CN110004091A - 一种微生物复合菌剂、土壤修复剂及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种微生物复合菌剂、土壤修复剂及制备方法和应用；微生物复合菌剂包括地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、酵母和固氮菌以及微生物生长助剂；该复合菌剂与有机质、多孔载体和表面活性素合理复配之后，形成防治土壤重茬病害的土壤修复剂；不仅可以补充重茬地流失的营养元素，还可以通过微生物的代谢作用产生抑菌抗菌物质，从而从多个角度全面改善重茬地的土壤理化性能和土壤结构；本发明通过多种途径对土壤重茬地进行土壤修复，提高了修复效果。

Description

一种微生物复合菌剂、土壤修复剂及制备方法和应用
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种微生物复合菌剂、土壤修复剂及制备方法和应用。
背景技术
同种或同科作物在同一块地连种三季或三季以上，就叫重茬。重茬(连作)地、实际是毒素、病毒和病毒病极严重的地。很多作物如豆科植物、瓜类、蔬菜、草莓及某些中草药等，都因重茬造成植物根部病菌，导致植物枯萎病，叶枯病，病毒病等危害，严重影响作物生长。
重茬病因有以下几种：
1、养分失调。每种作物都有喜好的固定养分，长期连作，它所喜好的这些养分必定不足，导致生长障碍。
2、自体中毒，小环境恶化。作物有吸收也有排泄，作物根系排泄的有害物质，如有机酸(或残根未清除)引起自体中毒，而土壤自身无法分解，会因连作而积累于土壤中，导致作物生育不良。
3、菌群失调，病原菌增多，该作物容易感染的病原菌和害虫(尤其是线虫)残留入壤中，因连作而积累，导致病害加重。
发生重茬障碍的根本原因是上茬遗留在土壤中的病菌、线虫大量滋生繁殖，土壤营养严重失调(重茬作物所需的营养元素减少了)、根系分泌自毒大量积累(重茬作物自身根系分泌物增多)，根的生长吸收能力降低，长势差。
重茬地种植农作物有下列危害：
1.病害增多。重茬会造成多种土传病害泛滥，如软腐病、根腐病、病毒病等。连年耕作使土壤中的病原菌不断积累，益生菌被严重抑制。重茬栽培幼苗时，由于幼苗抵抗力弱，这些病原菌很容易侵入植物体，导致多种病害不断发生，危害植物健康。
2.营养不足。同种植物对营养的要求是固定的，连续栽种会使土壤中的营养元素匮乏，作物营养失衡，难以正常生长。细心的种植户可能已经发现，重茬地投入的肥料量会逐年增加，单纯的肥料费用就已经加重养殖户的经济负担！
3.毒害严重。重茬造成的自毒危害也不容忽视。植物在生长过程中会产生一些有毒物质，这些物质会对植株的生长起到明显的抑制作用，直接影响作物生长。
4.土壤问题。重茬问题引发的化肥使用量增多、益生菌减少等会导致土壤结构破坏，酸碱度变化，盐类积累，容易引起土壤盐碱化等问题的发生，影响作物产量。
解决重茬问题，一般采用如下应对措施：
1、平衡施肥，包括氮、磷、钾平衡，大量元素和中微量元素平衡。
2、调理土壤：调整土壤酸碱值，使酸化、板结、老化的土壤改善成疏松土壤。
3、增施微生物菌剂：补充土壤益生菌，抑制有害菌滋生，调节土壤菌系平衡，改善土壤生态环境。
但是上述几种措施都存在作用单一的缺陷，土壤修复效果欠佳。
发明内容
为解决上述技术问题，本申请提供了一种微生物复合菌剂、土壤修复剂及制备方法和应用。通过多种途径对土壤重茬地进行土壤修复，提高了修复效果。
本发明为达到上述技术目的，采用的技术方案如下：
技术方案一：
一种微生物复合菌剂，包括含量大于等于1.52×1010cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌、含量大于等于1.20×1011cfu/mL的固氮菌、含量大于等于1.42×1011cfu/mL的地衣芽孢杆菌、含量大于等于1.02×1011cfu/mL酵母以及微生物生长助剂；所述微生物生长助剂为棉籽壳粉末和复合酶按照质量比2-4:1形成的混合物。
胶冻样芽孢杆菌具有分解硅酸盐矿物、溶磷、解钾、固氮等作用，不仅可以提高土壤中可溶性磷、钾的含量，还可以促进植物生长、提高抗病性。胶冻样芽孢杆菌可以有效防治由于长期片面施用氮、磷、钾肥而导致的植物生理性缺素症，可以特色增加植物的第四大营养元素--硅元素的吸收利用，提高植物根茎韧皮部强度、增加叶片蜡质层的厚度。胶冻样芽孢杆菌既可预防和减少灰霉病、霜霉病、枯黄萎病、白粉病、炭疽病等土传生物病害和线虫的侵染，增强农作物抗病、和抗倒伏能力；又可减少植株茎叶水分蒸腾、保水抗旱，增强光合作用、增产增收。胶冻样芽孢杆菌可以分解活化土壤中的大、中、微量等不溶于水的难吸收的营养元素，提高土壤肥力，改善作物生长发育必需的十七种营养元素的供应效果(如氮、磷、钾、硅、钙、镁、硫、铁、硼、钼、锌、铜等)；胶冻样类芽孢杆菌还可与氮、磷、钾化肥配合使用，可以减少化肥的固定，提高化肥的利用率。胶冻样芽孢杆菌的自身代谢产物可以产生多种有益物质，如赤霉素、吲哚乙酸、细胞分裂素等，促进作物生长；胶冻样类芽孢杆菌在作物根部形成有益菌群，抑制和阻碍了有害病菌的生长，使植株健壮成长。胶冻样芽孢杆菌可以显著增加土壤中有机质的含量，改善土壤的团粒结构，长期使用胶冻样芽孢杆菌可以疏松土壤、增加作物呼吸、消除板结、可以平衡调节土壤的酸碱度，使土壤更加适宜作物生长。
地衣芽孢杆菌具有耐盐性能，可以代谢产生生物有机肥，改良由于重茬导致的土壤板结。
碳氮比过大的有机物分解矿化较困难或速度很慢。这是由于微生物本身的碳氮比为5:1，当微生物分解有机物时，同化5份碳时约需要同化1份氮来构成它自身细胞体，而在同化(吸收利用)1份碳时需要消耗4份有机碳来取得能量，所以微生物吸收利用1份氮时需要消耗利用25份有机碳。也就是说，微生物对有机质的正当分解的碳氮比为25：1。如果碳氮比过大，微生物的分解作用就慢，而且要消耗土壤中的有效态氮素。因此，当微生物生长助剂的碳氮比越接近25:1，微生物生长助剂对微生物的生长促进作用就越强。棉籽壳的碳氮比为27.6，最接近25:1，因此，以棉籽壳粉末为微生物生长助剂，可以有效促进微生物的生长繁殖。用复合酶对棉籽壳粉末进行一定程度的酶解，可以提高其生物利用率。
优选的，所述复合酶为质量比为纤维素酶：木聚糖酶：果胶酶＝5:2:2形成的复合酶。棉籽壳的外表皮层为角质、蜡质、果胶，纤维素栅栏层为果胶、半纤维素和木质素；内色素层和外色素层为主要化学组分一致，带有酚类化合物的木质素为主，无色层主要以木质素类芳环化合物为主，棉籽壳中含量最高的为半纤维素和木质素，通过大量实验证明质量比为纤维素酶：木聚糖酶：果胶酶＝5:2:2形成的复合酶对棉籽壳的酶解作用最强。
优选的，所述棉籽壳粉末的细度为150-200目。通过机械破碎提高棉籽壳粉末的比表面积，有利于进一步提高复合酶的作用。
作为本发明的进一步改进，所述微生物生长助剂为棉籽壳粉末和复合酶按照质量比3:1形成的混合物。
作为本发明的进一步改进，还包括含量大于等于1.37×1012cfu/mL光合菌。
光合菌能进行光合作用，利用光能进行光合作用，利用光能同化二氧化碳或其他有机物。光合菌细胞内只有一个光系统，即PSI，光合作用的原始供氢体不是水，而是硫化氢(或一些有机物)，这样它进行光合作用的结果是产生了氢气，分解有机物，同时还能固定空气的分子氮生成氨。光合菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。光合菌在厌氧光照条件下，能利用低级脂肪酸、多种二羧酸、醇类、糖类、芳香族化合物等低分子有机物作为光合作用的电子受体，进行光能异养生长。在黑暗条件下能利用有机物作为呼吸基质进行好氧或异氧生长。光合菌不仅能在厌氧光照下利用光能同化CO2，而且还能在某些条件下进行固氮作用和在固氮酶作用下产氢，改善土壤透气性。
技术方案二：
一种防治重茬病害的土壤修复剂，以重量份计，包括上述微生物复合菌剂2-5份、多孔载体45-55份、有机质25-35份以及表面活性素5-8份。表面活性素是枯草芽孢杆菌产生的脂肽类表面活性剂，是一种微生物表面活性剂，该微生物表面活性剂可以提高微生物在多孔载体中的负载量。
作为本发明的进一步改进，所述有机质包括20-30wt％草炭粉、20-25wt％豆粕、25-30wt％发酵动物粪便以及22-28％的杜仲木屑。
作为本发明的进一步改进，所述多孔载体为硅藻土，还可以为稻壳灰。多孔载体比表面积大，具有很强的离子交换能力，能够富集土壤中的毒性物质，微生物吸附于多孔载体中，对毒性物质的分解和固定作用达到最佳状态，同时具有缓释作用，可以将微生物代谢物质缓慢释放至土壤中，延长了修复剂的作用时间。
技术方案三：
一种土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将微生物复合菌剂和有机质混合后加入灭菌纯净水，混合均匀后形成泥状混合物，在35-40℃密封环境下保温静置8-12h；有机质中富含各种微生物生长所需营养物质，该步骤可以对微生物进行初步活化；
(2)自然降温至室温，加入表面活性素，搅拌均匀；
(3)加入灭菌纯净水形成混悬液，搅拌均匀；
(4)加入多孔载体，超声30-45min；以提高除多孔载体外的其他物质在多孔载体中的分散量；
(5)脱水干燥，造粒。
技术方案四：
一种防治重茬病害的土壤修复剂在土壤修复方面的应用。
进一步的，该土壤修复剂的使用方法为沟施或穴施。
本发明具有如下技术效果：
本发明通过将地衣芽孢杆菌、胶冻样芽孢杆菌、酵母和固氮菌进行合理复配，彼此促进，产生了协同增效作用，形成的复合菌剂对于重茬地病害防治具有显著功效。
该复合菌剂与有机质、多孔载体和表面活性素合理复配之后，形成的土壤修复剂不仅可以补充重茬地流失的营养元素，还可以通过微生物的代谢作用产生抑菌抗菌物质，从而从多个角度全面改善重茬地的土壤理化性能和土壤结构。
该土壤修复剂经过对复合菌种的预活化，可以提高复合菌种的活性，缩短与土壤的磨合时间。超声作用一方面可以使各组分充分混合，充分分散，另一方面有助于提高多孔载体的负载量。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
一种防治重茬病害的土壤修复剂，以重量份计，包括上述微生物复合菌剂2-5份、硅藻土45-55份、有机质25-35份以及表面活性素5-8份。
该土壤修复剂的制备方法包括如下步骤：
(1)将微生物复合菌剂和有机质混合后加入灭菌纯净水，混合均匀后形成泥状混合物，在35-40℃密封环境下保温静置12h；有机质中富含各种微生物生长所需营养物质，该步骤可以对微生物进行初步活化；
(2)自然降温至室温，加入表面活性素，搅拌均匀；
(3)加入灭菌纯净水形成混悬液，搅拌均匀；
(4)加入多孔载体，超声45min；以提高除多孔载体外的其他物质在多孔载体中的分散量；
(5)脱水干燥，造粒。
实施例1-4的各组分配比见表1。
表1
实施例1-4的微生物复合菌剂包括含量大于等于1.52×1010cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌、含量大于等于1.20×1011cfu/mL的固氮菌、含量大于等于1.42×1011cfu/mL的地衣芽孢杆菌、含量大于等于1.02×1011cfu/mL酵母、含量大于等于1.37×1012cfu/mL的光合菌以及微生物生长助剂；所述微生物生长助剂为棉籽壳粉末和复合酶按照质量比3:1形成的混合物；所述微生物生长助剂的总量为微生物总含量的3倍。
所述胶冻样芽孢杆菌为市售产品，采购自山东鑫卓源化工有限公司的胶冻样芽孢杆菌菌剂；所述的固氮菌为市售产品，采用的扬州市海诚生物技术有限公司的圆褐固氮菌菌剂；所述地衣芽孢杆菌为市售产品，采用的是济南金华峰辉生物科技有限公司的地衣芽孢杆菌菌剂，型号667；所述酵母为市售产品，采用的是无锡盛世宏程生物科技有限公司生产的食品级酵母菌剂。所述的光合菌为市售产品，采购自济南奥凯化工有限公司的光合细菌菌剂，型号1688。上述几种菌剂为等比例混合。
所述有机质包括20wt％草炭粉、24wt％豆粕、28wt％发酵动物粪便以及28％的杜仲木屑。所述有机质的细度为100-150目，为干燥粉末。
实施例5与实施例2的区别在于，所述微生物生长助剂为棉籽壳粉末和复合酶按照质量比分别2:1形成的混合物。其余均相同。
实施例6与实施例2的区别在于，所述微生物生长助剂为棉籽壳粉末和复合酶按照质量比分别4:1形成的混合物。其余均相同。
实施例7与实施例2的区别在于，所述有机质包括26wt％草炭粉、22wt％豆粕、30wt％发酵动物粪便以及22％的杜仲木屑。其余均相同。
实施例8与实施例2的区别在于，所述有机质包括30wt％草炭粉、20wt％豆粕、25wt％发酵动物粪便以及25％的杜仲木屑。其余均相同。
实施例9与实施例2的区别在于，多孔载体为稻壳灰。
对比例1：无微生物复合菌剂，其余同实施例3。
对比例2：无有机质，其余同实施例3。
对比例3：无硅藻土，其余同实施例3。
对比例4：无表面活性素，其余同实施例3。
对比例5：无预活化步骤，其余同实施例3。
试验例：
选取连续三年种植黄瓜的试验田，均分成15块，每块面积为67㎡，分别记为试验田1-9、对比试验田1-5和空白对比试验田。
将实施例1-9和对比例1-5的土壤修复剂采用沟施的方式分别施用到对应的试验田中，施用量为15kg/块，空白对比试验田不做处理。
施肥三天后进行黄瓜播种，采用露天栽培方式进行常规管理，试验田1-9、对比试验田1-5和空白对比试验田的各环节管理均相同。黄瓜开花时，对瓜秧进行形态观察，黄瓜成熟之后，对各试验田内的黄瓜进行称重和分级。结果见表2。
表2
黄瓜等级划分：
等级一：深绿色，瓜条较直，低把在1cm---2cm左右，横径在2cm---2.5cm，上下一至，瓜条长度在20cm左右。果实硬实，外观良好、干净、外表一层小刺，瓜头带花。
等级二：深绿色，瓜条较直，低把在2cm---4cm左右，横径在3cm---4cm，上下一至，瓜条长度在20cm左右。果实硬实，外观良好、干净。
等级三：深绿色，瓜条较直，低把在2cm---3cm左右，横径上下不一至，瓜条长度在20cm左右。果实外观不好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种微生物复合菌剂，其特征在于，包括含量大于等于1.52×1010cfu/mL的胶冻样芽孢杆菌、含量大于等于1.20×1011cfu/mL的固氮菌、含量大于等于1.42×1011cfu/mL的地衣芽孢杆菌、含量大于等于1.02×1011cfu/mL酵母以及微生物生长助剂；所述微生物生长助剂为棉籽壳粉末和复合酶按照质量比2-4:1形成的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种微生物复合菌剂，其特征在于，所述微生物生长助剂为棉籽壳粉末和复合酶按照质量比3:1形成的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种微生物复合菌剂，其特征在于，还包括含量大于等于1.37×1012cfu/mL光合菌。
4.一种防治重茬病害的土壤修复剂，其特征在于，以重量份计，包括权利要求3所述的微生物复合菌剂2-5份、多孔载体45-55份、有机质25-35份以及表面活性素5-8份。
5.根据权利要求4所述的一种防治重茬病害的土壤修复剂，其特征在于，所述有机质包括20-30wt％草炭粉、20-25wt％豆粕、25-30wt％发酵动物粪便以及22-28％的杜仲木屑。
6.根据权利要求4所述的一种防治重茬病害的土壤修复剂，其特征在于，所述多孔载体为硅藻土。
7.根据权利要求4-6任一项所述的一种防治重茬病害的土壤修复剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将微生物复合菌剂和有机质混合后加入灭菌纯净水，混合均匀后形成泥状混合物，在35-40℃密封环境下保温静置8-12h；
(2)自然降温至室温，加入表面活性素，搅拌均匀；
(3)加入灭菌纯净水形成混悬液，搅拌均匀；
(4)加入多孔载体，超声30-45min；
(5)脱水干燥，造粒。
8.如权利要求4所述的防治重茬病害的土壤修复剂在土壤修复方面的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，土壤修复剂的使用方法为沟施或穴施。
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