CN107974423A - 一种土壤生物活化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种土壤生物活化剂及其制备方法，所述生物活化剂以农业副产品为主要原料，接种酿酒酵母菌、戊糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌和植物固氮细菌的复合菌种，采用液体深层发酵及菌体溶解技术制成；得到的发酵产物含有活菌少，因而产品存放时间长，使用效果稳定。本发明的土壤生物活化剂含有丰富的多肽、多糖、维生素、有机酸、生物酶及矿质元素，为土壤微生物提供高活性的碳源及生长因子，可以长时间激活土壤微生物，增加土壤微生物好氧细菌、土壤放线菌数量和种类，提高土壤酶活；能够促进植株根系生长，提高叶片光合效能，增加作物产量。

Description

一种土壤生物活化剂及其制备方法

技术领域

本发明属于农业技术领域，涉及一种土壤生物活化剂及其制备方法。

背景技术

土壤是农业生产的基础，健康的土壤是种植优质农产品、获得高产的必要条件。但自上世纪90年代以来，化肥过量投入、肥料使用结构严重失衡、复种指数过高等导致我国耕地土壤基础地力下降、土壤板结、土壤酸化、土传病害严峻、土壤生物性状退化等问题日益突出。土壤问题急需解决！

传统补充有机肥的方式受当地资源限制较大，且劳动强度大，施用量大，而见效慢；因施用未充分腐熟的有机肥而导致的烧根、根结线虫泛滥等问题也时有发生。近十多年来，含有腐殖酸、氨基酸类的水溶肥料因用量少，见效快等特点得到了很多种植户的青睐，但该类型产品持效期短，产品质量参差不齐，对板结、富营养化、次生盐渍化或土传病害严峻的菜地或果园见效甚微。为了从源头改善根周生态，提高生产效率，近年来越来越多的农业技术工作者意识到土壤微生物的重要性。市面上高含量功能菌肥种类繁多，但存在以下不足：①该类型产品的使用条件苛刻，使用后往往因外来功能菌群存活率低，效果欠佳；②有效活菌随存放时间数量递减，影响功效；③功能菌肥登记门槛低，质量参差，使用不当容易破坏土壤生态平衡。而实际上，土壤中有益微生物很多，有多种具溶磷解钾能力的细菌、抑制土传病害的放线菌和促进土壤团粒结构的丝状真菌，它们都不同程度的参与土壤有机质、磷、钾、硫等养分的循环，促进土壤形成和修复。因此，从土著微生物入手，通过研究其生长和繁殖的规律，配制长效的高活性碳源和生长因子，促进腐生微生物种群的繁殖，增加土壤微生物的数量和种群多样性，对于推动土壤生态系统的良性循环、修复土壤，提高作物品质和产量具有重要意义。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种土壤生物活化剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种土壤生物活化剂，所述活化剂是通过将菌种接种到发酵培养基中，进行发酵培养后制备得到。

优选地，所述活化剂是通过将菌种接种到发酵培养基中，进行发酵培养后制备得到，然后加入溶菌酶使菌种溶解制备得到。

优选地，所述发酵培养基包括以下按重量百分比计的原料：

米浆5～20％，

黄豆粕5～10％，

玉米粉5～10％，

麸皮5～10％，

糖蜜2～10％，

硫酸镁0.5～2％，

磷酸二氢钾0.5～2％，

醋酸钴0.05～0.5％，

无菌水40％～60％。

其中，米浆、黄豆粕、麸皮均粉碎，过60目筛。

进一步优选地，所述麸皮为麸皮浸出液。

进一步优选地，所述发酵培养基的pH值为6.0±0.2。

优选地，所述菌种为包括酿酒酵母菌、戊糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌和植物固氮细菌中的至少一种。

优选地，所述菌种的总活菌浓度为2～10亿/ml。

进一步优选地，所述菌种为包括酿酒酵母菌、戊糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌和植物固氮细菌的复合菌种。

进一步优选地，在所述菌种中，酿酒酵母菌、戊糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌和植物固氮细菌的活菌浓度比为50～100:0.5～2:0.5～1.0:0.5～1.0。

更优选地，所述菌种的接种量占发酵物料总体积的5％～15％。

更优选地，所述菌种是通过如下步骤制备得到：

(1)将酿酒酵母菌接种到麦芽汁琼脂斜面上，于25～30℃条件下培养48～72h，得到活化后的酿酒酵母菌；然后将活化后的酵母菌接种到10～13°BX的麦芽汁液体培养基中，于28～30℃，在80～100rpm的搅拌条件下，培养24h～32h；再将培养得到的种子液接种到液体培养基中，于28～30℃，在100～180rpm的搅拌条件下，培养24h～32h，得到酿酒酵母菌种子液；所述酿酒酵母菌种子液的活菌浓度为2～5亿/ml；其中，所述液体培养基包括按重量比计的2-10％麦芽浸粉，1-5％大豆蛋白胨，1-5％葡萄糖、1-5％酵母浸膏；

(2)将纳豆芽孢杆菌接种到PDA斜面上，于35～40℃条件下培养72～96h，得到活化后的纳豆芽孢杆菌；然后将活化后的纳豆芽孢杆菌接种到PDA液体培养基中，于35～40℃，在100-180rpm的搅拌条件下，培养15～18h；再将培养得到的种子液接种到PDA液体培养基中，于35～40℃，在100～180rpm的搅拌条件下，培养15～18h，得到纳豆芽孢杆菌种子液；所述纳豆芽孢杆菌种子液的活菌浓度为5～20亿/ml；

(3)将乳酸菌接种于MRS斜面上，于35～40℃条件下培养48～72h，得到活化后的乳酸菌；然后将活化后的乳酸菌接种到MRS液体培养基中，于35～40℃，间歇摇动几次，培养24-32h；再将培养得到的种子液接种到MRS液体培养基中，于35～40℃间歇摇动几次，培养32h～48h，得到乳酸菌种子液；所述乳酸菌种子液的活菌浓度为5～10亿/ml；

(4)将植物固氮菌接种到PDA斜面上，于35～40℃条件下培养48～72h；然后将活化后的植物固氮菌接种到费道罗夫固氮液体培养基中，于25～30℃，间歇摇动几次，培养48～72h；再将培养得到的种子液接种到费道罗夫固氮液体培养基中，于25～30℃，间歇摇动几次，培养48～72h，得到植物固氮菌种子液，所述植物固氮菌种子液的活菌浓度为2～10亿/ml；

(5)将上述种子液按比例进行混合均匀，得到所述菌种。

上述土壤生物活化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将发酵培养基，在110-120℃，灭菌20～30min后，冷却至室温；

(2)将菌种接种到发酵培养基中，于25～28℃，以100～300rpm的速度进行搅拌，通入1～2m³/h无菌空气，进行好氧发酵15～20h；

(3)加入发酵物料总重量的0.01-0.1％的溶菌酶，早晚分别间歇通入1～2m³/h无菌空气0.1～1h，于25～28℃下，进行厌氧发酵7～10天；

(4)经100～200目过滤，加入发酵物料总重量的0.1～0.3％％的保护剂后，进行灌装、封口。优选地，所述保护剂为抗坏血酸、山梨酸钾和苯甲酸钠按中重量比为1-4:10-20:10-20混合得到。

优选地，所述溶菌酶为蛋清溶菌酶。

上述土壤生物活化剂的使用方法，所述土壤生物活化剂的用量为0.5～1L/亩；使用前，向土壤生物活化剂中加入200～1000倍量的水进行稀释后，淋施于土壤表面或植物根周。也可配合施肥、灌溉等农事操作一起使用。

本发明的有益效果：

本发明通过将复合菌株(包括酿酒酵母菌、戊糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌和植物固氮细菌)，接种到发酵培养基中，采用先好氧发酵再厌氧发酵，并加入蛋清溶菌酶，在发酵结束后使大部分细菌的菌体自溶。

所述纳豆菌芽孢杆菌能分泌淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶等，进而可分解物料中的淀粉、蛋白质等有机物，供其他菌株利用；研究发现纳豆芽孢杆菌等次生代谢产物具有广谱抗菌作用，对金黄色葡萄球菌、根霉、米曲霉及蜡样芽孢杆菌等部分革兰氏阳性菌有抑菌效果，这不仅有利于减少发酵过程杂菌污染的几率，对淋施后减少根际环境病菌繁殖有一定的帮助。戊糖乳杆菌能够把糖转化成乳酸等有机酸，可抑制多种杂菌的繁殖；植物固氮细菌能够产生淀粉酶、过氧化氢酶、色氨酸脱氨酶、赖氨酸脱羧酶等，进而能水解淀粉、蛋白质和纤维素，供其他菌株利用；酿酒酵母菌利用乳酸菌、纳豆菌和植物固氮细菌所产生的糖分、氨基酸合成各种蛋白质、维生素、脂肪酸等。本发明中采用的4种菌株相互促进，功能互补，物料的发酵效率高，效果好。

本发明的发酵培养基中添加醋酸钴，一方面可以促进植物固氮细菌和酿酒酵母菌的生长和繁殖，另一方面本发明的酿酒酵母具有富集钴的作用，把一部分无机钴转化成有机钴(如维生素B12)。维生素B12与叶酸的利用、甲硫氨酸的合成等关系密切，在微生物群落结构中发挥重要作用；同时也可以提高根瘤菌固氮能力。

本发明的土壤生物活化剂为富含多肽、多糖、维生素、微生物抗氧化物、矿质元素等的发酵培养物。该土壤生物活化剂的特点是长时间激活土壤微生物，增加土壤微生物好氧细菌及土壤放线菌数量，提高土壤β-葡萄糖苷酶、脲酶等酶的活性；能够促进植株根系生长，提高叶片光合效能，增加作物产量；此外，由于本发明的土壤生物活化剂中不含有或者含有少量的有效活菌，进而有利于产品的存放及功能的稳定发挥。

附图说明

图1为水和实施例4-6的土壤生物活化剂对藤黄八叠球菌产生的抑菌圈的影响；其中，1为水对藤黄八叠球菌产生的抑菌圈的影响，2为实施例4的土壤生物活化剂对藤黄八叠球菌产生的抑菌圈的影响，3为实施例5的土壤生物活化剂对藤黄八叠球菌产生的抑菌圈的影响，4为实施例6的土壤生物活化剂对藤黄八叠球菌产生的抑菌圈的影响；

图2为实施例4的土壤生物活化剂对对土壤好氧细菌总量的影响。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，现结合以下具体实施例做进一步说明，但是本发明不限于具体实施例。

实施例1

所述菌种是通过如下步骤制备得到：

(1)将酿酒酵母菌接种到麦芽汁琼脂斜面上，于28℃条件下培养100h，得到活化后的酿酒酵母菌；然后将活化后的酵母菌接种到12°BX的麦芽汁液体培养基中，于29℃，在100rpm的搅拌条件下，培养30h；再将培养得到的种子液接种到液体培养基中，于29℃，在180rpm的搅拌条件下，培养30h，得到酿酒酵母菌种子液；所述酿酒酵母菌种子液的活菌浓度为2.5亿/ml；其中，所述液体培养基包括按重量比计的8％麦芽浸粉，3％大豆蛋白胨，4％葡萄糖、4％酵母浸膏；

(2)将纳豆芽孢杆菌接种到PDA斜面上，于37℃条件下培养85h，得到活化后的纳豆芽孢杆菌；然后将活化后的纳豆芽孢杆菌接种到PDA液体培养基中，于37℃，在180rpm的搅拌条件下，培养17h；再将培养得到的种子液接种到PDA液体培养基中，于37℃，在180rpm的搅拌条件下，培养17h，得到纳豆芽孢杆菌种子液；所述纳豆芽孢杆菌种子液的活菌浓度为10亿/ml；

(3)将乳酸菌接种于MRS斜面上，于37℃条件下培养85h，得到活化后的乳酸菌；然后将活化后的乳酸菌接种到MRS液体培养基中，于37℃，间歇摇动几次，培养85h；再将培养得到的种子液接种到MRS液体培养基中，于37℃间歇摇动几次，培养40h，得到乳酸菌种子液；所述乳酸菌种子液的活菌浓度为6.5亿/ml；

(4)将植物固氮菌接种到PDA斜面上，于37℃条件下培养85h；然后将活化后的植物固氮菌接种到费道罗夫固氮液体培养基中，于27℃，间歇摇动几次，培养60h；再将培养得到的种子液接种到费道罗夫固氮液体培养基中，于27℃，间歇摇动几次，培养60h，得到植物固氮菌种子液，所述植物固氮菌种子液的活菌浓度为3亿/ml；

(5)将上述种子液按体积比为100:1:1：1进行混合均匀，得到菌种的总活菌浓度为2.6亿/ml。

实施例2

将实施例1中制备得到的种子液按体积比为1:1:1:1进行混合均匀，得到菌种的总活菌浓度为5.5亿/ml。

实施例3

将实施例1中制备得到的种子液按体积比为20:1:1:1进行混合均匀，得到菌种的总活菌浓度为3.0亿/ml。

实施例4

一种土壤生物活化剂，通过以下方法制备得到：

(1)将发酵培养基在110-120℃，灭菌30min后，冷却至室温；

(2)将实施例1的菌种接种到发酵培养基中，接种量为占总体积的10％，于27℃，以300rpm的速度进行搅拌，通入2m³/h无菌空气，进行好氧发酵17h；

(3)加入总重量的0.05％的蛋清溶菌酶，早晚分别间歇通入2m³/h无菌空气0.1～1h，于26℃下，进行厌氧发酵8天；

(4)经150目过滤，加入总重量的0.2％的保护剂(所述保护剂为抗坏血酸、山梨酸钾和苯甲酸钠按重量比为1:7:6混合得到)后，进行灌装、封口；

其中所述发酵培养基包括以下按中量百分比计的原料：

米浆20％，

黄豆粕10％，

玉米粉10％，

麸皮浸出液10％，

糖蜜5％，

硫酸镁1％，

磷酸二氢钾1％，

醋酸钴0.2％，

无菌水42.8％；所述发酵培养基的pH值为6.0±0.2。

实施例5

用实施例2的菌种替换实施例1的菌种，其余操作步骤同实施例4。

实施例6

用实施例3的菌种替换实施例1的菌种，其余操作步骤同实施例4。

实施例7

将实施例4-6的土壤生物活化剂以0.2ml/kg分别淋湿在土壤上，处理2次，间隔时长为20天，对土壤养分及脲酶活性的影响如表1所示：

表1实施例4-6的土壤生物活化剂对土壤养分及脲酶活性的影响

实施例8

将实施例4-6的土壤生物活化剂以500ml/亩淋施于柑橘地，处理3次，处理时间分别为2016年7月26日、2016年8月25日及2017年2月13日，半年后柑橘地土壤好氧细菌总量、放线菌总量如表2所示：

表2实施例4-6的土壤生物活化剂对土壤好氧细菌总量、放线菌总量的影响

备注：表2中好氧细菌种类为土壤样品在稀释1.0x10⁵倍时NA平板上好氧细菌种类；放线菌种类为土壤样品在稀释1.0x10⁵倍时改良高氏平板上放线菌的种类。

实施例9

将实施例4-6的土壤生物活化剂以500ml/亩淋施于大田白葱，处理2次，间隔时长为20天，其对大田白葱农艺性状及产量的影响如表3所示：

表3实施例4-6的土壤生物活化剂对白葱生长的影响

备注：本试验在常规管理的基础上开展

实施例10

将实施例4-6的土壤生物活化剂加于藤黄八达球菌平板上测试抑菌圈大小，各土壤生物活化剂对藤黄八叠球菌的影响如图1。从图1可知，实施例4的土壤生物活化剂对藤黄八达球菌产生的抑菌圈的影响显著大于实施例5-6的土壤生物活化剂。

实施例11

将实施例4的土壤生物活化剂以0.2ml/kg淋施于土壤，处理1次，其对土壤好氧细菌总量的影响如图2所示。

实施例12

将实施例4的生物活化剂施用于新会茶枝柑树(处理前树体黄化，叶片退绿严重)，以0.7L/亩淋施于树根周，分别于2016年10月2日和2016年10月28日进行淋施，于2016年11月1日观察树梢大量萌发，且叶片油亮厚绿，有活力。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种土壤生物活化剂，其特征在于，所述活化剂是通过将菌种接种到发酵培养基中，进行发酵培养后制备得到。

2.根据权利要求1所述的土壤生物活化剂，其特征在于，所述活化剂是通过将菌种接种到发酵培养基中，进行发酵培养，然后加入溶菌酶使菌种溶解制备得到。

3.根据权利要求1或2所述的土壤生物活化剂，其特征在于，所述发酵培养基包括以下按重量百分比计的原料：

米浆5～20％，

黄豆粕5～10％，

玉米粉5～10％，

麸皮5～10％，

糖蜜2～10％，

硫酸镁0.5～2％，

磷酸二氢钾0.5～2％，

醋酸钴0.05～0.5％，

无菌水40％～60％。

4.根据权利要求3所述的土壤生物活化剂，其特征在于，所述发酵培养基的pH值为6.0±0.2。

5.根据权利要求1或2所述的土壤生物活化剂，其特征在于，所述菌种为酿酒酵母菌、戊糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌和植物固氮细菌中的至少一种，其总活菌浓度为2～10亿/ml。

6.根据权利要求5所述的土壤生物活化剂，其特征在于，在所述菌种中，酿酒酵母菌、戊糖乳杆菌、纳豆芽孢杆菌和植物固氮细菌的活菌浓度比为50～100:0.5～2:0.5～1.0:0.5～1.0。

7.根据权利要求5所述的土壤生物活化剂，其特征在于，所述菌种的接种量占发酵物料总体积的5％～15％。

8.根据权利要求5所述的土壤生物活化剂，其特征在于，所述菌种是通过如下步骤制备得到：

(1)将酿酒酵母菌接种到麦芽汁琼脂斜面上进行活化，然后将活化后的酵母菌接种到10～13°BX的麦芽汁液体培养基中，再将培养得到的种子液接种到液体培养基中进行发酵，得到酿酒酵母菌种子液，所述酿酒酵母菌种子液的活菌浓度为2～5亿/ml；其中，所述液体培养基包括按重量比计的2-10％麦芽浸粉，1-5％大豆蛋白胨，1-5％葡萄糖、1-5％酵母浸膏；

(2)将纳豆芽孢杆菌接种到PDA斜面上进行活化，然后将活化后的纳豆芽孢杆菌接种到PDA液体培养基中，再将培养得到的种子液接种到PDA液体培养基中进行发酵，得到纳豆芽孢杆菌种子液，所述纳豆芽孢杆菌种子液的活菌浓度为5～20亿/ml；

(3)将乳酸菌接种于MRS斜面上进行活化，然后将活化后的乳酸菌接种到MRS液体培养基中，再将培养得到的种子液接种到MRS液体培养基中进行发酵，得到乳酸菌种子液，所述乳酸菌种子液的活菌浓度为5～10亿/ml；

(4)将植物固氮菌接种到PDA斜面上进行活化，然后将活化后的植物固氮菌接种到费道罗夫固氮液体培养基中，再将培养得到的种子液接种到费道罗夫固氮液体培养基中进行发酵，得到植物固氮菌种子液，所述植物固氮菌种子液的活菌浓度为2～10亿/ml；

(5)将上述种子液按比例进行混合均匀，得到所述菌种。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的土壤生物活化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将发酵培养基，灭菌后，冷却至室温；

(2)将菌种接种到发酵培养基中，于25～28℃，以100～300rpm的速度进行搅拌，通入1～2m³/h无菌空气，进行好氧发酵15～20h；

(3)加入发酵物料总重量的0.01-0.1％的溶菌酶，于25～28℃下，进行厌氧发酵7～10天；

(4)经100～200目过滤，加入发酵物料总重量的0.1～0.3％的保护剂后，进行灌装、封口。

10.根据权利要求9所述的土壤生物活化剂的制备方法，其特征在于，所述保护剂为抗坏血酸、山梨酸钾和苯甲酸钠按中重量比为1-4:10-20:10-20混合得到。