CN113999806A - 一种提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于农业技术和生态改良应用领域，涉及一种提高贫瘠耕地土壤肥力的复合菌剂及其应用。复合菌剂为巨大芽孢杆菌DC‑3‑P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液混合获得混合培养液；混合培养液中总细胞总数量达到10亿CFU/ml以上。将复合菌剂接种在山地贫瘠土壤中，可以显著提高土壤肥力指标，包括有机质、速效氮、磷、钾等，并可以促进玉米和苹果的生长。

Description

一种提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂及其应用
技术领域
本发明属于农业技术和生态改良应用领域，涉及一种提高贫瘠耕地土壤肥力的复合菌剂及其应用。
背景技术
我国是一个耕地资源极度匮乏的国家，其中很大部分是由于土壤养分贫瘠造成的。对于小于25°的坡地，土地利用率一般较低，常有荒草地、废弃地等未开垦利用，但这也是丘陵地区新增耕地的重要途径。在其坡地上实施坡改梯，使这些未利用或利用率低的坡地实现梯田化，一方面能有效增加耕地面积，另一方面可以治理水土流失，提高土地利用率和土地质量，改善农业生产条件。但是，在山地丘陵地区,通常土体很薄缺少腐殖质，土壤有机质含量少,土层浅薄,土质疏松,土壤保水保肥能力差，在这种土壤上进行植物种植或农业生产，极其不利于植物的生长发育以及后期产量品质，由此也会极大削弱农户在梯田进行种植的积极性，耕地面积逐渐减少。在此条件下，土壤中微生物数量也是较正常耕地更少，从而土壤越来越趋于贫瘠，此外，由于贫瘠土壤缺少植被覆盖，盐碱化程度极为普遍。
微生物菌株一定条件下可以生活在土壤、根际、根表和叶际，在贫瘠土壤种植中，可以利用土壤中营养物质不断增殖并活化土壤中营养元素，分解土壤中的腐殖质转变成植物可以吸收的有机质和营养元素。此外，微生物产生植物激素，如生长素、赤霉素、细胞分裂素和乙烯等植物刺激素，有利于植物生长。最终达到提高土壤肥力和保水保肥能力，促进植物生长，增产提质的目的。但是，传统非耐盐菌株在越来越严重的盐碱土壤条件下，存活率极低，效果会大打折扣。
因此，在山地贫瘠土壤中进行植物种植，可以利用耐盐微生物的生物活性，提高微生物生存能力基础上，发挥其减少土壤中水分、养分流失，提高土壤肥力，通过植物促生细菌与植物联合作用，有望对山地贫瘠耕地农业生产起到促进作用。但是，并非所有耐盐菌株的组合都会起到协同作用，某些菌株组合可能出现拮抗作用，如菌株间出现营养竞争、代谢产物相互抑制等作用，导致无法发挥菌株优势作用，因此需要进行合理组合保证菌剂的正常作用。
发明内容
本发明的目的是针对山地贫瘠耕地土壤肥力低、保水保肥能力差、不利于植物生长的问题，提供一种能够提高土壤肥力、促进植物生长发育的耐盐复合菌剂及其应用。
为实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：
一种提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂，复合菌剂为巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液混合获得混合培养液；混合培养液中总细胞总数量达到10亿CFU/ml以上。
所述菌剂中各菌株根据土壤有效磷含量划分，在有效磷含量小于10mg/kg时，巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为6：1：2；在土壤有效磷含量10-30mg/kg时，巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为5：1：2；有效磷含量30-40mg/kg时巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为4：1：2，有效磷含量大于40mg/kg时巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为3：1：2。
所述巨大芽孢杆菌DC-3-P培养液为将菌株接种至LB培养基，在30℃、180rpm条件下培养至10亿CFU/ml，即获得解磷菌培养液；其中，巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2020年8月27日，菌种保藏号为CCTCC NO：M 2020453。该菌株已在申请号2020111325089，发明名称为一种耐盐碱解磷菌及其应用的专利中公开了。
所述菌株的形态特征为：粗大杆状，LB平板上菌落呈黄色，椭圆形或圆形。好氧，最适生长条件为pH7.0，温度30℃。
所述枯草芽孢杆菌培养液为将菌株接种至LB培养基，在30℃、180rpm条件下培养至10亿CFU/ml，即获得解钾菌培养液；其中，枯草芽孢杆菌具有解钾和降解秸秆功能。
将上述枯草芽孢杆菌按照《硅酸盐细菌肥料行业标准NY413-2000》标准对其检测解钾能力，检测发酵液中可溶性K+的浓度大于4mg/L。同时对其秸秆降解测定：将菌株制备成菌悬液，4％接种量，接种到秸秆降解率测定培养基中，以秸秆降解率为指标，考察菌的秸秆降解情况，设立无接种菌对照，14d后若与对照相比降解率增加(重量法)，则判断其为具有秸秆降解效果。秸秆降解率测定培养基：新鲜玉米秸秆晾干劈开成，剪成1cm见方的块，混合均匀，105℃烘干，称取4g加入150mL的三角瓶，每瓶再加入12mL的营养液，混合均匀。营养液：(NH4)2SO4 6g，尿素3g，CaCl2 0.1g，MgSO4·7H2O 5g，KH2PO4 1g，NaCl 0.1g，FeSO4·7H2O0.05，MnSO4·7H2O 0.016g，ZnSO4·7H2O 0.014g，水1000mL，自然pH。
所述瓦恩兰德固氮菌培养液为将菌株接种至LB(LB培养基)，在30℃、180rpm条件下培养至10亿CFU/ml，即获得固氮菌培养液；其中，瓦恩兰德固氮菌具有固氮和降解秸秆功能。
将上述瓦恩兰德固氮菌按照《固氮菌肥料行业标准NY411-2000》标准对其检测其固氮能力利用无氮培养基测定固氮菌固氮量(无氮培养基参考《农业微生物学试验技术》(中国农业出版社1996))，利用半微量凯氏定氮法测定菌液中的全氮含量，全氮量含量(ug/mL)同时按照上述枯草芽孢杆菌秸秆降解方式对其检测其具有降解秸秆功能。
一种提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂的应用，所述菌剂在提高山地贫瘠耕地土壤肥力中的应用。
所述菌剂在提高山地贫瘠耕地土壤肥力、促进玉米和/或苹果生长中的应用。
本发明所具有的优点：
本发明菌剂以耐盐碱巨大芽孢杆菌DC-3-P、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌按一定比例混配；菌剂利用不同菌种特性提高速效养分功能，增加土壤速效肥力，同时提高土壤接种菌株多样性，改善土壤微生态环境，此外，本复合菌可以产生加速秸秆降解的作用，提高土壤纤维素类物质的降解与养分释放；采用本发明菌剂在盐碱土壤中有较高存活率。在试验中发现，山地土壤多存在土壤肥力差、保水保肥性差等问题，同时，由于土壤问题导致植被不易生长，使土壤蒸降比高，盐碱程度不断恶化。本发明通过自有耐盐碱腐熟菌株，同时配合耐盐碱解钾、固氮菌株同时使用，接种于山地贫瘠土壤中，起到有益作用。本发明特点如下：
(1)本发明菌株为耐盐碱菌株，保藏于中国武汉大学，保藏号为CCTCC NO:M2020453，菌株在pH为7.0-9.5的碱性环境和/或0.5-5.0％NaCl的盐环境下发挥作用。这更适合于山地贫瘠土壤使用，原因在于山地海拔高、地下水位深、土壤植被覆盖少、蒸降比高，极易发生盐碱化，如果传统非耐盐碱菌株极易死亡，丧失其有益效果。
(2)再将耐盐碱菌株与特定的枯草、蜡样芽胞杆菌按一定比例复合，具有协同作用。不同类型芽孢杆菌复合，增加土壤有益菌的多样性，并且本复合菌浓度达到10亿CFU/ml以上，较高的浓度接种于贫瘠土壤中，更有益于土壤微生态环境改善，使土壤保水保肥能力更强。
(3)通过田间试验发现，在贫瘠土壤中增加复合菌剂，土壤有机质、有效氮、磷、钾以及土壤微生物数量明显提高，土壤板结程度有所缓解，团粒结构增加，保水保肥能力显著优于未使用菌剂处理。在山地贫瘠土壤中利用该复合菌剂辅助植物种植，可以有效提高种植质量，提高土壤改良效率。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明的权利要求做进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制，任何人在本发明权利要求保护范围之内所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求保护范围之内。
以下实施例中除特例说明外，均为本领域内的常规实验方法和操作步骤。
本发明搭配各菌种获得特定菌剂，其提高速效养分功能，增加土壤速效肥力，同时提高土壤接种菌株多样性，改善土壤微生态环境增加山地贫瘠土壤有机质、速效氮、磷、钾，同时提高土壤保水保肥能力，减少水土流失中的应用，尤其适用于偏盐碱土壤。
实施例1：复合菌剂制备
分别取耐盐解磷(巨大芽孢杆菌DC-3-P)、解钾枯草芽孢杆菌购自河北益微生物技术有限公司和固氮瓦恩兰德固氮菌购自南阳硕源生物技术有限公司的菌株甘油管解冻，蘸取甘油管中菌种液，划LB培养基平板(胰蛋白胨10.0g，酵母粉5.0g，Nacl 5.0g，自来水1000ml，琼脂18g，pH7.2)中，30℃培养1d。然后，选取饱满的各单菌落分别接种于LB液体培养基(胰蛋白胨10.0g，酵母粉5.0g，NaCl5.0g，自来水1000ml，pH 7.2)，30℃，180rmp振荡培养24h，使各培养液中细胞数量达到10亿CFU/ml以上，随后将三种菌液根据土壤有效磷含量划分进行混合，制成复合菌剂。
使用时将复合菌剂按2L/亩的接种量接种至糖水(糖：水＝1：200(v/v))混合，配置成约50L水剂，均匀喷洒在1亩土壤表面，同时，将土壤进行翻耕，使土壤表面菌液与深层土壤充分混合接触，随后即可进行种植。
实施例2：复合菌剂应用试验
将上述制备获得的提高贫瘠土壤肥力得复合菌剂应用于山西运城市万荣县和垣曲县进行田间对比试验，两地区均是典型的山地贫瘠耕地区域，该区域地势较高、植被覆盖较少、土壤蒸降比大，土壤pH值较高，一般在8.5左右，有机质及速效氮磷钾含量普遍低于全国平均水平。区域内玉米和苹果种植面积较大，但是由于土壤贫瘠、气候干旱，导致植物生长情况较差。
以常规(不添加复合菌剂)以及施入对比菌剂作为对照，对比菌剂按照上述实施例制备菌剂的过程进行，仅是将各菌株进行替换，由巨大芽孢杆菌DC-3-P、与不同的解钾菌和固氮菌按照与本发明实施例复合菌剂比例进行混配、以及将巨大芽孢杆菌DC-3-P由其他耐盐菌进行替换，即对比菌剂为：DC-3-P、胶冻样芽孢杆菌、瓦恩兰德固氮菌(复配菌剂1)；DC-3-P、胶冻样芽孢杆菌、圆褐固氮菌(复配菌剂2)；上述各复配菌剂中菌液的体积比为6：1：2。
试验组为实施例1配制的菌剂，其中，巨大芽孢杆菌DC-3-P、解钾枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各菌液的体积比为6：1：2。
向待处理土壤中种植植物(作物为苹果)，种植前后7天内分别喷洒上述不同的复合菌剂于待植物根部位置，植物种植出苗后，喷洒上述不同的复合菌剂复合菌剂于植物根部部位，后期田间管理同常规操作。
上述种植前7天时，将各复合菌剂按照1L/亩的量，与糖水(糖与水体积比1：200)混合成50L液体，均匀撒施到植物根部位置附近；
植物种植出苗后时，将各复合菌剂按照同种植前同样方式、同样用量，均匀撒施在植物根部附近。
上述作用地大小为4亩，种植苹果的种植密度为55株/亩，株行距为3米×4米。
与常规无菌剂处理相比，添加复合菌剂后，实施例菌剂、复配菌剂1和2，三个土壤有机质、速效氮、磷、钾含量明显增加，植物生长情况与对照组相比优势明显，这说在该苹果地中添加本项目中筛选的复合菌剂可以明显提高土壤肥力，促进植物生长。
在秸秆降解方面，添加3种复合菌剂(实施例菌剂、复配菌剂1和复配菌剂2)均可以加速秸秆的降解，从数据中发现，实施例复合菌剂在所有处理中最高，比对照降解率提高近70％，可以加速土壤中纤维素类物质降解以及营养物质转化。
在土壤微生物环境方面，与对照组相比，添加复合菌及土壤中细菌、放线菌明显增加，而易致病真菌数量明显降低，添加实施例菌剂、复配菌剂1和2这三种菌剂处理间，土壤微生物变化差别不大。对于耕地来说，细菌、放线菌数量的增加说明土壤微生态环境更有利于植物生长，这对于植物生长以及后期产出具有极大提升。
复配菌剂1、2和实施例菌剂相比，在土壤肥力、单果重量均表现出，实施例菌剂高于复配菌剂这样的一个趋势，本次对苹果的单果质量进行统计，与复配菌剂1和2与常规种植相比单果质量提升20％-30％左右，实施例复合菌剂与常规处理相比提升40％-50％。综上所述，复配菌剂可以提高土壤肥力、促进植物生长和产量，其中实施例菌剂效果最优。
表1秸秆14d降解率
Figure BDA0003404697120000051
表2山西省运城垣曲县试验田土壤养分数据
Figure BDA0003404697120000052
表3山西省运城垣曲县土壤菌群及产量数据
Figure BDA0003404697120000053
Figure BDA0003404697120000061
表4山西省运城市稷山县试验田土壤养分数据
Figure BDA0003404697120000062
表5山西省运城市稷山县土壤菌群及产量数据
Figure BDA0003404697120000063

Claims (7)

1.一种提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂，其特征在于：复合菌剂为巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液混合获得混合培养液；混合培养液中总细胞总数量达到10亿CFU/ml以上。
2.按权利要求1所述的提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂，其特征在于：所述菌剂中各菌株根据土壤有效磷含量划分，在有效磷含量小于10mg/kg时，巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为6：1：2；在土壤有效磷含量10-30mg/kg时，巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为5：1：2；有效磷含量30-40mg/kg时巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为4：1：2，有效磷含量大于40mg/kg时巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株、枯草芽孢杆菌和瓦恩兰德固氮菌各培养液体积比为3：1：2。
3.按权利要求1或2所述的提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂，其特征在于：所述巨大芽孢杆菌DC-3-P培养液为将菌株接种至LB培养基，在30℃、180rpm条件下培养至10亿CFU/ml，即获得解磷菌培养液；其中，巨大芽孢杆菌DC-3-P菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2020年8月27日，菌种保藏号为CCTCC NO：M 2020453。
4.按权利要求1或2所述的提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂，其特征在于：所述枯草芽孢杆菌培养液为将菌株接种至LB培养基，在30℃、180rpm条件下培养至10亿CFU/ml，即获得解钾菌培养液；其中，枯草芽孢杆菌具有解钾和降解秸秆功能。
5.按权利要求1或2所述的提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂，其特征在于：所述瓦恩兰德固氮菌培养液为将菌株接种至LB(LB培养基)，在30℃、180rpm条件下培养至10亿CFU/ml，即获得固氮菌培养液；其中，瓦恩兰德固氮菌具有固氮和降解秸秆功能。
6.一种权利要求1所述的提高山地贫瘠耕地肥力的耐盐复合菌剂的应用，其特征在于：所述菌剂在提高山地贫瘠耕地土壤肥力中的应用。
7.按权利要求6所述的菌剂的应用，其特征在于：所述菌剂在提高山地贫瘠耕地土壤肥力、促进玉米和/或苹果生长中的应用。
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