CN116178085A - 一种用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法 - Google Patents

一种用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明采用紫球藻藻体与小球藻培养液混合形成植物营养液，其富含氮磷等营养元素，以及海洋微藻和紫球藻藻细胞，能够为土壤提供植物生长所需的矿物元素，提高农作物的在盐碱地的抗逆能力。

Description

一种用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法
技术领域
本发明涉及农业生物技术领域，涉及一种用于盐碱地上农作物使用的植物营养液。
背景技术
盐碱地是一类盐度和碱度较高，导电率高，有机质、氮和磷等营养成分少的土壤。土壤盐碱化和次生盐碱化问题在我国较为严重。在我国西北、东北、华北及滨海地区存在大量盐碱地。在盐碱土地上，农作物和植物一般难以生长，即使能够生长，农作物的产量也是非常之低。因此，盐碱地改良和治理非常迫切。
当前，盐碱地的治理方法主要有物理法(如淋洗、翻耕、客土)、化学法(钙质、酸性、有机和矿物资源改良剂)、生物法(盐碱植物种植、微生物改良)等方法。物理法修复存在工程量大、成本高；化学法存在效果单一、持续时间短、且容易发生二次污染。相比而言，生物法被认为治标亦治本，修复效果持续时间长、操作方便、但目前的耐盐植物种植、微生物菌剂和微生物机肥料等亦存在周期长、成本高等问题。
微藻是一类广泛存在微小光合生物，富含多种营养，具有促进植物生长和改善土壤生态系统的重要功能。目前，微藻能够作为肥料用于农作物，但对于改善农作物在盐碱化胁迫方面的报道很少。鉴于此，基于微藻开发出能够显著改良盐碱地的微藻生物制剂对于盐碱地修复具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高盐碱地土壤肥力，促进农作物在盐碱地生长、改良盐碱地的植物营养液。
本发明的植物营养液通过如下步骤和方法制备获得：
S1、采用混养培养模式培养紫球藻，优选的，当紫球藻培养液中多糖含量达到1g/L时，培养结束；
S2、藻液中的藻细胞和清液分离获得紫球藻藻泥；
S3、将紫球藻藻泥加入自来水重新溶解和悬浮，从而去除盐分，紫球藻培养液中有20g/L左右的盐类物质，避免直接到土壤中引起盐渍化；
S4、将重新溶解和悬浮后的紫球藻藻液和小球藻培养液按体积1：5进行混合，即得获得用于农作物在盐碱贫瘠地上使用的植物营养液。
所述紫球藻培养基组分为：甘油0.1～1g L-1,氯化钠15～30g L-1,七水硫酸镁3～7g L-1,六水氯化镁3～8g L-1,磷酸氢二钾0.04～1g L-1,氯化钾0.3～0.8g L-1,硝酸钠0.5～1g L-1,微量元素母液0.5～2ml L-1。优选地，紫球藻培养基组分为：甘油0.1～1gL-1,氯化钠20～25g L-1,七水硫酸镁5～6.6g L-1,六水氯化镁4～6g L-1,磷酸氢二钾0.05～0.07g L-1,氯化钾0.4～0.7g L-1,硝酸钠0.6～0.8g L-1,紫球藻微量元素母液1mlL-1。
紫球藻微量元素母液的配方为：EDTA 0.5g L-1，五水硫酸铜0.008g L-1，七水硫酸锌0.222g L-1，六水硝酸钴0.005g L-1，四水氯化锰1.81g L-1，二水硝酸钴0.39g L-1，硼酸2.86g L-1。
小球藻培养基组分为：硝酸钠0.5～2g L-1,磷酸氢二钾0.01～0.08g L-1,七水硫酸镁0.02～1g L-1，二水氯化钙0.01～0.05g L-1，柠檬酸0.001～0.01g L-1，柠檬酸铁铵0.002～0.008g L-1，EDTA二钠0.001～0.01g L-1，碳酸钠0.01～0.03g L-1，小球藻微量元素母液0.1～2ml。
小球藻微量元素母液的配方为：硼酸2.86g L-1，四水氯化锰1.81g L-1，七水氯化锰0.222g L-1，二水钼酸钠0.39g L-1，五水硫酸铜0.079g L-1，六水硝酸钴0.0494g L-1。优选地，硝酸钠1.5g L-1,磷酸氢二钾0.04g L-1,七水硫酸镁0.075g L-1，二水氯化钙0.036g L-1，柠檬酸0.006g L-1，柠檬酸铁铵0.006g L-1，EDTA二钠0.001g L-1，碳酸钠0.02g L-1，微量元素母液1ml。
紫球藻藻泥重新用自来水悬浮液后的总体积为紫球藻培养液(离心之前)的1/8～1/3。
紫球藻藻泥悬浮液和小球藻藻液的混合比例为1：5～1：10。
小球藻培养液中藻细胞浓度为1～5×107cells/mL。
本发明所达到的有益效果是：
本发明采用紫球藻藻体与小球藻培养液混合形成植物营养液，富含活性藻细胞能够在土壤中继续生存和生长，能够产生活性多糖、蛋白质、多肽、维生素等营养成分供给植物吸收利用，促进植物生长，提高农作物的在盐碱地的抗逆能力。此外，活性微藻还能够通过光合作用进行生物固碳合成有机物，提高土壤有机质含量，实现土壤碳沉积，提高土壤肥力。另外，微藻的存在可以改善土壤菌群结构，提高土壤微生物丰度，构建土壤藻-菌微生态有益系统，实现对植物抗环境变化影响的协同强化作用。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例
紫球藻在1L柱式光生物反应器进行培养(装液量800mL)，培养温度为室温(25～28℃)，通气量0.2vvm，采用LED灯给柱式光生物反应器提供该光照，光强5000lux。紫球藻培养的培养基为甘油0.1g L-1,氯化钠20g L-1,七水硫酸镁6g L-1,六水氯化镁5g L-1,磷酸氢二钾0.05g L-1,氯化钾0.4g L-1,硝酸钠0.65g L-1,微量元素母液1ml L-1。初始接种藻细胞浓度0.2g L-1,培养12天后，藻细胞浓度2.5g L-1,紫球藻多糖1.2g L-1时，紫球藻培养结束。然后，藻液通过离心机离心获得紫球藻藻体。然后，将离心获得的紫球藻藻泥用自来水定容至原始藻液体积的1/3，并将此浓缩后的紫球藻藻液与蛋白核小球藻培养液按1：5(v/v)进行混合。小球藻在5L柱式光生物反应器进行培养(装液体积4000mL)，采用的培养基为硝酸钠1.5g L-1,磷酸氢二钾0.04g L-1,七水硫酸镁0.075g L-1，二水氯化钙0.036g L-1，柠檬酸0.006g L-1，柠檬酸铁铵0.006g L-1，EDTA二钠0.001g L-1，碳酸钠0.02g L-1，微量元素母液1ml L-1。蛋白核小球藻初始浓度为2×106cells/mL，通气量0.5vvm，光强8000lux，培养4天，藻细胞浓度为2×107cells/mL。在浓缩紫球藻和小球藻培养液混合之后并进充分搅拌均匀，获得用于盐碱地专用的植物营养液。
将上述准备好的植物营养液用于生菜盆栽实验。设置四组处理，分别是对①对照组(正常土壤、无盐度)；②藻液浇灌组(正常土壤、无盐度、浇灌营养液)；③盐渍组(1.5％NaCl加入到土壤中(w/v))；④盐渍+藻液浇灌组(1.5％ NaCl加入到土壤中(w/v)；浇灌营养液)。在生菜生长过程中，在相应的处理组，浇灌2次营养液，每次浇灌量为10mL/kg土壤。生菜培养35天后采收并测定相关指标见表1。
表1人工盐碱地土壤中生菜生长状况
Figure BDA0004089669510000041
Figure BDA0004089669510000051
由①和②实验组对比，在正常土壤中条件下，加入植物营养液，生菜的鲜重和干重均大大增加，这表明制备的微藻营养液对生菜生长具有较好地促进作用。由③和④实验组对比发现，在盐度1.5％的情况下，浇灌制备的营养液，生菜鲜重和干重均增加，这表明制备的植物营养液能够提高生菜在盐碱地中生长速率和产量，对盐碱地修复具有效果。
实施例2
紫球藻在500mL摇瓶中进行培养(装液量200mL)，摇瓶放置于光照摇床内，转速120rpm，温度为25℃，光强4000lux。紫球藻培养的培养基为甘油0.1g L-1,氯化钠20g L-1,七水硫酸镁6g L-1,六水氯化镁5g L-1,磷酸氢二钾0.05g L-1,氯化钾0.4g L-1,硝酸钠0.65gL-1,微量元素母液1ml L-1。初始接种藻细胞浓度0.2g L-1,培养10天后，藻细胞浓度2g L-1,紫球藻多糖1.0g L-1时，紫球藻培养结束。然后，藻液通过离心机离心获得紫球藻藻体。然后，将离心获得的紫球藻藻泥用自来水定容至原始藻液体积的1/3，并将此浓缩后的紫球藻藻液与蛋白核小球藻培养液按1：5(v/v)进行混合。小球藻在1L柱式光生物反应器进行培养(装液体积800mL)，采用培养基为硝酸钠1.5g L-1,磷酸氢二钾0.04g L-1,七水硫酸镁0.075g L-1，二水氯化钙0.036g L-1，柠檬酸0.006g L-1，柠檬酸铁铵0.006g L-1，EDTA二钠0.001g L-1，碳酸钠0.02g L-1，微量元素母液1ml L-1。蛋白核小球藻初始浓度为2×106cells/mL，通气量0.5vvm，光强6000lux，培养4天，藻细胞浓度为2×107cells/mL。在浓缩紫球藻和小球藻培养液混合之后并进充分搅拌均匀，获得用于盐碱地专用的植物营养液。
将上述准备好的植物营养液用于生菜盆栽实验。此处采用从连云港沿海滩涂取回的盐碱土，设置三组处理，分别是对①照组(盐碱土，不浇灌藻液)；②小球藻液浇灌组(盐碱土，浇灌小球藻藻液)；③混合藻液浇灌组(盐碱土，浇灌紫球藻和小球藻的混合藻液)。在生菜生长过程中，在相应的处理组，浇灌2次营养液，每次浇灌量为10mL/kg土壤。生菜培养30天后采收并测定相关指标见表2。
表2人工盐碱地土壤中生菜生长状况
Figure BDA0004089669510000061
在盐碱土壤中，加入混合藻液后，生菜的鲜重和干重均大大增加，与对照组相比，生菜的平均鲜重和干重分别提高了79.8％和91.9％；与仅添加小球藻液组相比，生菜的鲜重和干重分别提高了40.9％和42.3％。小球藻浇灌组的生菜平均干重和鲜重比对照组仅提高了27.6％和34.8％，其效果远低于混合藻液浇灌组，由此可见，制备的小球藻和紫球藻混合植物营养液具有提高农作物在盐碱地生长的抗逆能力，显著提高产量。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、培养紫球藻；
S2、将紫球藻的藻细胞和清液分离获得紫球藻藻泥；
S3、将紫球藻藻泥加入自来水重新溶解和悬浮；
S4、将重新溶解和悬浮后的紫球藻藻液和小球藻培养液混合后充分搅拌均匀，即得用于农作物在盐碱贫瘠地上使用的植物营养液。
2.如权利要求1所述的用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，S1中培养紫球藻时的培养基为：
甘油0.1～1g L-1,氯化钠15～30g L-1,七水硫酸镁3～7g L-1,六水氯化镁3～8g L-1,磷酸氢二钾0.04～1g L-1,氯化钾0.3～0.8g L-1,硝酸钠0.5～1g L-1,微量元素母液0.5～2ml L-1；
微量元素母液的配方为：EDTA 0.5g L-1，五水硫酸铜0.008g L-1，七水硫酸锌0.222gL-1，六水硝酸钴0.005g L-1，四水氯化锰1.81gL-1，二水硝酸钴0.39g L-1，硼酸2.86g L-1。
3.如权利要求2所述的用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，S1中培养紫球藻时的培养基为：
甘油0.1～1g L-1,氯化钠20～25g L-1,七水硫酸镁5～6.6g L-1,六水氯化镁4～6gL-1,磷酸氢二钾0.05～0.07g L-1,氯化钾0.4～0.7g L-1,硝酸钠0.6～0.8g L-1,紫球藻微量元素母液1ml L-1。
4.如权利要求1-3任一项所述的用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，S1中当紫球藻培养液中多糖含量≥1g/L时，培养结束。
5.如权利要求1所述的用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，S3中紫球藻藻泥重新用自来水悬浮液后的总体积为离心之前紫球藻培养液的1/8～1/3。
6.如权利要求1所述的用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，S4中小球藻培养基组分为：硝酸钠0.5～2g L-1,磷酸氢二钾0.01～0.08g L-1,七水硫酸镁0.02～1g L-1，二水氯化钙0.01～0.05g L-1，柠檬酸0.001～0.01g L-1，柠檬酸铁铵0.002～0.008g L-1，EDTA二钠0.001～0.01g L-1，碳酸钠0.01～0.03g L-1，小球藻微量元素母液0.1～2ml；
微量元素母液的配方为：硼酸2.86g L-1，四水氯化锰1.81g L-1，七水氯化锰0.222gL-1，二水钼酸钠0.39g L-1，五水硫酸铜0.079gL-1，六水硝酸钴0.0494g L-1。优选地，硝酸钠1.5g L-1,磷酸氢二钾0.04g L-1,七水硫酸镁0.075g L-1，二水氯化钙0.036g L-1，柠檬酸0.006g L-1，柠檬酸铁铵0.006g L-1，EDTA二钠0.001g L-1，碳酸钠0.02g L-1，微量元素母液1ml。
7.如权利要求1所述的用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，S4中紫球藻藻泥悬浮液和小球藻藻液的混合比例为1：5～1：10。
8.如权利要求1所述的用于盐碱贫瘠地上促进农作物生长的营养液制备方法，其特征在于，S4中小球藻培养液中藻细胞浓度为1～5×107cells/mL。
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