CN114085675B - 一种适用于城市绿地土壤的土壤改良剂及其制备方法 - Google Patents

一种适用于城市绿地土壤的土壤改良剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于城市绿地土壤改良的环境友好型土壤改良剂，该土壤改良剂由以下配比含量的组分均匀混合制得：基质1000PGPR液体菌剂1000所述的PGPR液体菌剂的含菌量为1.6‑1.8×108cfu/mL；制作主要步骤是分别将根际促生细菌液体菌剂PGPR与蚯蚓粪按照一定配比混合制备成土壤改良剂。利用本发明配比的改良剂对城市绿地土壤进行改良能够有效增强土壤微生物多样性，提高土壤中氮、碳、磷的利用率，增强土壤肥力，且环境友好，制备方法工艺步骤简单，为工业化生产提供一定可行性。

Description

一种适用于城市绿地土壤的土壤改良剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及到土壤改良，特别涉及到适用于城市绿地土壤的土壤改良剂及其制备方法。
背景技术
城市绿地土壤作为城市生态系统的一部分，是城市植物的生命和养分的提供者，受到了人类活动的强烈影响。根据我国城市规划，人均公共绿地面积已从2002年的6.42m2增加到2021年的14.8m2，城市绿地对改善城市生态环境的作用愈来愈显著。据调查显示，我国城市绿地土壤普遍存在土壤生物多样性降低、养分贫瘠、酸碱性失衡、各种化学元素失衡、硬化程度高、重金属含量超标、盐渍程度高等一系列影响土壤生态稳定的问题。绿地土壤质量较差已成为限制我国园林绿化行业发展的最主要障碍因子之一。
对于城市绿化土壤来说，其国际分类如表1所示：
表1土壤质地分级标准
上述砂粒、粉粒和粘粒分类标准为粒径大小。
随着城市园林绿化技术的不断深入，城市土壤改良所用方法大致可分为三种，即物理改良、化学改良和生物改良，现今很多国内城市园林绿化改造大多使用化学改良与物理改良相结合的方法进行土壤治理。但是物理改良、化学改良技术存在着工程量大、成本高、效果持续时间短，需要不断维护，对土壤具有破坏性等问题，且易受各种环境因素的限制。土壤的生物改良与另外两种方法相比，由于初期效果不太明显，在我国使用较少，但在土壤中可根据土壤特性造就“微生物类群-微生物改变土壤微环境-微生物与土壤共同演化的生态循环模式”，更有利于形成土壤生态稳定。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种用于城市绿地土壤的土壤改良剂及其制备方法。本发明的土壤改良剂及其制备方法属于环境友好型且能有效改善土壤理化性质、提高土壤生物活性、利于形成土壤生态稳定、增强土壤肥力的土壤改良剂制备配比。
为了达到上述发明目的，本发明提供的技术方案如下：
针对城市绿地土壤中存在的不同土壤类型，壤质砂土、砂质壤土和粉砂质壤土，我们对应地开发了三种土壤改良剂进行应用，该土壤改良剂主要是分别将根际促生细菌(plant growth promoting rhizobacteria，简称PGPR)液体菌剂与蚯蚓粪按照一定配比混合制备成专用的土壤改良剂。
一种适用于城市绿地中壤质砂土的土壤改良剂，所述壤质砂土的成分组成重量百分比含量为：
砂粒(0.02～2mm) 85～100％
粉粒(0.02～0.002mm) 0～15％
粘粒(<0.002mm) 0～15％，
该土壤改良剂由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为1.6～1.8×108cfu/mL；
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌S3-1(Bacillus amyloliquefaciens，S3-1)，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏。
一种适用于城市绿地中砂质壤土的土壤改良剂，所述砂质壤土的成分组成重量百分比含量为：
砂粒(0.02～2mm) 55～85％
粉粒(0.02～0.002mm) 0～45％
粘粒(<0.002mm) 0～15％，
该土壤改良剂由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为0.7～0.9×108cfu/mL；
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌S3-1(Bacillus amyloliquefaciens，S3-1)，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏。
一种适用于城市绿地中粉砂质壤土的土壤改良剂，所述粉砂质壤土的成分组成重量百分比含量为：
砂粒(0.02～2mm) 0～55％
粉粒(0.02～0.002mm) 45～100％
粘粒(<0.002mm) 0～15％，
该土壤改良剂由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为0.4～0.6×108cfu/mL；
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌S3-1(Bacillus amyloliquefaciens，S3-1)，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏。
在上述的三种针对不同成分土壤的土壤改良剂中，都选择用基质成分，该基质为蚯蚓粪，市场上销售的蚯蚓粪产品即可。
作为市售的蚯蚓粪一个案例，应用的蚯蚓粪产品中有机质含量≥40％，施用量为1kg/m2，pH值为6.5～8.5，EC值为0.57mS/cm，总养分(N+P2O5+K2O)≥6％，可培养细菌微生物量为7.15×106cfu/mL，可培养真菌微生物量为3.93×103cfu/mL，脲酶活性为5.49mg(NH3-N)/g，蔗糖酶活性为9.39mg(glucose)/g，酸性磷酸酶活性为4.56mg(酚)/g，碱性磷酸酶活性为6.31mg(酚)/g，中性磷酸酶活性为0.97mg(酚)/g，过氧化氢酶活性为11.42mg(酚)/g。
一种适用于城市绿地土壤的土壤改良剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
第一步，制备种子液，将贝莱斯芽孢杆菌S3-1接种至装有50-100mL液体LB培养基中，于25-30℃恒温摇床中培养10-15h，转速为180-220rpm/h；
第二步，发酵培养，将种子液按1％接种量接入到LB培养基中，放入摇床培养20-24h，温度为25-30℃，转速为180-220rpm/h，制成根际促生菌发酵液；
第三步，将发酵液按照一定比例稀释到所需浓度，便于后续浇灌到施过蚯蚓粪的绿地土壤中。
在本发明一种适用于城市绿地土壤的土壤改良剂的制备方法中，所述的液体培养基为LB培养基，该液体LB培养基由每升去离子水中加入10g的蛋白胨、5g酵母膏和10g NaCl后搅拌均匀制得。
基于上述技术方案，本发明专利相对于现有技术取得了如下技术效果：
1、本发明提供的生物菌剂PGPR对城市绿地土壤显著提高了土壤微生物丰度。
2、本发明提供的生物菌剂PGPR对城市绿地土壤土壤酶活有明显改善作用，施加菌剂后土壤中脲酶、蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶活性显著提高，这对改良城市绿地土壤实现植物良好生长循环具有重要意义。
具体实施方式
下面我们结合具体的实施例来对本发明用于城市绿地土壤的土壤改良剂及其制备方法做进一步的详细阐述，以求更为清楚明了地理解其成分组成、制备方式以及使用情况，但不能以此来限制本法发明的保护内容。
实施例1
本实施例提供一种适用于城市绿地土壤类别中壤质砂土的土壤改良剂，由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂1 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为1.785×108cfu/mL。
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌S3-1(Bacillus amyloliquefaciens，S3-1)，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏。
所述的基质为市售蚯蚓粪，可以选用上海温兴生物工程有限公司销售的蚯蚓粪产品，其中有机质含量≥40％，施用量为1kg/m2，pH值为8.3，EC值为0.57mS/cm，总养分(N+P2O5+K2O)≥6％。可培养细菌微生物量为7.15×106cfu/mL，可培养真菌微生物量为3.93×103cfu/mL脲酶活性为5.49mg(NH3-N)/g，蔗糖酶活性为9.39mg(glucose)/g，酸性磷酸酶活性为4.56mg(酚)/g，碱性磷酸酶活性为6.31mg(酚)/g，中性磷酸酶活性为0.97mg(酚)/g，过氧化氢酶活性为11.42mg(酚)/g。
设立接种一种适用于相应土壤质地的城市绿地土壤的土壤改良剂处理组和不接种对照(CK)，3个月内，两个处理组喷洒等量水，3个月后，测定土壤各项指标。
本发明的城市绿地土壤改良剂对土壤生物指标的影响如下：添加改良剂后，城市绿地土壤生物指标得到明显改善。土壤微生物作为有机质的降解者和植物营养物质的活性库，在土壤营养中发挥着重要作用，与土壤质量密切相关。表2为城市绿地土壤改良剂对土壤微生物数量的影响，由表2可知，施用城市绿地土壤改良剂后，土壤细菌、真菌数量增加，对城市绿地土壤肥力保持、提高物质循环及提高生物多样性具有重要的意义。
表2城市绿地土壤改良剂对土壤微生物量的影响
处理组 细菌(cfu/g×106) 真菌(cfu/g×103)
壤质砂土CK 0.369 0.59
壤质砂土处理组 0.553 1.36
砂质壤土CK 13 18
砂质壤土处理组 99 62.7
粉砂质壤土CK 10.2 35
粉砂质壤土处理组 30 43
土壤酶活性是衡量土壤肥力的重要指标。表3为城市绿地土壤改良剂对土壤酶活性的影响，由表3可知，施加改良剂后土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶、碱性磷酸酶、中性磷酸酶活性均有明显提高。说明改良剂的施用可以改善根际土壤供应氮素的能力，为作为生长提供氮源；增强土壤中有机碳的转化增加土壤中易溶性营养物质；并能够促进土壤过氧化氢降解，减少土壤毒害；促进土壤中有机磷化合物矿化成无机磷，改善土壤供应磷素的能力。
表3城市绿地土壤改良剂对土壤酶活性的影响
注：脲酶活性(URE)以24小时后1g土壤中NH3－N的毫克数表示；蔗糖酶活性(URE)以24h，1g干土生成葡萄糖毫克数表示；过氧化氢酶活性(URE)以每1g干土1h内消耗的0.02mol/L KMnO4体积数(以mL表示)；磷酸酶活性(URE)以每1g土壤的酚毫克数表示。
实施例2
本实施例提供一种适用于城市绿地土壤类别中砂质壤土的土壤改良剂，由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为0.893×108cfu/mL。
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌S3-1(Bacillus amyloliquefaciens，S3-1)，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏。
所述的基质为市售蚯蚓粪，选自于上海温兴生物工程有限公司，其中有机质含量≥40％，施用量为1kg/m2，pH值为8.3，EC值为0.57mS/cm，总养分(N+P2O5+K2O)≥6％。可培养细菌微生物量为7.15×106cfu/mL，可培养真菌微生物量为3.93×103cfu/mL脲酶活性为5.49mg(NH3-N)/g，蔗糖酶活性为9.39mg(glucose)/g，酸性磷酸酶活性为4.56mg(酚)/g，碱性磷酸酶活性为6.31mg(酚)/g，中性磷酸酶活性为0.97mg(酚)/g，过氧化氢酶活性为11.42mg(酚)/g。
本实施例应用效果可以参考实施例1。
实施例3
本发明实施例提供一种适用于城市绿地土壤类别中粉砂质壤土的土壤改良剂，由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为0.595×108cfu/mL，
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌S3-1(Bacillus amyloliquefaciens，S3-1)，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏。
所述的基质为市售蚯蚓粪，选自于上海温兴生物工程有限公司，其中有机质含量≥40％，施用量为1kg/m2，pH值为8.3，EC值为0.57mS/cm，总养分(N+P2O5+K2O)≥6％。可培养细菌微生物量为7.15×106cfu/mL，可培养真菌微生物量为3.93×103cfu/mL脲酶活性为5.49mg(NH3-N)/g，蔗糖酶活性为9.39mg(glucose)/g，酸性磷酸酶活性为4.56mg(酚)/g，碱性磷酸酶活性为6.31mg(酚)/g，中性磷酸酶活性为0.97mg(酚)/g，过氧化氢酶活性为11.42mg(酚)/g。
本实施例应用效果可以参考实施例1。
本发明还提供了一种适用于城市绿地土壤的土壤改良剂的制备方法，上述3种针对不同类型土壤改良的土壤改良剂都可以采用该制备方法制备出来，该方法包括以下步骤：
第一步，制备种子液：将贝莱斯芽孢杆菌S3-1(Bacillus amyloliquefaciens，S3-1)接种至装有50mL液体LB培养基中，于27.1℃恒温摇床中培养12h，转速为200rpm/h。
第二步，发酵培养：将种子液按1％接种量接入到100mL的LB培养基中，放入摇床培养20h，温度为27.1℃，转速为200rpm/h，制成根际促生菌发酵液。
第三步，将发酵液按照一定比例稀释到所需浓度后浇灌到施过蚯蚓粪的绿地土壤中。
上述的液体培养基为LB培养基，该液体LB培养基由每升去离子水中加入10g的蛋白胨、5g酵母膏和10g NaCl后搅拌均匀制得。
毫无疑问，以上只是本发明专利几个具体的实现方式，还可以有其他的结构组成和制备方式。总而言之，本发明的保护范围还包括其他对于本领域技术人员来说显而易见的变换和替代。

Claims (3)

1.一种适用于城市绿地中壤质砂土的土壤改良剂，所述壤质砂土的成分组成重量百分比含量为：
0.02~2mm砂粒 85～100%
0.02~0.002mm粉粒 0～15%
<0.002mm粘粒 0～15%，
其特征在于，该土壤改良剂由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂1 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为1.6～1.8 ×108 cfu/mL ；
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens S3-1，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏；
所述的基质为市售蚯蚓粪；其制备方法包括以下步骤：
第一步，制备种子液，将贝莱斯芽孢杆菌S3-1接种至装有50-100 mL液体LB培养基中，于25-30℃恒温摇床中培养10-15 h，转速为180-220 rpm/ h；所述的液体LB培养基由每升去离子水中加入10 g的蛋白胨、5 g酵母膏和10 g NaCl后搅拌均匀制得；
第二步，发酵培养，将种子液按1％接种量接入到LB培养基中，放入摇床培养20-24h，温度为25-30 ℃，转速为180-220 rpm/ h，制成根际促生菌发酵液；
第三步，将发酵液按照一定比例稀释到所需浓度，便于后续浇灌到施过蚯蚓粪的绿地土壤中。
2.一种适用于城市绿地中砂质壤土的土壤改良剂，所述砂质壤土的成分组成重量百分比含量为：
0.02~2mm砂粒 55～85%
0.02~0.002mm粉粒 0～45%
<0.002mm 粘粒 0～15%，
其特征在于，该土壤改良剂由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂1 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为0.7～0.9 ×108 cfu/mL；
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens S3-1，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏；所述的基质为市售蚯蚓粪；其制备方法包括以下步骤：
第一步，制备种子液，将贝莱斯芽孢杆菌S3-1接种至装有50-100 mL液体LB培养基中，于25-30℃恒温摇床中培养10-15 h，转速为180-220 rpm/ h；所述的液体LB培养基由每升去离子水中加入10 g的蛋白胨、5 g酵母膏和10 g NaCl后搅拌均匀制得；
第二步，发酵培养，将种子液按1％接种量接入到LB培养基中，放入摇床培养20-24h，温度为25-30 ℃，转速为180-220 rpm/ h，制成根际促生菌发酵液；
第三步，将发酵液按照一定比例稀释到所需浓度，便于后续浇灌到施过蚯蚓粪的绿地土壤中。
3.一种适用于城市绿地中粉砂质壤土的土壤改良剂，所述粉砂质壤土的成分组成重量百分比含量为：
0.02~2mm砂粒 0～55%
0.02~0.002mm粉粒 45～100%
<0.002mm粘粒 0～15%，
其特征在于，该土壤改良剂由以下配比含量的组分均匀混合制得：
基质 1000
PGPR液体菌剂1 1000
所述的PGPR液体菌剂的含菌量为0.4～0.6 ×108 cfu/mL；
所述的PGPR为贝莱斯芽孢杆菌Bacillus amyloliquefaciens S3-1，其微生物保藏登记号为：CCTTC AB2014337，由上海师范大学微生物分子生物学试验室分离、纯化和保藏；所述的基质为市售蚯蚓粪；其制备方法包括以下步骤：
第一步，制备种子液，将贝莱斯芽孢杆菌S3-1接种至装有50-100 mL液体LB培养基中，于25-30℃恒温摇床中培养10-15 h，转速为180-220 rpm/ h；所述的液体LB培养基由每升去离子水中加入10 g的蛋白胨、5 g酵母膏和10 g NaCl后搅拌均匀制得；
第二步，发酵培养，将种子液按1％接种量接入到LB培养基中，放入摇床培养20-24h，温度为25-30 ℃，转速为180-220 rpm/ h，制成根际促生菌发酵液；
第三步，将发酵液按照一定比例稀释到所需浓度，便于后续浇灌到施过蚯蚓粪的绿地土壤中。
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