CN113149787A - 一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法 - Google Patents

一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113149787A
CN113149787A CN202110363422.5A CN202110363422A CN113149787A CN 113149787 A CN113149787 A CN 113149787A CN 202110363422 A CN202110363422 A CN 202110363422A CN 113149787 A CN113149787 A CN 113149787A
Authority
CN
China
Prior art keywords
soil
phosphorus
solubilizing bacteria
phosphate
obligate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110363422.5A
Other languages
English (en)
Inventor
丁园
侯馨洁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanchang Hangkong University
Original Assignee
Nanchang Hangkong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanchang Hangkong University filed Critical Nanchang Hangkong University
Priority to CN202110363422.5A priority Critical patent/CN113149787A/zh
Publication of CN113149787A publication Critical patent/CN113149787A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
    • C05B7/00—Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01B—SOIL WORKING IN AGRICULTURE OR FORESTRY; PARTS, DETAILS, OR ACCESSORIES OF AGRICULTURAL MACHINES OR IMPLEMENTS, IN GENERAL
    • A01B79/00—Methods for working soil
    • A01B79/02—Methods for working soil combined with other agricultural processing, e.g. fertilising, planting
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
    • C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
    • C05G3/00—Mixtures of one or more fertilisers with additives not having a specially fertilising activity
    • C05G3/80—Soil conditioners

Abstract

本发明公开了一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法，步骤包括：（1）获取专性解磷菌：以缺磷土壤为基质，筛选专性解磷菌并进行富集；（2）制备功能性调理剂：将专性解磷菌扩增后负载到蒙脱石上，制备蒙脱石@解磷菌，再与过磷酸钙配制功能性调理剂；（3）功能性调理剂的应用：向缺磷土壤中均匀喷洒步骤（2）制备的功能性调理剂。本发明的方法综合了微生物技术、大比表面积载体、施加磷肥的优势，科学有效地解决了缺磷土壤磷肥有效性低的瓶颈问题，相比单加磷肥，土壤速效磷显著增加，土壤速效磷等级提升；本发明的功能性调理剂的原材料易于获取，价格适宜；且本发明方法操作简便，易于实际操作。

Description

一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法
技术领域
本发明属于土壤理化性质改良技术领域，具体涉及一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法。
背景技术
土壤作为植物磷素的供给源，其速效磷含量的高低直接影响着植物的生长发育。据报道，我国约74％的耕地土壤缺磷，土壤中95％以上的磷为无效态磷，不能被植物有效吸收和利用。因此，提高土壤磷素的利用效率和合理施用磷肥是现阶段提高速效磷的重要途径。
茶园土壤由于受茶树生长过程和其它外界环境的影响，茶园土壤酸化程度和速度较其他农用地更为严重，因此茶园土壤缺磷情况更为普遍。酸性茶园土壤的增磷措施主要有：施加含磷化肥、有机肥和微生物等。由于微生物肥综合利用了土壤物理、化学和生物的协同作用效果，因此作用效果较好。然而，土壤介质不同于其它环境要素，解磷菌剂很难在土壤中均匀地分散，成为制约解磷菌提高土壤速效磷的主要限制因子。
而采用无机磷肥调节茶园土壤速效磷含量见效快，但易造成土壤酸碱失衡、土壤板结、地表径流引起的水体富营养化等缺点。而且，含磷化肥的长期、大量施入增加伴生重金属（如Cd）的含量，势必增加茶园土壤重金属含量超标的潜在风险。
发明内容
本发明的目的在于针对背景技术中的问题，提供一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法，基于生物技术，解决了土壤磷肥有效性低的瓶颈问题。
为达到发明目的，本发明采用如下技术方案。
一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法，其特征在于，方法步骤如下：
（1）获取专性解磷菌：以缺磷土壤为基质，筛选专性解磷菌，依据无机磷培养方法经分离、驯化、富集获取，采用16s rDNA方法鉴定专性解磷菌菌株。
（2）制备功能性调理剂：将3g蒙脱石置于50ml LB培养基中，121℃灭菌30min，以3%的接种量接入步骤（1）分离的解磷菌，35℃、150r/min条件下固定18h后取出，以5000r/min离心10min后，倒掉上清液，用质量分数为1%的生理盐水洗涤下层沉淀部分，离心并重复洗涤3次至中性，离心所得固体即为蒙脱石@解磷菌；蒙脱石@解磷菌与过磷酸钙以质量比12:1的配比制得功能性调理剂。
（3）功能性调理剂的应用：向缺磷土壤中均匀喷洒步骤（2）制备的功能性调理剂，缺磷土壤与功能性调理剂的质量配比为30:1。
进一步地，上述步骤（1）中筛选专性解磷菌的具体步骤为：取5-10cm土培的缺磷土壤10g，放入90ml无菌水中震荡制成土壤悬浊液，稀释10-3、10-4和10-5倍接种到无机磷固体培养基：5g·L-1Ca3(PO4)2、10g·L-1葡萄糖、0.3g·L-1NaCl、0.3g·L-1MgSO4、0.3 g·L-1KCl，0.5 g·L-1(NH4)2SO4、0.03 g·L-1MnSO4、0.03 g·L-1FeSO4、20 g·L-1琼脂；恒温30°C培养7天，若在菌落周围形成清晰的晕圈，证明该菌具有解磷能力。
进一步地，上述步骤（1）中采用16s rDNA方法鉴定的具体方法为：选用细菌16SrDNA通用引27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3),1492R (5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3)建立PCR扩增体系进行扩增；PCR反应体系50μL，其中灭菌水20μL，1×KOD OneTM PCR Master 25μL，模板2μL，1× 引物（10 μM each）1.5μL；扩增程序为98°C预变性10min，98°C变性10s，55°C退火8s，68°C延伸2s，共35个循环；产物经纯化后测定基因序列，利用BLAST将菌株的基因序列与GenBank数据库中的序列进行比较，选取相似性较高的模式菌株序列，用MEGA5.1中Neighbor-Joining法比较同源性，构建系统发育树。
效果检验实验：在100g茶园缺磷土壤中加入步骤（2）制备的功能性调理剂，土壤与功能性调理剂的配比为30:1（m:m），进行45天培养实验，利用功能调理剂施用前后土壤速效磷含量的变化情况表征其作用效果，发现蒙脱石@解磷菌联合过磷酸钙处理后的土壤速效磷含量相比对照提高了62.5%、相比单施加过磷酸钙的土壤提高了37.9%。
本发明的有益效果是：1、本发明的方法综合了专性解磷菌的微生物技术、蒙脱石大比表面积载体和配施磷肥的优势，科学有效地解决了缺磷土壤磷肥有效性低的瓶颈问题；2、相比单加磷肥，土壤速效磷显著增加，土壤速效磷等级提升。3、本发明生物技术支撑的功能性调理剂的原材料易于获取，价格适宜。4、本发明方法操作简便，易于实际操作。
附图说明
图1为本发明实施例的解磷菌解磷曲线图；
图2为本发明实施例的解磷菌系统发育树；
图3为本发明实施例的蒙脱石@解磷菌的扫描电镜(SEM)图片；
图4为本发明实施例的解磷菌联合磷肥对土壤pH影响的柱状图；
图5为本发明实施例的解磷菌联合磷肥对土壤速效磷含量影响的柱状图。
具体实施方式
本发明实施例选用江西省某云雾茶园缺磷土壤检验本方法对茶园土壤磷含量的提标改善效果。
一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法，具体方法步骤如下：
1、专性解磷菌的分离、驯化及富集
取5-10cm土培的茶园土壤10g，放入90ml无菌水中震荡制成土壤悬浊液（150rpm30min），稀释10-3、10-4和10-5倍接种到无机磷固体培养基：5g·L-1Ca3(PO4)2、10g·L-1葡萄糖、0.3g·L-1NaCl、0.3g·L-1MgSO4、0.3 g·L-1KCl，0.5 g·L-1(NH4)2SO4、0.03 g·L- 1MnSO4、0.03 g·L-1FeSO4、20 g·L-1琼脂。恒温30°C培养7天，在菌落周围形成清晰的晕圈，证明该菌具有解磷能力。将此专性解磷菌的菌落放入冰箱保存备用。
将专性解磷菌放入液体培养基（除琼脂）中摇床150转、30°C恒温培养。1-7天每24小时取样，8000r/min离心15min，测定上清液中可溶性磷含量，测定pH，如图1所示。专性解磷菌的溶磷量由第一天的14.19mg/kg提高至第六天的284.18mg/L达到最大溶磷量，pH降至4.57。说明本专性解磷菌具有较好的解磷能力且pH符合茶园土壤要求。Zedong Teng等人的研究中，解磷菌可溶磷含量范围在4.04-430.4mg/L，与本实验专性解磷菌相同，所以此专性解磷菌进一步应用于茶园土壤，提高速效磷含量。
2、菌株的鉴定
选用细菌16S rDNA通用引27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3),1492R (5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3)建立PCR扩增体系进行扩增。PCR反应体系(50μL)为灭菌水20μL，1×KOD OneTM PCR Master 25μL，模板2μL，1× 引物 (10 μM each) 1.5μL。扩增程序为98°C预变性10min，98°C变性10s，55°C退火8s，68°C延伸2s，共35个循环。产物经纯化后测定基因序列，利用BLAST将菌株的基因序列与GenBank数据库中的序列进行比较，选取相似性较高的模式菌株序列，用MEGA5.1中Neighbor-Joining法比较同源性，构建系统发育树。
结果如图2表明，专性解磷菌与葡萄球菌属同源性很高，从16S rDNA序列相似性比较结果看，解磷菌与Staphylococcus cohnii 相似性达到100%；选取19株同源性较高的葡萄球菌菌株序列与待测菌株序列构建系统发育树。从系统发育树可以看出，解磷菌与Staphylococcus cohnii subsp. urealyticus strain CK27 相似度最高，去除首尾多余序列后同源性为100%。
3、功能材料的制备及扫描电镜图
将3g蒙脱石置于50mlLB培养基中，121℃灭菌30min，以3%的接种量接入解磷菌，35℃、150r/min条件下固定18h后取出，以5000r/min离心10min后，倒掉上清液，用1%（质量分数）的生理盐水洗涤下层沉淀部分，离心并重复洗涤3次至中性，离心所得固体即为蒙脱石@解磷菌。
扫描电镜SEM可以观察供试的生物材料的表面形貌特征。如图3，蒙脱石颗粒呈薄厚不一的团状或絮状，边缘呈直角状或不规则状。蒙脱石负载解磷菌后可以看到解磷菌稳定地包裹在蒙脱石表面，并使得蒙脱石表面凹凸不平，增大了专性解磷菌与土壤的接触面积。所以蒙脱石@解磷菌可以使专性解磷菌稳定地吸附在负载材料上，不容易造成肥料流失的情况，稳定地存在于土壤中，且更有利于专性解磷菌对土壤磷素的作用。
4、生物技术的应用
在无菌土中设置五种处理：(1)对照组；(2)过磷酸钙处理（2.5g/kg）用P表示；(3)解磷菌处理（30ml/kg）用PSB表示；(4)解磷菌+过磷酸钙处理（30ml/kg+2.5g/kg）用PSB-P表示；(5)蒙脱石@解磷菌+过磷酸钙处理（30g/kg+2.5g/kg）用Mt-PSB-P表示。每种处理3个重复，每个重复100g无菌土，培养45天，取样间隔为15天。土壤水分一直保持田间持水量70%（采用称重法）。取的样品后测定其pH、速效磷含量、酸性磷酸酶活性。
由图4可知，15天后添加功能性调理剂的土壤pH显著低于对照组，降低了0.21-0.65个单位。PSB-P的最低，pH为5.19。30天后土壤pH仍显著低于CK，PSB-P的pH降低至5.11。45天后PSB、Mt-PSB-P处理与对照组差异不显著，其他处理仍低于对照。试验茶园土壤pH本身属于茶树适宜生长范围，而单解磷菌联合磷肥或者单施加磷肥会造成土壤pH持续变酸的局面，不符合茶树生长要求，单施加解磷菌又无法达到材料均匀分散的要求。功能性调理剂施入土壤后虽然pH在15天、30天相比对照有所降低，但45天时pH与对照组差异不显著，正符合茶园pH要求，所以蒙脱石可以缓解因解磷菌联合磷肥的施入而造成的土壤pH降低的情况。
由图5可知，添加功能性调理剂后土壤速效磷含量均显著增高。15天时土壤速效磷含量除对照外，处理间差异不显著；培养30天后添加了解磷菌的土壤比单添加磷肥的土壤显著提高了0.236-1.199个单位，添加Mt-PSB-P的土壤速效磷含量达到3.95mg/kg；培养45天后，Mt-PSB-P的处理仍可保持较好的速效磷含量水平，相比CK提高了62.5%，相比P提高了37.9%，其他处理也远低于蒙脱石@解磷菌联合磷肥对土壤速效磷含量的提高。Mt-PSB-P和PSB-P相比，蒙脱石吸附并固定解磷菌可以在土壤中稳定存在，并且蒙脱石的大比表面积可以增加解磷菌对土壤的接触，减小浇水及其他外界因素对解磷菌造成的影响，使得解磷菌在土壤中可以更加稳定地发挥效用。
蒙脱石@解磷菌联合少量磷肥即可达到有效提高速效磷含量的效果，此次试验45天后速效磷含量从2.43mg/kg提高至3.94mg/kg，提高了62.5%，而单施加磷肥的土壤提高至2.86mg/kg。依据全国第二次土壤普查相关标准，蒙脱石@解磷菌联合磷肥的土壤速效磷含量提升至Ⅴ级，而对照组和单施加磷肥的土壤速效磷含量仍属于Ⅵ级。说明，本发明基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法可以有效提高茶园土壤速效磷含量，相比单施加磷肥的作用更好，在资源合理利用的情况下解决茶园土壤缺磷问题。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法，其特征在于，方法步骤如下：
（1）获取专性解磷菌：以缺磷土壤为基质，筛选专性解磷菌，依据无机磷培养方法经分离、驯化、富集获取，采用16s rDNA方法鉴定专性解磷菌菌株；
（2）制备功能性调理剂：将3g蒙脱石置于50ml LB培养基中，121℃灭菌30min，以3%的接种量接入步骤（1）分离的解磷菌，35℃、150r/min条件下固定18h后取出，以5000r/min离心10min后，倒掉上清液，用质量分数为1%的生理盐水洗涤下层沉淀部分，离心并重复洗涤3次至中性，离心所得固体即为蒙脱石@解磷菌；蒙脱石@解磷菌与过磷酸钙以质量比12:1的配比制得功能性调理剂；
（3）功能性调理剂的应用：向缺磷土壤中均匀施用步骤（2）制备的功能性调理剂，缺磷土壤与功能性调理剂的质量配比为30:1。
2.根据权利要求1所述的基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法，其特征在于：所述步骤（1）中筛选专性解磷菌的具体步骤为：取5-10cm土培的缺磷土壤10g，放入90ml无菌水中震荡制成土壤悬浊液，稀释10-3、10-4和10-5倍接种到无机磷固体培养基：5g·L-1Ca3(PO4)2、10g·L-1葡萄糖、0.3g·L-1NaCl、0.3g·L-1MgSO4、0.3 g·L-1KCl，0.5 g·L-1(NH4)2SO4、0.03 g·L-1MnSO4、0.03 g·L-1FeSO4、20 g·L-1琼脂；恒温30°C培养7天，若在菌落周围形成清晰的晕圈，证明该菌具有解磷能力。
3.根据权利要求1所述的基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法，其特征在于：所述步骤（1）中采用16s rDNA方法鉴定的具体方法为：选用细菌16S rDNA通用引27F(5'-AGAGTTTGATCCTGGCTCAG-3),1492R (5'-GGTTACCTTGTTACGACTT-3)建立PCR扩增体系进行扩增；PCR反应体系50μL，其中灭菌水20μL，1×KOD OneTM PCR Master 25μL，模板2μL，1× 引物（10 μM each）1.5μL；扩增程序为98°C预变性10min，98°C变性10s，55°C退火8s，68°C延伸2s，共35个循环；产物经纯化后测定基因序列，利用BLAST将菌株的基因序列与GenBank数据库中的序列进行比较，选取相似性较高的模式菌株序列，用MEGA5.1中Neighbor-Joining法比较同源性，构建系统发育树。
CN202110363422.5A 2021-04-02 2021-04-02 一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法 Pending CN113149787A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110363422.5A CN113149787A (zh) 2021-04-02 2021-04-02 一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110363422.5A CN113149787A (zh) 2021-04-02 2021-04-02 一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113149787A true CN113149787A (zh) 2021-07-23

Family

ID=76888477

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110363422.5A Pending CN113149787A (zh) 2021-04-02 2021-04-02 一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113149787A (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101962622A (zh) * 2009-07-24 2011-02-02 许民强 一种以动物屠宰场和养殖场排出物为原料制作有机肥的复合菌接种剂及其制备方法
CN106754371A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 广州富生源环保工程有限公司 一种提高土壤磷利用率的微生物菌剂制备方法及应用
CN109652329A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 云南省微生物发酵工程研究中心有限公司 一种芽孢杆菌属固体微生物菌剂的制备及应用

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101962622A (zh) * 2009-07-24 2011-02-02 许民强 一种以动物屠宰场和养殖场排出物为原料制作有机肥的复合菌接种剂及其制备方法
CN106754371A (zh) * 2016-12-06 2017-05-31 广州富生源环保工程有限公司 一种提高土壤磷利用率的微生物菌剂制备方法及应用
CN109652329A (zh) * 2018-12-28 2019-04-19 云南省微生物发酵工程研究中心有限公司 一种芽孢杆菌属固体微生物菌剂的制备及应用

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIIK SIANG HII等: "Isolation and characterisation of phosphate solubilizing microorganisms", 《BIOCATALYSIS AND AGRICULTURAL BIOTECHNOLOGY》 *
张中峰等: "广西喀斯特地区植物根际土壤解磷菌筛选及促生效应", 《广西科学》 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Son et al. Solubilization of insoluble inorganic phosphates by a novel salt-and pH-tolerant Pantoea agglomerans R-42 isolated from soybean rhizosphere
Nadeem et al. Relationship between in vitro characterization and comparative efficacy of plant growth-promoting rhizobacteria for improving cucumber salt tolerance
Park et al. Rapid solubilization of insoluble phosphate by a novel environmental stress-tolerant Burkholderia vietnamiensis M6 isolated from ginseng rhizospheric soil
Pradhan et al. Solubilization of inorganic phosphates by fungi isolated from agriculture soil
CN106947725B (zh) 微生物菌剂及其在盐碱地土壤改良中的应用
Rekha et al. Effect of free and encapsulated Pseudomonas putida CC-FR2-4 and Bacillus subtilis CC-pg104 on plant growth under gnotobiotic conditions
CN110438037B (zh) 一株具有溶磷作用的克雷伯氏菌p5及其应用
Hatami et al. Investigation on aerobic cellulolytic bacteria in some of north forest and farming soils
Agafonova et al. Phosphate-solubilizing activity of aerobic methylobacteria
CN113215028B (zh) 一种微生物菌组及其微生物菌剂和应用
Nagar Media optimization for inorganic phosphate solubilizing bacteria isolated from Anand argiculture soil
CN110616179A (zh) 一株铜绿假单胞菌dgnk-jl2及其应用
Maity et al. Penicillium pinophilum—A novel microorganism for nutrient management in pomegranate (Punica granatum L.)
CN110669696A (zh) 一种解磷菌及其提取方法
Srividya et al. Influence of environmental factors and salinity on phosphate solubilization by a newly isolated Aspergillus niger F7 from agricultural soil
Yulianti et al. Screening and characterization of phosphate solubilizing bacteria from isolate of thermophilic bacteria
CN113481119A (zh) 一种提高磷利用率的复合微生物菌剂
Fatharani et al. Isolation and characterization of potassium-solubilizing bacteria from paddy rhizosphere (Oryza sativa L.)
Situmorang et al. Indigenous phosphate solubilizing bacteria from peat soil for an eco-friendly biofertilizer in oil palm plantation
Chhetri et al. Isolation, identification and production of encapsulated Bradyrhizobium japonicum and study on their viability
Baon et al. The ability of phosphate solubilizing bacteria isolated from coffee plant rhizosphere and their effects on Robusta coffee seedlings
CN116333937B (zh) 一株具有温室气体氧化亚氮减排功能的植物根际益生菌株及其应用
CN112110778A (zh) 一种修复土壤的生物制剂
CN113149787A (zh) 一种基于生物技术提高土壤速效磷含量的方法
CN103451116A (zh) 一种荧光假单胞菌y13及制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210723