CN114921370B - 包含复合微生物菌剂的微生物土壤改良修复剂 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合微生物菌剂，其包括贝莱斯芽孢杆菌ZLP‑101、枯草芽孢杆菌BSD‑2、硅酸盐细菌HM8841和解磷菌HM0332。本发明还涉及一种包含上述复合微生物菌剂的微生物土壤改良修复剂。本发明可以改善土壤物理性状和微生态环境，增强土壤透气性，有效改善土壤板结、酸化问题，还可显著杀灭地下害虫，降低地下害虫的发生率。

Description

包含复合微生物菌剂的微生物土壤改良修复剂
技术领域
本发明属于土壤修复技术领域，具体涉及一种复合微生物菌剂及包含该复合微生物菌剂的微生物土壤改良修复剂。
背景技术
随着栽培年限的延长、长期单一的偏施化肥、氮磷钾肥的过量施入、有害物质的积累、有机肥严重不足和秸秆还田量减少等，使得土壤中有机质含量下降、土壤菌群失衡、土壤表层结构破坏、土料分散，而干燥后受内聚力作用使土面变硬，从而出现土壤板结的现象。板结的土壤肥力降低、理化性状改变等一系列问题，致使农作物的产量下降，严重阻碍农业的可持续发展和食品安全，急需环境友好、经济有效且适于农作物的土壤修复剂。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以改善土壤物理性状和微生态环境，增强土壤透气性，有效改善土壤板结、酸化问题，还可显著杀灭地下害虫，降低地下害虫的发生率的复合微生物菌剂及包含该复合微生物菌剂的微生物土壤改良修复剂。
本发明采用如下技术方案：
一种复合微生物菌剂，其包括贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、枯草芽孢杆菌BSD-2、硅酸盐细菌HM8841和解磷菌HM0332。
进一步的，其包括体积比为1～5∶1～3∶1～3∶0.5～4的芽孢数≥1.6×1010cfu/mL的贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101菌液、芽孢数≥1.0×1010cfu/mL的枯草芽孢杆菌BSD-2菌液、孢子数≥1.0×109cfu/mL的硅酸盐细菌HM8841菌液以及芽孢数≥1.0×108cfu/mL解磷菌HM0332菌液。
进一步的，所述贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101的保藏编号为CGMCC No.20130。
进一步的，所述枯草芽孢杆菌BSD-2的保藏编号为CGMCC No.8440。
一种包含上述复合微生物菌剂的微生物土壤改良修复剂，其包括质量比为1～3.6∶2～8∶3～6.5∶3～9.5微复合微生物菌剂、粉碎的小麦秸秆、腐熟的猪粪、发酵的菌糠；
所述微复合微生物菌剂包括质量比为4.0～8.0∶1.0～3.5的生物质炭和复合微生物菌剂。
进一步的，所述微复合微生物菌剂通过如下方法制备：将生物质炭用80℃烘干24h，再用处理后的生物质炭与复合微生物菌剂混合。
本发明的有益效果在于：本发明的复合微生物菌剂由多种益生菌组成，使土壤内有益菌群大量增加，可恢复土壤微生物群落的多样性，透气性加强，有效解决土壤板结问题，改良土壤微生态环境。代谢产物中的有机酸类等物质还可溶解土壤中作物不易吸收的钙、磷、钾、铁磷、铝磷等化合物，分解土壤中不易分解的有机质，显著提高肥料的利用率；减少肥料用量，降低成本。
本发明的复合微生物菌剂中的贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101还具有显著杀灭地下害虫的功效。腐熟的猪粪是一种优良的有机肥，小麦秸秆含有丰富有机质、钾及植物需要的营养元素，可为作物及微生物提供营养和生存的空间，达到养分缓释及提高活菌货架期的功效，具有潜在的应用前景和广阔的发展空间。
具体实施方式
以下结合优选实施例对本发明的技术方案进行详细地阐述。以下实施例仅仅用于说明和解释本发明，而不构成对本发明技术方案的限制。
实施例1复合微生物菌剂的制备
贝莱斯芽孢杆菌(Bacillus velezensis)ZLP-101，保藏号为CGMCC No.20130，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行保藏，地址为：中国北京市朝阳区北辰西路1号院3号中国科学院微生物研究所，保藏日期为2020年7月3日。
枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)BSD-2，保藏号为CGMCC No.8440，保藏单位为中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心进行保藏。
硅酸盐细菌(Silicate bacteria)HM8841和解磷菌(phosphate-solubilizingmicroorganisms)HM0332为河北省微生物研究所有限公司提供。
(1)分别将贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、枯草芽孢杆菌BSD-2接种于100ml的NB液体培养基中，置于37℃震荡培养箱中，180r/min培养12h。将解磷菌HM0332接种于100ml的液体无机磷培养基(蔗糖2g/L、葡萄糖2g/L、NH4Cl 1.5g/L、KCl 0.3g/L、MgSO4.7H2O 0.4g/L、NaCl0.2g/L、磷酸钙20g/L，pH7.0)，置于32℃震荡培养箱中培养12h。将硅酸盐细菌HM8841接种于100ml的液体培养基(酵母浸粉5.0g/L，碳酸钙0.1g/L，氯化钙0.04g/L，K2HPO4·3H2O1.67g/L，KH2PO4 0.87g/L，FeCl3·6H2O0.004g/L，MgSO4·7H2O 0.1g/L，pH6.9±0.1)，置于25℃震荡培养箱中培养12h。
(2)将步骤(1)中所述4种菌的100ml液体培养基分别接种于各自的800ml的液体培养基中。其中，贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、枯草芽孢杆菌BSD-2，置于37℃震荡培养箱中，180r/min培养24h。解磷菌HM0332，置于32℃震荡培养箱中培养24h。硅酸盐细菌HM8841，置于25℃震荡培养箱中培养48h。
(3)最终使得贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101发酵菌液中芽孢数≥1.6×1010cfu/mL，白腐菌RF-3发酵菌液中芽孢数≥1.5×1010cfu/mL，枯草芽孢杆菌BSD-2发酵菌液中芽孢数≥1.0×1010cfu/mL，硅酸盐细菌HM8841发酵菌液中孢子数≥1.0×109cfu/mL，解磷菌HM0332发酵菌液中芽孢数≥1.0×108cfu/mL。
(4)将贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、白腐菌RF-3、枯草芽孢杆菌BSD-2、硅酸盐细菌HM8841和解磷菌HM0332的复合发酵菌液，按照体积比1∶1∶0.5∶0.5混合制成混合发酵液，再用混合发酵液和80℃烘干24h的生物质炭按质量比1∶4的比例进行吸附，制备出微复合微生物菌剂(复合微生物菌剂1)。
将贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、白腐菌RF-3、枯草芽孢杆菌BSD-2、硅酸盐细菌HM8841和解磷菌HM0332的复合发酵菌液，按照体积比5∶3∶3∶4混合制成混合发酵液，再用混合发酵液和80℃烘干24h的生物质炭按质量比3.5∶8的比例进行吸附，制备出微复合微生物菌剂(复合微生物菌剂2)。
将贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、白腐菌RF-3、枯草芽孢杆菌BSD-2、硅酸盐细菌HM8841和解磷菌HM0332的复合发酵菌液，按照体积比2.5∶1.5∶1.7∶2.2混合制成混合发酵液，再用混合发酵液和80℃烘干24h的生物质炭按质量比2.3∶6的比例进行吸附，制备出微复合微生物菌剂(复合微生物菌剂3)。
实施例2复合微生物发酵菌液对蛴螬等地下害虫的杀虫效果
按照实施例1的培养方法培养贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、枯草芽孢杆菌BSD-2、硅酸盐细菌HM8841和解磷菌HM0332，然后将各自的发酵菌液按照体积比混合后过滤，得到无菌滤液。1∶1∶0.5∶0.5(复合发酵液1)5∶3∶3∶4(复合发酵液2)、2.5∶1.5∶1.7∶2.2(复合发酵液3)。继而用原液、稀释20倍、稀释50倍、稀释100倍、稀释200倍配置药土，加入适量食料(碎玉米秸秆)并混匀，以清水配制药土作为对照。选取大小一致的蛴螬、拟地甲和金针虫，处理重复3次，每处理试虫数量为30头，设3个平行。每隔8h观察一次，56h后统计死亡率。通过表1的实施数据可以看出，本发明微生物土壤改良修复剂中的复合微生物发酵产物对蛴螬等地下害虫具有很好的杀灭效果。
表1本发明生防种衣剂中复合菌液对蛴螬等地下害虫的灭杀效果
Figure BDA0003651942130000041
实施例3微生物土壤改良修复剂的制备
把实施例1获得的复合微生物菌剂3、粉碎的小麦秸秆、发酵的菌糠、腐熟的猪粪，按照表2的配比进行混合，加工成适宜农艺操作的粉剂，即成本发明的微生物土壤改良修复剂。
表2本发明微生物土壤改良修复剂的具体配比
Figure BDA0003651942130000042
Figure BDA0003651942130000051
实施例4微生物土壤改良修复剂的质量测定
如表3和表4的检测结果所示，本发明微生物土壤改良修复剂(配方1、配方2、配方3)符合国家土壤修复剂Q/QNS-004-2016的标准，质量检测和无害化检测结果均符合标准。
表3本发明微生物土壤改良修复剂的质量检测结果(配方1、2、3)
Figure BDA0003651942130000052
表4本发明微生物土壤改良修复剂的无害化指标检测结果(配方1、2、3)
Figure BDA0003651942130000053
实施例5微生物土壤改良修复剂对土壤理化性质的改良修复效果
供试土壤：该土壤类型为棕壤，地势平坦，土壤理化性质状况见表5。该土壤的基本理化性质见表6。
表5土壤理化性质状况表
Figure BDA0003651942130000061
供试作物：玉米，品种永研9号，试验面积长80m，宽6m，共为480m2。试验设置1个处理，每个处理设三个重复小区，随机区组排列，种植方式为人工点播，株距为0.5×0.5m，每穴点播两粒种子。
测产前再次对土壤理化指标进行检测。
实验组：基肥：栽植前亩施农家肥1000kg，本发明的微生物土壤改良修复剂(配方1～配方3)：150kg，地面喷洒后翻耕，不再额外施用复合肥；追肥：整个生育期中间追施本发明所述微生物土壤改良修复剂2次，每次100kg/亩，随水冲施。
对照组：基肥：栽植前亩施农家肥1000kg，复合肥180kg，地面喷洒后翻耕；追肥：整个生育期中间追施复合肥2次，每次各20kg/亩，随水冲施。
配方1～配方3与对照组在整个试验中除了微生物土壤改良修复剂不同外，其它田间管理、农艺措施均一致。试验结果见表6。
表6不同处理对土壤理化性质的影响
Figure BDA0003651942130000062
根据表6的实施数据可知，施用本发明所述微生物土壤改良修复剂后土壤容重比之前有所降低，土壤容重是土壤结构特性的重要指标，反映了土壤通透性的状况。说明土壤较之前变得疏松，有机质含量均有提高，处理组土壤pH升高1.09～1.19，对照组下降0.07，说明本发明修复剂对改良酸性土壤具有显著效果；同时，碱解氮、有效磷、速效钾的含量均有不同程度提高，说明，施用本发明所述微生物土壤改良修复剂可以改良土壤的透气性、减低土壤的酸性、提高土壤中碱解氮、速效磷和速效钾的含量，间接提高土壤的肥料利用率，对玉米的生长发育具有良好的促进作用。
实施例6微生物土壤改良修复剂对马铃薯试验田土壤的影响
在马铃薯试验田进行小区对照试验。试验设计如下：
对照组：亩施160kg复合肥；
处理组：亩施130kg复合肥+微生物土壤改良修复剂(配方3)(150kg/亩)。
供试马铃薯品种为中薯2号，属早熟品种，由希森马铃薯产业集团有限公司生产。试验设在山东省泗水县土豆种植基地。该实验田已连续6年种植马铃薯，田间实验采用随机区组设计，连作和轮作各设置三个小区，小区面积为5×5＝25m2，株距为20cm，行距为60cm。种植日期和收获日期相同，取样时期也相同。
试验调查期为1年，包括马铃薯盛花期的土壤酶活、土壤微生物数量、马铃薯枯萎发病率、马铃薯产量、土壤pH值收获后马铃薯的可溶性糖、可溶性蛋白、维生素C的含量，测定。枯萎病发病率调查三次，分别在幼苗期、盛花期和成熟期，产量和土壤pH值挖马铃薯时测定。发病率的调查方式为：随机选取一行马铃薯，调查病株数。
表7本发明微生物土壤改良修复剂对土壤酶活的影响
Figure BDA0003651942130000071
表8本发明微生物土壤改良修复剂对土壤微生物数量的影响
Figure BDA0003651942130000072
由表7～表8数据可知，实施本发明微生物土壤改良修复剂后，土壤酶活较对照的脲酶、过氧化氢酶、酸性磷酸酶和蔗糖酶的含量皆显著提高；细菌和放线菌数量叫对照显著提高，真菌数量较对照显著降低；马铃薯枯萎病的发病率较对照组显著降低，对马铃薯的防效达80.18％-82.54％；马铃薯的可溶性糖、可溶性蛋白、Vc含量皆较对照组显著升高；最后的亩产量也叫对照组显著提高了13.89％。可得，施用本发明微生物土壤改良修复剂可提高土壤酶活，改善土壤微生态环境。
实施例7微生物土壤改良修复剂对玉米金针虫虫害的防治效果
此次实施在玉米试验田进行，试验田面积200m2，重复3次，共12个小区。按2.5kg/667m2播种后40d调查地下害虫虫口密度。主要是挖土取样调查，方法是在各小区内按“Z”型5点取样，每样方大小为50cm×40cm，详细记录单位面积内金针虫虫量。CK组施用复合肥，处理组施用微生物土壤改良修复剂(配方3)。
防虫效果计算方法：防虫效果(％)＝(空白对照区活虫数-生物种衣剂处理区活虫数)/空白对照区活虫数×100
表9微生物土壤改良修复剂对玉米金针虫虫害的防治效果
Figure BDA0003651942130000081
根据表9的实施数据结果表明，本发明的微生物土壤改良修复剂对地下害虫防效明显，对减轻田间虫口密度有一定的作用。

Claims (3)

1.一种复合微生物菌剂，其特征在于，其由贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101、枯草芽孢杆菌BSD-2、硅酸盐细菌HM8841和解磷菌HM0332组成；
其包括体积比为1～5∶1～3∶1～3∶0 .5～4的芽孢数≥1 .6×1010cfu/mL的贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101菌液、芽孢数≥1 .0×1010cfu/mL的枯草芽孢杆菌BSD-2菌液、孢子数≥1 .0×109cfu/mL的硅酸盐细菌HM8841菌液以及芽孢数≥1 .0×108cfu/mL解磷菌HM0332菌液；
所述贝莱斯芽孢杆菌ZLP-101的保藏编号为CGMCC No .20130。
2.一种包含权利要求1所述的复合微生物菌剂的微生物土壤改良修复剂，其特征在于，其包括质量比为1～3 .6∶2～8∶3～6 .5∶3～9 .5微复合微生物菌剂、粉碎的小麦秸秆、腐熟的猪粪、发酵的菌糠；所述微复合微生物菌剂包括质量比为4 .0～8 .0∶1 .0～3 .5的生物质炭和复合微生物菌剂。
3.根据权利要求2所述的微生物土壤改良修复剂，其特征在于，所述微复合微生物菌剂通过如下方法制备：将生物质炭用80℃烘干24h，再用处理后的生物质炭与复合微生物菌剂混合。
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