CN113892317A - 鼠李糖脂在治理盐碱地土壤以及提高盐碱地棉花产量中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及环境治理领域，公开了鼠李糖脂在治理盐碱地土壤以及提高盐碱地棉花产量中的应用，本发明首先发现了鼠李糖脂可用于治理盐碱地，其次本发明通过滴灌系统将鼠李糖脂水溶液定时定量滴施于盐碱地的棉花根系区，与现有的盐碱地土壤改良方法相比，该方法能将土壤改良剂直接输送到作物根区环境，达到精准改良、节省成本的目的。

Description

鼠李糖脂在治理盐碱地土壤以及提高盐碱地棉花产量中的 应用

技术领域

本发明涉及环境治理领域，尤其涉及鼠李糖脂在治理盐碱地土壤以及提高盐碱地棉花 产量中的应用。

背景技术

盐碱地是一类盐分发生过量富集而导致土壤退化的障碍性土地，是包括盐土、碱土在内的，含盐量在0.1％以上、碱化度超过15％而低于20％的土壤的总称。土壤盐碱化严重制约了水土资源的可持续利用及作物(如棉花)产量的提高。

例如申请号为CN202011371279.6的中国专利公开了一种盐碱地改良剂及其制备、施 用方法，包括以下步骤：1)将燃烧过的煤矸石或燃煤炉渣或粉煤灰粉碎至一定粒度，干燥后 与浓硫酸或浓盐酸混合均匀(酸的质量为煤矸石粉或燃煤炉渣粉或粉煤灰质量的1-100％)， 在防止雨淋的条件下，闷1-5天，再继续搅拌一定时间，制备成盐碱地改良剂；2)根据步骤 1)中得到的盐碱地改良剂，在上一年秋季或当年春季，用机械或人工将其播撒于平整过的盐 碱地中，每公顷用量为7.5-60吨，然后旋耕于耕层土壤中即可。但是包括上述专利方案在内 的物理化学处理方法的不足之处在于：对环境容易造成二次污染，且所用的盐碱地改良剂无 法溶于水后直接滴灌作用于作物根区环境，达到精准施用和改良的目的，并造成一定程度的 浪费。

鼠李糖脂是一类生物表面活性剂，以往的研究表明其具有良好的水溶性和抗菌性，且 被广泛应用于植物病害的防控，但目前尚鲜有研究关注其对盐碱土的修复效应。滴灌是一种 节水灌溉技术，可以起到节水与增加作物产量的作用，在中国干旱以及半干旱的中西部地区 有着广泛性的运用。作为一种新型技术，滴灌能够借助可控制的管道系统实现供水，经过加 压的灌溉用水过滤后与水溶性肥料均匀融合成肥水溶液，由毛管上滴水器进行定量、定时的 浸润农作物的根系，达到精准改良的目的，促进农作物生长。在滴灌技术大规模应用的前提 下，诸如燃煤炉渣粉、生物炭、脱硫石膏等盐碱土壤改良剂，由于较差的可溶性，无法与滴 灌技术耦合应用，不利于盐碱土壤的改良及作物产量的提高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了鼠李糖脂在治理盐碱地土壤以及提高盐碱地棉 花产量中的应用。本发明首先发现了鼠李糖脂可用于治理盐碱地，其次本发明通过滴灌系统 将鼠李糖脂水溶液定时定量滴施于盐碱地的棉花根系区，与现有的盐碱地土壤改良方法相比， 该方法能将土壤改良剂直接输送到作物根区环境，达到精准改良、节省成本的目的。

本发明的具体技术方案为：

第一方面，本发明提供了鼠李糖脂在治理盐碱地土壤中的应用。

第二方面，本发明提供了一种含有鼠李糖脂的盐碱地土壤改良剂。

如背景技术中所述，由于常规的盐碱土壤改良剂如硫酸、燃煤炉渣粉等易造成二次污 染，不宜大规模施用；而许多生物炭、秸秆等改良剂，虽然不会对环境造成污染，但是需要 大规模施用及土地翻耕，操作复杂。

本发明团队通过研究发现，鼠李糖脂可作为土壤改良剂有效治理盐碱地，且其施加无 需对土壤进行翻耕等复杂操作，更加便捷。具体地，鼠李糖脂作为一种具有双亲性的生物表 面活性剂，其亲水基的存在有利于增加土壤中水分子的保留时间，降低蒸发，从而缓解由土 壤毛细作用引起的表层土壤盐分积累，用于缓解土壤盐碱化。另一方面，疏水基的存在可以 鳌合土壤中的有机质及一些微量元素，提高了土壤中的养分从而刺激土壤土著微生物的大量 生长；而同时糖脂类生物表面活性剂本身也可以作为基质为微生物提供养分，因此鼠李糖脂 的施用会大大增加微生物量及多样性，进而通过根系微生物影响水分的运动，对根区环境的 土壤盐分进行调控。此外，鼠李糖脂还具有肥料增效，促进作物对养分吸收以及防控作物病 害等作用。而目前，尚未有研究关注鼠李糖脂对盐碱土壤的修复效应。

作为优选，所述土壤改良剂包括鼠李糖脂和溶剂。

作为优选，所述溶剂为水。

作为优选，所述鼠李糖脂的浓度为0.03-3wt％。

第三方面，本发明提供了鼠李糖脂在提高盐碱地棉花产量中的应用。

作为优选，上述应用包括以下步骤：

A)检测盐碱地盐碱含量；

B)根据盐碱含量结果将鼠李糖脂配制为合适浓度的溶液装于施加罐中，通过滴灌系统与基 础肥料一起滴施至棉花种植的根区土壤环境中。

如背景技术中所述，常规的盐碱土壤改良剂由于水溶性较差，无法制备为溶液而精准 施加至作物根区环境，需要大规模施用及土地翻耕，不仅操作复杂，而且容易造成浪费和土 壤二次污染，存在着一定的局限性。

鼠李糖脂具有良好的水溶性，本发明基于这一特性联想到可将其与滴灌技术有机结合(滴灌技术借助管道实现供水且可由毛管上滴水器进行定量、定时地浸润农作物的根系，精 准性高)，可通过滴灌系统将其与常规肥料直接滴施到棉花播种坑内，作用于作物根区环境， 达到精准施加的目的，并且该施加过程可与常规肥料合二为一，无需额外翻耕土地，操作便 捷。

如前面所述，一方面，鼠李糖脂中的亲水基团能与土壤中的水分结合，减缓土壤水分 的蒸发，对土壤盐分起到稀释作用，从而缓解盐分对棉花生长的胁迫，促进植物生长；另一 方面，鼠李糖脂具有肥料增效的作用，可以通过螯合土壤有机质和微量元素，促进棉花植株 对养分的吸收。并且，鼠李糖脂本身也能作为碳源被部分微生物摄取利用，提高土壤的微生 物量和多样性，进而通过菌根共生、根际激素释放以及应激信号调控等方式来促进棉花植株 生长，提高产量。此外，鼠李糖脂还能有效防治植物病害，保证棉花植株的正常生长。

作为优选，所述鼠李糖脂溶液的浓度为0.03-3wt％。

作为优选，所述鼠李糖脂溶液的滴施速率为2-4L/h。

作为优选，滴施时机为棉花种子播种前和/或花铃期。

如前面所述，鼠李糖脂具有固水保肥的作用。在棉花种子播种前滴施鼠李糖脂能够缓 解播种区土壤盐渍化，减轻土壤盐分对棉花种子发芽的影响，提高发芽率；实施例1中的发 芽率和发芽指数测定实验结果(图3)也证明了施加鼠李糖脂有助于提高种子发芽率。而花 铃期是棉桃大量形成、棉花一生中需要养分最多的时期，也是决定产量的关键时期。在此期 加强肥水管理、施好花铃肥，是提高棉花产量的有效措施。因而，在这一时期滴施鼠李糖脂， 能够增强植物对肥料的吸收利用，进一步促进棉桃的形成和棉花产量的提升；实施例2中对 棉花产量的测定结果(表5)也表明了这一措施有助于提高棉花产量。

作为优选，所述鼠李糖脂由铜绿假单胞菌发酵而得，其中：

所述铜绿假单胞菌，命名为zs1.1，已在2019年12月09日保藏于中国微生物菌种保藏管理 委员会普通微生物中心，其保藏编号为CGMCC 19110，微生物分类命名为铜绿假单胞菌 Pseudomonas aeruginosa。

发酵培养基成分及配比为：0.8-1.2g K₂HPO₄，0.4-0.6g KH₂PO₄，3.8-4.2g NaNO₃，0.4-0.6g MgSO₄，8.0-12.0g NaCl，0.008-0.012g KCl，0.008-0.012g FeSO₄，2-5wt％甘油，0.08-0.12vol％微量元素液，0.8-1.2L纯水，pH 6.5-7.5；其中，所述微量元素液的组成及配比 为：0.008-0.012g CaCl₂，0.4-0.6g FeCl₃，1.60-1.80g MnSO₄，0.35-0.45g CuSO₄，1.10-1.30g ZnSO₄，0.8-1.2L纯水。

发酵培养条件为：温度30-35℃，转速180-220rpm，溶氧量45-50％，罐压0.04-0.05mPa， 培养时间为72h以上。

在鼠李糖脂与滴灌技术结合的实际应用过程中，本发明团队发现，由于滴头的管径很 小，溶液中哪怕有些许的不溶物都会带来滴头堵塞的风险。因此需要确保鼠李糖脂以及其他 组分在溶液中完全溶解，而鼠李糖脂的水溶性则至关重要，如果鼠李糖脂的水溶性不佳，其 在较大添加量下可能会形成胶束聚集，导致溶液流动不畅，从而带来滴头堵塞的风险。鼠李 糖脂并不是结构单一的物质，而是由单鼠李糖脂同系物和双鼠李糖脂同系物组成的混合物， 且都由1-2分子的鼠李糖和1-2个含β-羟基、碳链长度为8-12的饱和或不饱和脂肪酸构成。 一般来说，化合物的水溶性与其分子结构有着密切的联系，分子中所携带的羟基越多，物质 水溶性越好。相比于单鼠李糖脂，双鼠李糖脂分子所携带的羟基数量更多，有着更高的亲水 亲油平衡值，因而具有更好的水溶性。因此，为了进一步提高鼠李糖脂的水溶性以防止滴头 堵塞，本发明团队对鼠李糖脂的发酵工艺进行了上述优化(包括选择特定的发酵培养基、发 酵参数以及特定的铜绿假单胞菌(菌株已公开))，使得最终获得的鼠李糖脂混合物中双鼠李 糖脂的比例更大(在80％以上)，因而能够与滴灌技术更好地结合。虽然上述铜绿假单胞菌已 经公布，但是针对该菌株进一步调整发酵工艺使得发酵产物中双鼠李糖脂含量更高尚未有报 道。

此外，对于溶液中的其他组分(例如肥料等)，鼠李糖脂因其本身为生物表面活性剂， 有助于溶解滴灌系统中残存的化肥药剂，降低了管道发生堵塞的风险，在一定程度上减轻了 滴灌系统的运行负荷，降低了维护成本。

作为优选，所述棉花的品种为中棉619。

作为优选，所述基础肥料包括尿素(46％N)和复合肥(迪米佳N-P₂O₅-K₂O：15-15-15总养分≥45％)，施用量为40-50kg/hm²。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：

(1)本发明发现鼠李糖脂作为盐碱地土壤改良剂可有效抑制土壤盐碱化，脱盐率可达 37.82％，同时还可改善植物根区土壤环境，提高微生物多样性，增强土壤的微生态功能。并 且鼠李糖脂还具有经济高效、无毒、生物可降解等特点，不会对环境造成二次污染。

(2)本发明充分利用鼠李糖脂具备良好的水溶性的特点，将其与滴灌技术有机结合， 可直接作用于作物根系区，达到精准施加的目的，减少大规模施用改良剂造成的浪费，并且 无需翻耕土地，施加便捷。

(3)本发明将鼠李糖脂与滴灌技术结合后能有效地促进棉花植株的生长，促进棉花 植株叶绿素的积累，增强棉花作物的光合作用，进而提高棉花的产量，最高增产率达24.4％。

附图说明

图1为盐碱土壤初始团粒结构分布及不同处理对不同盐度盐碱土团粒结构的影响；其 中，盐碱土初始团粒结构分布(a)；改良结束后低盐高碱土中大团聚体质量分数(R_0.25)和 平均重量直径(MWD)(b)；改良结束后高盐土中大团聚体质量分数(R_0.25)和平均重量直 径(MWD)(c)。误差线代表标准偏差。

图2为不同处理对不同盐度盐碱土微生物量和酶活性的影响；其中，低盐高碱土(a)； 高盐土(b)。误差线代表标准偏差。

图3为不同处理对不同盐度盐碱土发芽率和发芽指数的影响；其中，低盐高碱土(a)； 高盐土(b)。误差线代表标准偏差。

图4为不同处理组不同深度土壤的电导率。

图5为不同处理组的叶面积指数。误差线代表标准偏差。

图6为不同处理组的棉花株高。误差线代表标准偏差。

图7为不同处理组的棉花茎粗。误差线代表标准偏差。

图8为不同生育期及不同处理组中的地上部干物质积累量。误差线代表标准偏差。

图9为不同处理组棉花的SPAD指标。误差线代表标准偏差。

图10为不同处理组棉花的光合速率。误差线代表标准偏差。柱形图上的不同字母代 表存在显著性差异(只比较同一生育期内不同处理组间的差异)。

图11为不同处理组棉花的气孔导度。误差线代表标准偏差。柱形图上的不同字母代表 存在显著性差异(只比较同一生育期内不同处理组间的差异)。

图12为不同处理组棉花胞间CO₂摩尔浓度。误差线代表标准偏差。柱形图上的不同字母代表存在显著性差异(只比较同一生育期内不同处理组间的差异)。

图13为不同处理组棉花蒸腾速率。误差线代表标准偏差。柱形图上的不同字母代表 存在显著性差异(只比较同一生育期内不同处理组间的差异)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。

总实施例

一种含有鼠李糖脂的盐碱地土壤改良剂，包括鼠李糖脂和溶剂。作为优选，所述溶剂为水， 所述鼠李糖脂的浓度为0.03-3wt％。

一种提高盐碱地棉花产量方法，包括以下步骤：

A)检测盐碱地盐碱含量；

B)根据盐碱含量结果将鼠李糖脂配制为合适浓度(0.03-3wt％)的溶液装于施加罐中，于棉 花种子播种前和/或花铃期，通过滴灌系统与基础肥料(尿素(46％N)和复合肥(迪米佳 N-P₂O₅-K₂O：15-15-15总养分≥45％))一起滴施至棉花(优选品种为中棉619)种植的根区 土壤环境中。其中鼠李糖脂溶液的滴施速率为2-4L/h，基础肥料的施用量为40-50kg/hm²。

实施例1：鼠李糖脂改良盐碱土壤室内试验

在1L的塑料罐中分别进行低盐碱土(0.14wt％，pH 8.87)和高盐土(0.69wt％，pH7.17)的 改良实验。在两种盐度的土样中加入等量不同比例的土壤改良剂，改良剂由鼠李糖脂(RL) 或鼠李糖脂和聚谷氨酸(PGA)的混合物组成，按3wt％和6wt％的比例添加到土壤中，具体 实验组设置如表1所示。将土和改良剂搅拌均匀，在罐口覆盖着一层透气塑料膜，以减少水 分蒸发。将塑料罐在室温下静置培养10周，测定改良剂添加到盐碱土后对土壤pH值、电导 率、团粒结构、微生物量、微生物酶活性、种子发芽率和发芽指数的影响。

表1具体实验设置

实验组	内容
		C	450g低盐碱土(L)或高盐土(H)+无菌水
3R	450g低盐碱土(L)或高盐土(H)+3％RL
		6R	450g低盐碱土(L)或高盐土(H)+6％RL
3RP	450g低盐碱土(L)或高盐土(H)+3％RL+3％PGA
		6RP	450g低盐碱土(L)或高盐土(H)+6％RL+3％PGA

土壤指标检测方法及相应结果：

1、土壤团粒结构分析

采用人工干筛法对土壤团粒结构进行分析。将大于1cm³的原状土壤按自然裂痕掰开，自然 风干。取20g风干土壤放在孔径分别为5，1，0.25和0.15mm的套筛顶部，上下震荡5min， 得到＞5mm、5-1mm、1-0.25mm、0.25-0.15mm、＜0.15mm的土壤机械稳定团聚体，对各级 土样称重记为W_di。通过式(1)计算各级团聚体所占比例W_i，通过式(2)(3)计算大于0.25mm团 聚体的质量分数(R_0.25)和平均重量直径(MWD)，根据R_0.25和MWD对团粒结构进行分析。

其中，

为某级团聚体平均直径，M_r＜0.25为粒径小于0.25mm团聚体的重量，MT为总团 聚体重量。

由图1(a)可知，改良前两种盐碱土R_0.25达到92.57％和77.32％，大团聚体含量极低。 而如图1(b)和(c)所示，经改良剂改良后，土壤中大团聚体的质量分数及团聚体平均重量直径大大增加。在低盐高碱土中，仅添加鼠李糖脂溶液能使土壤R_0.25提高3.95％以上，而添加聚谷氨酸进一步提高了大团聚体的质量分数；在高盐土中，仅添加鼠李糖脂溶液就使得 土壤大团聚体质量分数提高了15.76％以上。实验结果表明鼠李糖脂的添加有利于促进盐碱土 壤团粒结构的形成及土壤团聚体稳定性的提高。

2、土壤pH、电导率(EC)及脱盐率的测定 以土壤和水按照质量比1∶2.5的比例制备悬浮液，使用pH计测得土壤pH。电导率以土壤和 水1∶5的比例制备悬浮液，通过便携式多参数水质分析仪(哈希，美国)测得。脱盐率是指 试验区土壤盐分含量的减小值占初始值的百分比，它可以评价土壤层的脱盐效果，在已有研 究中得到广泛采用。土壤脱盐率计算公式为：

N＝(S1-S2)/S1×100％

式中：N为脱盐率，％；S1为滴施鼠李糖脂前土壤电导率，μs/cm；S2为滴施鼠李糖脂后土 壤电导率，μs/cm。

如表2所示，在低盐高碱土中，仅施用鼠李糖脂溶液大大减轻了土壤的碱度(pH较初 始下降1.0以上)；而在高盐土中，施用鼠李糖脂降低了土壤电导率，最大脱盐率达14.26％， 表明添加鼠李糖脂可以有效缓解盐分胁迫。

表2盐碱土初始及经不同处理后的理化参数

处理组	pH	电导率(EC，S/m)	脱盐率(％)
				低盐碱土	8.87±0.004	590.8±1.1
C-L	8.13±0.07	557.5±0.7	5.63±0.12
				3R-L	7.80±0.08	610.5±2.1	-3.34±0.36
6R-L	7.84±0.08	603.5±6.4	-2.16±1.08
				3RP-L	8.00±0.14	692.5±3.5	-17.22±0.60
6RP-L	7.98±0.06	731.5±4.9	-23.82±0.36
				高盐土	7.17±0.003	2700.0±49.5
C-H	7.32±0.01	2585.0±91.9	4.26±3.40
				3R-H	7.16±0.01	2315.0±35.4	14.26±1.31
6R-H	7.22±0.01	2325.0±77.8	13.89±2.88
				3RP-H	7.16±0.01	2430.0±56.6	10.00±2.10
6RP-H	7.18±0.02	2545.0±49.5	5.74±1.83

土壤微生物量及荧光素二乙酸(FDA)水解酶活性测定

土壤微生物量测定操作方法：①称取10g土样放于100mL灭菌的超纯水，经充分振荡1∶10 均匀稀释液。②吸取100uL稀释液至灭菌平皿中10^-4，10^-5，10^-6(做三个平行样)。③将大约 50℃左右的琼脂糖蛋白胨培养基倒入平皿中约15mL左右并转动平皿，使其混合均匀，并同 时作空白对照。④等待琼脂凝固后，翻转平板，放置30℃左右的恒温培养箱内培养6天左右， 取出计算平板内的菌落数目，最后乘以相应的稀释倍数，计算出每克样品所含的菌落数。

计数方法：①选取菌落数在30-300之间的平板进行计数，如果有两个稀释度在30-300 之间，以二者的比值决定。当比值小于等于2时，取二者平均数，当比值大于2时，取较小的数字。②如果平板内的细菌的菌落数都大于300时，取最高稀释度的平均菌落数。③如果平板内的细菌的菌落数都小于30时，取最低稀释度的平均菌落数。

土壤FDA水解酶活性测定方法：在50mL锥形瓶中加入2g土样和15mL的磷酸钾 缓冲液(60mmol/L，pH＝7.6)，然后加入0.2mL的储备溶液(1000μg FDA mL^-1)以启动反应， 将锥形瓶塞上塞子，置于30℃、100rpm/min的摇床中。震荡1小时后，立即加入15mL氯 仿/甲醇(2∶1，v/v)以终止反应。彻底摇匀后，将悬浮液转移到50mL离心管中，以2000rpm/min 的速度离心3分钟，将上清液过滤到50mL锥形瓶中，用分光光度计在490nm处测定滤液 的吸光度。根据吸光度用0-5.0g/mL FDA标准曲线计算样品上清中荧光素的浓度，最终表达 为μg·g^-1·h^-1。

如图2所示，向盐碱土中添加鼠李糖脂有效地提高了土壤中的微生物量(图2a)及微 生物酶活性(图2b)(微生物量提高12.6倍以上，微生物酶活性提高1.5倍以上)。土壤微生 物量是土壤有机质和土壤养分C、N、S、P等转化和循环的动力，并参与土壤有机质的分解、 腐殖质的形成、土壤养分的转化循环等各个生化过程。实验结果表明添加鼠李糖脂有效地激 活了土壤的功能。

4、种子发芽率和发芽指数测定

取5g土样(经10周改良后)与去离子水均匀混合，土水比为1∶10(w/w)，搅拌震荡30分钟 后过滤得到土壤浸提液。用黄豆种子进行发芽指数测定。将培养皿用70％乙醇清洗，然后用 蒸馏水清洗，将滤纸平铺于培养皿，在滤纸上均匀地放入10粒籽粒饱满且大小接近的黄豆， 移取5mL浸提液加入培养皿中，以蒸馏水为对照，每个处理重复两次，在25℃生化培养箱 中静置培养5天后记录种子发芽数以及根长。根据式(4)(5)计算发芽率(GP)和发芽指数(GI)：

由图3可知，向盐碱土中添加鼠李糖脂能有效地提高种子发芽率，且鼠李糖脂浓度越高，促 进作用越强。此外，鼠李糖脂在低盐碱土中对种子发芽率的促进作用强于高盐土。而针对种 子发芽指数，添加鼠李糖脂对低盐碱土表现出一定的增强作用。

实施例2：鼠李糖脂改良盐碱土壤及提高棉花产量室外实验

在新疆生产建设兵团第一师水利局灌溉试验站的测坑内进行鼠李糖脂改良盐碱土壤及棉花增 产试验。供试棉种为“中棉619”，采用机采棉种植模式，行距配置为10cm+66cm+10cm， 株距9.5cm。根据测坑盐分本底值随机设置三个梯度盐分，通过滴灌系统向测坑滴施浓度为 300mg/L的鼠李糖脂，具体实验设置见表3。测坑面积为2m×3.3m，深度为3m，底部可 控制排水。所有处理组均施以基肥，基肥成分包括尿素(46％N)和复合肥(迪米佳N-P₂O₅-K₂O：15-15-15总养分≥45％)，基肥的施用量为45kg/hm²。

表3实验处理组设置

试验观测指标检测方法及相应结果：

1、土壤电导率及脱盐率

在每个处理区内埋设Watchdog监测系统，监测点设置在棉花的滴灌带下方位置，每个监测点 的监测深度为10、20、30、40、60cm，每过1h记录一次数据。此外，滴施鼠李糖脂24h 后取土样测定电导率，取样深度分别为10、20、30、40、60cm，每个处理三次重复，并对Watchdog系统进行数据校准。土壤样品烘干粉碎，称取过2mm筛的土样20g置于三角瓶中，加入100mL蒸馏水，将三角瓶振荡10min，静置15min后过滤，制成水土质量比为5∶1的 浸提液，用DDB-303A型(上海精科)便携式电导率仪测定浸提液电导率EC_5∶1。脱盐率计算 方法同实施例1。

盐分用电导率(EC)表征，EC的变化可直接反映土壤盐分的变化。滴施鼠李糖脂后对不同盐渍化程度的棉田土壤EC的影响如图4所示。未经鼠李糖脂处理的各组EC均较高，滴施鼠李糖脂后土壤EC有了明显降低。T1处理的土壤电导率(EC)值范围在100～2790μs/cm之间，T2处理的土壤电导率(EC)值范围在270～2700μs/cm之间，T3处理的土壤电导率 (EC)值范围在1020～2885μs/cm之间，T4处理的土壤电导率(EC)值范围在210～2670μs/cm 之间，T5处理的土壤电导率(EC)值范围在280～2980μs/cm之间，T6处理的土壤电导率 (EC)值范围在700～3320μs/cm之间。各处理随着土壤深度的增加盐分逐渐增大。在生育 期内，施加鼠李糖脂后，各处理0～20土层深度脱盐率最高，T1处理较T4脱盐率为37.82％， 低盐处理变化较为明显；T2处理较T5脱盐率为12.64％，T3处理较T6脱盐率为8.79％。实 验结果同样说明施加鼠李糖脂有助于盐碱土脱盐，从而减轻盐分对作物生长的胁迫。

2、盐碱土壤微生物多样性

各处理组改良后的土壤样品委托上海美吉生物医药科技有限公司进行微生物多样性的分析。

各处理的覆盖值(Coverage)都高于95％，表明测序深度能够反映样本中微生物的总 体情况(表4)。通过对丰富度指数的Chao和Sobs、均匀度指数的Shannoneven以及多样性指数的Simpson和Shannon等进行分析，发现6个处理间的多样性指数存在一定的差异。Shannon指数越高说明样本的多样性越高，Simpson指数越低多样性反而越高。Shannon和Simpson指数的分析结果表明，T1处理的土壤微生物多样性与其他处理差异显著，随着盐分增大，微生物多样性降低。相同盐分下，施加了鼠李糖脂后多样性指数呈现出T1＞T4、T2＞T5 以及T3＞T6的结果，表明施加鼠李糖脂促进了盐碱土壤中微生物多样性的提高。综合丰富度 指数、多样性指数和均匀度等的分析结果可知，施加鼠李糖脂能明显改善棉花根际土壤微生 物的多样性、提高微生物的均匀度和丰富度，增强土壤的微生态功能。

表4各处理的微生物多样性指数

处理组	Sobs	Chaol	shannoneven	Simpson	Shannon	Coverage(％)
							T1	2559	2875.19	0.81	0.006	6.33	98.97
T2	2169	2479	0.77	0.007	5.87	98.83
							T3	1948	2351.51	0.76	0.009	5.78	99.17
T4	2139	2558.4	0.78	0.01	5.98	99.36
							T5	2116	2475.65	0.76	0.012	5.84	99.33
T6	1781	2078.89	0.74	0.013	5.61	99.17

3、滴施鼠李糖脂对棉花生长及产量品质的影响

3.1棉花生长指标测定

棉花苗期开始，每隔10天对3株棉花进行茎粗、株高及叶面积指数的测定。茎粗采用游标卡 尺(0.1mm)测量；株高采用钢尺(1mm)测量；叶面积采用直尺(1mm)测量，标定棉花叶片的最大长度和宽度值，用“单叶面积＝长×宽×0.75”计算所有叶片的面积，然后将所 有叶片叶面积累加，进而计算出单株叶面积，叶面积指数＝叶片总面积/土地面积，取平均值。

叶面积指数(LAI)是研究群体结构的重要参数之一，合理的LAI是植物充分利用光能，保证高产的重要条件。图5显示了不同处理对棉花植株叶面积指数的影响。由T4、T5 及T6处理的曲线可以发现，随着盐分增加，叶面积指数受到抑制，而滴施鼠李糖脂可以增大叶面积指数。T1处理较T4处理生育期总叶面积指数增加了10.94％，T2处理较T5处理增加了13.86％，T3处理较T6处理增加了36.35％。其中T6处理由于收到盐分胁迫较大且未施加鼠李糖脂，其叶面积增长十分缓慢。实验结果表明鼠李糖脂的施用提高了棉花植株的叶面积 指数，这有助于棉花产量的提高。

图6显示了不同处理对棉花株高的影响，各处理棉花株高在7月21日迅速增大，在8月4日以后棉花株高变化较小。T1处理显著高于其他处理，相同盐分条件下T1处理较T4增大了9.46％，T2处理较T5增大了4.85％，T3处理较T6增大了4.77％。上述结果可能是由于鼠李糖脂改善了土壤环境，从而促进了棉花植株的生长。

由图7可知滴施鼠李糖脂对棉花茎粗的影响。茎秆的粗壮程度反映了棉花的营养获取 情况和生长状况，茎秆太细影响营养物质向上输送，加重蕾铃脱落，单铃重降低，并且还容 易倒伏，影响机采棉的采净率。各处理组的茎粗同棉花株高一样，随着生育期的推进而不断 增大，各处理组都表现出在苗期和蕾期迅速增长，到花铃期茎粗达到最大，吐絮期达到最大 值后再无变化；相同盐分下，施加鼠李糖脂较不施加茎粗均明显增加，盐分胁迫茎粗呈变细 趋势。

3.2地上部生物量的测定

每个生育期末测定一次棉花生物量。随机选取3株棉花，将棉花地上部分包括茎、叶和蕾铃 在105℃杀青30min后，置于65℃烘箱中烘干至恒重，用电子秤(0.01g)分别测定各部 分的干物质量。

干物质积累量对棉花生长发育有很大的影响，是影响光合作用的重要指标。由图8可 知，从整体来看不同处理组的棉花单株干物质总量随着棉花生育期的推进呈增长趋势。在整 个生育期中，花铃期干物质增加的最多，苗期至蕾期干物质增加的最少。苗期T1处理组的干 物质积累量最大，为11.06g，T2处理组干物质积累量总和为9.97g，T3处理组为9.05g，T4 处理组为10.18g，T5处理组为9.65g，T6处理组最小，干物质积累量总和为7.53g；蕾期干 物质积累量T1较T4处理组增加了20.81％，T2较T5处理增加15.98％，T3较T6处理增加 9.30％；花铃期各处理各部分器官占比及干物质总量T1略高于其他处理。

3.3棉花光合作用指标测定

每个生育期采用Li-6400xt光合仪在9:00-11:00对棉花的叶片净光合速率(Pn)、蒸腾速率 (Tr)、气孔导度(Gs)、胞间CO₂浓度(Ci)进行测定，每个处理的指标测定均重复3次。 Li-6400xt光合测定系统能自动记录存储棉花光合指标。采用TYS-4N植株营养测定仪测定棉 花叶片叶绿素含量(SPAD值)，每隔10天测定一次，每个处理的指标测定均重复3次。

SPAD值的大小可以直接反映出叶片叶绿素含量的高低，当SPAD的数值比较大时代表 叶片有着较高的叶绿素含量，反之则相反。由图9可知，随着生育期的推进，SPAD值呈先上升后下降的趋势。相同盐分胁迫下各处理SPAD值的大小排序为T1处理＞T4处理＞T2处理＞T5处理＞T3处理＞T6处理，SPAD值在苗期无明显变化，而在蕾期和花铃期变化明显。实验结果表明，鼠李糖脂可以促进棉花植株叶绿素的积累。

光合作用是影响作物生长的重要因素之一。鼠李糖脂对棉花光合速率的影响如图10 所示，叶片光合速率在相同盐分下差异不显著，而在不同盐分下T1和T4显著(P＜0.05)高 于T2、T3、T5及T6。随着生育期推进，光合速率呈先增大后降低的趋势。施加鼠李糖脂后在一定程度上提高叶片的光合速率，但盐分对光合速率影响更大。

植物的叶片通过气孔来和外界交换气体，气孔导度会对植物的光合作用、呼吸作用、 蒸腾作用产生重要的影响。鼠李糖脂对棉花气孔导度的影响如图11所示。在相同盐分条件下， 苗期与花铃后期的气孔导度无显著差异；蕾期与花铃前期T1处理的气孔导度显著高于T4处 理，其他处理间无明显变化；整个生育期花铃前期的气孔导度达到最大。

胞间CO₂摩尔浓度是光合作用的重要参数之一，鼠李糖脂对棉花胞间CO₂摩尔浓度的 影响如图12所示。相同盐分条件下，鼠李糖脂的施加对棉花植株胞间CO₂摩尔浓度影响不大； 相比之下，土壤盐分含量对该指标的影响更大；花铃前期的胞间CO₂摩尔浓度最大。

蒸腾速率是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量，它在一定程度上反映了作物 水分调节和环境适应能力。相同盐分条件下，滴施鼠李糖脂后，蕾期与花铃前期T1处理组的 蒸腾速率显著高于T4处理组，其余处理组的蒸腾速率排序为T2＞T5＞T3＞T6。蒸腾速率在整 个生育期内呈先增大后减小趋势。苗期与蕾期逐渐增大，到花铃后期逐渐减小。

3.4棉花产量的测定

棉花吐絮完成后，在每个试验区(3.3m×2m)，收获全部棉花，并记录样方棉花株数及未吐 絮的铃数，通过公式(6)计算理论产量。按照《棉花质量检验》中规定的方法，委托中国农 业科学院棉花研究所对棉花纤维品质进行测定，包括棉花上半部平均长度、整齐度指数、断 裂比强度、马克隆值及伸长率。

Y＝0.01npwρ (6)

式中：Y为棉花总产量，t/hm²；np为棉花单株棉铃数，个/株；w为棉花单铃质量，g；ρ为 棉花种植密度，株/m²。

籽棉产量是由收获密度、单株成铃数和单铃重共同决定的。由表5可知，相同盐分条 件下，T1较T4处理、T2较T5处理棉花产量均有增加，T3较T6处理产量提高最多。实验 结果表明鼠李糖脂的滴施可以有效提高棉花产量，尤其在中重度盐碱地上使用效果更加突出。

表5不同处理组的棉花产量

处理	单株铃数/个	单铃质量/g	产量/(kg/hm<sup>2</sup>)
				T1	7.25a	6.65a	6537.70a
T2	6.70a	6.41ab	5925.39b
				T3	5.29b	6.06cd	5800.92b
T4	7.04a	6.52ab	6331.00a
				T5	5.32b	6.27bc	5864.21b
T6	5.04b	5.8d	4661.19c

实施例3：不同发酵工艺对鼠李糖脂中单双脂含量的影响

采用铜绿假单胞菌zs1.1发酵制备鼠李糖脂。设置常规对照组和实验组，发酵条件分别如下： 常规组：发酵培养基成分：0.6g Na₂HPO₄，0.2g KH₂PO₄，4.0g NaNO₃，0.3g MgSO₄，0.01g CaCl₂，0.01g FeSO₄，3wt％葡萄糖，1L纯水，pH＝7。培养条件为：温度28℃，转速180rpm， 溶氧量40％，罐压0.03mPa，培养时间为50h。

实验组：发酵培养基成分为：1g K₂HPO₄，0.5g KH₂PO₄，4.0g NaNO₃，0.5g MgSO₄，10.0g NaCl，0.01g KCl，0.01g FeSO₄，3.5wt％甘油，0.1％(v/v)微量元素液(0.01g CaCl₂，0.5g FeCl₃，1.70g MnSO₄，0.40g CuSO₄，1.20g ZnSO₄，1L纯水)，1L纯水，pH＝7；

发酵培养条件为：温度32℃，转速180rpm，溶氧量48％，罐压0.05mPa，培养时间为72h。

对常规组和实验组所得的鼠李糖脂进行成分检测，结果分别如下：常规组所得的鼠李 糖脂中双脂含量为63％，而实验组所得的鼠李糖脂中双脂含量为80％。通过上述数据对比可 知，实验组所得鼠李糖脂产物中双脂含量更高，因此水溶性更强，更加适合与滴灌技术相结 合，不易堵塞滴头。实施例1-2中所述的鼠李糖脂即为实验组所得。

本发明中所用原料、设备，若无特别说明，均为本领域的常用原料、设备；本发明中所用方法，若无特别说明，均为本领域的常规方法。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技 术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变换，均仍属于本发明技术方案的 保护范围。

Claims (10)

1.鼠李糖脂在治理盐碱地土壤中的应用。

2.鼠李糖脂在制备用于治理盐碱地的土壤改良剂中的应用，其特征在于：第一方面，鼠李糖脂通过其亲水基增加土壤中水分子的保留时间，降低水分蒸发，从而缓解由土壤毛细作用引起的表层土壤盐分积累，缓解土壤盐碱化；第二方面，鼠李糖脂通过其疏水基鳌合土壤中的有机质及微量元素，提高土壤中的养分从而刺激土壤土著微生物的生长；同时鼠李糖脂本身作为基质为微生物提供养分，增加微生物量及多样性，进而通过根系微生物影响营养元素的循环以及水分的运动，缓解土壤盐碱化。

3.如权利要求2所述的应用，其特征在于：所述土壤改良剂包括鼠李糖脂和溶剂。

4.如权利要求3所述的应用，其特征在于：所述溶剂为水；所述鼠李糖脂的浓度为0.03-3wt%。

5.鼠李糖脂在提高盐碱地棉花产量中的应用。

6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：包括以下步骤：

A）检测盐碱地盐碱含量；

B）将鼠李糖脂溶液装于施加罐中，通过滴灌系统与基础肥料一起滴施至棉花种植的根区土壤环境中。

7.如权利要求6所述的应用，其特征在于：

所述鼠李糖脂溶液的浓度为0.03-3wt%；和/或

所述鼠李糖脂溶液的滴施速率为2-4 L/h。

8.如权利要求6所述的应用，其特征在于：滴施时机为棉花种子播种前和/或花铃期。

9.如权利要求6所述的应用，其特征在于：

所述鼠李糖脂由铜绿假单胞菌发酵而得，其中：

发酵培养基成分及配比为：0.8-1.2 g K₂HPO₄，0.4-0.6 g KH₂PO₄，3.8-4.2 g NaNO₃，0.4-0.6 g MgSO₄，8.0-12.0 g NaCl，0.008-0.012 g KCl，0.008-0.012 g FeSO₄，2-5wt%甘油，0.08-0.12 vol%微量元素液，0.8-1.2 L纯水，pH 6.5-7.5；其中，所述微量元素液的组成及配比为：0.008-0.012 g CaCl₂，0.4-0.6 g FeCl₃，1.60-1.80 g MnSO₄，0.35-0.45 gCuSO₄，1.10-1.30 g ZnSO₄，0.8-1.2 L纯水；

发酵培养条件为：温度30-35℃，转速180-220 rpm，溶氧量45-50%，罐压0.04-0.05mPa，培养时间为72 h以上。

10.如权利要求6所述的应用，其特征在于：

所述棉花的品种为中棉619；和/或

所述基础肥料包括尿素和复合肥，施用量为40-50 kg/hm²。

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