微生物制剂。本发明提供的土壤改良方法效果好、无二次污染、环境友好、改良效率高、并且成本低廉，操作简便。
发明内容
为了解决上述技术问题，提高盐碱土壤修复效率，本发明提供一种土壤改良方法。
为实现上述目的，本发明提供一种土壤改良方法，包括将复合微生物菌剂添加入到缓释器中，所述缓释器包括入料器和引流管。
进一步地，所述土壤改良方法具体操作步骤为：
步骤一、将所述缓释器设置于待修复土壤中，盐分在土壤中的分布情况为地表层多，下层少，在设置缓释系统时，使所述引流管距离土壤表面约10-20cm；
步骤二、向所述入料器中加入土壤膨松剂；
步骤三、将适量水灌到入料器中，使土壤盐分溶解，通过侧渗把表土层中的可溶性盐碱洗出；
步骤四、将500g复配微生物菌剂倒进入料器中，静置2小时后，加入适量水冲洗；
步骤五、每隔15天，重复上述步骤三与步骤四，直至土壤盐浓度降低至1.0g/kg以下。
更进一步地，所述土壤改良方法具体操作步骤为：
步骤一、将所述缓释器设置于待修复土壤中，使所述引流管距离土壤表面约10cm；
步骤二、向所述入料器中加入土壤膨松剂；
步骤三、将10L水灌到入料器中，使土壤盐分溶解，通过侧渗把表土层中的可溶性盐碱洗出；
步骤四、将500g复配微生物菌剂倒进入料器中，静置2小时后，加入5L水冲洗；
步骤五、每隔15天，重复上述第三步与第四步，直至土壤盐浓度降低至1.0g/kg以下。
为实现上述目的，所述复合微生物菌剂包括无菌载体100份、巴氏芽孢杆菌2份、康氏木霉1份、枯草芽孢杆菌3份、胶质芽孢杆菌0.5份。
进一步地，无菌载体为灭菌麦麸，制备方法为：取麦麸洗净后干燥并用球磨机粉碎，粉碎后过筛至颗粒大小为100-150目，之后经高压灭菌备用。
更进一步地，所述巴氏芽孢杆菌Bacillus pasteurii购自美国菌种保藏中心，保藏号为ATCC11859，将所述巴氏芽孢杆菌置于营养肉汤培养基中，复苏后转接至含有50ml营养肉汤培养基的锥形瓶中，pH调节至6.5-8，然后将锥形瓶置于转速130r/min，温度30℃的条件下培养48小时，得到驯化富集后的所述巴氏芽孢杆菌菌液，培养至对数期获得巴氏芽孢杆菌活化菌种。
再进一步地，所述复合微生物菌剂的制备方法为：取适量所述巴氏芽孢杆菌、所述枯草芽孢杆菌、所述胶质芽孢杆菌分别在LB培养基于30℃、120r/min转速下培育20小时得到高浓度菌液，培养至活菌数为6.5×107-7.5×107，在3500r/min转速下离心15分钟获得菌种，用无菌生理盐水清洗3次，在3000r/min转速下离心10分钟，干燥后获得菌种干粉；将所述康氏木霉在真菌培养基上培养，于28℃、80r/min转速下培养24小时得到高浓度菌液，培养至活菌数为7.5×107-8.5×107，在3000r/min转速下离心10分钟获得菌种，用无菌生理盐水清洗3次，在3000r/min转速下离心10分钟，干燥后获得菌种干粉。
优选地，所述真菌培养基为改良马丁培养基，配比为蛋白胨5g、酵母浸出粉2g、葡萄糖20g、磷酸氢二钾1g、硫酸镁0.5g、蒸馏水1000mL，pH 6.2～6.6。
本发明的有益效果是：本发明提供的土壤改良方法效果好、无二次污染、环境友好、成本低廉并且操作简便，本发明提供的土壤改良方法效率高，效力持久，有助于恢复盐碱地土壤肥力，是一种整体上提高土壤活力、修复土壤的方法。
附图说明
图1是本发明提供的缓释系统的降解效果示意图。
其中，横坐标表示时间，纵坐标表示土壤盐浓度(单位为g/kg)。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：复配微生物制剂的制备
1.1细菌来源及培养：
巴氏芽孢杆菌Bacillus pasteurii，菌株购自美国菌种保藏中心，保藏号ATCC11859，将菌株置于营养肉汤培养基中，复苏后转接至含有50ml营养肉汤培养基的锥形瓶中，pH调节至6.5-8，然后将锥形瓶置于转速130r/min，温度30℃的条件下培养48小时，得到驯化富集后的细菌菌液，培养至对数期；
康氏木霉(Trichoderma pseudokiningii)分布广泛，繁殖速度快，其土壤改善机制较多，具有较好的土壤改良潜力。具有丰富的菌丝，可以附着和缠绕土壤微粒，提高土壤稳定性和通透性，打破土壤板结；康氏木霉还可高效表达β-1,4-葡聚糖水解酶、几丁质酶、纤维素酶、蛋白酶等高活性的特殊酶系，分泌丰富的胞外高分子多糖和糖蛋白，可以改善土壤理化性质，促进土壤养分的释放和植物根系对营养成分的吸收，促进植物根系生长；产生挥发性或非挥发性抑制病原菌生长的活性物质，康氏木霉的适应性极强，在4℃～42℃之间和多种土壤环境下均可快速生长，购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNO.1443；
枯草芽孢杆菌Bacillus subtilis，其在芽孢状态下抗逆性极强，可以耐氧化、高温等各种逆性环境。枯草芽孢杆菌在生长过程中可产生丰富的具有高活力和植物病害防治功能的生理活性物质，包括蛋白酶、淀粉酶、纤维素酶、葡聚糖酶、果胶酶、维生素、几丁质酶、氨基酸、促生长因子、脂肽类抗生素、伊枯草菌素、生物表面活性素等多种化合物，它们具有促进土壤有机质分解，提高土壤控肥能力和土壤酶活性，改善土壤中微生物菌群结构，促进植物根系生长，抑制有害真菌、细菌、病毒和菌原体等作用，其中表面活性素对多种植物病原菌有抑制活性。其代谢产物抗逆性强，可以长期发挥效用，降低用量，既可提高土壤肥力，促进植株生长，又可防止病害，提高作物产量，购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNO.1442；采用液体深层发酵培养的方式进行发酵培养获得枯草芽孢杆菌菌液；
胶质芽孢杆菌Bacillus mucilaginosus，能分解长石、云母等矿物中的钾、硅，也能分解出磷灰石中的磷，具有溶磷、释钾和固氮功能，同时能在生长繁殖过程中产生有机酸、氨基酸、多糖、激素等有利于植物吸收和利用的物质。在土壤中繁殖后，分泌植物生长刺激素及多种酶，以增强作物对一些病害的抵抗力；也抑制其他病原菌的生长。菌体内的钾在菌体死亡后，游离出来，又可被植物吸收利用。作为微生物肥料中的一种重要功能菌，可提高土壤速效钾、磷含量，有助于恢复土壤活力，购自中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CICCNO.23575；
1.2制备复配微生物制剂
购买巴氏芽孢杆菌、康氏木霉、枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌，将上述细菌或真菌活化，活化方法为常规活化方法，取适量巴氏芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、胶质芽孢杆菌分别在LB培养基于30℃、120r/min转速下培育20h得到高浓度菌液，优选的活菌数为6.5×107-7.5×107，在3500r/min转速下离心15min获得菌种，用无菌生理盐水清洗3次，在3000r/min转速下离心10min，干燥后获得菌种干粉。
将康氏木霉在真菌培养基上培养(改良马丁培养基：蛋白胨5g、酵母浸出粉2g、葡萄糖20g、磷酸氢二钾1g、硫酸镁0.5g、蒸馏水1000mL，pH 6.2～6.6)于28℃、80r/min转速下培育24h得到高浓度菌液，优选的，活菌数为7.5×107-8.5×107，在3000r/min转速下离心10min获得菌种，用无菌生理盐水清洗3次，在3000r/min转速下离心10min获得并，干燥后获得菌种干粉。
取灭菌麦麸作为载体，灭菌麦麸处理如下：干燥并用球磨机粉碎，粉碎后过筛(100-150目)。将过筛后的无菌载体与上述菌种混合，制成复配微生物制剂，按重量份数组分为：无菌载体100份，巴氏芽孢杆菌2份，康氏木霉1份，枯草芽孢杆菌3份，胶质芽孢杆菌0.5份。
实施例2、缓释器的制备及使用方法
如图1所示的缓释器，所述缓释器包括入料器1，所述入料器1为倒置的锥形，上部设置有开口，上部开口直径约为25-35cm，优选地直径为30cm，入料器1高30-40cm，入料器底部连接有流通管2，流通管内径为1-2cm，优选地为2cm，流通管与锥形入料器垂直方向呈45-65°角，优选地为45°，流通管长度可根据实际改良土壤的面积设计，流通管长度为10-15cm，优选地流通管长度为10cm，流通管下端连接有引流管3，引流管与水平方向呈15-30°角，优选地为20°，引流管内径为2.5-3.5cm，优选地为3cm，流通管与引流管连接处设置有接口，引流管长度可根据改良土壤的地貌设计，优选地，引流管长度为10-20米，引流管上均匀设置有多个分流管4，分流管4与引流管夹角为45-65°，优选地为45°，所述分流管之间间隔为50-100cm，更优选地，所述引流管上设置有10个分流管，所述分流管直径为2cm，长度为10-15cm，所述分流管与引流管连接处固定有缓释孔5，所述缓释孔5上覆盖有缓释片，所述缓释片包括但不限于多孔纱布(50目-100目)、金属筛网(50目-100目)、多孔塑料隔片(50目-100目)。所述缓释器可以由金属制作，也可以由可降解塑料制作，所述可降解塑料为PHA降解塑料。
缓释器的使用方法为：
第一步、将所述缓释器埋设于待修复土壤中，盐分在土壤中的分布情况为地表层多，下层少，所以在设置缓释系统时，优选地使所述引流管距离土壤表面约10-20cm。
第二步，向所述缓释器的入料器中加入土壤膨松剂；
第三步、将适量水灌到入料器中，使土壤盐分溶解，通过侧渗把表土层中的可溶性盐碱洗出；
第四步、将实施例1所述复配微生物菌剂500g倒进入料器中，静置2小时后，加入适量水冲洗；
第五步、每隔15天，重复上述第三步与第四步，直至土壤盐浓度降低至1.0g/kg以下。
实施例3、缓释系统改良效果检测
选取内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗作为试验地，选取20×20米面积的土壤作为试验土壤，测定20cm深度土壤盐浓度约为7.1g/kg，10cm深度土壤盐浓度约为8.5％，在土壤中布置所述缓释器，缓释器结构为：入料器1，所述入料器1为倒置的锥形，上部设置有开口，上部开口直径约为35cm，入料器1高40cm，入料器底部连接有流通管2，流通管内径为2cm，流通管与锥形入料器垂直方向呈45°角，流通管长度为10cm，流通管下端连接有引流管3，引流管与水平方向呈30°角，引流管内径为3.5cm，流通管与引流管连接处设置有接口，引流管长度为10-20米，引流管上均匀设置有多个分流管4，分流管4与引流管夹角为45°，所述分流管之间间隔为1m，更优选地，所述引流管上设置有21个分流管，所述分流管直径为2cm，长度为10cm，所述分流管与引流管连接处固定有缓释孔5，所述缓释孔5上覆盖有缓释片，所述缓释片为80目多孔塑料隔片。所述缓释器由PHA降解塑料制成，按实施例2所述的方法进行土壤改良，每隔4日测定并记录土壤盐浓度，结果如图1所示，第45天时该土壤地块的盐浓度已降低至0.74g/kg，由此可见，本发明提供的土壤改良方法效率高，效力持久，无二次污染并且有助于恢复盐碱地土壤肥力，是一种整体上提高土壤活力、修复土壤的方法。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种土壤改良方法，其特征在于，包括将复合微生物菌剂添加入到缓释器中，所述缓释器包括入料器和引流管。
2.根据权利要求1所述土壤改良方法，其特征在于，所述土壤改良方法具体操作步骤为：
步骤一、将所述缓释器设置于待修复土壤中，盐分在土壤中的分布情况为地表层多，下层少，在设置缓释系统时，使所述引流管距离土壤表面约10-20cm；
步骤二、向所述入料器中加入土壤膨松剂；
步骤三、将适量水灌到入料器中，使土壤盐分溶解，通过侧渗把表土层中的可溶性盐碱洗出；
步骤四、将500g复配微生物菌剂倒进入料器中，静置2小时后，加入适量水冲洗；
步骤五、每隔15天，重复上述步骤三与步骤四，直至土壤盐浓度降低至1.0g/kg以下。
3.根据权利要求1或2任一所述土壤改良方法，其特征在于，所述土壤改良方法具体操作步骤为：
步骤一、将所述缓释器设置于待修复土壤中，使所述引流管距离土壤表面约10cm；
步骤二、向所述入料器中加入土壤膨松剂；
步骤三、将10L水灌到入料器中，使土壤盐分溶解，通过侧渗把表土层中的可溶性盐碱洗出；
步骤四、将500g复配微生物菌剂倒进入料器中，静置2小时后，加入5L水冲洗；
步骤五、每隔15天，重复上述第三步与第四步，直至土壤盐浓度降低至1.0g/kg以下。
4.根据权利要求3所述土壤改良方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂包括无菌载体100份、巴氏芽孢杆菌2份、康氏木霉1份、枯草芽孢杆菌3份、胶质芽孢杆菌0.5份。
5.根据权利要求1-4任一所述土壤改良方法，其特征在于，无菌载体为灭菌麦麸，制备方法为：取麦麸洗净后干燥并用球磨机粉碎，粉碎后过筛至颗粒大小为100-150目，之后经高压灭菌备用。
6.根据权利要求5所述土壤改良方法，其特征在于，所述巴氏芽孢杆菌Bacilluspasteurii购自美国菌种保藏中心，保藏号为ATCC11859，将所述巴氏芽孢杆菌置于营养肉汤培养基中，复苏后转接至含有50ml营养肉汤培养基的锥形瓶中，pH调节至6.5-8，然后将锥形瓶置于转速130r/min，温度30℃的条件下培养48小时，得到驯化富集后的所述巴氏芽孢杆菌菌液，培养至对数期获得巴氏芽孢杆菌活化菌种。
7.根据权利要求1-6所述土壤改良方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂的制备方法为：取适量所述巴氏芽孢杆菌、所述枯草芽孢杆菌、所述胶质芽孢杆菌分别在LB培养基于30℃、120r/min转速下培育20小时得到高浓度菌液，培养至活菌数为6.5×107-7.5×107，在3500r/min转速下离心15分钟获得菌种，用无菌生理盐水清洗3次，在3000r/min转速下离心10分钟，干燥后获得菌种干粉；将所述康氏木霉在真菌培养基上培养，于28℃、80r/min转速下培养24小时得到高浓度菌液，培养至活菌数为7.5×107-8.5×107，在3000r/min转速下离心10分钟获得菌种，用无菌生理盐水清洗3次，在3000r/min转速下离心10分钟，干燥后获得菌种干粉。
8.根据权利要求7所述土壤改良方法，其特征在于，所述真菌培养基为改良马丁培养基，配比为蛋白胨5g、酵母浸出粉2g、葡萄糖20g、磷酸氢二钾1g、硫酸镁0.5g、蒸馏水1000mL，pH 6.2～6.6。
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