CN113412697B - 一种盐碱地的改良方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盐碱地的改良方法，属于农业技术应用领域。所述改良方法首先从原位提取微生物，按数量多少排序，挑选前1‑10种微生物，与固氮菌、光合菌、芽孢杆菌、嗜粪红球菌、罗旺醋杆菌共同组成复合微生物菌剂，原位提取微生物能有效避免物种入侵，避免微生物之间的竞争，从而增加有效菌种的数量；将复合微生物菌剂、砂石和有机肥处理的土壤种植苜蓿草，微生物和苜蓿草共同作用从而中和降低土壤碱性，减少盐分，增加土壤微生物种类和土壤养分，达到改良土壤理化性质、提高苜蓿草产量的目的。

Description

一种盐碱地的改良方法

技术领域

本发明属于盐碱地土壤修复技术应用领域，具体地，涉及一种盐碱地的改良方法。

背景技术

盐碱地是生态脆弱的一种土地类型，被称为“不毛之地”，一般分布在地势低平，排水不畅的地区和比较干旱的地区。但是盐碱地土壤里面所含的盐分非常高，影响到作物的正常生长，根据联合国教科文组织和粮农组织不完全统计，全世界盐碱地的面积为9.5438亿公顷，其中我国为9913万公顷，主要分布在华北平原，东北平原，西北内陆地区及滨海地区，是重要的后备耕地资源，如果能利用起来种粮食，意义不言而喻。

我国碱土和碱化土壤的形成，大部分与土壤中碳酸盐的累计有关，主要是降水量小，蒸发量大，溶解在水中的盐分容易在土壤表层积聚，因而碱化度普遍较高，严重的盐碱土壤地区植物几乎不能生存。由于目前无长效治理技术和可持续利用方案而导致盐碱地大面积荒废，土壤盐碱化及其治理成为多方关注的问题。西北地区盐碱地植被重建困难、生态恢复缓慢等问题导致盐碱地的恢复和利用尤为困难。

因此，当前急需解决的问题是研究治理西北地区盐碱地的方案和作用机理，调理土壤理化性质，提高作物产量，降低改良成本。目前，盐碱地改良常用的方法有水利改良法、物理改良法、化学改良法和生物改良法。水利改良法是根据“水盐运动”规律，通过地下渗管排盐，结合沟渠，深井排水，达到防止返盐的目的，工程量较大；物理改良法是通过平整土地、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，客土法工程量大，费用高，经济成本不合算；化学改良法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、糠醛渣等物质在重度盐碱地上，能取得极为显著的改良效果，但引入化学物质可能进一步破坏土壤的微生物群落结构；生物改良法主要包括微生物菌肥改良土壤或者耐盐碱植物的种植，有利于土壤环境的修复，已得到广泛的应用。但是目前使用的微生物菌肥改良剂多是由外源微生物组成，与土壤土著微生物产生竞争，导致引起外源微生物物种入侵或者受到土著微生物的抑制，其处理效果受到限制。

苜蓿草，属豆科多年生牧草，在国内外均有分布，是世界上栽培面积最大的牧草，在我国广泛分布在东北、华北地区，是一种优良的饲草资源，具有重要的经济性。尤其特别的是，其适应性较强，在土壤pH5.5～8.5都可种植，多用于盐碱地、贫瘠土地上的绿化、景观野花用草种。

因此，如何提高盐碱地苜蓿草的产量，对改善盐碱地具有重要的作用，也可以带来巨大的经济效益。

发明内容

1.要解决的问题

本发明针对目前微生物菌剂改良盐碱地过程中，微生物菌剂收到土著微生物抑制而改良效果受到抑制的问题，提供了一种复合微生物菌剂改良盐碱地的方法，该方法首先从土壤中原位提取微生物，将原位提取的微生物和常规菌种复合制备成的复合菌剂，再将及其与苜蓿草种植联用，提高苜蓿草的产量。

2.技术方案

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

本发明提供一种盐碱地的改良方法，该方法首先从土壤中原位提取微生物：取盐碱地土壤样品，稀释得土壤稀释液，涂布培养，将涂布培养的培养基上形态特征明显的菌落按数量多少排序，挑选前1-10种微生物，进行扩增培养，制备原位微生物菌剂A；

其次将原位微生物菌剂A和复合菌剂B中的微生物混合，制备成复合微生物菌剂C；所述复合菌剂B中的微生物含有固氮菌、光合菌、芽孢杆菌、嗜粪红球菌和罗旺醋杆菌；

最后将复合微生物菌剂C喷洒土壤中，一段时间后再种植苜蓿草。

优选地，上述取盐碱地土壤样品包括取盐碱地10cm深层土壤1g，置于99mL灭菌水的三角瓶中振荡均匀，记为1×10^-2稀释液。

优选地，上述稀释包括取1mL1×10^-2稀释液置于99mL灭菌水中，震荡均匀，记为1×10^-3稀释液，依次做出1×10^-4，1×10^-5，1×10^-6稀释液。

优选地，上述涂布培养包括取各土壤稀释液100μL，将1×10^-2，1×10^-3，1×10^-4土壤稀释液分别涂布在高氏I号培养基和马丁式培养基中；1×10^-4，1×10^-5，1×10^-6稀释液涂布在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基；牛肉膏蛋白胨琼脂培养基倒置于37℃恒温培养箱，1-2天后拿出；高氏I号培养基倒置于30℃恒温培养箱，2-3天后拿出；马丁式培养基倒置于30℃恒温培养箱，3-5天后拿出。

优选地，上述从土壤中原位提取微生物还包括划线纯化培养，包括挑取涂布培养的培养基上形态特征明显，数目最多的1～10种优势种单菌落，划线纯化培养，重复划线3-4次，以便得到纯的菌株。

优选地，上述从土壤中原位提取微生物还包括液体培养，包括挑取划线纯化培养中单菌落置于100mL灭菌的液体培养基中，35-37℃，120-160rpm/min，培养1-2天，液体培养基的成分：NaCl 8-11g，K₂HPO₄·3H₂O 0.8-1.5g，CaCl₂ 0.02-0.04g，MgSO₄·7H₂O 3-5g，FeCl₃ 0.3-0.6g，蛋白胨9-12g，酵母粉4-5g，水1L。

优选地，上述复合微生物菌剂C的制备方法包括如下步骤：

(1)按重量比称取以下微生物原料：上述原位微生物菌剂A3-4份，固氮菌0.5-0.8份，光合菌1-2份，芽孢杆菌0.2-0.4份，嗜粪红球菌0.1-0.5份，罗旺醋杆菌0.2-0.4份；

(2)将步骤(1)称取的原料加入营养液中，35-37℃，扩大培养2-3天。

优选地，上述营养液成分包括：蜜糖，柠檬酸，甘氨酸，甘露醇，乳酸钠，磷酸二氢钾，磷酸氢二钾，氯化钙，硫酸镁，氯化铁。进一步地，按1L水中所加营养物质的质量为：蜜糖12-16g，柠檬酸3-5g，甘氨酸6-7g，甘露醇2-4g，乳酸钠8-10g，磷酸二氢钾0.7-0.9g，磷酸氢二钾1.0-1.1g，碳酸钙0.5-0.8g，硫酸镁0.2-0.5g，氯化铁0.003-0.006g。

优选地，上述微生物原料与营养液的质量体积比例为1：(50-80)。

优选地，上述扩大培养在扩培装置中进行。

优选地，上述一种盐碱地的改良方法，包括如下步骤：

步骤(1)：平整土地20-30cm，增施腐熟的有机肥、砂石，结合滴灌装置将复合微生物菌剂、复合有机酸喷洒土壤中；

步骤(2)：再次翻土，混匀有机养分和微生物，经过8-12天的封闭期，种植苜蓿草；

步骤(3)：收割苜蓿草后，对土地再次翻耕，用滴灌设备施加液态肥后，再次种植苜蓿草。优选地，上述腐熟的有机肥每亩地施加100-130kg。

优选地，上述每100kg有机肥加腐熟剂0.3-0.5kg。

优选地，上述有机肥可以为鸡粪，羊粪，牛粪等。

优选地，上述砂石直径0.1-0.2cm，每亩地施加30-45kg。

优选地，上述复合微生物菌剂每亩地喷洒100-150L。

优选地，上述复合有机酸每亩地施加量3-4L。

优选地，上述滴灌设备流速设为4-6L/h，喷头孔径0.25-0.4cm。

优选地，上述液态肥每亩用量12-15kg。

本发明还提供了一种复合微生物菌剂，由上述制备方法制备而得。

3.有益效果

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

(1)本发明提供的盐碱地的改良方法，将复合微生物菌剂和苜蓿草种植联合使用，微生物菌剂能分解有机质，释放出营养元素，改善土壤的结构和耕性；土壤微生物的代谢产物能促进土壤中难溶性物质的溶解，将土壤中的矿质肥料加工成作物可以吸收利用的形态；微生物通过代谢活动生成物及分泌的有机酸等物质有助于土壤形成团粒结构，增加土壤透气性；微生物的代谢产物能降低盐碱地土壤的pH值，增加植物的抗逆性；苜蓿草根系较深，能为土壤提供大量的有机物质，并能从土壤深层吸取钙素，分解磷酸盐，遗留在耕作层中，同时苜蓿草根系的根瘤能固定氮、磷、钾元素，提高土壤的肥力；根系分泌的有机胶体，可使土壤形成稳定的团粒，改善土壤的透气性；苜蓿草为多年生植物，对地面覆盖度大，能增加土壤透水性，防止冲刷，减少水土流失，在其综合作用下，盐碱地pH值由10.2降至8.62，碱化度由43.2％降至27.9％，苜蓿草产量由100kg/亩提高至300kg/亩。

(2)本发明提供的盐碱地的改良方法，针对盐碱地土壤中自身含有的微生物进行原位提取，可以利用原位提取微生物菌剂A能有效避免物种入侵，避免微生物之间的竞争，与后添加的复合菌剂B共培养后形成更优的微生物菌落结构，不仅能够更好的适应土壤环境，还可以增加有效菌种的数量，与未添加原位微生物的复合菌剂相比，苜蓿草种植后的产量提高26％。

(3)本发明提供的盐碱地的改良方法，通过施加有机肥料，增加土壤中有机质含量，提高土壤保肥能力和对酸碱及有害离子的缓冲能力，降低土壤中盐分与pH值，减轻盐碱对农作物的为害，促进土壤熟化。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

需要说明的是，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

实施例1

本实施例提取了盐碱土壤中原位微生物。盐碱地位于内蒙古土左旗某草场，营养成分贫瘠，含盐量较高，苜蓿草产量较低。本实施例所用的常规试剂购自上海生工生物科技有限公司。

一种盐碱土壤中原位微生物提取方法，具体包括如下步骤：

(1)取样：取盐碱地10cm深层土壤1g，置于99mL灭菌水的三角瓶中振荡均匀，记为1×10^-2稀释液；

(2)稀释：取1mL1×10^-2稀释液置于99mL灭菌水中，震荡均匀，记为1×10^-3稀释液，依次做出1×10^-4，1×10^-5，1×10^-6稀释液；

(3)涂布培养：在超净工作台中取各稀释液100μL，将1×10^-2，1×10^-3，1×10^-4稀释液分别涂布在高氏I号培养基和马丁式培养基中，1×10^-4，1×10^-5，1×10^-6稀释液涂布在牛肉膏蛋白胨琼脂培养基；将牛肉膏蛋白胨琼脂培养基倒置于37℃恒温培养箱，2天后拿出；高氏I号培养基倒置于30℃恒温培养箱，3天后拿出；马丁式培养基倒置于30℃恒温培养箱，5天后拿出；

(4)划线纯化培养：挑取每个培养基上形态特征明显，数目最多的7种优势种单菌落，划线纯化培养，重复划线4次，以便得到纯的菌株；

(5)液体培养：挑取单菌落置于100mL灭菌的液体培养基中，37℃，160rpm/min，培养56h；液体培养基的成分：NaCl 10g，K₂HPO₄·3H₂O1.2g，CaCl₂ 0.03g，MgSO₄·7H₂0 3g，FeCl₃ 0.3g，蛋白胨10g，酵母粉5g，水1L。

经鉴定，在牛肉膏蛋白胨培养基上筛选出枯草芽孢杆菌，乳酸杆菌；高氏I号培养基筛选出链霉菌，诺卡式放线菌，小单胞菌；马丁式培养基筛选出根霉菌，里氏木霉菌。

实施例2

本实施例提供一种复合微生物菌剂制备方法，本实施例所述的常规试剂购自上海生工生物科技有限公司，菌种购自康源绿洲生物科技(北京)有限公司；扩培装置购自潍坊苏柯汉生物工程有限公司。

一种复合微生物菌剂制备方法，包括：

(1)下列菌剂按重量比称取，实施例1中的原位提取的微生物4份，固氮菌0.7份，光合菌1份，芽孢杆菌0.2份，嗜粪红球菌0.3份，罗旺醋杆菌0.4份，混合制成复合菌剂；

(2)将混合的复合菌剂加入扩培装置中，加入营养液，复合菌剂与营养液的比例为1：50，37℃，扩大培养2天。营养液成分，按1L水中所加营养物质的质量为：蜜糖13g，柠檬酸3g，甘氨酸6g，甘露醇2g，乳酸钠9g，磷酸二氢钾0.8g，磷酸氢二钾1.0g，碳酸钙0.5g，硫酸镁0.4g，氯化铁0.005g。

实施例3

本实施例提供复合微生物菌剂和苜蓿草种植联合使用改善盐碱地的方法，盐碱地位于内蒙古土左旗某草场，营养成分贫瘠，含盐量较高，苜蓿草产量较低；本实施例中有机酸购自山西华诺康生物科技有限公司；滴灌设备购自深圳市惠禹节水灌溉有限公司；苜蓿草种子购自山东裕华种业有限公司；液态肥购自河南田康宝生物科技有限公司。

采集土壤表皮0-3cm做样品，在苜蓿草播种前对土壤进行理化指标检测，采集的土壤样品均由内蒙古农业科学院农产品测定中心测定，结果见表1。

表1盐碱地修复前表层土壤理化检测结果

复合微生物菌剂和苜蓿草种植联合使用改善盐碱地的方法，具体步骤如下：

步骤(1)：平整土地20cm，增施腐熟的有机肥，砂石，结合滴灌装置将复合微生物菌剂，复合有机酸喷洒土壤中。有机肥为鸡粪，羊粪，牛粪等，每100kg有机肥加腐熟剂0.3kg，每亩地施加腐熟的有机肥120kg；砂石直径0.1-0.2cm，每亩地施加38kg；微生物复合剂每亩地喷洒110L；复合有机酸每亩地施加量4L；滴灌设备流速设为4L/h，喷头孔径0.25cm。

步骤(2)：再次翻土，混匀有机养分和微生物，12天的封闭期，种植苜蓿草。50天后，收割苜蓿草，并采集土壤表皮0-3cm做样品进行检测，土壤表层各理化指标见表2。

表2盐碱地修复中表层土壤理化检测结果

步骤(3)：收割苜蓿草后，对土地再次翻耕，用滴灌设备施加液态肥后，再次种植苜蓿草。液态肥每亩用量13kg。53天后，收割苜蓿草，采集土壤表皮0-3cm做样品进行检测，土壤表层各理化指标见表3。

表3盐碱地修复中表层土壤理化检测结果

综合表1，表2，表3可知，土壤经微生物菌剂和苜蓿草共同改善后，理化性质明显改善。经过两次修复，土壤碱性明显降低，碱化度由43.2％下降到27.9％；全盐含量由5.24g/kg下降到3.11g/kg；速效钾含量由132.8mg/kg增加到138.3mg/kg；速效磷含量由8.6mg/kg增加到15.8mg/kg；氮元素含量由19mg/kg增加到28.7mg/kg；有机质由原来的4.2g/kg增加到7.3g/kg；苜蓿草产量由100kg/亩增加到300kg/亩。

对比例

本对比例同实施例3，其区别在于：使用的复合微生物菌剂不包括原位提取微生物，即复合微生物菌剂制备方法为：

(1)固氮菌0.7份，光合菌1份，芽孢杆菌0.2份，嗜粪红球菌0.3份，罗旺醋杆菌0.4份，混合制成复合菌剂。

(2)将混合的复合菌剂加入扩培装置中，加入营养液，复合菌剂与营养液的比例为1：50，37℃，扩大培养2天。扩大培养营养液成分，按1L水中所加营养物质的质量为：蜜糖13g，柠檬酸3g，甘氨酸6g，甘露醇2g，乳酸钠9g，磷酸二氢钾0.8g，磷酸氢二钾1.0g，碳酸钙0.5g，硫酸镁0.4g，氯化铁0.005g。

收割苜蓿草后，对土地再次翻耕，用滴灌设备施加液态肥后，再次种植苜蓿草。53天后，收割苜蓿草，苜蓿草产量由100kg/亩增加到220kg/亩。由此可见，未添加原位提取微生物的微生物菌剂，改良效果受到了一定的抑制。

Claims (9)

1.一种盐碱地的改良方法，其特征在于，包括如下步骤：

首先从土壤中原位提取微生物：取盐碱地土壤样品，稀释得土壤稀释液，涂布培养，将涂布培养的培养基上形态特征明显的菌落按数量多少排序，挑选前1-10种微生物，扩增培养，制备原位微生物菌剂A，所述培养基包括高氏I号培养基、马丁式培养基和牛肉膏蛋白胨琼脂培养基；

其次将原位微生物菌剂A和复合菌剂B中的微生物混合，制备成复合微生物菌剂C；所述复合菌剂B中的微生物含有固氮菌、光合菌、芽孢杆菌、嗜粪红球菌和罗旺醋杆菌；所述复合微生物菌剂C的制备包括如下步骤：

（1）按重量比称取以下微生物原料：所述原位微生物菌剂A 3-4份，固氮菌0.5-0.8份、光合菌1-2份、芽孢杆菌0.2-0.4份、嗜粪红球菌0.1-0.5份、罗旺醋杆菌0.2-0.4份；

（2）将步骤（1）称取的微生物原料加入营养液中，35-37℃，扩大培养2-3天；所述营养液成分包括：蜜糖、柠檬酸、甘氨酸、甘露醇、乳酸钠、磷酸二氢钾、磷酸氢二钾、氯化钙、硫酸镁及氯化铁；

最后将复合微生物菌剂C喷洒土壤中，一段时间后再种植苜蓿草，利用原位提取微生物菌剂A能有效避免物种入侵，避免微生物之间的竞争，与后添加的复合菌剂B共培养后形成更优的微生物菌落结构，不仅能够更好的适应土壤环境，还可以增加有效菌种的数量。

2.根据权利要求1所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，挑选前1-5种微生物。

3.根据权利要求2所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，所述营养液的成分中各物质浓度为：蜜糖12-16g/L、柠檬酸3-5g/L、甘氨酸6-7g/L、甘露醇2-4g/L、乳酸钠8-10g/L、磷酸二氢钾0.7-0.9g/L、磷酸氢二钾1.0-1.1g/L、碳酸钙0.5-0.8g/L、硫酸镁0.2-0.5g/L、氯化铁0.003-0.006g/L。

4.根据权利要求3所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，所述微生物原料与营养液的质量体积比1：（50-80）。

5.根据权利要求4所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤（1）：平整土地20-30cm，增施腐熟的有机肥、砂石，将复合微生物菌剂、复合有机酸喷洒土壤中；

步骤（2）：再次翻土，混匀有机养分和微生物，经过8-12天的封闭期，种植苜蓿草；

步骤（3）：收割苜蓿草后，对土地再次翻耕，用滴灌设备施加液态肥后，再次种植苜蓿草。

6.根据权利要求5所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，所述复合微生物菌剂、复合有机酸喷洒采用滴灌方式。

7.根据权利要求6所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，所述滴灌设备流速设为4-6L/h，喷头孔径0.25-0.4cm。

8.根据权利要求5或6所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，

步骤（1）中，所述有机肥包括鸡粪、羊粪、牛粪中一种或其组合，所述有机肥每100 kg加腐熟剂0.3-0.5 kg，所述腐熟的有机肥每亩地施加100-130 kg；所述砂石直径0.1-0.2 cm，每亩地施加30-45 kg；所述微生物复合剂每亩地喷洒100-150 L；所述复合有机酸每亩地施加量3-4 L。

9. 根据权利要求8所述的一种盐碱地的改良方法，其特征在于，步骤（3）中，所述液态肥每亩用量12-15 kg。