CN107873452B - 一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，包括步骤：采集黄河周边化肥使用过量的土壤；培育黄芪幼苗若干；制作固定化混合菌，使用黄芪幼苗与固定化混合菌耦合种植；将固定化混合菌与待修复的土壤混合，并将黄芪幼苗种植于土壤中。该方法能够使增加黄芪在过量化肥污染土壤的存活率，同时微生物菌剂可以加速物质快速循环分解，固氮、解磷、解钾，促进植物光合作用，降解阻隔重金属、农药残留等有毒有害物质，修复被污染的土壤。

Description

一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法

技术领域

本申请涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法。

背景技术

黄芪(Astragali)，是中药黄芪(蒙古黄芪和膜颊黄芪的干燥跟)和植物黄芪的统称。在内蒙古、黑龙江和山西等地多有生产。近年来由于黄芪药用价值的增长而被长期大量采挖，造成野生黄芪的数量大幅度减少，因此目前多采用人工栽培黄芪。在我国，黄芪作为中药材已被使用两千多年。

中医里黄芪的药效表现在补气升阳，益气固表，生血，利水消肿以及托疮生肌等方面，主要治疗的病症有气虚乏力，中气下陷，浮肿久溃不愈等。现代科学及西医表明黄芪有着抵抗肿瘤，调节身体免疫能力，提高机体的抗病力，对进入人体的流感病毒有这轻度的抑制作用[2]。由于黄芪药性温和，被称之为“补气固表之圣药”，广泛应用于临床配方。据统计，以黄芪为原料的中成药达200多种，同时也是中国大宗出口的商品之一。现代医学研究表明，黄芪能提高人的免疫功能，可预防感冒、治疗慢性气管炎、肺结核、盗汗、慢性肝炎、乙型肝炎等症，尤其对乙型肝炎表面抗原阳性有较好的疗效近代研究还表明黄芪具有保健抗衰老等作用。随着研究的深入，黄芪应用范围越来越广。随着人民生活水平的改善和医疗保健水平的提高，黄芪的需求量持续增加，市场的大量需求，引发了对野生资源的过度采挖，传统地道黄芪主产区的野生资源几乎被挖光，野生黄芪濒临灭绝，已远远不能满足市场需求，因此自20世纪70年代中后期，商品黄芪、主要来源于人工栽培。为了更好的种植黄芪，得到质优的药材，在种植过程中就要掌握黄芪的生物学特性，以此为基础因地制宜进行种植。

随着野生黄芪的资源锐减，引种黄芪的规模不断扩大，特别是在黑龙江、山西、内蒙古河北、宁夏等地，已具相当规模。如黑龙江的东宁、海林、林口、宁安；山西的浑源、应县、代县、繁峙；内蒙的固阳县；河北的沽源、安国；宁夏的固原等，主要栽培品种有蒙古黄芪和膜荚黄芪。中药黄芪的大量引种，在一定程度上缓解了野生资源不足的问题，但在引种过程中出现了一些新的问题。引种过程中疏忽了黄芪是一种深根性植物，土地要求土层深厚，质地疏松，通气性良好，排水渗水力强，地下水位低，土壤含水量少，有机质多的沙质壤土，pH＝7或稍大于7。幼苗期要求土壤湿润，生长中、后期则需干燥等问题。现有的黄芪种植方法产量低下，并且无法适应在过量化肥污染土壤中生长。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用固定化微生物菌剂耦合修复法，利用固定化之后的微生物混合菌相互耦合修复化肥使用过量的土壤，增加土壤的蓬松和通透性。

本发明提供了一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，包括以下步骤：

第一步、采集黄河周边化肥使用过量的土壤，灭菌处理备用；

第二步、培育黄芪幼苗若干；

第三步、制作固定化混合菌，所述固定化混合菌以巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌作为修复土壤的混合菌剂，以20-30％麦麸、15-20％糠、40-45％废糖蜜、2-3％豆饼粉、0.05-0.1％K2HPO4、0.03-0.05％MgSO4·7H2O作为固定化载体；所述固定化混合菌能够解磷、解钾，释放所述固定化载体中的磷元素和钾元素，用于所述黄芪幼苗；

第四步、使用第二步中培育的所述黄芪幼苗与第三步制作的所述固定化混合菌耦合种植；将所述固定化混合菌与待修复的所述土壤混合，并将所述黄芪幼苗种植于所述土壤中。

第五步、测量所述土壤通透性和含水量的情况以及黄芪的长势。

作为优选的技术方案，所述第三步具体包括培养所述混合菌剂的一级种子液，将该一级种子液按比例1∶10(v/w)接入所述固定化载体中，保持水分20-35％，在10-15℃条件下吸附，固定，增值3-5天；按上述方法增值3次，得到所述固定化混合菌剂。

作为优选的技术方案，第一步中采集黄河周边化肥使用过量的土壤放置于已灭菌的箱子中。

作为优选的技术方案，第四步中，将所述箱子作为所述耦合种植的容器，所述箱子放置在室温下培养。

作为优选的技术方案，第二步包括，取黄芪的种子，用磁场处理种子，提高呼吸氧化酶的活性，加速种子内贮藏物质的转化，提高种子的发芽率和活力，培养至种子发芽，将发芽的种子移载到所述土壤中，保持水分18-24％，10℃，直至培养得到黄芪幼苗。

作为优选的技术方案，第五步包括，培养过程中的第30、60、90天时采集所述土壤和黄芪的样品，获得土壤板结情况、通透性情况和含水量情况，评估黄芪的长势。

本申请取得了显著的技术效果：1)采用固定化混合菌剂耦合作用来修复使用化肥过多的土壤，植物以黄芪作为标本植物，以巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌两种硅酸盐细菌为混合菌种，来增加黄芪的存活率；2)微生物菌剂可以加速物质快速循环分解，固氮、解磷、解钾，促进植物光合作用，降解阻隔重金属、农药残留等有毒有害物质，具有提高肥料的利用率及长肥效的特点降低化肥带来的环境污染、土壤板结、地力衰退和生态恶化等问题；3)微生物菌剂的选择取得了较好的技术效果，选用巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌两种硅酸盐细菌为混合菌剂，硅酸盐细菌具有解磷、解钾、固氮能力等。胶质芽孢杆菌分泌的胞外多糖物质还可作为一种保水剂，能促进土壤团粒结构形成，防止土壤板结；破坏土壤毛细现象，防止土壤水分蒸发。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一：

一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，包括以下步骤：

第一步、采集黄河周边化肥使用过量的土壤，灭菌处理备用，放置于已灭菌的箱子中；

第二步、取黄芪的种子，用磁场处理种子，提高呼吸氧化酶的活性，加速种子内贮藏物质的转化，提高种子的发芽率和活力，培养至种子发芽，将发芽的种子移载到所述土壤中，保持水分18-24％，10℃，直至培养得到黄芪幼苗；

第三步、制作固定化混合菌，所述固定化混合菌以巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌作为修复土壤的混合菌剂，以20-30％麦麸、15-20％糠、40-45％废糖蜜、2-3％豆饼粉、0.05-0.1％K2HPO4、0.03-0.05％MgSO4·7H2O作为固定化载体；所述固定化混合菌能够解磷、解钾，释放所述固定化载体中的磷元素和钾元素，用于所述黄芪幼苗；

第四步、使用第二步中培育的所述黄芪幼苗与第三步制作的所述固定化混合菌耦合种植；将所述固定化混合菌与待修复的所述土壤混合，并将所述黄芪幼苗种植于所述土壤中。将所述箱子作为所述耦合种植的容器，所述箱子放置在室温下培养。

第五步、培养过程中的第30、60、90天时采集所述土壤和黄芪的样品，获得土壤板结情况、通透性情况和含水量情况，评估黄芪的长势。

其中，第三步具体包括培养所述混合菌剂的一级种子液，将该一级种子液按比例1∶10(v/w)接入所述固定化载体中，保持水分20-35％，在10-15℃条件下吸附，固定，增值3-5天；按上述方法增值3次，得到所述固定化混合菌剂。

实施例二：

一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，包括以下步骤：

第一步、采集黄河周边化肥使用过多的土壤，随机取样3个点，0-20cm的表层土壤，分别装入无菌自封袋中，带回实验室，把土壤均匀等量分成10份，将其灭菌去除其余菌种的干扰，灭菌后，取适量土壤。

第二步、取培育好长黄芪幼苗若干，植株高低大体一致，等量分成9份，每份5株。

第三步、取制作好的固定化混合菌。以巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌作为修复土壤的混合菌剂，以20-30％麦麸、15-20％糠、40-45％废糖蜜、2-3％豆饼粉、0.05-0.1％K2HPO4、0.03-0.05％MgSO4·7H2O作为固定化载体。培养混合菌种一级种子液，菌体干重生物量300mg/L，将一级种子液按比例1∶10(v/w)接入处理好的固定化载体中，保持水分20-35％，在10-15℃条件下吸附、固定、增值3-5天；按上述方法增值3次，即得固定化混合菌剂。等量分成9份，待用。

第四步、种植。将灭好菌的箱子分成3组(a、b、c)，每组3个，用准备好的土壤装入箱子中；a组仅种植黄芪，种植数量为每盆5棵；b组仅使用经驯化过的固定化微生物菌剂；c组使用黄芪与微生物菌剂耦合种植。

第五步、将这些箱子放置在室温下培养，上述均在室温下培养。培养过程中的第30、60、90天时分别取样，取花盆中的土壤、植物，测量土壤板结、通透性和含水量的情况以及植物的长势。

实施例三：

a：将预处理好的化肥使用过多的土壤装到宽80cm，长150cm的箱子中，取培养好的黄芪幼苗(3cm左右)，移植到污染土壤中。每株幼苗间隔30cm，利于分支的生长。

b：将制备好的固定化菌剂1∶10v/w撒到a步骤制备好的箱子中，保持水分20-30％。在28℃下培养90天，每隔10天测定土壤中的板结和通透性的情况，在幼苗期、分支期和成熟期测定黄芪得生长的速度。生长期间，无需施肥，而所选固定化混合菌还具有解磷，解钾的作用，可以释放载体中的磷和钾等元素，足够植物生长了。

实施例四：

a：取黄芪的种子，用磁场处理种子。通过磁场处理激活种子性使一系列酶促反应加速，是提高多种呼吸氧化酶的活性，加速种子内贮藏物质的转化，提高种子的发芽率和活力。

培养至种子发芽，将发芽的种子移载到预处理好的污染土壤中。保持水分18-24％，10℃下培养。计算成活率。培养到幼苗生长。

b：将制备好的固定化菌剂1∶10v/w撒到a步骤制备好的箱子中，保持水分20-30％。在10℃下培养120天(培养时间加长主要是增加了黄芪从发芽到长幼苗高cm的时间。)每隔10天测定土壤中的板结和通透性的情况，在幼苗期、分支期测定黄芪生长的高度。生长期间，无需施肥，而所选固定化混合菌还具有解磷，解钾的作用，可以释放载体中的磷和钾等元素，足够植物生长了。

实施例五：

a：取黄芪的种子，培养至种子发芽，将发芽的种子移载到预处理好的污染土壤。

b：将制备好的固定化菌剂1∶10v/w撒到a步骤制备好的箱子中，保持水分20-30％。10℃。培养120天，计算成活率；每隔10天测定土壤中的板结和通透性的情况，在幼苗期、分支期测定黄芪生长的高度。生长期间，无需施肥，而所选固定化混合菌还具有解磷，解钾的作用，可以释放载体中的磷和钾等元素，足够植物生长了。

对照实施例

本实施例中将本发明的实施例与现有的方法进行对照，用以说明污染土壤修复中黄芪生长的效果。

(1)针对污染板结土壤的对照试验。

采集黄河周边化肥使用过量的典型的污染板结土壤，在采用本发明的耦合种植方法前后，对土壤的板结度、通透性和含水量等主要参数进行测定。

从下表可以看出，经耦合种植后，污染板结土壤的板结情况出现明显改善，平均有机质、有效氮含量平均值、速效钾含量平均值、含水量及渗透性均有显著提高。

(2)本发明的实施方式与单一黄芪种植以及单一固定化微生物菌剂处理的三组对照试验。

以说明书中的步骤分组：将灭好菌的箱子分成3组(a、b、c)，每组3个，用准备好的土壤装入箱子中；a组仅种植黄芪，种植数量为每盆5棵；b组仅使用经驯化过的固定化微生物菌剂；c组使用黄芪与微生物菌剂耦合种植。

由上表可以看出：黄芪和微生物菌剂耦合共同处理均降低了试验土壤容重，提高了土壤通气孔隙、持水孔隙。黄芪与微生物菌剂具有明显的协同作用。微生物菌剂单一或耦合种植提高了试验土壤液相和气相含量，使土壤三相容积比趋向合理，更有利于植物生长。相比单一黄芪种植以及单一固定化微生物菌剂处理，耦合种植方法优势明显。

基于上述具体实施方式，本发明能够取得显著的技术效果：(1)本发明选用植物与微生物菌剂耦合方式改变土壤化肥使用过多的污染，其具有利用太阳能作驱动力；能量消耗和费用少；对环境的破坏小；增加了黄芪存活率。(2)本发明选用两种硅酸盐细菌为修复菌种，不仅可以修复污染土壤，而且还可以解钾、解磷、固氮，增加土壤肥力。其中选用的胶质芽孢杆菌，还可作为一种保水剂，能促进土壤团粒结构形成，防止土壤板结；破坏土壤毛细现象，防止土壤水分蒸发。为黄芪创造了更好的生活环境，促进其生长。(3)本发明采用植物-微生物耦合修复化肥使用过多的土壤，对环境影响小、效率高。(4)本发明的工艺简单，生产成本低。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (5)

1.一种修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步、采集黄河周边化肥使用过量的土壤，灭菌处理备用；

第二步、培育黄芪幼苗若干；取黄芪的种子，用磁场处理种子，提高呼吸氧化酶的活性，加速种子内贮藏物质的转化，提高种子的发芽率和活力，培养至种子发芽，将发芽的种子移载到所述土壤中，保持水分18-24%，10℃，直至培养得到黄芪幼苗；

第三步、制作固定化混合菌，所述固定化混合菌以巨大芽孢杆菌和胶质芽孢杆菌作为修复土壤的混合菌剂，以20-30%麦麸、15-20%糠、40-45%废糖蜜、2-3%豆饼粉、0.05-0.1%K2HPO4、0.03-0.05% MgSO4·7H2O作为固定化载体；所述固定化混合菌能够解磷、解钾，释放所述固定化载体中的磷元素和钾元素，用于所述黄芪幼苗；

第四步、使用第二步中培育的所述黄芪幼苗与第三步制作的所述固定化混合菌耦合种植；将所述固定化混合菌与待修复的所述土壤混合，并将所述黄芪幼苗种植于所述土壤中；

第五步、测量所述土壤通透性和含水量的情况以及黄芪的长势。

2.根据权利要求1所述的修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，其特征在于，所述第三步具体包括培养所述混合菌剂的一级种子液，将该一级种子液按比例1:10（v/w）接入所述固定化载体中，保持水分20-35%，在10-15℃条件下吸附，固定，增值3-5天；按上述方法增值3次，得到所述固定化混合菌剂。

3.根据权利要求1所述的修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，其特征在于，所述第一步中采集黄河周边化肥使用过量的土壤放置于已灭菌的箱子中。

4.根据权利要求3所述的修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，其特征在于，所述第四步中，将所述箱子作为所述耦合种植的容器，所述箱子放置在室温下培养。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的修复过量化肥污染土壤的蒙药黄芪耦合种植方法，其特征在于，所述第五步包括，培养过程中的第30、60、90天时采集所述土壤和黄芪的样品，获得土壤板结情况、通透性情况和含水量情况，评估黄芪的长势。