CN111088168B - 含有复合菌剂的盐碱土改良剂及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

发明的目的是为了解决现有盐碱地改良技术存在的问题，提供一种含有复合菌剂的盐碱土改良剂及制备方法和应用。本发明的盐碱土改良剂由摩西球囊霉和巴西固氮螺霉与固体载体组成，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌总数与固体载体的质量比为1×105~9×107个/克，摩西球囊霉与巴西固氮螺霉的个数比为1:0.2~5。该盐碱土改良剂对海滨盐碱土改良具有较好作用，该盐碱土改良剂的应用是一种操作简单、成本低、无污染的微生物生态改良盐碱地的方法。

Description

含有复合菌剂的盐碱土改良剂及制备方法和应用
技术领域
本发明属于盐碱地改良技术领域，具体涉及一种含有微生物复合菌剂的滨海盐碱地改良剂及制备方法和应用。
背景技术
我国盐碱地分布广泛，约有9.9×107hm2，其中滨海盐碱地占比近40%。这些盐碱地虽能种植作物，但成活率不高。根据研究发现，当土壤处于中等盐渍土水平 (含盐量在0.3%～1.0%之间) 时，农作物会减产95%左右，重度盐碱地的种植状况更加严峻。
现有发明专利技术中，改良滨海盐碱地一般采用物理改良、施加有机肥料、添加化学改良剂等方式。物理改良通过平整土地、客土、压沙、松土、抬田等措施，破坏土壤毛细作用，阻断盐分向地表的进一步聚集；但是客土法工程量大，费用高，经济成本不合算是制约其推广应用的重要原因。化学改良主要是指向土壤中加入化学物质，以达到降低土壤 pH、碱化度以及改善土壤结构的目的；主要的化学改良剂包括石膏、磷石膏、脱硫石膏、硫磺、腐殖酸、糠醛渣等物质；但土壤出现盐碱地很大一部分就是因为大量的使用化肥农药，导致土壤板结，慢慢的恶化，最终被破坏，因此，添加化学改良剂并不是长久之计。
专利（CN201610351125.8）公布了一种改良盐碱地的复合微生物有机肥料，利用枯草芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、硅酸盐细菌、霉菌、黄腐酸、氨基酸、膨润土等按照一定的比例混合进行盐碱土改良，能够有效降低土壤pH，增加土壤有机物质，提高作物产量。但该方法原料种类繁多，工艺过程需200℃高温，肥料腐熟周期较长。
专利（CN201610624191.8）公布了一种改良盐碱地的复合微生物有机药肥，将圆褐固氮菌、绿色木霉、白僵菌、巨大芽孢杆菌、弗氏链霉菌、苏云金芽孢杆菌、嗜盐嗜碱杆菌、胶冻样芽胞杆菌、阿维菌素菌渣、动物粪便、糠麸、锯末、秸秆、草炭、枯草芽孢杆菌、酿酒酵母、嗜酸乳杆菌、蓖麻、桃叶、银杏叶、苍耳、花椒、辣椒、脱硫石膏、硼砂、海泡石、麦饭石、方解石、磷矿石按一定比例混合制成固体混合肥料，并喷洒由腐植酸、醋糟、聚乳酸、马来酸酐、木醋酸和氨基酸组成的酸性改良液，对盐碱地进行改良，能有效降低盐碱地pH，促进植物生长，解决病虫害。但该方法所需原料种类繁多，成本较高。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有盐碱地改良技术存在的问题，提供一种含有复合菌剂的盐碱土改良剂及制备方法和应用。该盐碱土改良剂对海滨盐碱土改良具有较好作用，该盐碱土改良剂的应用是一种操作简单、成本低、无污染的微生物生态改良盐碱地的方法。
本发明的技术方案之一为，一种含有复合菌剂的盐碱土改良剂，由摩西球囊霉和巴西固氮螺霉与固体载体组成，其中，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌总数与固体载体的质量比为1×105~9×107个/克，摩西球囊霉与巴西固氮螺霉的个数比为1:0.2~5。
上述的盐碱土改良剂中，所述固体载体中各组分的质量百分比为：草炭土40~50%，活性炭20~30%，锯末10~15%，稻壳10~15%。
上述的盐碱土改良剂中，所述固体载体中的草炭土、活性炭、锯末和稻壳均为干燥的并且经过过60目筛和灭菌处理。
上述的盐碱土改良剂中，所述摩西球囊霉的保藏编号为CGMCC NO.11662，所述巴西固氮螺霉的保藏编号为CGMCC 1.5808，均来自中国普通微生物菌种保藏管理中心。
本发明的技术方案之二为，上述盐碱土改良剂的制备方法，包括如下步骤：
1）菌液的制备
将摩西球囊霉和巴西固氮螺霉分别培养，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉发酵液的有效活菌数均为1×105~1×107CFU/mL，再将摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的发酵液按照体积比1:0.2~5混合，使混合发酵液中的有效活菌数为1×105~9×107CFU/mL；
或者，将摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的一级种子液混合，使摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌数比为1:0.2~5，再发酵至混合发酵液中的有效活菌数为1×105~9×107CFU/mL；
2）固体载体的制备
取草炭土、活性炭、锯末和稻壳，风干、研磨、再过60目筛，按质量百分比草炭土40~50%、活性炭20~30%、锯末10~15%、稻壳10~15%的比例混合均匀，然后灭菌处理并干燥；
3）盐碱土改良剂制备
将混合发酵液与固体载体混合均匀，干燥后，既得盐碱土改良剂。
本发明的技术方案之三为，上述盐碱土改良剂的应用，为用于滨海盐碱地的改良，具体方法为：在滨海盐碱地中按1500~2000g/m2的量施加盐碱土改良剂，再将盐碱地翻耕20~40cm，使盐碱土改良剂与盐碱土混合均匀，平衡5~10天，即可种植植物。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明将能在高渗透压条件下生长发育的摩西球囊霉与巴西固氮螺霉进行液体纯种活化，获得高活性的培养液。
2、本发明提供的盐碱土改良剂具有在土壤中活性高、生长迅速、成本低、对环境不造成二次污染的特点，便于原位生物修复的应用。
3、该方法在使用过程中工艺简单，可以大范围生产使用。
4、施入微生物有利于改善土壤微环境的理化性质，提高土壤中空气和水分固持能力，增加土壤的阳离子交换量，促进了土壤中有机质的释放，增强土壤保肥能力。
5、改良剂表面含有的羰基、羧基等官能团为微生物生长提供了附着位点，有利于微生物利用无机盐离子，降低土壤盐分。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明创造的实施方式不限于此。
以下实施例中菌液的制备方法为：
（1）种子液的制备
采用固体培养基在28~30℃、180~200r·min-1的摇床上培养2d，对待用真菌摩西球囊霉和巴西固氮螺霉进行活化。将活化后的供试菌株接种到经高温灭菌处理的加入液体培养基的锥形瓶中进行扩繁，在28~30℃、180~220r·min-1的摇床上振荡18~24h，再用无菌水将菌液稀释至1×105~1×107CFU/mL（血球计数板计数）；
固体培养基配制：所用培养基成分为在水中加入马铃薯浸粉6.0g/L、葡萄糖20.0g/L、琼脂20.0g/L，pH=5.6±0.2。
液体培养基配制：所用培养基成分为在水中加入蛋白胨：5.0g/L、酵母浸粉：2.0g/L、葡萄糖20.0g/L、磷酸氢二钾1.0g/L、硫酸镁0.5g/L，pH=6.4±0.2。
（2）复合菌液的制备
将上述各菌种的一级种子液按照液体培养基的2%~10%的体积百分比转接到液体培养基内发酵培养24~48h。发酵条件为，罐温30-35℃、罐压0.02-0.06 MPa、通气量1：1.0~1.5 v/v/min、搅拌速度280~300 r/min；得到的混合真菌发酵液中的有效活菌为1×105~9×107CFU/mL。
实施例1
一种盐碱土改良剂，由摩西球囊霉和巴西固氮螺霉与固体载体组成。其中，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌总数与固体载体的质量比为1×107个/克，摩西球囊霉与巴西固氮螺霉的有效活菌个数比为1:1；固体载体由经风干、研磨、过60目筛的草炭土、活性炭、锯末和稻壳按质量比5：3：1：1混合、灭菌得到。
上述盐碱土改良剂的制备方法为：
1）菌液的制备方法
菌液的制备方法如上所述，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉一级种子液的浓度分为2×105CFU/mL、3×105CFU/mL；接种量分别为液体培养基体积的3%、2%；发酵至发酵液中的有效活菌为1×107CFU/mL。
2）固体载体的制备
将草炭土、活性炭、锯末和稻壳风干、研磨，过60目筛，按质量比5：3：1：1将草炭土、活性炭、锯末、稻壳配比混合均匀后，120℃灭菌30 min，风干备用；
3）盐碱土改良剂制备
发酵液与固体载体按液固比1.0mL/g混合均匀，通风干燥后，制得盐碱土改良剂。
上述盐碱土改良剂改良滨海盐碱地的方法为：
以位于河北省沧州市海兴县的滨海盐碱地为研究对象，选取100m2作为实验场地，按2000g/m2的量施加盐碱土改良剂，将盐碱土翻土30cm，使盐碱土改良剂与盐碱土混合均匀，平衡一周后种植碱蓬。
对比例1
一种盐碱土改良剂，由摩西球囊霉与固体载体组成。其中，摩西球囊霉的有效活菌数同每克实施例1盐碱土改良剂中摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌数的总和；固体载体同实施例1。
制备方法和使用方法同实施例1，区别在于，制备方法步骤1）中摩西球囊霉有效活菌为1×107CFU/mL，采用的盐碱地为实施例1盐碱地的旁边。
对比例2
一种盐碱土改良剂，由巴西固氮螺霉与固体载体组成。其中，巴西固氮螺霉的有效活菌数同每克实施例1盐碱土改良剂中摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌数的总和；固体载体同实施例1。
制备方法和使用方法同实施例1，区别在于，制备方法步骤1）中巴西固氮螺霉有效活菌为1×107CFU/mL，采用的盐碱地为实施例1盐碱地的旁边。
对比例3
一种盐碱土改良剂，由摩西球囊霉和巴西固氮螺霉组成。
上述盐碱土改良剂的制备方法为：
发酵液中的有效活菌同实施例1的步骤1）。
上述盐碱土改良剂改良滨海盐碱地的方法为：
采用的盐碱地为实施例1盐碱地的旁边，按2000mL/m2的量向盐碱土施加盐碱土改良剂，将盐碱土翻土30cm，使盐碱土改良剂与盐碱土混合均匀。
种植碱蓬60天后，对实施例1和对比例1~3盐碱土改良剂处理过的盐碱土的土壤指标以及植物株高、根长、叶绿素含量进行测定：
土壤生物量碳采用容量分析法；植物叶绿素含量采用分光光度法。
实验测定结果如表1所示：
表1、不同处理对土壤理化性质和植物的影响
土壤pH 土壤含盐量（%） 土壤有机质（%） 土壤生物量碳（g/kg） 植物成活率 植物株高（cm） 植物根长（cm） 植物叶绿素含量（mg/g）
实施例1 7.69 0.13 0.87 36.67 80% 39 8.5 3.93
对比例1 7.98 0.18 0.72 35.09 59% 35 7.7 3.41
对比例2 8.03 0.19 0.65 34.28 56% 33 7.4 3.44
对比例3 8.27 0.21 0.54 30.57 47% 30 6.3 3.26
空白 8.55 0.30 0.45 28.74 30% 26 5.7 3.01
如表中的数据所示：实施例1与空白组相比，改良剂能显著降低土壤pH和含盐量，提高土壤有机质和生物量碳，显著改善了碱蓬生长状况，成活率、根长、株高以及叶绿素含量均有显著提高。施加改良剂的实施例1的改良效果，明显优于只施加摩西球囊霉与固体载体的对比例1、只施加巴西固氮螺霉与固体载体的对比例2和只施加了复合菌剂的对比例3。
实施例2
一种盐碱土改良剂，由摩西球囊霉和巴西固氮螺霉与固体载体组成。其中，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌总数与固体载体的质量比为5.2×106个/克，摩西球囊霉与巴西固氮螺霉的有效活菌个数比为1:0.2；固体载体由经风干、研磨、过60目筛的草炭土、活性炭、锯末和稻壳按质量比4：3：1.5：1.5混合、灭菌得到。
上述盐碱土改良剂的制备方法为：
1）菌液的制备方法
菌液的制备方法如上所述，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉一级种子液的浓度均为2×105CFU/mL；接种量分别为液体培养基体积的10%，2%；发酵至发酵液中的有效活菌为5.2×106CFU/mL。
2）固体载体的制备
将草炭土、活性炭、锯末和稻壳风干、研磨，过60目筛，按质量比4：3：1.5：1.5将草炭土、活性炭、锯末、稻壳配比混合均匀后，120℃灭菌30 min，风干备用；
3）盐碱土改良剂制备
发酵液与固体载体按液固比1.0mL/g混合均匀，通风干燥后，制得盐碱土改良剂。
上述盐碱土改良剂改良滨海盐碱地的方法为：
以位于河北省沧州市海兴县的滨海盐碱地为研究对象，选取100m2作为实验场地，按1500g/m2的量施加盐碱土改良剂，将盐碱土翻土20cm，使盐碱土改良剂与盐碱土混合均匀，平衡一周后种植碱蓬。
测定结果如表2所示：
表2、土壤理化性质和植物的变化
土壤pH 土壤含盐量（%） 土壤有机质（%） 土壤生物量碳（g/kg） 植物成活率 植物株高（cm） 植物根长（cm） 植物叶绿素含量（mg/g）
实施例2 7.73 0.15 0.83 36.98 76% 37 8.1 3.79
实施例3
一种盐碱土改良剂，由摩西球囊霉和巴西固氮螺霉与固体载体组成。其中，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉的有效活菌总数与固体载体的质量比为1.4×105个/克，摩西球囊霉与巴西固氮螺霉的有效活菌个数比为1:5；固体载体由经风干、研磨、过60目筛的草炭土、活性炭、锯末和稻壳按质量比5：2：1.5：1.5混合、灭菌得到。
上述盐碱土改良剂的制备方法为：
1）菌液的制备方法
菌液的制备方法如上所述，摩西球囊霉和巴西固氮螺霉一级种子液的浓度均为2×105CFU/mL；接种量分别为液体培养基体积的2%，10%；发酵至发酵液中的有效活菌为7×105CFU/mL。
2）固体载体的制备
将草炭土、活性炭、锯末和稻壳风干、研磨，过60目筛，按质量比4：3：1.5：1.5将草炭土、活性炭、锯末、稻壳配比混合均匀后，120℃灭菌30 min，风干备用；
3）盐碱土改良剂制备
发酵液与固体载体按液固比0.2mL/g混合均匀，通风干燥后，制得盐碱土改良剂。
上述盐碱土改良剂改良滨海盐碱地的方法为：
以位于河北省沧州市海兴县的滨海盐碱地为研究对象，选取100m2作为实验场地，按1750g/m2的量施加盐碱土改良剂，将盐碱土翻土40cm，使盐碱土改良剂与盐碱土混合均匀，平衡一周后种植碱蓬。
测定结果如表3所示：
表3、土壤理化性质和植物的变化
土壤   pH 土壤含盐量（%） 土壤有机质（%） 土壤生物量碳（g/kg） 植物成活率 植物株高（cm） 植物根长（cm） 植物叶绿素含量（mg/g）
实施例3 7.81 0.147 0.85 37.01 74% 36 8.3 3.61

Claims (5)

1.一种含有复合菌剂的盐碱土改良剂，其特征在于，由摩西球囊霉和巴西固氮螺菌与固体载体组成，其中，摩西球囊霉和巴西固氮螺菌的有效活菌总数与固体载体的质量比为1×105~9×107个/克，摩西球囊霉与巴西固氮螺菌的个数比为1:0.2~5；
所述摩西球囊霉的保藏编号为CGMCC NO.11662，所述巴西固氮螺菌的保藏编号为CGMCC 1.5808。
2.根据权利要求1所述的盐碱土改良剂，其特征在于，所述固体载体中各组分的质量百分比为：草炭土40~50%，活性炭20~30%，锯末10~15%，稻壳10~15%。
3.根据权利要求2所述的盐碱土改良剂，其特征在于，所述固体载体中的草炭土、活性炭、锯末和稻壳均为干燥的并且经过过60目筛和灭菌处理。
4.权利要求1所述的盐碱土改良剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）菌液的制备
将摩西球囊霉和巴西固氮螺菌分别培养，摩西球囊霉和巴西固氮螺菌发酵液的有效活菌数均为1×105~1×107CFU/mL，再将摩西球囊霉和巴西固氮螺菌的发酵液按照体积比1:0.2~5混合，使混合发酵液中的有效活菌数为1×105~9×107CFU/mL；
或者，将摩西球囊霉和巴西固氮螺菌的一级种子液混合，使摩西球囊霉和巴西固氮螺菌的有效活菌数比为1:0.2~5，再发酵至混合发酵液中的有效活菌数为1×105~9×107CFU/mL；
2）固体载体的制备
取草炭土、活性炭、锯末和稻壳，风干、研磨、再过60目筛，按质量百分比草炭土40~50%、活性炭20~30%、锯末10~15%、稻壳10~15%的比例混合均匀，然后灭菌处理并干燥；
3）盐碱土改良剂制备
将混合发酵液与固体载体混合均匀，干燥后，既得盐碱土改良剂。
5.权利要求1所述的盐碱土改良剂的应用，其特征在于，为用于滨海盐碱地的改良，具体方法为：在滨海盐碱地中按1500~2000g/m2的量施加盐碱土改良剂，再将盐碱地翻耕20~40cm，使盐碱土改良剂与盐碱土混合均匀，平衡5~10天，即可种植植物。
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