CN1125157C - 土壤团粒结构促进剂和土壤改良法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了土壤团粒结构促进剂和改良土壤的方法，所述促进剂利用微生物的氧化和环境活性及其多种代谢物，而不必大量使用农药或化肥，即可改善土壤固有的生产能力(肥沃程度)，它为作物提供的土壤中含易于利用的成分，从而使作物的产量增加，作物的味道得以改善。土壤团粒结构促进剂含有类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母中的至少一种。

Description

土壤团粒结构促进剂和土壤改良法
本发明涉及土壤团粒结构促进剂和改良土壤的方法。
人们一直认为在现代农业中，重要的是以多种方式育种和大量使用化肥和农药。实际上，人们已意识到具有强抗病力，高产量并节省时间和劳力的农业才是至关重要的。
然而，产量的增加目前已至极限，最近，又产生了下列问题。
第一个问题是环境问题，从化肥中释放的氮和磷流入河中，导致湖泊和沼泽的富营养化，产生水华和红潮。
另外，农药对工人自身的健康，以及附近的居民都有严重影响，农药作为残留化合物对消费者的健康也有损害。
第二个问题是由于使用化肥使土壤的生产能力过度增长，从而导致土壤的氧化，土壤变得衰竭，作物难以产生其原有的营养物质，味道也与原先的作物不同。为此，人们说以前生长在野地里的蔬菜味道鲜美。
第三个问题是用常规方法得到的产量已至极限。
本发明的目的是提供土壤团粒结构促进剂和改良土壤的方法，所述促进剂利用微生物的氧化和环境活性及其多种代谢物，而不必大量使用农药或化肥，即可改善土壤固有的生产能力(肥沃程度)，它为作物提供的土壤中含易于利用的成分，从而使作物的产量增加，作物的味道得以改善。
上述目的可通过下列(1)至(4)中的任一个实现。
(1)含有类干酪乳杆菌类干酪亚种(Lactobacillus paracasei subsp.paracasei)，病臭肠球菌(Enterococcus malodoratus)和解脂假丝酵母(Candida lipolytica)中的至少一种的土壤团粒结构促进剂。
(2)含有类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母的土壤团粒结构促进剂。
(3)改良土壤的方法，所述方法包括在土壤中施用类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母中的至少一种以培养作物。
(4)改良土壤的方法，所述方法包括在土壤中施用含有类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母的混合物以培养作物。
在本发明中，通过上述细菌和酵母的活性改善了土壤所固有的生产能力(肥沃程度)，提供的土壤中含作物易于利用的成分，籍此，提高了作物的产量，改善了作物的口味等等。
下文将解释本发明的具体内容。
本发明的土壤团粒结构促进剂含有类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母中的至少一种，优选含有所有这三种微生物。
乳杆菌是革兰氏阳性杆菌，它发酵糖，主要产生乳酸。已知从乳制品，下水道，青贮饲料和临床材料中可分离出类干酪乳杆菌类干酪亚种。至于类干酪乳杆菌类干酪亚种，优选使用本申请人遵照有关专利方法中所用微生物之保藏的国际认可的布达佩斯条约，国际保藏于国立生命科学和人体技术研究所，专利微生物保藏处，保藏号为DDD-a(入藏登记号为FERM BP-6463)的类干酪乳杆菌类干酪亚种(下文中将使用这种意义上的国际保藏)。
下文将阐述上述类干酪乳杆菌类干酪亚种的细菌学特性。
检测的项目                               检测结果
形态学                                   vacillus
革兰氏染色可能性                         +
孢子                                     -
泳动性                                   -
对氧的行为                               兼性厌氧
过氧化氢酶                               -
形成的乳酸                               L(+)
由葡萄糖产生气体                         -
由葡糖酸产生气体                         +
15℃时的生长                             +
45℃时的生长                             -
发酵糖的能力
扁桃苷                                   +
阿拉伯糖                                 -
七叶苷                                   +
果糖                                     +
半乳糖                                   +
葡萄糖                                   +
葡糖酸                                   +
乳糖                                     +
麦芽糖                                   +
甘露糖醇                                 +
甘露糖                                   +
松三糖                                  +
蜜二糖                                  -
棉子糖                                  -
鼠李糖                                  -
核糖                                    +
水杨苷                                  +
山梨醇                                  +
蔗糖                                    +
海藻糖                                  +
木糖                                    -微生物中DNA的GC含量(mol％)*1                46*1根据HPLC法
已知肠球菌是肠中的球菌，已知分离自干乳酪的一例肠球菌是病臭肠球菌。
至于病臭肠球菌，优选使用本申请人国际保藏于国立生命科学和人体技术研究所，专利微生物保藏处，保藏号为DDD-b(入藏登记号为FERMBP-6464)的病臭肠球菌。
下文将阐述上述病臭肠球菌的细菌学特性。
检测的项目                                  检测结果
形态学                                      链球菌
革兰氏染色可能性                            +
孢子                                        -
泳动性                                      -
对氧的行为                                  兼性厌氧
过氧化氢酶                                  -
由葡萄糖产生气体                            -
形成的乳酸                                  L(+)
15℃时的生长                                +
45℃时的生长                                -
在6.5％的NaCl存在下的生长                   +
在pH9.6下的生长                             +
在40％胆汁存在下的生长                      +
溶血作用                             α-溶血
精氨酸双水解酶                        -
马尿酸                                -
七叶苷的水解                          +
在0.1％亚甲蓝牛奶中的生长             -
VP反应                                -
酸的形成
木糖                                  -
鼠李糖                                +
蔗糖                                  +
乳糖                                  +
蜜二糖                                +
棉子糖                                +
松三糖                                +*1
甘油                                  -
阿东糖醇                              -*2
山梨醇                                +
甘露糖醇                              +
L-阿拉伯糖                            -
黄色染料的产生                        -
微生物中DNA的GC含量(mol％)*2          40*1非典型的特性*2根据HPLC法
假丝酵母属是属于不完全真菌的酵母，解脂假丝酵母具有脂肪酶，因此它是作为导致奶油，人造黄油等致劣的微生物被分离出的。已发现从橄榄，土壤和包括人的动物中分离的解脂假丝酵母的例子。
至于解脂假丝酵母，优选使用本申请人国际保藏于国立生命科学和人体技术研究所，专利微生物保藏处，保藏号为DDD-c(入藏登记号为FERMBP-6465)的解脂假丝酵母。
下文将阐述上述DDD-c，解脂假丝酵母的细菌学特性。
检测的项目                            检测结果营养细胞的形态学                    卵形-椭圆形-圆筒形
生长的形态学            多极出芽
液体培养物              观察到沉淀和表面薄层的形成(25℃，3天)
假菌丝体                形成(25℃，3天)
真菌                    形成(25℃，3天)
子囊孢子                在ADAMS，GORODKOWA，麦芽，YM，V-8和马
                        铃薯葡萄糖培养基中均未观察到其形成
发酵的能力
葡萄糖                  -
半乳糖                  -
蔗糖                    -
麦芽糖                  -
乳糖                    -
棉子糖                  -
同化的能力
半乳糖                  -
蔗糖                    -
麦芽糖                  -
纤维二糖                -
海藻糖                  -
乳糖                    -
蜜二糖                  -
棉子糖                  -
松三糖                  -
淀粉                    -
D-木糖                  -
L-阿拉伯糖              -
D-核糖                  +
L-鼠李糖                -
甘油                    +
赤藓糖醇                +
核糖醇                  -
D-甘露醇                +
乳酸盐                  +
琥珀酸盐                +
柠檬酸盐                +
肌醇                    -同化硝酸盐的能力                            -37℃下的生长                                -在缺乏维生素的培养基中的生长                -对尿素的分解                                少量DBB的颜色                                   -脂肪酶                                      +
如果培养基是一般的营养培养基，则上述三个微生物菌株可在任何培养基中生长良好。类干酪乳杆菌类干酪亚种和病臭肠球菌特别优选在MRS培养基中生长，解脂假丝酵母特别优选在YM培养基中生长。
当在约15-45℃下培养时，上述任一微生物菌株均生长良好。
在本发明提供的土壤改良法中，将通过分散上述三种微生物菌株中的至少一种制备得到的微生物分散制剂撒在土壤中以培养农作物。上述微生物分散制剂是上述微生物在液体培养基中的分散制剂。当微生物分散制剂含有所有三种微生物菌株时，微生物菌株量的比例并不重要，即当上述微生物菌株可以在水中共存时，取决于保存或培养条件它们以几乎恒定的量的比例稳定存在。然而，当适当设置保存或培养条件以得到下列量的比例时，可显著有效地显示出改良土壤的功能。
类干酪乳杆菌类干酪亚种                20-60％
病臭肠球菌                            20-60％
解脂假丝酵母                          10-30％
当准备将上述微生物分散制剂撒入土壤中时，用水稀释微生物分散制剂并喷洒经稀释的分散制剂。当稀释微生物分散制剂时，所得的经稀释的微生物分散制剂的浓度约为103-104个微生物/毫升。另外，经稀释的分散制剂的使用量优选约为每1平方米土壤1000至2000cc。当以大于上述范围的量使用经稀释的分散制剂时，未观察到对土壤的不利作用，即仅是考虑到花费才确定出使用量的上述上限。
优选以一组微生物被固定于载体的状态保留上述任一微生物菌株以使它们变得易于操作。
用于固定一组微生物的载体优选具有大的承载能力以承载微生物并使微生物易于激活。
优选载体选自石头和岩石(如珍珠岩和硅藻土)或其被粉碎的产物，砂砾，沙子，塑料，陶瓷(如矾土，硅石，天然沸石和人工沸石)和滑石。特别优选使用具有连续孔的有孔物质，如有孔陶瓷或有孔塑料。例如，优选使用通过在高温高压下热处理珍珠岩的粉碎产物，快速降压将其转变为有孔物质而得到的精细粉末(商品名：珍珠岩)，因为它具有使微生物粘附于其上并使微生物存活的特性。上述有孔物质的孔直径优选为约2至10μm。上述载体的形式可以是块，颗粒，粉末，精细粉末，板和针状物质中的任一种，而优选载体是平均颗粒直径为2mm或更小的粉末，特别优选平均颗粒直径约为50μm至1mm的粉末。可使用固定于上述载体上的一组微生物，所述微生物以包含在对水或气体有良好通透性的容器，如由布或编织网制成的容器中的状态存在。
另外，丝带或片状形式的机织织物或无纺织物也可用作上述载体。
当载体可以承载一组微生物时，可以将载体和本发明的微生物分散制剂混合，然后使混合物干燥，在载体上培养这一组微生物。
尽管随承载条件的不同而有所不同，被承载的一组微生物的量优选为5至20,000,000,000个微生物/cm3，更优选为10至10,000,000,000个微生物/cm3。
另外，上述三个微生物菌株无一表现出毒性。
实施例
参照下文实施例将更详细地解释本发明。
将菜子饼等溶解于水中，使之完全腐烂并老化以制备培养基，在通气条件下将保藏于上述专利微生物保藏处的DDD-a，DDD-b和DDD-c微生物接种于培养基中。用水将达到对数生长期的培养基稀释100倍，得到稀释的微生物分散制剂。以约1000cc/m2的量将微生物分散制剂撒入果园。微生物分散制剂中的微生物总数约为103/ml。另外，DDD-a∶DDD-b∶DDD-c的量的比例约为40∶40∶20％。
在相同条件下，在用与上述相同方式处理过的水稻田，高地田和果园(应用田，实施例)以及普通田(比较实施例)中培养多种作物。另外，将Cope Chemical K.K.提供的化肥(“Kumiai Kagaku Hiryo”，氮15％，磷酸15％，钾15％)重新调整为含13.3％氮，16.7％磷酸和11.7％钾，并以约60kg/10ha的量施用于上述应用田和普通田。结果，相对于普通田的结果而言，在应用田中取得了非常好的结果。结果
水稻收成：产量是原来的1.3至2倍，根长得更长，主茎更加粗壮，从而使水稻植株对台风具有高抗性。主茎长得更大，稻米的味道大大改善。
茄子：产量是原来的3至4倍，主茎和叶长得更大。
葫芦：产量是原来的1.5倍。
番茄：产量是原来的2倍。
马铃薯：产量是原来的3倍，块茎本身长得更大，淀粉含量更高。
西瓜：产量是原来的3倍，西瓜长得非常大，糖含量是原来的2倍。
南瓜：产量是原来的3倍，南瓜长得非常大，而且无孔。
桃子：产量是原来的2倍，糖含量是原来的2.5倍。
茶叶：维生素C的含量增加40％。
梨子：产量是原来的2倍，糖含量是原来的1.5倍。
一种中国卷心菜(Komatsuna)：产量是原来的1.5倍。
玉米：产量是原来的1.5倍。
卷心菜：产量是原来的1.2倍。
韭葱：产量是原来的1.4倍。
甘蔗：产量是原来的1.5倍，糖含量是原来的1.2倍。
蚕豆：产量是原来的1.5倍。
樱桃：产量是原来的1.2倍，糖含量是原来的1.3倍。
苹果：产量是原来的1.3倍，糖含量是原来的1.5倍。
胡萝卜：产量是原来的1.8倍。
菠菜：产量是原来的1.5倍。
通常，根据本发明，主茎长得更大，根长得更长，叶长得更大，光合作用的水平更高，因此，产量增加，糖含量增加，营养成分，如维生素的含量增加，生长速率增加，上述植物对风雨所致损害的抵抗力更强。
另外，当根据与上述相同的操作分别检测上述微生物的每一菌株时，产量低于联合使用三个微生物菌株得到的产量，同时还发现与普通田相比，各个微生物菌株的作用更高。
另外，使用土壤团粒结构促进剂6个月之后，分别分析上述应用田(其中施用了本发明的土壤团粒结构促进剂)和普通田的土壤。表1显示了结果。表1
检测的项目 普通田(比较实施例) 应用田(实施例)
氢离子的浓度 5.2 5.5
石灰饱和度 31％ 47％
氧化镁饱和度 16％ 22％
可交换的氧化镁 48mg 71mg
可交换的钾 28mg 70mg
钾饱和度 10％ 21％
有效的磷酸 60mg 85mg
碱饱和度 55％ 70％
可交换的氧化钙 178mg 252mg
腐殖土 7.0％ 7.2％
表1中清楚地表明：土壤在几乎所有的检测项目上都有所改善，据认为理由如下，土壤中存在的肥料成分被微生物分解成植物更易于吸收的成分。另外，土壤明显变成含有大量空气的粉末状态，这会导致适于植物根际以及微生物呼吸活性的条件，从而更利于促进植物的生长。
本申请以1998年8月18日提交的日本专利申请No.10-247811为基础，该申请的内容本文引为参考。

Claims (6)

1.含有类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母中的至少一种的土壤团粒结构促进剂。
2.权利要求1的土壤团粒结构促进剂，其含有类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母三者。
3.权利要求2的土壤团粒结构促进剂，其中类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母的含量分别是20-60％、20-60％和10-30％。
4.改良土壤的方法，所述方法包括在土壤中施用类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母中的至少一种以培养作物。
5.权利要求4的方法，其中在土壤中施用含有类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母三者的混合物。
6.权利要求5的方法，其中施用的混合物中类干酪乳杆菌类干酪亚种，病臭肠球菌和解脂假丝酵母的含量分别是20-60％、20-60％和10-30％。
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