CN113201470B - 一种载体型土壤修复菌剂 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业微生物领域，具体涉及微生物修复土壤技术领域。本发明提供一种载体型土壤修复菌剂，包括按照活菌数比为2:2:1的萎缩芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌：哈慈木霉。本发明的菌剂既可有效促进土壤矿物质和有机物的分解，提升土壤肥力，改善土壤的营养状况，又能有效提升根际有益微生物菌群的数量，优化土壤微生态环境，从而抑制病原微生物的生长，抗病增产。

Description

一种载体型土壤修复菌剂
技术领域
本发明属于农业微生物领域，具体涉及微生物修复土壤技术领域。
背景技术
土壤为作物生长提供了必要的营养、水分等基本条件,是发展农业生产和陆地生态系统的基础。而长期过量和不合理施用化肥导致不溶性磷元素大量富集，加之高强度种植，使得土壤理化性质发生变化，根际/土壤微生态严重失衡，益生菌、拮抗菌数量下降，病原菌数量上升，成为土壤优势菌，农作物土传病害在全国普遍发生，危害程度逐年加剧，且防控措施极为匮乏，已成为制约农业产业可持续发展的重要瓶颈。其中，由疮痂链霉菌引发的马铃薯疮痂病是生产中最常见的土传病害之一，病原菌可侵入马铃薯表皮，在块茎表面产生褐色斑点，随后逐渐扩大形成褐色圆形或不规则形斑块，严重影响薯块的商品性和耐贮性，售价减少20-95％，目前尚无防控该病的有效措施，由此给薯农带来巨大的经济损失，直接影响生产者的效益。尤其在西北、华北的马铃薯制种区，疮痂病危害尤为严重，部分传统种薯产地的发病率高达90％，导致种薯繁育无法正常进行。2017年以来，疮痂病在我国广东、福建、云南等附加值较高的马铃薯冬作区也大面积发生，发生率高达100％，病情指数普遍在20以上，经济损失达40-90％。粗略估计，我国每年仅因疮痂病造成的经济损失就高达1.53-1.72亿美元。
微生物是土壤的重要成员，其群落结构的变化在一定程度上反映土壤质量的变化。土壤中的微生物通过代谢活动中的气体交换、代谢物分泌等一系列活动直接影响作物产量和品质。解磷解钾微生物可以通过代谢产物活化土壤中固定的磷、钾等元素，使不可被作物吸收的无效养分变为可吸收的有效养分；微生物群落中的益生菌还可以通过竞争、拮抗、溶菌等作用抑制病原微生物的生存，通过分泌代谢产物诱导植物抗性，提高作物的抗逆抗病能力。因此，分离筛选适应性广、定殖力强、具有广谱抗病、解磷解钾功能的有益菌，经过有机复配研制复合菌剂，是目前改良土壤、恢复地力、促进作物提质增产的重要举措。
发明内容
本发明的目的是提供一种载体型土壤修复菌剂，包括按照活菌数比为2:2:1的萎缩芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌：哈慈木霉。
本发明的第二目的是提供一种载体型土壤修复菌剂的制备方法，包括如下步骤：将土壤修复菌剂与固定化载体按照质量比3:1混合，干燥后粉碎；所述固定化载体的制备方法，包括如下步骤：将3-5kg凹凸棒土粉末，1-2kg硅藻土粉末，浓度为30-50g/L的聚丙烯酸钠10L，50-60℃下搅拌1-3小时，40-80℃下烘干粉碎，得到羧基化的黏土粉末；将3kg羧基化的黏土粉末加入浓度为50-100g/L的黄腐酸钾溶液30L，在20-30℃下搅拌30-60分钟，过滤，并于50-100℃下干燥10-20小时，制成固定化载体。
本发明的技术效果：
1、本项发明的菌剂可以相互促进和协同增效，能快速高效地改良土壤微生态，降低土传病原微生物群落丰度，恢复耕地地力。
2、本项发明所采用的载体高效环保。
3、本项发明的菌剂与传统土壤调理剂相比，既添加了功能菌剂，有添加了具有改土、增效功能的纳米黏土载体，在降低土传病害危害程度、改善土壤微生态的同时，还能控制养分的迁移和流失，有效提高肥料利用率，兼具改良土壤和肥料增效的双重功效,多次使用，可提高土壤孔隙度和持水率，降低土壤容重，大幅提高农作物产量和品质。
4、本发明的菌剂适宜添加在各种类型的固体肥料中，且不需要增加任何设备，添加工艺流程简单，使用方便，成本低。
附图说明
图1是三株菌共生图。
图2是载体将肥料养分分子自组装形成的网络结构图。
具体实施方式
下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明晰，下面通过具体实施案例对本发明的方法进行详细说明，但本发明要求保护的范围并不局限于案例表达的范围。
本申请提供的一种具有解磷解钾抑病功能的载体型土壤修复菌剂，可通过解磷解钾、促生长、抗病、提高肥料利用率、减少土壤容重、提高土壤孔隙度和持水量等途径，实现对化肥过量使用和高强度种植引发的微生态失衡土壤的修复和改善。具体方案如下：
实施例1
1、修复剂制备：
(1)固定化载体制备：
①将3kg凹凸棒土粉末(胶体级，100目)与1kg硅藻土粉末(吸附级，100目)均匀混合，放入10L聚丙烯酸钠(30g/L)中，在50℃下搅拌(200rpm)1小时，随后滤出并在40℃下烘干，粉碎后，过100目筛得到羧基化的黏土粉末。
②向30L黄腐酸钾溶液(50g/L)中添加3kg(100目)羧基化的黏土粉末，在20℃下搅拌(100rpm)30分钟，过滤，并于50℃下干燥10小时，粉碎至100目，制成菌剂载体。
(2)复合微生物菌剂制备：
将萎缩芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、哈慈木霉分别发酵，待活菌数为5×1012cfu/mL后，3种发酵液均匀混合，体积比为2:2:1。
萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)DX-9，保藏号为CGMCC No.21600，保藏日期为2021年1月7日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)zzl-002，保藏号为CGMCC No.13758，保藏日期为2017年3月17日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
哈茨木霉(Trichoderma harzianum)，保藏号为CGMCC No.13764，保藏日期为2017年3月17日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
(3)载体型土壤改良菌剂制备：
将所述复合菌液与固定化载体按照质量比5:1混合，干燥后粉碎，即得到载体型土壤修复菌剂。
2、山东寿光温室土壤修复实例
2016-2018年，连续三年在山东寿光蔬菜大棚进行定位试验。试验地一年种植2-3季蔬菜，种植强度高，土壤盐分含量高，容重小，持水量低，枯萎病等土传病害发生率较高，适宜进行修复和改良。
2018年耕前测定土壤基本理化性质，碱解氮142mg/kg，有效钾520mg/kg，有效磷131mg/kg，土壤容重1.07g/cm3，孔隙度17.3％，持水量23.0％。将土壤修复菌剂按照20公斤/亩的用量与有机肥均匀混合，均匀撒施在温室土壤中辣椒收获时统计产量，并测定土壤理化性质和产量，结果见表1：
表1 2018年土壤理化性质及产量
Figure BDA0002988178760000041
3、宁夏大田土壤修复实例：
2019年与2020年连续两年在宁夏红寺堡马铃薯种植区进行土壤修复试验。该区域土壤普遍沙化，养分流失严重，土传病害发生普遍，适宜进行土壤修复改良。
2019年耕前测定土壤基本理化性质，pH7.8，有机质1.93g/kg，全氮0.11g/kg，碱解氮21.3g/kg，有效钾170g/kg，有效磷12.8g/kg。将土壤修复菌剂按15公斤/亩的用量均匀撒施到土壤表面，并撒后旋耕。秋季收获后，检测土壤样品和马铃薯产量，土壤测定结果如表2所示，防效及测产结果如表3所示。
表2 2019年薯田土壤样品测定结果
Figure BDA0002988178760000051
表3 2019年大田土传病害防治效果及产量比较
Figure BDA0002988178760000052
2020年耕前测定土壤基本理化性质，pH8.3，有机质1.51g/kg，全氮0.15g/kg，碱解氮114.2g/kg，有效钾63.9g/kg，有效磷31.1g/kg。将土壤修复菌剂按20公斤/亩的量均匀撒施到土壤表面后旋耕，秋季收获后检测土壤样品和马铃薯产量，土壤测定结果如表4所示，防效及测产结果如表5所示。
表4 2020年土壤测定结果
Figure BDA0002988178760000053
表5 2020年大田马铃薯黑痣病防治效果及产量比较
Figure BDA0002988178760000054
实施例2
一、修复剂制备：
(1)固定化载体制备：
①将4kg凹凸棒土粉末(胶体级，150目)与1.5kg硅藻土粉末(吸附级，150目)均匀混合，放入10L聚丙烯酸钠(40g/L)中，在55℃下搅拌(300rpm)1-3小时，随后滤出并在60℃下烘干，粉碎后，过150目筛得到羧基化的黏土粉末。
②向30L黄腐酸钾溶液(70g/L)中添加3kg(150目)羧基化的黏土粉末，在25℃下搅拌(150rpm)40分钟，过滤，并于70℃下干燥15小时，粉碎至200目，制成菌剂载体。
(2)复合微生物菌剂制备：
将萎缩芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、哈慈木霉分别进行发酵，待活菌数为5×1012cfu/mL后，3种发酵液均匀混合，体积比为2:2:1。
萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)DX-9，保藏号为CGMCC No.21600，保藏日期为2021年1月7日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)zzl-002，保藏号为CGMCC No.13758，保藏日期为2017年3月17日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
哈茨木霉(Trichoderma harzianum)，保藏号为CGMCC No.13764，保藏日期为2017年3月17日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
(3)载体型土壤改良菌剂制备：
将所述复合菌液与固定化载体按照质量比4:1混合，干燥后粉碎，即得到载体型土壤修复菌剂。
二、内蒙古土壤修复实例：
2019年与2020年连续两年在内蒙古海拉尔谢尔塔拉马铃薯种植区进行定点试验。试验区为马铃薯连作区，适宜进行土壤修复试验。
2019年耕前测定土壤基本理化性质，pH8.41，有机质13.02g/kg，全氮0.81g/kg，碱解氮80.49g/kg，有效钾145g/kg，有效磷18.03g/kg.将土壤修复菌剂按15公斤/亩的量均匀撒施到土壤表面，并撒后旋耕。秋季收获后，检测土壤样品和马铃薯产量，土壤测定结果如表6所示，防效及测产结果如表7所示。
表6 2019年土壤测定结果
Figure BDA0002988178760000071
表7 2020年大田马铃薯疮痂病防治效果及产量比较
Figure BDA0002988178760000072
2020年在2019年耕作地块继续种植。将土壤修复菌剂按20公斤/亩的量均匀撒施到土壤表面，并撒后旋耕。秋季收获后，检测土壤样品和马铃薯产量，土壤测定结果如表8所示，防效及测产结果如表9所示。
表8 2020年土壤测定结果
Figure BDA0002988178760000073
表9 2020年大田马铃薯疮痂病防治效果及产量比较
Figure BDA0002988178760000074
实施例3
一、修复菌剂制备：
(1)固定化载体制备：
①将5kg凹凸棒土粉末(胶体级，200目)与2kg硅藻土粉末(吸附级，200目)均匀混合，放入10L聚丙烯酸钠(50g/L)中，在60℃下搅拌(400rpm)3小时，随后滤出并在80℃下烘干，粉碎后，过200目筛得到羧基化的黏土粉末。
②向30L黄腐酸钾溶液(100g/L)中添加3kg(200目)羧基化的黏土粉末，在30℃下搅拌(200rpm)60分钟，过滤，并于100℃下干燥20小时，粉碎至300目，制成菌剂载体。
(2)复合微生物菌剂制备：
将萎缩芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、哈慈木霉分别进行发酵，待活菌数为5×1012cfu/mL后，3种发酵液均匀混合，体积比为2:2:1。
萎缩芽孢杆菌(Bacillus atrophaeus)DX-9，保藏号为CGMCC No.21600，保藏日期为2021年1月7日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)zzl-002，保藏号为CGMCC No.13758，保藏日期为2017年3月17日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
哈茨木霉(Trichoderma harzianum)lzz-001，保藏号为CGMCC No.13764，保藏日期为2017年3月17日；保藏单位名称为中国普通微生物菌种保藏管理中心，保藏单位简称为CGMCC，保藏单位地址为北京市朝阳区北辰西路1号院3号。
(3)载体型土壤改良菌剂制备：
将所述复合菌液与固定化载体按照质量比3:1混合，干燥后粉碎，即得到载体型土壤修复菌剂。
二、广东省惠东县土壤修复实例：
2020年在广东省惠东县选择马铃薯种植区进行试验。所选马铃薯种植区地处海边，呈现盐碱化趋势，且连作严重，土传病害高发，适宜进行土壤修复试验。耕前土壤理化性质，pH6.52，有机质28g/kg，全氮1.23g/kg，碱解氮89g/kg，有效钾34g/kg，有效磷95g/kg
土壤修复菌剂按18公斤/亩的量均匀撒施到土壤表面，并撒后旋耕。收获后，检测土壤样品和马铃薯产量，结果如表10所示，防效及测产结果如表11所示。
表10土壤测定结果
Figure BDA0002988178760000091
表11 2020年大田马铃薯土传病害综合防治效果及产量比较
Figure BDA0002988178760000092
从三个实施例中可以看出，在应用载体型土壤修复剂后，土壤成分发生变化，有效养分升高，表明养分流失减少，病害发生率下降，病情降低，尤其是复合菌液与固定化载体按照质量比5:1制备完成后，每亩施用20kg土壤修复菌剂，效果最佳，防效高达93.1％，增产幅度高达30.77％。
本发明提供的具有解磷解钾和抑病功能的载体型土壤修复菌剂及其生产工艺，能够分解土壤中难溶性磷和钾，促进作物生长发育，抑制农作物土传病害，有效改善土壤生态环境。
三种微生物可以共同生长，在相互拮抗试验中，通过划线培养，在培养基上菌株交汇处，各菌株生长情况良好，菌丝发育正常，菌落边缘光滑，菌无明显相互抑制作用。

Claims (2)

1.一种载体型土壤修复菌剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将土壤修复菌剂与固定化载体按照质量比3-5:1混合，干燥后粉碎；
所述土壤修复菌剂包括按照活菌数比为2:2:1的萎缩芽孢杆菌：枯草芽孢杆菌：哈茨木霉；
所述萎缩芽孢杆菌保藏号为CGMCC No.21600；所述枯草芽孢杆菌保藏号为CGMCCNo.13758；所述哈茨木霉保藏号为CGMCC No.13764；
所述固定化载体的制备方法，包括如下步骤：
将3-5kg凹凸棒土粉末，1-2kg硅藻土粉末，浓度为30-50g/L的聚丙烯酸钠10L，50-60℃下搅拌1-3小时，40-80℃ 下烘干粉碎，得到羧基化的黏土粉末；
将3kg羧基化的黏土粉末加入浓度为50-100g/L的黄腐酸钾溶液30L，在20-30℃ 下搅拌30-60分钟，过滤，并于50-100℃ 下干燥10-20小时，制成固定化载体。
2.权利要求1所述载体型土壤修复菌剂在修复栽种马铃薯土地中的应用。
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